钢筋混凝土灌注桩免桩间土开挖施工方法与流程

本发明属于桩基施工技术领域，尤其是涉及一种钢筋混凝土灌注桩免桩间土开挖施工方法。

背景技术：

钢筋混凝土灌注桩是一种直接在现场桩位上就地成孔，然后在孔内浇筑混凝土或安放钢筋笼再浇筑混凝土而成的桩。目前，钢筋混凝土灌注桩施工已成为大多数高层建筑工程不可缺少的一个施工项目。钢筋混凝土灌注桩桩基的传统施工方法，一般是将基坑开挖至桩顶600mm时，先进行桩基定位、成孔和灌注混凝土施工，然后再进行二次开挖桩间土、破桩头混凝土和浇筑筏板混凝土垫层施工。由于传统的钢筋混凝土灌注桩基础施工时需要用机械设备开挖桩间土，施工难度大，耗费时间长，所使用的机械设备数量较多，并且需要大量的人工清理桩密集部位和机械设备难以到达的部位，耗费的人工费非常多。因而，传统的钢筋混凝土灌注桩施工方法还存在工序多、施工工期长、施工环境污染大、桩基施工质量控制难等问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种钢筋混凝土灌注桩免桩间土开挖施工方法，其方法步骤简单、设计合理且施工简便、使用效果好，通过调整桩基础的施工工序，省去传统钢筋混凝土灌注桩基础施工过程中的桩间土开挖过程，能有效缩短施工工期，并节约施工成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种钢筋混凝土灌注桩免桩间土开挖施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、基坑开挖及支护施工：由上至下对所施工基坑进行开挖，并对开挖成型的基坑进行支护；

步骤二、基坑底部混凝土垫层施工：将步骤一中所述基坑底部土体夯实，并在所述基坑底部浇筑一层混凝土垫层；所述混凝土垫层为位于筏板基础下方的垫层；

步骤三、桩位测量放线：对所述基坑内需施工的所有钢筋混凝土灌注桩的桩位分别进行测量放线；

步骤四、钢筋混凝土灌注桩施工：对所述基坑内需施工的所有钢筋混凝土灌注桩分别进行施工，所有钢筋混凝土灌注桩的施工方法均相同；

对任一个所述钢筋混凝土灌注桩进行施工时，过程如下：

步骤401、破除桩位处混凝土垫层：根据步骤三中得出的测量放线结果，对当前所施工钢筋混凝土灌注桩桩位处的所述混凝土垫层进行破除，获得当前所施工钢筋混凝土灌注桩的桩孔孔口；

步骤402、钻孔：采用旋挖桩机从步骤402中所述桩孔孔口由上至下进行钻孔，获得当前所施工钢筋混凝土灌注桩的桩孔；

步骤403、钢筋笼吊放：采用吊装设备，将预先绑扎成型的钢筋笼吊放入步骤402中所述桩孔内；

步骤404、桩头成型模具安装：在所述基坑底部安装对当前所施工钢筋混凝土灌注桩的桩头进行成型施工的桩头成型模具，所述桩头成型模具位于步骤402中所述桩孔的正上方；

所述桩头成型模具为圆柱形模具且其内径与当前所施工钢筋混凝土灌注桩的桩径一致，所述圆柱形模具的顶部高度高于当前所施工钢筋混凝土灌注桩的顶部高度；

步骤405、混凝土灌注施工：对当前所施工钢筋混凝土灌注桩进行混凝土灌注施工；

步骤406、桩头成型模具拆除：待步骤405中所灌注混凝土终凝后，获得施工成型的钢筋混凝土灌注桩；再对步骤404中所述桩头成型模具进行拆除；

步骤407、多次重复步骤401至步骤406，直至完成所有钢筋混凝土灌注桩的施工过程。

上述钢筋混凝土灌注桩免桩间土开挖施工方法，其特征是：步骤三中所述基坑内需施工的所有钢筋混凝土灌注桩的结构和尺寸均相同，所有钢筋混凝土灌注桩均呈竖直向布设且其均布设在同一水平面上。

上述钢筋混凝土灌注桩免桩间土开挖施工方法，其特征是：步骤一中所述基坑的底部高度低于所述钢筋混凝土灌注桩的顶部设计标高，所述基坑的底部至所述钢筋混凝土灌注桩的顶部设计标高处的距离为H，其中H＝180mm～220mm；

步骤二中所述混凝土垫层的层厚为H，所述混凝土垫层的上表面高度比所述钢筋混凝土灌注桩的顶部设计标高低80mm～120mm。

上述钢筋混凝土灌注桩免桩间土开挖施工方法，其特征是：步骤二将所述基坑底部土体夯实时，对所述基坑底部进行原土夯实，且所夯实土体的厚度为80mm～120mm。

上述钢筋混凝土灌注桩免桩间土开挖施工方法，其特征是：步骤一中由上至下对所施工基坑进行开挖过程中，同步对所述基坑进行支护，步骤二中所述混凝土垫层施工完成后，还需沿所述混凝土垫层的四周边线，由前至后在所述混凝土垫层上施工多个集水坑。

上述钢筋混凝土灌注桩免桩间土开挖施工方法，其特征是：步骤405中进行混凝土灌注施工时，采用注浆导管进行混凝土灌注施工，混凝土灌注施工过程中所述注浆导管底部埋入所浇筑混凝土内的深度为2m～6m；所灌注混凝土的坍落度应控制在160mm～220mm之间。

上述钢筋混凝土灌注桩免桩间土开挖施工方法，其特征是：步骤404中所述桩头成型模具包括钢模具和同轴套装在所述钢模具内的内模具，所述钢模具和内模具的底面相平齐且二者的高度均为550mm～650mm；所述内模具的横截面为圆环形且其内径与所施工钢筋混凝土灌注桩的桩径相同，所述内模具由多个沿圆周方向布设的长条形模板拼接而成，多个所述长条形模板均呈竖直向布设；所述钢模具包括由两个半圆形钢模板拼接而成的圆筒状钢模板和套装在所述圆筒状钢模板底部外侧的套箍，两个所述半圆形钢模板的上部之间通过连接件进行紧固连接，所述圆筒状钢模板底部卡装在套箍内；所述套箍呈水平布设且其由多个沿圆周方向布设在同一水平面上的弧形紧箍件组成，每个所述弧形紧箍件上均沿圆周方向由前至后设置有多个紧固螺栓。

上述钢筋混凝土灌注桩免桩间土开挖施工方法，其特征是：所述弧形紧箍件由角钢弯曲而成，多个所述紧固螺栓均安装在所述角钢的水平边上。

上述钢筋混凝土灌注桩免桩间土开挖施工方法，其特征是：所述桩头成型模具还包括多个由上至下布设的钢箍，多个所述钢箍均为圆环形且其结构和尺寸均相同，多个所述钢箍均卡装在内模具内；

所述半圆形钢模板的外侧壁上沿圆周方向设置有多道呈竖直向布设的竖向加劲板，所述竖向加劲板为焊接固定在半圆形钢模板上的长条形钢板。

上述钢筋混凝土灌注桩免桩间土开挖施工方法，其特征是：所述连接件包括两道分别固定在两个所述半圆形钢模板上部的连接钢筋，两道所述连接钢筋通过绑扎丝绑扎固定为一体。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、施工方法步骤简单、设计合理且施工成本较低。

2、对常规钢筋混凝土灌注桩基础的施工工序进行调整，根据桩基设计标高边开挖边支护，直至将基坑开挖至筏板混凝土垫层熔点底标高处；再原土夯实，浇筑筏板混凝土垫层，然后进行桩基定位、破除桩位处混凝土垫层、成孔和灌注桩基混凝土施工，并采用桩头成型模具灌注混凝土垫层以上部分的桩基混凝土(即桩头)，施工简便且施工过程易于控制。

3、所采用的桩头成型模具结构简单、设计合理、加工制作简便且投入成本较低、使用操作简便、使用效果好，包括钢模具和同轴套装在钢模具内的内模具，内模具由多个沿圆周方向布设的长条形模板拼接而成，钢模具包括由两个半圆形钢模板拼接而成的圆筒状钢模板和套装在圆筒状钢模板底部外侧的套箍，圆筒状钢模板通过套箍进行简便、快速且牢靠固定，能简便、快速安装至钢筋混凝土灌注桩的桩位上，并且固定可靠；同时，圆筒状钢模板由两个半圆形钢模板拼接而成，内模具由多个沿圆周方向布设的长条形模板拼接而成，实际拆装简便，能对钢筋混凝土灌注桩中位于筏板混凝土垫层上方的桩头进行混凝土灌注，并能保证施工成型桩头的质量。

4、使用效果好且实用价值高，省去传统钢筋混凝土灌注桩基础施工过程中的桩间土开挖过程，能有效降低施工成本，并且能有效缩短工期，免挖桩间土后能有效减少人工配合机械挖土时间，并且不受雨季影响，可以开展其他工作项目；同时，由于筏板混凝土垫层先于钢筋混凝土灌注桩施工，能利用筏板混凝土垫层上的集水坑收集水，实现废水循环利用，减少水资源浪费，施工环境整洁，污染较少。另外，采用本发明施工成型钢筋混凝土灌注桩的桩位准确，桩头混凝土密实且观感质量好。与传统桩基础施工方法比较，本发明可降低工程成本，省去桩间土开挖过程，节省人工清理费，同时挖土时不需要开挖桩间土，一次开挖至混凝土垫层标高，提高工作效率，缩短施工工期，并且能有效节约开挖费用。由上述内容可知，本发明工艺简单、操作方便且质量可靠、节能环保，经济效益和社会效益显著，并且适用于所有钢筋混凝土桩基工程施工过程。

综上所述，本发明方法步骤简单、设计合理且施工简便、使用效果好，通过调整桩基础的施工工序，省去传统钢筋混凝土灌注桩基础施工过程中的桩间土开挖过程，能有效缩短施工工期，并节约施工成本。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的方法流程框图。

图1-1为本发明钢筋混凝土灌注桩的施工方法流程框图。

图2为本发明桩头成型模具的结构示意图。

附图标记说明:

1—内模具； 2—半圆形钢模板； 3—套箍；

4—紧固螺栓； 5—竖向加劲板； 6—连接钢筋；

7—绑扎丝。

具体实施方式

如图1所示的一种钢筋混凝土灌注桩免桩间土开挖施工方法，包括以下步骤：

步骤一、基坑开挖及支护施工：由上至下对所施工基坑进行开挖，并对开挖成型的基坑进行支护；

步骤二、基坑底部混凝土垫层施工：将步骤一中所述基坑底部土体夯实，并在所述基坑底部浇筑一层混凝土垫层；所述混凝土垫层为位于筏板基础下方的垫层；

步骤三、桩位测量放线：对所述基坑内需施工的所有钢筋混凝土灌注桩的桩位分别进行测量放线；

步骤四、钢筋混凝土灌注桩施工：对所述基坑内需施工的所有钢筋混凝土灌注桩分别进行施工，所有钢筋混凝土灌注桩的施工方法均相同；

如图1-1所示，对任一个所述钢筋混凝土灌注桩进行施工时，过程如下：

步骤401、破除桩位处混凝土垫层：根据步骤三中得出的测量放线结果，对当前所施工钢筋混凝土灌注桩桩位处的所述混凝土垫层进行破除，获得当前所施工钢筋混凝土灌注桩的桩孔孔口；

步骤402、钻孔：采用旋挖桩机从步骤402中所述桩孔孔口由上至下进行钻孔，获得当前所施工钢筋混凝土灌注桩的桩孔；

步骤403、钢筋笼吊放：采用吊装设备，将预先绑扎成型的钢筋笼吊放入步骤402中所述桩孔内；

步骤404、桩头成型模具安装：在所述基坑底部安装对当前所施工钢筋混凝土灌注桩的桩头进行成型施工的桩头成型模具，所述桩头成型模具位于步骤402中所述桩孔的正上方；

所述桩头成型模具为圆柱形模具且其内径与当前所施工钢筋混凝土灌注桩的桩径一致，所述圆柱形模具的顶部高度高于当前所施工钢筋混凝土灌注桩的顶部高度；

步骤405、混凝土灌注施工：对当前所施工钢筋混凝土灌注桩进行混凝土灌注施工；

步骤406、桩头成型模具拆除：待步骤405中所灌注混凝土终凝后，获得施工成型的钢筋混凝土灌注桩；再对步骤404中所述桩头成型模具进行拆除；

步骤407、多次重复步骤401至步骤406，直至完成所有钢筋混凝土灌注桩的施工过程。

其中，步骤404中当前所施工钢筋混凝土灌注桩的桩头为当前所施工钢筋混凝土灌注桩中位于步骤二中所述混凝土垫层上方的节段。

本实施例中，步骤三中所述基坑内需施工的所有钢筋混凝土灌注桩的结构和尺寸均相同，所有钢筋混凝土灌注桩均呈竖直向布设且其均布设在同一水平面上。

实际施工时，步骤一中所述基坑的底部高度低于所述钢筋混凝土灌注桩的顶部设计标高，所述基坑的底部至所述钢筋混凝土灌注桩的顶部设计标高处的距离为H，其中H＝180mm～220mm；

步骤二中所述混凝土垫层的层厚为H，所述混凝土垫层的上表面高度比所述钢筋混凝土灌注桩的顶部设计标高低80mm～120mm。

本实施例中，H＝100mm。步骤二中所述混凝土垫层的上表面高度比所述钢筋混凝土灌注桩的顶部设计标高低100mm。因而，步骤404中当前所施工钢筋混凝土灌注桩的桩头高度为100mm。

实际施工过程中，可根据具体需要，对H的取值大小进行相应调整。

实际施工时，步骤一中对所施工基坑进行开挖时，按照预先设计的基坑开挖及支护方案进行开挖施工，并依据图纸设计要求和桩基施工方案，采用水准仪、塔尺等检测工具认真做好标高控制工作。

本实施例中，步骤一中由上至下对所施工基坑进行开挖过程中，同步对所述基坑进行支护；步骤一中对所施工基坑进行开挖时，开挖至所述钢筋混凝土灌注桩的顶部设计标高下方200mm处，严禁超挖或少挖。

实际施工时，待所述基坑开挖完成后，再对开挖完成的所述基坑进行临边防护。

步骤二将所述基坑底部土体夯实时，对所述基坑底部进行原土夯实，且所夯实土体的厚度为80mm～120mm。本实施例中，步骤二将所述基坑底部土体夯实时，且所夯实土体的厚度为100mm。

本实施例中，步骤二中进行基坑底部混凝土垫层施工时，先进行100mm厚原土夯实，再浇筑浇筑一层200mm厚的所述混凝土垫层，浇筑时要求所述混凝土垫层顶面标高比所述钢筋混凝土灌注桩的顶部设计标高低100mm。

本实施例中，步骤二中所述混凝土垫层施工完成后，还需沿所述混凝土垫层的四周边线，由前至后在所述混凝土垫层上施工多个集水坑。

本实施例中，相邻两个所述集水坑之间的间距为20m，所述集水坑为正方体坑且其尺寸为500mm×500mm×500mm。施工成型的多个所述集水坑作为雨季排水使用。

实际施工时，步骤401中所述桩孔孔口的直径比当前所施工钢筋混凝土灌注桩的桩径大80mm～120mm。

并且，步骤三中桩位测量放线完成时，施工人员根据测量放线结果，以每个所述钢筋混凝土灌注桩的桩体中心定位点为圆心画圆，即放出每个所述钢筋混凝土灌注桩的桩孔轮廓线，所述桩孔轮廓线的直径比所述钢筋混凝土灌注桩的设计桩径大80mm～120mm。

本实施例中，所述桩孔轮廓线的直径比所述钢筋混凝土灌注桩的设计桩径大100mm，步骤401中所述桩孔孔口的直径比当前所施工钢筋混凝土灌注桩的桩径大100mm。

实际施工时，可根据具体需要，对所述桩孔轮廓线的直径进行相应调整。

本实施例中，步骤401中对当前所施工钢筋混凝土灌注桩桩位处的所述混凝土垫层进行破除时，采用破除工具(如混凝土破碎机)破除所述桩孔轮廓线内的所述混凝土垫层，并将破除的混凝土渣滓清理干净，使桩位清晰的显露出来。

并且，步骤402中进行钻孔时，所述旋挖桩机旋挖钻进成孔过程中，质量员应跟踪检查，及时检查和探测桩孔直径、垂直度、深度等各项指标，若有意外情况应立即停机，待问题处理后方可继续旋挖，并做好成孔记录，挖出的泥泞直接用装载机运至指定场地。

本实施例中，如图2所示，步骤404中所述桩头成型模具包括钢模具和同轴套装在所述钢模具内的内模具1，所述钢模具和内模具1的底面相平齐且二者的高度均为550mm～650mm；所述内模具1的横截面为圆环形且其内径与所施工钢筋混凝土灌注桩的桩径相同，所述内模具1由多个沿圆周方向布设的长条形模板拼接而成，多个所述长条形模板均呈竖直向布设；所述钢模具包括由两个半圆形钢模板2拼接而成的圆筒状钢模板和套装在所述圆筒状钢模板底部外侧的套箍3，两个所述半圆形钢模板2的上部之间通过连接件进行紧固连接，所述圆筒状钢模板底部卡装在套箍3内；所述套箍3呈水平布设且其由多个沿圆周方向布设在同一水平面上的弧形紧箍件组成，每个所述弧形紧箍件上均沿圆周方向由前至后设置有多个紧固螺栓4。

本实施例中，所述半圆形钢模板2的板厚为5mm。

本实施例中，所述套箍3中所述弧形紧箍件的数量为两个。

实际使用时，可根据具体需要，对所述套箍3中所述弧形紧箍件的数量和各弧形紧箍件的长度与布设位置分别进行相应调整。

本实施例中，所述弧形紧箍件由角钢弯曲而成。

并且，多个所述紧固螺栓4均安装在所述角钢的水平边上。

本实施例中，所述套箍3中多个所述弧形紧箍件的竖直边组成一个套装在所述圆筒状钢模板底部外侧的环形卡套。

本实施例中，所述长条形模板为木板且其横截面为弧形。

同时，步骤404中所述桩头成型模具还包括多个由上至下布设的钢箍，多个所述钢箍均为圆环形且其结构和尺寸均相同，多个所述钢箍均卡装在内模具1内。

本实施例中，所述半圆形钢模板2的外侧壁上沿圆周方向设置有多道呈竖直向布设的竖向加劲板5，所述竖向加劲板5为焊接固定在半圆形钢模板2上的长条形钢板。

本实施例中，所述连接件包括两道分别固定在两个所述半圆形钢模板2上部的连接钢筋6，两道所述连接钢筋6通过绑扎丝7绑扎固定为一体。所述连接钢筋6焊接在半圆形钢模板2上。

实际使用时，所述连接件也可以采用其它类型的连接结构，如连接螺栓等。

本实施例中，两个所述半圆形钢模板2上部均向外弯曲后形成一个半圆形平台，两个所述半圆形平台组成一个上部支撑环，所述上部支撑环呈水平布设。

步骤404中对所述桩头成型模具进行安装时，先通过紧固螺栓4对套箍3中的各弧形紧箍件分别进行固定，并形成套箍3；再采用吊装设备将所述圆筒状钢模板和内模具1同步吊装至套箍3内，并使所述圆筒状钢模板底部卡装在套箍3内，完成所述桩头成型模具的安装过程。

本实施例中，对套箍3进行安装时，先在所述桩孔孔口的周侧对套箍3上各紧固螺栓4的安装位置分别进行确定，再采用冲击钻在所述混凝土垫层上钻取各紧固螺栓4的安装孔，然后用紧固螺栓4将套箍3固定在所述混凝土垫层上。

本实施例中，所述紧固螺栓4为膨胀螺栓。

步骤405中进行混凝土灌注施工之前，对所述桩头成型模具进行检查、清理并校正。

实际施工过程中，步骤405中进行混凝土灌注施工时，采用注浆导管进行混凝土灌注施工，混凝土灌注施工过程中所述注浆导管底部埋入所浇筑混凝土内的深度为2m～6m；所灌注混凝土的坍落度应控制在160mm～220mm之间。

本实施例中，步骤405中进行混凝土灌注施工时，混凝土的初灌量应保证所述注浆导管埋入混凝土800mm以上，并应由专人测量所述注浆导管的埋入深度。

步骤405中混凝土灌注施工完成后，需覆盖麻布、草帘等进行保湿养护。步骤406中所述桩头成型模具拆除后，还需需覆盖麻布、草帘等继续对所施工钢筋混凝土灌注桩进行保湿养护。并且，拆除后的所述桩头成型模具移至下一个桩位进行循环使用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。