基于循环泥浆护壁的长螺旋挤压入岩灌注桩施工方法与流程

本发明属于地基基础施工技术领域，尤其是涉及一种基于循环泥浆护壁的长螺旋挤压入岩灌注桩施工方法。

背景技术：

目前，在建筑、水利、公路等基础工程中，长螺旋成孔灌注桩以其速度快、噪音低、不用泥浆护壁、施工成本低等优点得到广泛应用。但是，现有的普通长螺旋成孔灌注桩存在以下缺陷和不足：第一、适用范围有限，只能在粘性土、粉土、填土等土层适用，在遇到密实砂卵石地层或大直径卵石层时，则钻进困难或无法钻进；因而，现有长螺旋成孔灌注桩的土层适应能力不足，部分地区无法采用；第二、现有长螺旋成孔灌桩无法入岩，故成桩后桩端无法放置在承载力高的土层内，造成单桩承载力不高等实际问题；第三、现有长螺旋成孔灌注桩成孔后，桩端土壤经过扰动，容易形成孔底虚土，降低桩端阻力，从而影响单桩承载力；第四、桩身质量难以保证：现有长螺旋成孔灌注桩成孔后，边灌注边提钻杆时，提升速度要与泵送速度相适应，并使钻杆内保持有0.1立方以上的存料，以确保钻杆出料口连续带压出料，否则容易出断桩、缩径、夹泥等灌注不良现象，影响桩身质量；第五、灌注质量较难保证：现有长螺旋成孔灌注桩施工过程中，大多依靠人工观察混泥土输送管缩胀情况以及钻杆通气孔的排料情况，并根据观察结果控制提升速度与泵送速度相适应，人工观察存在感观差异和经验差异，无法有效确保灌注质量；第六、采用传统旋挖桩机或循环桩机施工时需多次反复成孔，成孔过程中钻具不断扰动孔壁，并且护壁泥浆不断冲刷孔壁，均会产生大量泥渣、泥皮，孔壁容易坍塌，且需反复清孔才能清净沉渣。

实际施工过程中，采用传统旋挖桩机或循环桩机进行成孔施工过程中，因钻具不断扰动孔壁、护壁泥浆不断冲刷孔壁等，均会产生大量泥渣、泥皮，使得孔壁容易坍塌，且需反复清孔才能清净沉渣。因而，现如今急需对现有长螺旋成孔灌注桩的施工工艺进行相应改进。

现如今，灌注桩成桩后，通常采用人工方式进行桩帽施工，桩帽一般为混凝土结构。采用人工方式进行桩帽施工时，施工过程主要包括以下步骤：第一步、钻孔成型后，将钻杆边向上提边通过钻杆向钻孔内灌注混凝土；第二步、将钻杆向上提至钻孔外侧，且待钻孔内所灌注混凝土凝固后，获得灌注桩桩体，为保证桩头质量，灌注桩桩体的顶部标高一般都要高出预先设计的桩顶标高，甚至高出地面；第三步、对灌注桩桩体露出地面的节段外侧渣土进行清理；第四步、根据预先设计的混凝土桩帽的直径和高度，人工在桩头处挖出用于施工混凝土桩帽的圆柱状土模，圆柱状土模的直径和高度分别与预先设计的混凝土桩帽的直径和高度相同；第五步、人工将灌注桩桩体的桩头切割至与地面平齐；第六步、人工将灌注桩桩体的桩头截短至预先设计的桩顶标高，获得施工成型的桩身；第七步、在圆柱状土模内灌注混凝土；第八步、待圆柱状土模内所灌注混凝土凝固后，获得施工成型的混凝土桩帽。

另外，上述第二步中混凝土灌注后，并没有立即进行桩头处理，而是等28天后，所灌注混凝土完全凝固后才进行桩头处理与桩帽施工。因而，传统的桩头处理与桩帽施工是混凝土灌注完成且进行28天养护后进行，此时混凝土的强度已经达到了设计强度的98％～99％，桩头非常坚硬、处理难度大、速度慢，并且在处理过程中挖掘机、工具等设备经常碰撞桩头，由于桩头凝固后是脆性大的刚性体，一经碰撞极容易断裂。另外，采用人工圆柱状土模时，不仅速度慢，并且圆柱状土模的形状不规则。

由上述内容可知，采用上述传统方法进行桩头处理与桩帽施工时，存在以下主要问题：第一、施工效率低下：每人每天只能施工3个～5个桩帽；第二、成本高：纯人工制作，人力成本高；第三、施工质量不可控：因施工人员操作不规范，桩帽施工质量不能得到有效保证；第四、施工过程复杂，劳动强度高；第五、需在桩身混凝土凝固后再进行桩帽施工，影响灌注桩的施工工期。

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，提供一种一种基于循环泥浆护壁的长螺旋挤压入岩灌注桩施工方法，其步骤简单、实现方便且成孔质量高、施工效果好，能简便、快速完成长螺旋挤压入岩灌注桩施工过程，以高压灌注方式从孔底由上至上灌注护壁泥浆，不仅能有效护壁，并能保持孔底清洁、无沉渣，所采用护壁泥浆能循环使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于循环泥浆护壁的长螺旋挤压入岩灌注桩施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、护筒埋设及泥浆循环系统设置：对所施工长螺旋挤压入岩灌注桩的桩位进行测量放线，并在测量放线得出的桩位上埋设护筒；同时，在所施工长螺旋挤压入岩灌注桩的桩位周侧设置泥浆循环系统；

所述泥浆循环系统包括用于存储护壁泥浆的储浆池和对所述护壁泥浆进行泵送的泥浆泵送装置；所述护筒上部露出地面的节段为外露节段，所述外露节段上开有多个供所述护壁泥浆溢出的溢浆孔；

步骤二、钻进成孔：利用步骤一中所埋设的护筒，且采用长螺旋桩机向下钻进，钻进到位后获得施工成型的钻孔；

所述长螺旋桩机包括桩架和安装在桩架上的钻进设备，所述钻进设备包括钻杆、同轴安装在所述钻杆底部的钻头和驱动所述钻进设备进行连续转动的电动旋转驱动机构，所述电动旋转驱动机构与所述钻杆的外端部进行传动连接；所述钻杆为内部中空的杆体，所述钻头上开有与所述钻杆内部相通的出浆口；

步骤三、钻杆提升及高压灌注泥浆护壁：步骤二中钻进到位后，向上提升所述钻杆，直至将所述钻杆自所成型钻孔内提出；并且，所述钻杆向上提升过程中，采用所述泥浆泵送装置且通过所述钻杆从所成型钻孔的孔底由下至上向所成型钻孔内连续灌注护壁泥浆，对所成型钻孔进行泥浆护壁；所述护壁泥浆的灌注压力为5MPa以上；

步骤四、钢筋笼下放：将所施工长螺旋挤压入岩灌注桩的钢筋笼，下放至所成型的钻孔内；

步骤五、水下混凝土灌注及护壁泥浆回收：采用混凝土泵送设备且通过注浆导管，由下至上对所施工长螺旋挤压入岩灌注桩进行水下混凝土灌注施工；待所灌注混凝土终凝后，获得施工完成的长螺旋挤压入岩灌注桩；

水下混凝土灌注施工过程中，步骤三中所灌注护壁泥浆通过所述护筒上开设的所述溢浆孔排出，将排出的所述护壁泥浆回收至所述储浆池备用。

上述基于循环泥浆护壁的长螺旋挤压入岩灌注桩施工方法，其特征是：步骤一中所述护筒为与所施工长螺旋挤压入岩灌注桩呈同轴布设的圆柱状筒体，所述护筒的高度为1m～2m且其内径比所施工长螺旋挤压入岩灌注桩的桩身直径大150mm～250mm；所述护筒由钢板弯曲并焊接而成，所述护筒的上部、中部和下部外侧均设置有一道加强筋，所述护筒的顶部设置有多个吊环。

上述基于循环泥浆护壁的长螺旋挤压入岩灌注桩施工方法，其特征是：步骤一中对所述护筒进行埋设时，过程如下：

步骤101、在测量放线得出的桩位上开挖一个直径比所述护筒的外径大50cm～80cm且深度大于所述护筒高度的圆坑；

步骤102、在所述圆坑底部平铺一层粘土且夯实后，将所述护筒下放至所述圆坑内；

步骤103、待所述护筒下放到位后，采用在所述护筒与所述圆坑的坑壁之间回填粘土并分层夯实的方式对所述护筒进行固定，并形成粘土固定层；所述粘土固定层上部距地面的高度为15cm～25cm；

步骤104、所述护筒与所述圆坑的坑壁之间灌注混凝土形成的混凝土固定层，所述混凝土固定层位于所述粘土固定层上方，所述混凝土固定层的顶面与地面相平齐；

埋设完成后，所述护筒筒口高出地面100mm～150mm。

上述基于循环泥浆护壁的长螺旋挤压入岩灌注桩施工方法，其特征是：步骤一中所述泥浆泵送装置包括泥浆泵和与所述泥浆泵连接的地泵；

步骤三中进行钻杆提升及高压灌注泥浆护壁之前，先通过注浆管将所述钻杆的后端与所述地泵的泵送口连接；

步骤三中采用所述泥浆泵送装置且通过所述钻杆从所成型钻孔的孔底由下至上向所成型钻孔内连续灌注护壁泥浆时，采用所述泥浆泵将所述储浆池内的护壁泥浆泵送至所述地泵的料斗内，再采用所述地泵且通过所述钻杆由下至上向所成型钻孔内连续灌注护壁泥浆。

上述基于循环泥浆护壁的长螺旋挤压入岩灌注桩施工方法，其特征是：步骤一中所述泥浆循环系统还包括多个用于对所述护壁泥浆进行沉淀的沉淀池和与多个所述溢浆孔连接的泥浆回流管道，多个所述沉淀池均与所述泥浆回流管道连接；

步骤一中多个所述溢浆孔沿圆周方向均匀布设在同一水平面上。

上述基于循环泥浆护壁的长螺旋挤压入岩灌注桩施工方法，其特征是：步骤一中所施工长螺旋挤压入岩灌注桩包括桩身和布设在桩身上的桩帽；

步骤五中由下至上对所施工长螺旋挤压入岩灌注桩进行水下混凝土灌注施工后，还需采用桩帽成形器对所施工长螺旋挤压入岩灌注桩进行桩头处理与桩帽施工；

所述桩帽成形器包括对桩帽进行成孔施工的桩帽成型钻头和带动所述桩帽成型钻头进行连续转动的旋转驱动装置，所述旋转驱动装置位于所述桩帽成型钻头上方，所述桩帽成型钻头与所述旋转驱动装置进行传动连接；所述桩帽包括上部桩帽段和下部桩帽段，所述上部桩帽段为圆台状，所述下部桩帽段为圆锥台状，所述下部桩帽段的直径由上至下逐渐减小且其上端直径与所述上部桩帽段的直径相同；所述桩帽为灌注桩的桩帽，所述灌注桩的直径与所述下部桩帽段的下端直径相同；所述桩帽成型钻头包括能由上至下同轴套装在所述灌注桩的桩身上的芯管和由上至下布设在芯管外侧壁上的螺旋叶片，所述芯管的内径不小于桩身的直径；所述芯管安装在所述旋转驱动装置上，所述芯管与所述旋转驱动装置进行传动连接；所述芯管的高度不小于桩帽的高度，所述螺旋叶片的高度与桩帽的高度相同；所述芯管分为上部节段和位于所述上部节段正下方的下部节段，所述上部节段和所述下部节段连接为一体，所述下部节段的高度与所述下部桩帽段的高度相同；所述螺旋叶片分为布设在所述上部节段外侧的上部叶片和布设在所述下部节段外侧的下部叶片，所述上部叶片与所述下部叶片连接为一体；所述上部节段和所述上部叶片组成圆柱状钻头，所述圆柱状钻头的外径与所述上部桩帽段的直径相同，所述上部叶片的宽度由上至下均相同；所述下部节段和所述下部叶片组成圆锥台状钻头，所述圆锥台状钻头的上端外径与所述下部桩帽段的上端直径相同，所述圆锥台状钻头的下端外径与所述下部桩帽段的下端直径相同，所述下部叶片的宽度由上至下逐渐缩小；

对所施工长螺旋挤压入岩灌注桩进行桩头处理与桩帽施工时，过程如下:

步骤601、桩头处理：步骤五中所灌注混凝土初凝之前，根据预先设计的桩身的顶部标高，将步骤二中所述钻孔内侧上部的多余混凝土取出；待所灌注混凝土终凝后，获得施工成型的桩身；

所述桩身顶部至地面的高度为h，其中h小于桩帽的高度；

步骤602、桩帽成形器下钻形成桩帽土模：通过吊装设备将所述桩帽成形器吊装至所施工长螺旋挤压入岩灌注桩的桩位上，再开启所述旋转驱动装置并带动所述桩帽成型钻头由上向下钻进，获得施工成型且用于施工桩帽的桩帽土模；钻进完成后，关闭所述旋转驱动装置；

步骤603、桩帽混凝土灌注施工：通过吊装设备将所述桩帽成形器向上提至桩帽土模外侧，再向桩帽土模内进行混凝土灌注施工，完成桩帽的混凝土灌注施工过程；

步骤604、桩帽成型：待步骤603中所灌注混凝土终凝后，获得施工成型的桩帽，所述桩帽位于桩身的正上方且其与桩身浇筑为一体。

上述基于循环泥浆护壁的长螺旋挤压入岩灌注桩施工方法，其特征是：步骤601中将所述钻孔内侧上部的多余混凝土取出后，采用混凝土振捣装置对所述钻孔内的混凝土进行振捣，再在所述钻孔内的桩头上覆盖一层保护膜；

步骤602中钻进完成后，所述桩帽成形器中芯管的下端套装在桩身的上端外侧；

步骤602中所述吊装设备为挖掘机；所述桩帽成形器吊装于挖掘机的起重臂下方。

上述基于循环泥浆护壁的长螺旋挤压入岩灌注桩施工方法，其特征是：步骤二中所述钻杆为由多个钻杆节段拼接而成的组装式钻杆，多个所述钻杆节段布设在同一直线上，上下相邻两个所述钻杆节段之间均通过连接件紧固连接为一体；多个所述钻杆节段均包括内部中空的平直芯杆和由上至下布设在所述平直芯杆外侧壁上的螺旋叶片；所述电动旋转驱动机构为动力头，所述组装式钻杆由所述动力头带动进行连续转动；

步骤二中采用长螺旋桩机向下钻进过程中，每向下钻进1.5m～2.5m，均对所述钻杆的垂直度进行一次检测，并根据检测结果对所述钻杆的垂直度进行调整；

步骤二中钻进成孔后，还需采用超声波井径仪对所成型钻孔进行检测；

步骤三中所述护壁泥浆为聚合物泥浆；

步骤三中所述钻杆向上提升过程中，所成型钻孔内所注入护壁泥浆的泥浆面高出所施工长螺旋挤压入岩灌注桩施工位置处的地下水位1.0m以上，所述钻头始终处于所成型钻孔内所注入护壁泥浆的泥浆面下方，且所述钻杆内始终存有10米以上的护壁泥浆；

步骤四中进行钢筋笼下放之前，先对所述钢筋笼进行绑扎，并在所述钢筋笼上固定测深管；所述钢筋笼上设置有多组定位钢筋，多组所述定位钢筋沿所述钢筋笼的长度方向由前至后进行布设，前后相邻两组所述定位钢筋之间的间距为1.5m～2.5m；每组所述定位钢筋均包括多道沿圆周方向均匀布设在所述钢筋笼外侧的所述定位钢筋，多道所述定位钢筋布设在所述钢筋笼的同一个横断面上；多组所述定位钢筋形成位于所述钢筋笼外侧的筒状定位结构，所述筒状定位结构的外径不大于所成型钻孔的孔径；

步骤四中钢筋笼下放完成后，将所述钢筋笼上部焊接固定在步骤一中所述护筒上；

步骤五中由下至上对所施工长螺旋挤压入岩灌注桩进行水下混凝土灌注施工过程中，所述注浆导管的埋管深度为1.5m～8m，且水下混凝土灌注施工时间不大于1.5小时。

上述基于循环泥浆护壁的长螺旋挤压入岩灌注桩施工方法，其特征是：步骤五中所述注浆导管为无缝钢管且其外径为Φ200mm～Φ300mm，所述注浆导管由多个导管节段由下至上拼接而成，多个所述导管节段中位于最上部的所述导管节段为顶部节段，多个所述导管节段中位于最下部的所述导管节段为底部节段，所述注浆导管中除所述顶部节段和所述底部节段外的所述导管节段均为中间节段，所述中间节段的长度为2.5m～3.5m，所述底部节段的长度为4m～6m，所述顶部节段的长度为0.3m～2m；所述底部节段的底端同轴套装有钢加固圈；

上下相邻两个所述导管节段之间通过法兰进行连接，所述法兰与所连接的导管节段之间通过密封圈进行密封；所述法兰的外径比所述注浆导管的外径大80mm～120mm，所述法兰外侧套装有直径由下至上逐渐增大的锥形护罩；

步骤五中由下至上对所施工长螺旋挤压入岩灌注桩进行水下混凝土灌注施工过程中，对所述注浆导管进行向上提升，并对由上至下对所述注浆导管中的所述导管节段进行拆除；

步骤五中所述注浆导管的底部装有用于灌注混凝土的漏斗；由下至上对所施工长螺旋挤压入岩灌注桩进行水下混凝土灌注施工过程中，根据所成型钻孔内的液位高度对所述漏斗的高度进行调整：当所施工长螺旋挤压入岩灌注桩的桩顶高度不高于所成型钻孔内的液位高度时，所述漏斗比所成型钻孔内的液位高度至少高2.0m；当所施工长螺旋挤压入岩灌注桩的桩顶高度高于所成型钻孔内的液位高度时，所述漏斗比所成型钻孔内的液位高度至少高1.5m。

上述基于循环泥浆护壁的长螺旋挤压入岩灌注桩施工方法，其特征是：步骤五中所述注浆导管的底部装有用于灌注混凝土的漏斗，所述漏斗与用于存储混凝土的储料斗连接；

步骤五中由下至上对所施工长螺旋挤压入岩灌注桩进行水下混凝土灌注施工时，过程如下：

步骤501、导管吊放：将所述注浆导管吊装并下放至所成型钻孔内，直至所述注浆导管底端距所成型钻孔孔底的距离为300mm～500mm；

步骤502、隔水塞或滑阀悬挂：采用悬挂丝将隔水塞或滑阀悬挂在步骤501中所述注浆导管内的液面上，并使所述隔水塞或滑阀的底部与所述注浆导管内的液面紧贴；

步骤503、首批砼灌注：先向所述注浆导管和所述漏斗内注入0.1m³～0.3m³的水泥砂浆，所注入的所述水泥砂浆位于所述隔水塞或滑阀上方；再向所述漏斗内注入混凝土，并根据预先确定的首批砼灌注量且通过所述储料斗和所述漏斗备足首批砼灌注所需的混凝土；之后，剪断步骤502中所述悬挂丝，使所述隔水塞或滑阀向下移动并留在所成型钻孔的孔底；待首批砼灌注所需的混凝土均灌注至所成型钻孔内后，完成首批砼灌注过程；

对首批砼灌注量进行确定，根据所成型钻孔的深度和孔径进行确定，首批砼灌注量不小于1.2m³；首批砼灌注完成后，所述注浆导管的埋管深度不小于1m；

步骤504、砼连续灌注：步骤503中首批砼灌注完成后，通过所述注浆导管连续进行混凝土灌注，直至完成所施工长螺旋挤压入岩灌注桩进行水下混凝土灌注施工过程；

所施工长螺旋挤压入岩灌注桩的灌注高度比其设计桩高高0.8m～1.0m；

本步骤中，进行混凝土灌注过程中，所灌注混凝土的上表面上升速度不小于2m/h。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、所采用的长螺旋桩机结构设计合理、使用操作简便且使用效果好、智能化程度高、工作性能安全可靠，具有以下优点：1)成孔速度快：螺旋钻杆连续出土成孔，与传统的循环桩机、旋挖桩机相比速度优势明显，这样就有效地保证了工程的进度；2)环保特点突出：仅在提钻时使用静态泥浆，并且可以循环使用泥浆，而传统桩机是不断地产生泥浆；3)行走移位方便：能方便地移动到所要到达的位置；4)成孔质量高：钻孔时钻杆全长全径埋入土内，不产生落泥、沉渣问题；提钻时，于钻杆内同步泵入护壁泥浆，防止塌孔、落泥；钻孔时挤压式钻孔，成孔孔壁密实无泥皮。

2、钻孔成型方法步骤简单、实现方便且成型效果好、所成型灌注桩质量高，实际施工时，首先对准桩位并开启动力头带动钻杆进行旋转运动，同时启动卷扬机下放钻杆；之后，钻头进入岩层时，进尺差会明显增大，此时开启加压机构作入岩钻进；当钻进至设计深度后，钻杆以正转提升或静拔方式向上提钻，混凝土地泵同步开始泵送砼；另外在提钻过程中，实时检测钻杆拔起距离，并计算出所需砼量，同时同步检测混凝土地泵砼送的实际砼量，并通过自动控制地泵泵速的方式来达到所需砼量与实际砼量之间的匹配，使得钻杆内部始终保有0.1方以上混泥土，以确保成桩质量。同时，钻孔过程中钻杆长度可调，实用价值高更高。

3、提钻过程中同步进行泥浆护壁，下钢筋笼前孔底无沉渣，钻杆提升时，同步将护壁泥浆通过钻杆从孔底连续压灌注入，始终保持5MPA以上的泵送压力，有效护壁并保持孔底清洁，无沉渣。并且，所采用的护壁泥浆使用效果好。

4、能一次取土成型到位，钻孔出土由钻具直接带出，无需泥浆输送，无泥渣、无泥皮、无需清孔。并且，挤土式施工形成挤压密实的孔壁，孔壁不坍塌，侧摩擦阻力高。

5、设置有泥浆循环系统，该泥浆循环系统包括用于存储护壁泥浆的储浆池和对护壁泥浆进行泵送的泥浆泵送装置；护筒上部露出地面的节段为外露节段，外露节段上开有多个供护壁泥浆溢出的溢浆孔；能对钻孔过程中的护壁泥浆进行循环利用，省工省时，能有效节省材料成本，并且具有环保特点，能对护壁泥浆进行自动及时回收并进行处理，以备后续循环使用。

6、护壁泥浆的灌注压力为5MPa以上，所成型钻孔内所注入护壁泥浆的泥浆面高出所施工长螺旋挤压入岩灌注桩施工位置处的地下水位1.0m以上，钻头始终处于所成型钻孔内所注入护壁泥浆的泥浆面下方，且钻杆内始终存有10米以上的护壁泥浆，因而护壁泥浆并非采用冲刷孔壁的方式进行注入，而成从下至上向钻孔内注入护壁泥浆，并使护壁泥浆的泥浆面高出所施工长螺旋挤压入岩灌注桩施工位置处的地下水位1.0m以上，能有效避免钻具不断扰动孔壁、护壁泥浆不断冲刷孔壁等问题；并且，混凝土灌注过程采用水下混凝土灌注方法，不但能提高工程质量，而且可以加快施工的进度和降低工程成本，能简便、快速完成长螺旋挤压入岩灌注桩施工过程，以高压灌注方式从孔底由上至上灌注护壁泥浆，不仅能有效护壁，并能保持孔底清洁、无沉渣，所采用护壁泥浆能循环使用。

7、所采用的桩帽成形器结构简单且加工制作简便，投入成本较低，该桩帽成形器结构设计合理，包括对需施工桩帽进行成孔施工的桩帽成型钻头和带动桩帽成型钻头进行连续转动的旋转驱动装置，旋转驱动装置位于桩帽成型钻头上方，桩帽成型钻头与所述旋转驱动装置进行传动连接；桩帽成型钻头包括能由上至下同轴套装在灌注桩的桩身上的芯管和由上至下布设在芯管外侧壁上的螺旋叶片，芯管分为上部节段和下部节段，螺旋叶片分为上部叶片和下部叶片，上部节段和上部叶片组成圆柱状钻头，下部节段和下部叶片组成圆锥台状钻头；该桩帽成形器结构紧凑。

8、所采用的桩帽成形器安装简便且拆除方便，能简便安装于挖掘机的起重臂上，并与挖掘机配合使用，占用空间小，使用操作方式灵活。实际使用时，该桩帽成形器也能安装于其它类型设备的吊装设备上，并与其它类型的吊装设备配合使用。

9、所采用的桩帽成形器使用操作简便且使用效果好，施工简便、快速，施工过程易于控制，且施工成型的桩帽质量高，同时能有效降低施工成本，实现桩帽机械化施工，施工过程控制简便，能有效解决现有钻孔灌注桩桩帽施工方法存在的施工效率低下、成本高、施工质量不可控、施工过程复杂、劳动强度高、需在桩身混凝土凝固后再进行桩帽施工、施工工期长等问题。

10、所采用的桩头处理与桩帽施工方法步骤简单、设计合理且施工简便、使用效果好，具有以下几方面优点：第一、施工效率高：待所施工灌注桩的桩身混凝土灌注施工完成后，便能立即进行桩头处理，因而在桩头未凝固时即进行桩头处理作业，此时桩头处理作业效率高且处理难度低、处理效果好，并且桩头处理过程在桩身混凝土灌注施工完成后2小时内完成处理；同时，待所施工灌注桩的桩身混凝土灌注施工完成28天后，所灌注混凝土完全凝固，便能进行桩帽施工；第二、成本低：全机械化作业，无额外人工费用，一体化桩帽成形器能简便装在桩机上工作，无需另外的独立设备；第三、通过对桩孔孔口进行清理，能有效提高桩间土清理效率，在清理桩孔孔口的同时，因为桩头已处理完成，未露出地面，故挖掘作业时无需回避桩头，作业效率高；第四、施工过程不影响桩身质量，桩头未凝固时即将桩头处理完成，后续作业不会碰撞破坏桩头；第五、施工质量可控：桩帽的高度和直径大小取决于钻头的大小与钻进过程中参数的设定，少人为影响，质量稳定；第六、采用桩帽成形器进行桩帽土模施工，能够有效挤压土体，使孔壁密实，提高桩帽的受力效果。因而，能简便、快速完成桩头处理与桩帽施工过程，施工过程易于控制，且施工成型的桩帽质量高。

11、经济效益及社会效益显著，具有施工速度快、成孔质量高、环境污染小、操作灵活方便、安全性能高、适用性强及在特殊地层下工作等诸多优势。采用大扭矩可调速动力头，即双动力大功率设计模式，为挤压施工提供足够的动力源，同时所采用的加压机构、大扭矩钻杆和高强钻头相配合，使得本发明能够钻进中密以上卵石层，并且具有较强的入岩能力。再加上所采用的组装式钻杆和接杆装置，使得钻进过程更加简便，由于钻杆长度不受限于机架的高度，因而进一步拓宽了长螺旋桩机的适用范围，使用方式更加灵活。同时，设置有自动清土器，使用操作更加便捷，并且进一步保证施工效率和施工质量。同时，能简便、快速能简便、快速完成桩头处理与桩帽施工过程。因而，本发明不但能提高工程质量，而且可以加快施工的进度和降低工程成本。

综上所述，本发明方法步骤简单、实现方便且成孔质量高、施工效果好，以高压灌注方式从孔底由上至上灌注护壁泥浆，不仅能有效护壁，并能保持孔底清洁、无沉渣，能解决现有长螺旋挤压入岩灌注桩施工中存在的孔壁容易坍塌、需反复清孔、施工效率低等问题，同时能简便、快速完成桩头处理与桩帽施工过程。

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为本发明桩帽成形器的结构示意图。

图2为本发明桩帽成形器的使用状态参考图。

图3为采用本发明进行桩头处理与桩帽施工时的方法流程框图。

图3-1为本发明水下混凝土灌注施工完成后的施工状态示意图。

图3-2为本发明将钻孔内侧上部多余混凝土取出后的施工状态示意图。

图3-3为本发明进行混凝土振捣时的施工状态示意图。

图3-4为本发明桩头处理完成后的施工状态示意图。

图3-5为本发明将桩帽成型器对准桩头时的施工状态示意图。

图3-6为本发明采用桩帽成型器下钻时的施工状态示意图。

图3-7为本发明采用桩帽成型器下钻形成土模后的施工状态示意图。

图3-8为本发明桩帽施工完成后的施工状态示意图。

图4为本发明桩帽成形器的电路原理框图。

图5为本发明施工成型桩帽的立体结构示意图。

图6为本发明施工成型桩帽的结构示意图。

附图标记说明:

1—桩身； 2—桩帽； 3—芯管；

4—螺旋叶片； 5—下传动轴； 6—上传动轴；

7—下安装板； 8—加强板； 9—下连接法兰；

10—上连接法兰； 11-1—主控装置； 11-2—转速检测单元；

11-3—转向检测单元； 12—挖掘机； 13—液压马达；

14—塑料膜； 15—桩帽土模。

具体实施方式

如图1所示的一种基于循环泥浆护壁的长螺旋挤压入岩灌注桩施工方法，包括以下步骤：

步骤一、护筒埋设及泥浆循环系统设置：对所施工长螺旋挤压入岩灌注桩的桩位进行测量放线，并在测量放线得出的桩位上埋设护筒；同时，在所施工长螺旋挤压入岩灌注桩的桩位周侧设置泥浆循环系统；

所述泥浆循环系统包括用于存储护壁泥浆的储浆池和对所述护壁泥浆进行泵送的泥浆泵送装置；所述护筒上部露出地面的节段为外露节段，所述外露节段上开有多个供所述护壁泥浆溢出的溢浆孔；

步骤二、钻进成孔：利用步骤一中所埋设的护筒，且采用长螺旋桩机向下钻进，钻进到位后获得施工成型的钻孔；

所述长螺旋桩机包括桩架和安装在桩架上的钻进设备，所述钻进设备包括钻杆、同轴安装在所述钻杆底部的钻头和驱动所述钻进设备进行连续转动的电动旋转驱动机构，所述电动旋转驱动机构与所述钻杆的外端部进行传动连接；所述钻杆为内部中空的杆体，所述钻头上开有与所述钻杆内部相通的出浆口；

步骤三、钻杆提升及高压灌注泥浆护壁：步骤二中钻进到位后，向上提升所述钻杆，直至将所述钻杆自所成型钻孔内提出；并且，所述钻杆向上提升过程中，采用所述泥浆泵送装置且通过所述钻杆从所成型钻孔的孔底由下至上向所成型钻孔内连续灌注护壁泥浆，对所成型钻孔进行泥浆护壁；所述护壁泥浆的灌注压力为5MPa以上；

步骤四、钢筋笼下放：将所施工长螺旋挤压入岩灌注桩的钢筋笼，下放至所成型的钻孔内；

步骤五、水下混凝土灌注及护壁泥浆回收：采用混凝土泵送设备且通过注浆导管，由下至上对所施工长螺旋挤压入岩灌注桩进行水下混凝土灌注施工；待所灌注混凝土终凝后，获得施工完成的长螺旋挤压入岩灌注桩；

水下混凝土灌注施工过程中，步骤三中所灌注护壁泥浆通过所述护筒上开设的所述溢浆孔排出，将排出的所述护壁泥浆回收至所述储浆池备用。

实际施工之前，先进行场地平整，根据场地平面布置用推土机对场地进行必要的铺垫、平整、碾压，确保地基有足够的承载力，满足桩机行使需要，地面坡度小于1％。同时，还需进行清障(即清除障碍)工作，必须环绕桩位进行，清除位于桩位区域的地表杂物、地下杂物等，整个清障工作一次完成。

同时，还需设置供步骤二中钻进成孔过程中的渣土存放的土渣存放区。

本实施例中，步骤一中所述泥浆循环系统还包括多个用于对所述护壁泥浆进行沉淀的沉淀池和与多个所述溢浆孔连接的泥浆回流管道，多个所述沉淀池均与所述泥浆回流管道连接；

步骤一中多个所述溢浆孔沿圆周方向均匀布设在同一水平面上。

本实施例中，所述溢浆孔的数量为两个。

本实施例中，所述储浆池的数量为一个且其容积不小于6m³，

本实施例中，所述沉淀池的数量为两个且其容积均不小于10m³，两个所述沉淀池轮换使用，一个所述沉淀池用于进浆沉淀，一个关闸清理，所述沉淀池的进出口均设置有闸门，沉淀池上口应高出所述储浆池0.5m。

这样，通过设置所述储浆池和多个所述沉淀池，能满足连续灌注护壁泥浆需求，并能对护壁泥浆进行沉淀后循环使用，节约经济成本，规划合理，同时使施工场地干燥、整洁。

本实施例中，步骤三中所述护壁泥浆为聚合物泥浆；

并且，所述聚合物泥浆为可利尔旋挖钻机专用高效泥浆粉与水拌合后形成的护壁泥浆。

所述可利尔旋挖钻机专用高效泥浆粉由郑州大力神基础工程有限公司生产，且所述护壁泥浆由所述可利尔(CLEAR)旋挖钻机专用高效泥浆粉和水按重量比为0.01％～0.1％的比例均匀配制而成。所述护壁泥浆的性能指标如下：相对密度：1.1～1.15；粘度：18～20S；含砂率：6％；酸碱度：pH值为8～10；胶体率：95％；失水量：30mL/30min。

所采用的护壁泥浆具有以下优点：1、粘度大、比重小、含砂率小，能适应膨润土、粘土无法适应的复杂土层。2、速溶型的粉状体，能迅速溶解于水，形成良好的粘度。3、具有很好的粘结作用，能把孔壁各种地层颗粒粘结为一体，起到了护壁，尤其在沙层地质效果更为显著。4、不需要二次清孔：泥浆粉速溶水中形成的护壁泥浆，不仅能很好的护壁防塌孔，而且能及时吸附钻屑，下钢筋笼后孔里沉渣厚度均不超过10cm。5、无毒、无味对环境没有危害。

本实施例中，步骤一中所述护筒为与所施工长螺旋挤压入岩灌注桩呈同轴布设的圆柱状筒体。

所述护筒的高度为1m～2m且其内径比所施工长螺旋挤压入岩灌注桩的桩身直径大150mm～250mm；所述护筒由钢板弯曲并焊接而成，所述护筒的上部、中部和下部外侧均设置有一道加强筋，所述护筒的顶部设置有多个吊环。

本实施例中，所述护筒的内径比所施工长螺旋挤压入岩灌注桩的桩身直径大200mm。所述护筒用5mm的钢板制作。实际使用时，可根据具体需要，对所述护筒的内径、高度和壁厚分别进行相应调整。

实际使用时，所述护筒顶端所设置吊环的作用有两个，一为起吊护筒用，二为绑扎钢筋笼吊杆，压制钢筋笼的上浮，护筒顶端同时正交刻四道槽，以便挂十字线，以备验护筒、验孔之用。并且，在所述护筒上部开设2个溢浆孔，便于护壁泥浆溢出，进行回收和循环利用。

本实施例中，步骤一中对所述护筒进行埋设时，过程如下：

步骤101、在测量放线得出的桩位上开挖一个直径比所述护筒的外径大50cm～80cm且深度大于所述护筒高度的圆坑；

步骤102、在所述圆坑底部平铺一层粘土且夯实后，将所述护筒下放至所述圆坑内；

步骤103、待所述护筒下放到位后，采用在所述护筒与所述圆坑的坑壁之间回填粘土并分层夯实的方式对所述护筒进行固定，并形成粘土固定层；所述粘土固定层上部距地面的高度为15cm～25cm；

步骤104、所述护筒与所述圆坑的坑壁之间灌注混凝土形成的混凝土固定层，所述混凝土固定层位于所述粘土固定层上方，所述混凝土固定层的顶面与地面相平齐；

埋设完成后，所述护筒筒口高出地面100mm～150mm。

因而，所述护筒埋设非常简便，并且先采用粘土沿护筒外侧四周分层回填夯实，回填夯实过程中要防止护筒的偏斜，上部采用混凝土固定层，能有效减少回填对护筒的扰动。

实际使用时，所述护筒具有导正钻具、控制桩位、隔离地面水渗漏、防止孔口坍塌、抬高孔内静压水头和固定钢筋笼等作用。本实施例中，所述圆坑的直径比所述护筒的外径大60cm且其深度为2.0m。

实际进行埋设时，将所述护筒吊放入所述圆坑内后，先找出桩位中心，再移动护筒，使护筒的中心与桩位中心重合，同时用水平尺(或吊线坠)校验护筒竖直后，再对护筒进行固定。所述护筒埋设需准确、稳定，护筒中心与桩位中心的偏差不得大于5mm。本实施例中，校准后，护筒固定在正确位置，筒口应高出地面100mm。

本实施例中，步骤二中所述钻杆为由多个钻杆节段拼接而成的组装式钻杆，多个所述钻杆节段布设在同一直线上，上下相邻两个所述钻杆节段之间均通过连接件紧固连接为一体；多个所述钻杆节段均包括内部中空的平直芯杆和由上至下布设在所述平直芯杆外侧壁上的螺旋叶片；所述电动旋转驱动机构为动力头，所述组装式钻杆由所述动力头带动进行连续转动；

本实施例中，步骤二中所述长螺旋桩机为公开号为CN102535445A的发明专利申请中所公开的长螺旋挤压入岩灌注桩用成型装置，所述长螺旋桩机的桩架为所述长螺旋挤压入岩灌注桩用成型装置的机架；步骤二中进行钻孔成孔和步骤三中进行钻杆提升及泥浆护壁时，按照公开号为CN102535445A的发明专利申请中所公开的长螺旋挤压入岩灌注桩用成型方法，进行钻进和提钻及同步注浆施工。

也就是说，步骤二中进行钻孔成孔方法，与公开号为CN102535445A的发明专利申请《长螺旋挤压入岩灌注桩用成型装置及成型方法》中的钻进方法相同；步骤三中进行钻杆提升及泥浆护壁方法，与《长螺旋挤压入岩灌注桩用成型装置及成型方法》中的提钻及同步注浆方法相同。所述动力头采用2012年07月04日公开的公开号为CN102535445A(申请号为CN201210026528.7)的发明专利申请中所公开的大扭矩可调速动力头。

本实施例中，步骤二中钻进成孔之前，首先做好场地的平整及压实。使所述所述长螺旋桩机处于水平状态。步骤二中进行钻进成孔时，采用长螺旋挤压入岩钻成孔。长螺旋挤压入岩钻进是利用所述动力头驱动的大扭矩旋转钻杆，使带螺旋叶片的钻杆旋转切入土体，并使泥土通过螺旋通道上升至地面排出，直至钻至设计深度。钻孔前，通过电子角度仪检测并调平所述长螺旋桩机，保持桩机垂直稳固。

实际施工过程中，步骤二中采用长螺旋桩机向下钻进过程中，每向下钻进1.5m～2.5m，均对所述钻杆的垂直度进行一次检测，并根据检测结果对所述钻杆的垂直度进行调整。

本实施例中，步骤二中采用长螺旋桩机向下钻进过程中，每向下钻进2m，均对所述钻杆的垂直度进行一次检测。

因而，步骤二中进行钻进成孔过程中，向下钻进2米后，再复核钻杆垂直度，未调平垂直度不得继续下钻；钻进过程中，桩机可能因土层软硬变化小幅前倾或后仰，应根据地质报告制定相应的施工预案，并于开工前向施工班组交底，在施工过程中应每钻进2米即观察一次桩机是否前倾或后仰，及时调整钻杆垂直度。

本实施例中，步骤一中所述泥浆泵送装置包括泥浆泵和与所述泥浆泵连接的地泵；

步骤三中进行钻杆提升及高压灌注泥浆护壁之前，先通过注浆管将所述钻杆的后端与所述地泵的泵送口连接；

步骤三中采用所述泥浆泵送装置且通过所述钻杆从所成型钻孔的孔底由下至上向所成型钻孔内连续灌注护壁泥浆时，采用所述泥浆泵将所述储浆池内的护壁泥浆泵送至所述地泵的料斗内，再采用所述地泵且通过所述钻杆由下至上向所成型钻孔内连续灌注护壁泥浆。

本实施例中，步骤三中所述钻杆向上提升过程中，所成型钻孔内所注入护壁泥浆的泥浆面高出所施工长螺旋挤压入岩灌注桩施工位置处的地下水位1.0m以上，所述钻头始终处于所成型钻孔内所注入护壁泥浆的泥浆面下方，且所述钻杆内始终存有10米以上的护壁泥浆。

并且，在受水位涨落影响时，泥浆面应高出最高水位1.5m以上。本实施例中，步骤三中所述钻杆向上提升过程中，所述钻头始终处于所成型钻孔内所注入护壁泥浆的泥浆面下方。并且，所述钻杆向上提升过程中，应保证护壁泥浆连续泵送。

步骤三中进行钻杆提升及高压灌注泥浆护壁时，未钻至设计深度，不得提钻。实际进行高压灌注泥浆护壁时，通过泥浆泵将储浆池中调制好的护壁泥浆连续不断送入地泵料斗中。提钻开始的同时，地泵开始泵送护壁泥浆，提钻过程中应保证连续泵送，并保证所述钻杆内始终存有10米以上的护壁泥浆。

实际施工时，步骤二中钻进成孔后，还需采用超声波井径仪对所成型钻孔进行检测。

步骤三中所述钻杆自所成型钻孔内提出后，还需采用圆环测孔法、声波孔壁测定仪法或井径仪测定法对所成型钻孔的质量进行检测。

另外，步骤五中水下混凝土灌注之前，孔底沉渣应满足以下要求：端承桩≤50mm；磨擦端承桩或端承摩擦桩≤100mm；纯摩擦桩≤30mm。常用的测试方法为垂球法进行测试。垂球法是利用重约1kg的铜球锥体作为垂球，顶端系上测绳，把垂球慢慢沉入孔内，施工孔深与测量孔深即为沉渣厚度。

本实施例中，步骤四中进行钢筋笼下放之前，先对所述钢筋笼进行绑扎，并在所述钢筋笼上固定测深管。

实际施工过程中，通过所述测深管对所述护壁泥浆的泥浆面高度、所述钻头的提升高度等进行实时测量。

所述钢筋笼的制作场地应选择在运输和就位都比较方便的场所，设置在现场内制作加工。钢筋进场后应按钢筋的不同型号、不同直径、不同长度分别进行堆放。

本实施例中，所述钢筋笼上设置有多组定位钢筋，多组所述定位钢筋沿所述钢筋笼的长度方向由前至后进行布设，前后相邻两组所述定位钢筋之间的间距为1.5m～2.5m；每组所述定位钢筋均包括多道沿圆周方向均匀布设在所述钢筋笼外侧的所述定位钢筋，多道所述定位钢筋布设在所述钢筋笼的同一个横断面上；多组所述定位钢筋形成位于所述钢筋笼外侧的筒状定位结构，所述筒状定位结构的外径不大于所成型钻孔的孔径

实际使用时，通过所述筒状定位结构能有效确保所施工长螺旋挤压入岩灌注桩的桩身混凝土保护层厚度，同时能有效确保钢筋笼的位置准确性。

本实施例中，步骤四中钢筋笼下放完成后，将所述钢筋笼上部焊接固定在步骤一中所述护筒上。

本实施例中，步骤四中对所述钢筋笼进行吊放时，起吊钢筋笼采用扁担起吊法，起吊点在钢筋笼上部箍筋与主筋连接处，吊点对称。钢筋笼安装入所成型钻孔时，应保持垂直状态，避免碰撞孔壁，徐徐下入，若中途遇阻不得强行墩放(可适当转向起下)。如果仍无效果，则应起笼扫孔重新下入。

步骤四中进行钢筋笼吊放时，当所述钢筋笼的长度小于20m时，采用吊装设备将所述钢筋笼整体吊装并下放至所成型的钻孔内；当所述钢筋笼的长度不小于20m时，将所述钢筋笼分为上下两个钢筋笼节段分别进行吊放。

待所述钢筋笼吊放到位后，应保证所述钢筋笼的笼顶在所成型钻孔内居中，吊筋均匀受力，牢靠固定。

本实施例中，步骤五中所述注浆导管为无缝钢管且其外径为Φ200mm～Φ300mm，所述注浆导管由多个导管节段由下至上拼接而成，多个所述导管节段中位于最上部的所述导管节段为顶部节段，多个所述导管节段中位于最下部的所述导管节段为底部节段，所述注浆导管中除所述顶部节段和所述底部节段外的所述导管节段均为中间节段，所述中间节段的长度为2.5m～3.5m，所述底部节段的长度为4m～6m，所述顶部节段的长度为0.3m～2m；所述底部节段的底端同轴套装有钢加固圈；

上下相邻两个所述导管节段之间通过法兰进行连接，所述法兰与所连接的导管节段之间通过密封圈进行密封；所述法兰的外径比所述注浆导管的外径大80mm～120mm，所述法兰外侧套装有直径由下至上逐渐增大的锥形护罩；

步骤五中由下至上对所施工长螺旋挤压入岩灌注桩进行水下混凝土灌注施工过程中，对所述注浆导管进行向上提升，并对由上至下对所述注浆导管中的所述导管节段进行拆除；

步骤五中所述注浆导管的底部装有用于灌注混凝土的漏斗；由下至上对所施工长螺旋挤压入岩灌注桩进行水下混凝土灌注施工过程中，根据所成型钻孔内的液位高度对所述漏斗的高度进行调整：当所施工长螺旋挤压入岩灌注桩的桩顶高度不高于所成型钻孔内的液位高度时，所述漏斗比所成型钻孔内的液位高度至少高2.0m；当所施工长螺旋挤压入岩灌注桩的桩顶高度高于所成型钻孔内的液位高度时，所述漏斗比所成型钻孔内的液位高度至少高1.5m。

并且，步骤二中所述钻孔为所施工长螺旋挤压入岩灌注桩的桩孔。

本实施例中，步骤五中所述注浆导管的底部装有用于灌注混凝土的漏斗，所述漏斗与用于存储混凝土的储料斗连接；

步骤五中由下至上对所施工长螺旋挤压入岩灌注桩进行水下混凝土灌注施工时，过程如下：

步骤501、导管吊放：将所述注浆导管吊装并下放至所成型钻孔内，直至所述注浆导管底端距所成型钻孔孔底的距离为300mm～500mm；

步骤502、隔水塞或滑阀悬挂：采用悬挂丝将隔水塞或滑阀悬挂在步骤501中所述注浆导管内的液面上，并使所述隔水塞或滑阀的底部与所述注浆导管内的液面紧贴；

步骤503、首批砼灌注：先向所述注浆导管和所述漏斗内注入0.1m³～0.3m³的水泥砂浆，所注入的所述水泥砂浆位于所述隔水塞或滑阀上方；再向所述漏斗内注入混凝土，并根据预先确定的首批砼灌注量且通过所述储料斗和所述漏斗备足首批砼灌注所需的混凝土；之后，剪断步骤502中所述悬挂丝，使所述隔水塞或滑阀向下移动并留在所成型钻孔的孔底；待首批砼灌注所需的混凝土均灌注至所成型钻孔内后，完成首批砼灌注过程；

对首批砼灌注量进行确定，根据所成型钻孔的深度和孔径进行确定，首批砼灌注量不小于1.2m³；首批砼灌注完成后，所述注浆导管的埋管深度不小于1m；

步骤504、砼连续灌注：步骤503中首批砼灌注完成后，通过所述注浆导管连续进行混凝土灌注，直至完成所施工长螺旋挤压入岩灌注桩进行水下混凝土灌注施工过程；

所施工长螺旋挤压入岩灌注桩的灌注高度比其设计桩高高0.8m～1.0m；

本步骤中，进行混凝土灌注过程中，所灌注混凝土的上表面上升速度不小于2m/h。

本实施例中，步骤五中由下至上对所施工长螺旋挤压入岩灌注桩进行水下混凝土灌注施工过程中，所述注浆导管的埋管深度为1.5m～8m，且水下混凝土灌注施工时间不大于1.5小时。

本实施例中，步骤五中进行水下混凝土灌注时，通过混凝土泵送设备和注浆导管，对所施工长螺旋挤压入岩灌注桩进行水下混凝土灌注施工。导管法灌注砼的基本原理将密封连接的钢管(或强度较高的硬质非金属管)作为水下砼的灌注通道，其底部以适当的深度埋在灌入的砼拌和物内，在一定的落差压力作用下，形成连续密实的砼桩身。所采用的注浆导管为直径Φ250mm无缝钢管导管，连接方式采用法兰，确保连接密封，不得漏水。所述注浆导管的分节长度为3m，最底端一节导管长应为4.0～6.0m，为了配合导管柱的长度，上部导管长为2m、1m、0.5m或0.3m。导管应具有良好的密封性。导管采用法兰盘连接，用橡胶“O”型密封圈密封，严防。法兰盘的外径比导管外径大100mm左右，法兰盘厚度为12～16mm，在其周围对称设置的连接螺栓孔不小于6个，连接螺栓直径不小于12mm。最下端一节导管底部不设法兰盘，以钢板套圈在外围加固。为避免提升所述注浆导管时法兰挂住钢筋笼，可设锥形护罩。另外，所述注浆导管顶部应设置漏斗。漏斗设置高度应适用操作的需要，并应在灌注到最后阶段，特别时灌注接近到桩顶部位时，能满足对所述注浆导管内砼柱高度的需要，保证上部桩身的灌注质量。砼柱的高度，在桩顶低于钻孔中的水位时，一般应比该水位至少高出2.0m，在桩顶高与钻孔水位时，一般应比桩顶至少高0.5m。漏斗与储料斗用4mm～6mm厚钢板制作，不漏浆及挂浆，漏泄顺畅彻底。隔水塞一般采用砼制作，制成圆柱形，其直径比注浆导管内径小20～25mm；采用3～5mm厚的橡胶垫圈密封，其直径比导管内径大5～6mm；砼强度C15～C20。隔水塞也可采用硬木制成球状塞，在球的直径处钉上橡胶垫圈，表面涂上润滑油脂。此外，隔水塞还可用钢板塞、泡沫塑料和球胆等制成。

实际进行混凝土灌注之前，将所述注浆导管吊入所成型钻孔时，应将橡胶圈或胶皮垫安放周整、严密，确保密封良好。所述注浆导管在钻孔内的位置应保持居中，防止跑管，撞坏钢筋笼并损坏导管。导管底部距孔底(孔底沉渣面)高度，以能放出隔水塞及首批砼为度，一般为300～500mm。在灌首批砼之前，先配制0.1～0.3m³水泥砂浆放入滑阀(隔水塞)以上的导管和漏斗中，然后再放入砼，确认初灌量备足后，即可剪断铁丝，借助砼重量排出导管内的水，使滑阀(隔水塞)留在孔底，灌入首批砼。首批灌注混凝土数量应能满足所述注浆导管埋入混凝土中1.2m以上。首批砼灌注正常后，应连续不断灌注砼，严禁途中停工。在灌注过程中，应经常用测锤探测砼面的上升高度，并适时提升、逐级拆卸导管，保持导管的合理埋深。探测次数一般不少于所适用的导管节数，并应在每次起升导管前，探测一次管内外砼面高度。

在水下灌注砼时，应根据实际情况严格控制导管的最小埋深，以保证桩身砼的连续均匀，不使其可能裹入砼上面的浮浆皮和土块等，防止出现断桩现象。对导管的最大埋深，则以能使管内砼顺畅流初出，便于导管起升和减少灌注提管、拆管的辅助作业时间来确定。最大埋深不超过最下端一节导管的长度。灌注接近桩顶部位时，为确保桩顶砼质量，漏斗及导管的高度应严格有关规定执行。混凝土灌注的上升速度不小于2m/h。灌注时间必须控制在埋入导管中的砼不丧失流动性时间。必要时可掺入适量缓凝剂。桩顶的灌注标高按照设计要求，且应高于设计标高1.0m以上，以便清除桩顶部的浮浆渣层。桩顶灌注完毕后，应即探测桩顶面的实际标高，长用带有标尺的钢杆和装有可开闭的活门钢盒组成的取样器探测取样，判断桩顶的砼面。

灌注混凝土必须连续进行，不得中断。否则先灌入的砼达到初凝，将阻止后灌入的砼从导管中流出，造成断桩。从开始搅拌砼后，在1.5h之内应尽量灌注完毕。随孔内砼的上升，需逐步快速拆除注浆导管，时间不超过15分钟，拆下的注浆导管应立即冲洗干净。

本实施例中，步骤五中进行水下混凝土灌注时，桩混凝土设按水下浇筑桩的混凝土强度进行配制，以保证达到设计强度；并且，采用常规的导管水下灌注法，具体是滑阀(隔水塞)式导管法。导管法是将密封连接的钢管(或强度较高的硬质非金属管)作为水下砼的灌注通道，其底部以适当的深度埋在灌入的砼拌和物内，在一定的落差压力作用下，形成连续密实的砼桩身。

本实施例中，所述注浆导管采用外径Φ250mm无缝钢管导管，连接方式采用法兰，确保连接密封，不得漏水。所述注浆导管应具有足够的强度和刚度，又便于搬运、安装和拆卸。所述注浆导管应具有良好的密封性。导管采用法兰盘连接，用橡胶“O”型密封圈密封，严防。法兰盘的外径比导管外径大100mm，法兰盘厚度为12mm～16mm，在其周围对称设置的连接螺栓孔不小于6个，连接螺栓直径不小于12mm。

实际施工时，所述注浆导管加工完成后，应对其尺寸规格、接头构造和加工质量进行认真检查，并应进行连接、过阀(塞)和充水试验，以保证密闭性能可靠和在水下作业时导管不漏水。检验水压一般为0.6～1.0MPa，不漏水为合格。

本实施例中，所述漏斗与储料斗均用4mm～6mm钢板制作，不漏浆及挂浆，漏泄顺畅彻底。

1)导管法施工时，应注意：

a.灌注砼必须连续进行，不得中断。否则先灌入的砼达到初凝，将阻止后灌入的砼从导管中流出，造成断桩。

b.从开始搅拌砼后，在1.5h之内应尽量灌注完毕。

c.随孔内砼的上升，需逐步快速拆除导管，时间不超过15分钟，拆下的导管应立即冲洗干净。

d.在灌注过程中，当导管内砼不满含有空气时，后续的砼通过溜槽徐徐灌注漏斗和导管，不得将砼整斗从上面倾入管内，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡胶垫而使导管漏水。

2)为防止钢筋笼上浮，应采的措施

a.在孔口固定钢筋笼上端。

b.灌注砼的时间应尽量加快，以防止砼进入钢筋笼时，流动性过小。

d.当孔内砼接近钢筋笼时，应保持埋管较深，放慢灌注速度。

本实施例中，步骤一中所施工长螺旋挤压入岩灌注桩包括桩身1和布设在桩身1上的桩帽2；

如图3-1所示，步骤五中由下至上对所施工长螺旋挤压入岩灌注桩进行水下混凝土灌注施工后，还需采用桩帽成形器对所施工长螺旋挤压入岩灌注桩进行桩头处理与桩帽施工；

如图1-1、图2所示，所述桩帽成形器包括对桩帽2进行成孔施工的桩帽成型钻头和带动所述桩帽成型钻头进行连续转动的旋转驱动装置，所述旋转驱动装置位于所述桩帽成型钻头上方，所述桩帽成型钻头与所述旋转驱动装置进行传动连接；结合图5和图6，所述桩帽2包括上部桩帽段和下部桩帽段，所述上部桩帽段为圆台状，所述下部桩帽段为圆锥台状，所述下部桩帽段的直径由上至下逐渐减小且其上端直径与所述上部桩帽段的直径相同；所述桩帽2为灌注桩的桩帽，所述灌注桩的直径与所述下部桩帽段的下端直径相同；所述桩帽成型钻头包括能由上至下同轴套装在所述灌注桩的桩身1上的芯管3和由上至下布设在芯管3外侧壁上的螺旋叶片4，所述芯管3的内径不小于桩身1的直径；所述芯管3安装在所述旋转驱动装置上，所述芯管3与所述旋转驱动装置进行传动连接；所述芯管3的高度不小于桩帽2的高度，所述螺旋叶片4的高度与桩帽2的高度相同；所述芯管3分为上部节段和位于所述上部节段正下方的下部节段，所述上部节段和所述下部节段连接为一体，所述下部节段的高度与所述下部桩帽段的高度相同；所述螺旋叶片4分为布设在所述上部节段外侧的上部叶片和布设在所述下部节段外侧的下部叶片，所述上部叶片与所述下部叶片连接为一体；所述上部节段和所述上部叶片组成圆柱状钻头，所述圆柱状钻头的外径与所述上部桩帽段的直径相同，所述上部叶片的宽度由上至下均相同；所述下部节段和所述下部叶片组成圆锥台状钻头，所述圆锥台状钻头的上端外径与所述下部桩帽段的上端直径相同，所述圆锥台状钻头的下端外径与所述下部桩帽段的下端直径相同，所述下部叶片的宽度由上至下逐渐缩小；

如图3所示，对所施工长螺旋挤压入岩灌注桩进行桩头处理与桩帽施工时，过程如下:

步骤601、桩头处理：步骤五中所灌注混凝土初凝之前，根据预先设计的桩身1的顶部标高，将步骤二中所述钻孔内侧上部的多余混凝土取出，详见图3-2；待所灌注混凝土终凝后，获得施工成型的桩身1；

所述桩身1顶部至地面的高度为h，其中h小于桩帽2的高度；

步骤602、桩帽成形器下钻形成桩帽土模：通过吊装设备将所述桩帽成形器吊装至所施工长螺旋挤压入岩灌注桩的桩位上，再开启所述旋转驱动装置并带动所述桩帽成型钻头由上向下钻进，获得施工成型且用于施工桩帽2的桩帽土模15，详见图3-5、图3-6和图3-7；钻进完成后，关闭所述旋转驱动装置；

步骤603、桩帽混凝土灌注施工：通过吊装设备将所述桩帽成形器向上提至桩帽土模15外侧，再向桩帽土模15内进行混凝土灌注施工，完成桩帽2的混凝土灌注施工过程；

步骤604、桩帽成型：待步骤603中所灌注混凝土终凝后，获得施工成型的桩帽2，所述桩帽2位于桩身1的正上方且其与桩身1浇筑为一体，详见图3-8。

本实施例中，步骤601中将所述钻孔内侧上部的多余混凝土取出后，采用混凝土振捣装置对所述钻孔内的混凝土进行振捣，再在所述钻孔内的桩头上覆盖一层保护膜，详见图3-3和图3-4；

步骤602中钻进完成后，所述桩帽成形器中芯管3的下端套装在桩身1的上端外侧；

步骤602中所述吊装设备为挖掘机12；所述桩帽成形器吊装于挖掘机12的起重臂下方。

本实施例中，所述芯管3的高度大于桩帽2的高度。

并且，所述芯管3的高度为桩帽2高度的1.2倍～1.8倍。

实际加工时，可根据具体需要，对芯管3的高度进行相应调整。

本实施例中，所述上部桩帽段的直径D1＝Φ600mm～Φ2000mm且其高度h1＝100mm～500mm，所述下部桩帽段的下端直径D2＝Φ400mm～Φ1000mm且其高度h2＝100mm～500mm。

实际施工时，可根据具体需要，对所述上部桩帽段的直径D1和高度h1以及所述下部桩帽段的下端直径D2和高度h2的取值大小分别进行相应调整。

本实施例中，所述芯管3的正上方安装有下传动轴5，所述下传动轴5与芯管3呈同轴布设；所述旋转驱动装置的动力输出轴上同轴安装有上传动轴6，所述上传动轴6位于所述旋转驱动装置下方，所述上传动轴6位于下传动轴5的正上方且二者同轴连接。

实际安装时，所述芯管3与下传动轴5之间通过下安装板7进行连接，所述下安装板7与芯管3呈垂直布设，所述下传动轴5的下部外侧设置有多道加强板8，多道所述加强板8沿圆周方向均匀布设在下传动轴5外侧，多道所述加强板8均为直角三角形板且其底部均固定在下安装板7上。

本实施例中，所述下安装板7为圆形平板。并且，所述下安装板7和加强板8均为不锈钢板。所述芯管3为不锈钢管。

本实施例中，所述上传动轴6与下传动轴5之间通过下连接法兰9进行连接，所述下连接法兰9与芯管3呈垂直布设；所述旋转驱动装置上部装有上连接法兰10，所述旋转驱动装置通过上连接法兰10安装在吊装设备上。

本实施例中，所述旋转驱动装置与芯管3呈同轴布设。

并且，所述芯管3呈竖直布设，所述下连接法兰9和上连接法兰10均呈水平布设。

本实施例中，所述旋转驱动装置为液压马达13。

实际使用时，所述旋转驱动装置也可以采用其它类型的旋转驱动设备，如电动机等。

同时，如图4所示，本发明所述的桩帽成形器，还包括主控装置11-1、对所述桩帽成型钻头的转速进行实时检测的转速检测单元11-2和对所述桩帽成型钻头的转向进行实时检测的转向检测单元11-3，所述旋转驱动装置由主控装置11-1进行控制；所述转速检测单元11-2和转向检测单元11-3均与主控装置11-1连接。因而，实际控制非常简便。

本实施例中，所述芯管3与螺旋叶片4之间以焊接方式进行固定。所述芯管3与下安装板7之间、下安装板7与下传动轴5和加强板8之间以及下传动轴5与下连接法兰9中位于下方的法兰盘之间均以焊接方式进行固定。所述上传动轴6与下连接法兰9中位于上方的法兰盘之间以焊接方式进行固定。所述液压马达13的外壳与上连接法兰10中位于下方的法兰盘之间以焊接方式进行固定。

本实施例中，所述保护膜为塑料膜14。

本实施例中，将所述钻孔内侧上部的多余混凝土取出之前，先对所述钻孔孔口上部的虚土和浮浆进行清理。并且，在所述钻孔内的桩头上覆盖一层所述保护膜后，完成桩头处理过程。

本实施例中，待水下混凝土灌注施工完成后，便能立即进行桩头处理。其中，桩头处理包括对所述钻孔孔口上部的虚土和浮浆进行清理、将钻孔内侧上部的多余混凝土取出、采用混凝土振捣装置对所述钻孔内的混凝土进行振捣和在所述钻孔内的桩头上覆盖一层所述保护膜这个四个步骤。

并且，待水下混凝土灌注施工完成28天后，所灌注混凝土完全凝固，便能进入桩帽施工过程。

本实施例中，步骤502中钻进完成后，所述桩帽成形器中芯管3的下端套装在桩身1的上端外侧，详见图3-7。

本实施例中，步骤503中进行桩帽混凝土灌注施工之前，还需人工对桩帽土模15内的剩余渣土进行清理并压密实。

本实施例中，采用钻杆由上向下钻进之前，先将钻杆移至所施工长螺旋挤压入岩灌注桩的桩位上，此时所述钻杆沿所述长螺旋挤压入岩灌注桩的中心轴线布设。

本实施例中，采用钻杆由上向下钻进过程中，所述钻杆采用旋转挤压的方式进行钻孔。

本实施例中，所述钻杆包括内部中空的芯杆和由下至上布设在所述芯杆外侧壁上的杆体外螺纹结构。所述杆体外螺纹结构上均未设置切削齿，并且钻孔过程中不向外侧出土，钻孔过程为全挤土施工过程。

实际施工时，也可以采用旋转切削与旋转挤压相结合的方式进行钻孔。此时，所述杆体外螺纹结构上设置有切削齿，钻孔过程中向外侧出土，但出土量非常小。因而，钻孔过程为切削与挤土相结合的施工过程，也称为半挤土施工过程。

本实施例中，所述螺旋叶片4的外侧均设置有切削齿或刀刃。

本实施例中，本发明所述桩帽成形器通过上连接法兰10安装在所述起重臂上。本实施例中，所述挖掘机12的起重臂与上连接法兰10中位于上方的法兰盘之间以焊接方式进行固定。

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。