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

文档序号:11411939阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一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。

2.按照权利要求1所述的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: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。

3.按照权利要求1或2所述的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: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。

4.按照权利要求1或2所述的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: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。

5.按照权利要求1或2所述的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: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。

6.按照权利要求1或2所述的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: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);

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(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;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;

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;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);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。

7.按照权利要求5所述的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: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(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。

8.按照权利要求1或2所述的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: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。

9.按照权利要求1或2所述的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: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。

10.按照权利要求1或2所述的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: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。

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