一种旋喷插筋式微型桩施工方法与流程

本发明涉及建设工程桩基础施工技术领域，尤其指一种旋喷插筋式微型桩施工方法。

背景技术：

桩基，是由桩和连接桩顶的桩承台(简称承台)组成的深基础或由柱与桩基连接的单桩基础；桩基直接影响着建于桩基上的建筑物的承载力。地基桩的种类多样，相对应的，不同地基桩的施工方法也各有不同。

在既有建(构)筑物地基基础加固或功能区改造(特别是厂区)时，通常在施工期间，周边建(构)筑物仍在生产使用，所以施工安全和周边环境的保护显得尤为重要。施工场地周边及上部均会有工艺管道及生产设备，这便面临着作业空间不足、距离生产区近等问题，导致大型的植桩设备无法使用；且许多建设场地塘渣层回填较厚，回填料粒径大，地下水水位高，使大型桩在这样的施工环境下无法使用。因此，在施工空间有限、管线复杂、地下大石块多的情况下，如何进行桩基施工则成为必须要解决的一个技术难题。

现有专利号为200810239102.3名称为“一种新型的微型桩施工方法”公开了一种微型桩的施工方法，包括：步骤1.通过钻机在地基上形成直径为0.25m至0.4m的钻孔；步骤2.通过钻机的中空钻杆向钻孔中注入清水，进行一次清孔；步骤3.提出钻杆，向钻孔中放入钢筋笼和灌注导管；步骤4.通过灌注导管向钻孔中注入清水，进行二次清孔；步骤5.通过灌注导管，将预先制备的细石混凝土灌入钻孔中，直至细石混凝土灌出钻孔口，形成直径为0.25m至0.4m的微型桩。该微型桩施工过程中需要进行两次清孔作业，会增加施工的耗时，清孔过程中会对钻孔四周的地基造成冲刷，而影响地基的稳定性，因此其不适用于已建成的建筑物或厂区内的植桩操作。该施工方法采用泥浆循环钻进，需要考虑泥浆处置问题，对环境保护和水土保持有一定影响；浅部回填层较厚时，需考虑换土或深埋护筒方法，易引起塌方，否则，不易成孔。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种工艺简单，工作面小，

地面高度要求低，成桩质量好、承载力高的旋喷插筋式微型桩施工方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种旋喷插筋式微型桩施工方法，包括以下步骤：

步骤一、桩位放样：根据业主单位提供的放样控制点进行桩位的测量放样，采用全站仪测设坐标法测设桩位，以钢筋固定；

步骤二、钻机就位：桩机安装调试后采用走管就位对中，底盘找平垫实、校正水平，使立轴、桩位保持在同一条垂直线上；

步骤三、引孔：钻机校正固定、钻头对中后，开启空压机，待潜孔钻头正常旋转出气后，在孔位钻进；

步骤四、拌制水泥浆：按设计配合比搅拌水泥浆液；

步骤五、高压旋喷成桩：水泥浆拌制过程中，将钻机的潜孔钻头卸下，换上高压旋喷钻头，换装过程中不得移动钻机，并保持钻机的垂直度，同时清理孔口地面和钻机上堆积的碎渣；

水泥浆拌制完毕后，为不让出浆口堵塞，开启注浆泵，边注浆边旋转钻进；待钻进至设计深度后，提高注浆泵的压力值至15至18Mpa，原地旋喷15秒后开始边旋喷边提升，提升速度为15-22cm/min；

步骤六、钢管制作：钢管桩身在成桩之前提前制作准备，钢管切割成每节1.5m至2.0m的单节，底管长度不大于2.5m，底管底部设置对称斜口，单节两头搓制公母丝扣，公母丝扣连接上后再将两者接缝满焊焊接，钢管与钻机动力头连接采用定制接手，定制接手采用与钢管同径的DZ40地质专用钻杆与钻杆母接手焊接而成，并做淬火处理；钢管的管身外壁上螺旋缠绕圆钢，圆钢缠绕后与钢管点焊连接，焊点错开、均匀，且在一个端面上不少于4点；

步骤七、钢管安放：高压旋喷成桩后，开始下入钢管；压钢管用钻机靠自重轻旋压入，下之前在钻机动力头上安装压钢管的专用接手，与钢管连接后开始压入；开始时，扶正钢管后用水准尺微调垂直，缓慢旋转压入孔内，压管过程中观察钢管垂直度，发现倾斜及时扶正，一节单节下到离钻机夹持器15cm至20cm时，卸掉接手，开始吊放下一节单节，公母丝扣连接后，连接部分满焊焊接，本桩所有单节连接后，用压桩器将钢管压到设计标高的深度；

步骤八、钻机移位：钻机压完一枚桩后，拆除压管卡座，移动到下一个桩位，开始准备下一个桩施工；

步骤九、注浆：施工区域的桩体全部施工完成后，对桩周的塘渣层进行注浆。

优化的技术措施还包括：

所述的步骤三中，用普通潜孔钻头引孔时缓缓进尺，及时吹除孔内残渣，时刻注意孔内塘渣情况，防止易塌孔段塌孔埋管，遇塌孔时，及时更换偏心钻头和套管，偏心钻头与套管缓慢钻进下沉进行成孔，因孔内个别地方孔隙较大，引孔时，要时刻注意钻机与钻杆的垂直度，防止钻头卡钻，进尺过程中，及时清理孔口吹除上来的碎渣，防止碎渣掉入孔内；

引孔钻进至击穿塘渣层后方可提钻，提钻后拆钻杆，拆除前，先开启空压机阀门，吹除残留在钻杆内的碎渣后方可拆除钻杆，拆除的钻杆水平放置在定制的钻杆架上，并清理钻杆的接头，抹上黄油等待下次使用。

所述的步骤四中，水泥采用袋装水泥，使用时根据需要从堆场拉出袋装水泥，用锋利的刀具划开包装编织袋，缓慢均匀倒入搅浆桶，防止扬尘造成边上设备橡胶部件覆盖水泥而老化，并注意袋装水泥有无结块，防止水泥结块倒入搅浆桶内，倒入时保持搅浆桶搅浆叶片处于工作状态，袋装水泥倒入后浆液搅拌时间不小于2分钟；

搅浆桶拌制结束后将浆液放入吸浆池，在搅拌桶放浆口处设置滤网，过滤细小的结块和杂质，并注意定期清理；放入吸浆池中的水泥浆也需要用搅拌机搅拌，防止来不及使用的水泥浆沉淀凝结，拌制的水泥浆必须及时使用，超过初凝时间的多余水泥浆不得使用，高压泵的吸浆管管口处也得设置铁丝滤网，防止细小碎渣进入泵机管道内引起阻塞。

所述的步骤五中，高压旋喷钻头钻进过程中，注浆压力为0.5至2MPa，进尺速度为1.5-2.5m/min。

所述的步骤五中，钻杆提升后，拆除钻杆前，需关闭注浆泵15s后，待钻杆内压力减小后方可拆除，拆除后的钻杆放在定制支架上进行清洗、上油，成孔后清洗钻头、输浆管线和注浆泵，以待下次使用。

所述的步骤六中，钢管采用Φ108mm*8mm无缝钢管。

所述的步骤六中，圆钢的直径为8mm，圆钢的缠绕间距为10cm。

所述的步骤九中，注浆孔根据基础形式均匀布置，采用潜孔锤形式成孔，孔深以打穿塘渣层为准，下入注浆管，封孔后隔12小时注水泥浆，注浆时以地面翻浆为主，注浆量为辅。

本发明是一种旋喷插筋式微型桩施工方法，其优点是：

本施工方法具有工作面小、场地高度要求低、施工场地整洁干净、施工过程安全、事故隐患低、成桩质量好、承载力较高等优点，适合在类似化工厂这样管道复杂、场地限制条件高、施工过程安全要求严格的场地进行施工。

本施工方法采用高压旋喷桩，并在桩孔内埋入钢管，钢管的管身外壁上螺旋缠绕圆钢，以增加侧壁摩阻力，从而提高微型桩的承载力；底管底部设置对称斜口，有助于钢管的下沉，提高施工效率。

附图说明

图1本发明的施工流程图；

图2是本发明微型桩的结构示意图；

图3是图2中钢管的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

附图标记：钢管1、公母丝扣2、圆钢3、高压旋喷桩体4。

如图1和3所示，

某化工厂厂区改造加固项目，由于地基的沉降，为了保证生产安全，需要对原建筑进行加固处理。由于厂区内管线复杂，植桩位置又靠近原建筑物，现有的植桩方法(如钻孔灌注桩)无法实施，经研究决定采用本发明的旋喷插筋式微型桩施工方法，项目共植桩52枚，工期30天。

一种旋喷插筋式微型桩施工方法，包括以下步骤：

步骤一、桩位放样：根据业主单位提供的放样控制点进行桩位的测量放样，采用全站仪测设坐标法测设桩位，以钢筋固定。

步骤二、钻机就位：桩机安装调试后采用走管就位对中，底盘要找平垫实、校正水平，使立轴、桩位保持在同一条垂直线上。

步骤三、引孔：钻机校正固定、钻头对中后，开启空压机，待潜孔钻头正常旋转出气后，在孔位钻进。

因场地回填塘渣粒径大小差异较大，引孔孔壁完整度不一，个别区域引孔过程中可能产生塌孔现象，因此在现场准备了Φ200mm普通潜孔钻头、Φ150mm偏心潜孔钻头和若干Φ146mm套管；

用普通潜孔钻头引孔时缓缓进尺，及时吹除孔内残渣，时刻注意孔内塘渣情况，防止易塌孔段塌孔埋管，遇塌孔时，及时更换偏心钻头和套管，偏心钻头与套管缓慢钻进下沉进行成孔，引孔时，要时刻注意钻机与钻杆的垂直度，防止钻头卡钻，进尺过程中，及时清理孔口吹除上来的碎渣，防止碎渣掉入孔内；

引孔钻进至击穿塘渣层后方可提钻，提钻后拆钻杆，拆除前，先开启空压机阀门，吹除残留在钻杆内的碎渣后方可拆除钻杆，拆除的钻杆水平放置在定制的钻杆架上，并清理钻杆的接头，抹上黄油等待下次使用。

步骤四、拌制水泥浆：按设计配合比搅拌水泥浆液；水泥采用袋装水泥，使用时根据需要从堆场拉出袋装水泥，用锋利的刀具划开包装编织袋，缓慢均匀倒入搅浆桶，防止扬尘造成边上设备橡胶部件覆盖水泥而老化，并注意袋装水泥有无结块，防止水泥结块倒入搅浆桶内，倒入时保持搅浆桶搅浆叶片处于工作状态，袋装水泥倒入后浆液搅拌时间不小于2分钟；本次采用的水泥浆搅拌装置的实际最大使用容量约为0.381m³(直径0.9m，最大使用深度0.6m)，根据水灰比0.5，每桶拌用水泥为343kg，约为7包；水泥采用海螺牌袋装P·O42.5普通硅酸盐水泥，水泥使用前对进场水泥进行抽样送检。

搅浆桶拌制结束后将浆液放入吸浆池，在搅拌桶放浆口处设置滤网，过滤细小的结块和杂质，并注意定期清理；放入吸浆池中的水泥浆也需要用搅拌机搅拌，防止来不及使用的水泥浆沉淀凝结，拌制的水泥浆必须及时使用，超过初凝时间的多余水泥浆不得使用，高压泵的吸浆管管口处也得设置铁丝滤网，防止细小碎渣进入泵机管道内引起阻塞。

步骤五、高压旋喷成桩：水泥浆拌制过程中，将钻机的潜孔钻头卸下，换上高压旋喷钻头，换装过程中不得移动钻机，并保持钻机的垂直度，同时清理孔口地面和钻机上堆积的碎渣；

水泥浆拌制完毕后，为不让出浆口堵塞，开启注浆泵，边注浆边旋转钻进；高压旋喷钻头钻进过程中，注浆压力为0.5至2MPa，进尺速度为1.5-2.5m/min，待钻进至设计深度后，提高注浆泵的压力值至15至18Mpa，原地旋喷15秒后开始边旋喷边提升，提升速度为15-22cm/min，制成高压旋喷桩体4。

钻杆提升后，拆除钻杆前，需关闭注浆泵15s后，待钻杆内压力减小后方可拆除，拆除后的钻杆放在定制支架上进行清洗、上油，成孔后清洗钻头、输浆管线和注浆泵，以待下次使用。

步骤六、钢管1制作：钢管1桩身在成桩之前提前制作准备，钢管1切割成每节1.5m至2.0m的单节，底管长度不大于2.5m，底管底部设置对称斜口，单节两头搓制公母丝扣2，公母丝扣2连接上后再将两者接缝满焊焊接，钢管1与钻机动力头连接采用定制接手，定制接手采用与钢管1同径的DZ40地质专用钻杆与钻杆母接手焊接而成，并做淬火处理；钢管1的管身外壁上螺旋缠绕圆钢3，圆钢3缠绕后与钢管1点焊连接，焊点错开、均匀，且在一个端面上不少于4点；钢管1采用Φ108mm*8mm无缝钢管，圆钢3的直径为8mm，圆钢3的缠绕间距为10cm。单节之间的连接也可以采用套筒焊接连接。

步骤七、钢管1安放：高压旋喷成桩后，开始下入钢管；压钢管用钻机靠自重轻旋压入，下之前在钻机动力头上安装压钢管的专用接手，与钢管连接后开始压入；开始时，扶正钢管后用水准尺微调垂直，缓慢旋转压入孔内，压管过程中观察钢管垂直度，发现倾斜及时扶正，一节单节下到离钻机夹持器15cm至20cm时，卸掉接手，开始吊放下一节单节，公母丝扣2连接后，连接部分满焊焊接，本桩所有单节连接后，用压桩器将钢管压到设计标高的深度。

步骤八、钻机移位：钻机压完一枚桩后，拆除压管卡座，移动到下一个桩位，开始准备下一个桩施工。

步骤九、注浆：施工区域的桩体全部施工完成后，对桩周的塘渣层进行注浆。注浆孔根据基础形式均匀布置，采用潜孔锤形式成孔，孔深以打穿塘渣层为准，下入注浆管，封孔后隔12小时注水泥浆，注浆时以地面翻浆为主，注浆量为辅，当地面翻浆时，可移至下一根管注浆，当单根管注浆量达1t水泥时亦可移至下根管。

本施工方法为微型桩桩身承载与加固地基承载相结合的复合地基承载形式，承载力主要提供形式为钢管1与高压旋喷桩体4之间的摩擦力、高压旋喷桩体4与软弱地基土体之间的摩擦力、高压旋喷桩体4的桩身承载力、塘渣层注浆加固后的承载力，因此施工过程中通过采取以下措施，来保证高压旋喷桩体成桩质量、钢管下入的质量与塘渣层注浆加固的质量，从而保证本工艺的质量：

(1)钻机就位时，必须保证钻塔滑道垂直，钻机安置水平周正，底盘稳固不动；

(2)引孔时，因塘渣上部为回填碎料及杂物，开孔时放慢钻进速度，频提钻，保证开孔垂直度和孔上段的完整度，引孔完毕提钻时注意速率和垂直度，保证孔壁完整通畅，防止阻塞；

若需要跟管引孔，下管时必须保证套管的垂直度，引孔进尺上下提拉钻杆时必须注意与套管的相对位置和套管的滑动情况，不得将套管顶歪；

(3)现场配备泥浆比重计，随时测定拌制的泥浆比重，确保水泥浆质量；

(4)高压旋喷桩成桩时必须时刻观察注浆泵压力和钻机钻杆提升速度，不得过快；

塘渣层孔隙较大，在塘渣层旋喷成桩时，需降低提升速度，减小注浆压力，保证塘渣层内的成桩质量。当提升至塘渣层与原土交接面时，停止提升，原地旋喷1min后，降低提升速度至15cm/min，降低注浆压力至3~5MPa，根据孔口的翻浆量，可适当调整提升速度和注浆压力，如遇孔口翻浆量突然增大，则可加大提升速度至孔口翻浆减小；

如有套管的孔内成孔，旋喷至套管段时，需边拔套管边旋喷成孔，不得在套管内旋喷；

如有必要，可在塘渣层内重复多次旋喷，确保塘渣层内的桩体质量；

(5)钢管(单节)对接后进行焊接，焊缝要求饱满，满足桩身强度要求，焊接完成后，必须冷却3min后方可继续下入；

(6)在切割好的Φ108mm钢管管身外壁上螺旋缠绕8mm的圆钢，增加了钢管在高压旋喷桩体内的摩擦力，钢筋缠绕间距为10cm，缠绕长度与钢管长度一致，缠绕后与钢管点焊连接，焊点要求错开，均匀，且一个断面内不少于4点；

(7)压钢管受阻时，不得强压，必须提升一段钢管，查明原因，制定措施后方可继续压钢管；

(8)塘渣层注浆前，必须保证高压旋喷桩在塘渣层里的凝固时间，初凝后方可打孔埋管，注浆管底部设置出浆口，并用胶布包裹保护，封孔后必须隔12小时以后方可注浆。