本发明涉及建筑施工
技术领域：
，特别是旋挖灌注桩深孔爆破与导管旋挖清除障碍的施工方法。
背景技术：
：随着城镇建设的高速发展，桩基础特别是现浇混凝土灌注桩基础已成为现代建筑的主要基础型式。被誉为“绿色施工工艺”的旋挖钻孔灌注桩技术，因其效率高、污染少、功能多的特点，在国内外公路桥梁、铁路、水利、城市建设等工程设计、施工中得到广泛应用。我国地域辽阔，地质条件复杂，常遇到周边建筑密集,复杂地基、旧建（构）筑物基础给建筑桩基施工带来极大困难,选择桩的成孔工艺尤为重要。而旋挖钻机受施工地层的制约，主要适用于土层、砂层，以及较松散的、粒径较小的卵砾石层，在粘性土层钻进效果最佳，而在硬岩层、较致密的卵砾石、孤石层施工比较困难，并容易发生孔内事故和机械事故，我国旋挖钻机的大量应用时间短，目前尚未有桩基施工中存在坚岩或孤石、旧建（构）筑物基础等难以钻进成孔采用深孔控制爆破与导管旋挖清障工艺技术的研究和技术。本人在总结以往工程成功经验基础上，对施工关键技术开展了一系列研究，研制出《复杂地基旋挖灌注桩深孔爆破与导管旋挖清障施工技术》,有效地解决了桩基础施工遇到孤石及坚岩层或旧基础进钻成孔难题。技术实现要素：为了克服现有技术的上述缺点，本发明的目的是提供旋挖灌注桩深孔爆破与导管旋挖清除障碍的施工方法。旋挖灌注桩深孔爆破与导管旋挖清除障碍的施工方法，其特征在于：所述的施工方法步骤如下：1）施工前准备：清除杂物、换除软土、夯打密实，当清除后的场地标高距地下水位高度少于1.5m时，应铺填一定厚度的垫层作打桩施工面，或先行降低水位后再进行打桩施工；在建筑物旧址或杂填土地区施工时，应预先进行钻探并将探明在桩位处的旧基础、石块、废弃障碍物挖掉或采取有效处理措施；对于和施工场地相邻的施工管线、危房等采取相应的隔离和保护措施；泥浆制备及循环系统的设置，由于钻孔护壁和清孔的需要，需制作一定数量的泥浆，同时为了施工场地的干燥，需进行泥浆制备及循环系统的合理规划；混凝土的搅拌及配比：(1)混凝土采用集中搅拌，电子自动计量(2)每立方米砂、石、水泥外加剂等用量现场标牌公布；(3)按每根桩需要的灌注时间确定的混凝土的初凝时间，并按初凝时间的控制标准确定缓凝剂的填加量；钢筋笼的制作、验收：(1)钢筋骨架绑扎顺序是：调直主筋，成形骨架，在骨架成形架上安放架立筋，按等间距将主筋布置好，用电弧焊将主筋与架立筋固定；(2)钢筋笼分段制作，分段长度在8m左右，对于长桩采取一些辅助措施后，也可定为12m；(3)主筋接驳可采用对焊、搭接焊、绑条焊，主筋对接在同一截面内的钢筋接头数不得多于主筋总数的50％，相邻两个接头间的距离不小于主筋直径的35倍，且不小于500mm，主筋焊接长度为主筋直径的10～15倍，箍筋的焊接长度为箍筋长度的8～10倍；2）测量定位：根据施工附图及测量控网资料，按“从整体到局部的原则”进行桩基的位置放样，在施工场地设置井字形测量控制桩及水准点，控制点应设在不受桩基施工影响处，将所有桩位放出，设明显标志及保护架，测量控制点应定期复核，并记录放样数据备案；3）爆破眼孔放样：测量桩井面中心点的位里、布孔、钻孔、装药、爆破、清渣、检查等环节，合理计算破孔数、炮孔深度及炸药单耗。4）钻孔：用直径100mm地质钻机对孤石成孔,在进行孤石爆破时，根据孤石的特征和所需破碎块度，深埋在土中的孤石爆破装药表如下:5）装药：装药前应对全部炮孔进行检查，对不合格的孔可以采取补孔、补钻、清孔等措施进行处，对堵孔应加以疏通；堵塞是保证爆破成功的重要环节之一，桩井掘进炮孔浅必须保证足够的堵塞长度和堵塞质量；将一组每个重量为0.18～0.2kg的药包，利用钻杆头吊挂定量炸药将其送至孤石重心的炮孔内；根据桩径和孤石大小确定炸药用量（一般为0.2kg/m³，kg--为炸药重量；m³--为孤石体积），对于桩径为1200mm的炸碎石最大粒径应小于10cm；对于桩径为2000mm的炸碎石最大粒径应小于20cm，以便取土器能顺利取出孤石碎粒；对于体积较小的孤石可采用硝基—诺贝尔公司研制的炸药卷，炸药卷尺寸为17×150mm的专用管装装药，重为52g，可以根据药量要求切开，这种管装药卷内装高爆速的普里麦克斯炸药，如果在切开的药卷端头直接插入雷管有困难的话，可将切开的一头放在塑料帽中，再在帽中装配雷管。使用上述管装炸药或带塑料帽的炸药时，炸药和雷管连成一体，装药过程中不会分开，因此安全性更高；为进一步减少爆破作业对周边建筑影响，可采用隔孔开挖的方式，分两个循环完成桩基施工。第二批桩基开挖前，必须待同区内桩基混凝土达到7天以上龄期，及另一区内桩基混凝土达到3天以上龄期，以减少爆破作业对桩基混凝土的振动影响；6）深孔爆破：破采用正副网路并一串的方式，每个炮孔装4发电雷管，两发并联成独立的网路，3个孔采用1,3,5段微差起爆，再通电引爆雷管将坚岩、孤石破碎；7）出渣或导管旋挖清障：逐级向下旋挖清空旧桩周边土，如此反复循环操作直至钢管钻至距设计要求孔深0.5ｍ，以清除土负摩擦力，再将钢管提升逐节拆除,然后将旧桩拔出清障；8）埋护筒：先放出桩位中心点，在护筒外80～l00cm的过中心点的正交十字线上埋设控制桩，然后在桩位外挖出比护筒大60cm的圆坑，深度2.0m，在坑底填筑20cm厚的粘土，夯实，然后用副卷扬机吊起一根6m护筒，放进孔内，在护筒上找出护筒的圆心，然后通过控制桩放样，找出桩位中心，移动护筒，使护筒的中心与桩位中心重合，同时用水平尺或垂球校验护筒竖直后，即在钢护筒周围对称地、均匀地回填最佳含水量的粘土，要分层夯实，达到最佳密实度9）注泥浆：孔时泥浆比重应控制在1.2～1.3；在容易塌孔的土层中成孔时，泥浆比重应加大至1.3～1.5；当成孔至粘土层时应注入清水，以原土造浆护壁，泥浆比重应控制在1.1～1.3；泥浆的配置选取水化性能较好，造浆率高，成浆快，含砂量少的膨润土或粘土为宜，由于施工场地地质有较厚的淤泥质粉、细砂层，其自然造浆性能差，应采取措施外加膨润土造浆，并掺入接合剂（如木质素等），施工过程中做好泥浆过滤处理，保证泥浆的稠度和比重，其技术指标如下表所示：钻孔方法相对密度g/cm3黏度ts胶体率%含砂率%ph值旋挖钻1.05～1.10大于17大于95大于1大于7泥浆的控制指标：粘度18～22秒；含砂率不大于8%，胶体率不小于90%，施工中应经常测定泥浆的比重、粘度、含砂率和胶体率。为了使泥浆有较好的技术性能，必要时可在泥浆中投入适量的添加剂；10）钻进取土：开动钻机，在上覆软弱土层中，采用短螺旋钻进取土，进人下卧硬层后，如果该层不含水，采用短螺旋继续钻进成孔，当下卧层强度比较高时应换kbf-kr,psf,krr钻头钻进；11）一次清孔：当钻进入下卧硬层深度达到设计要求后，用kb型钻头清孔，后提起钻杆，测量孔深，并在浇注前量测孔底沉渣厚度；12）放钢筋笼：钢筋笼的吊放要对准孑l位、扶稳、缓慢，避免碰撞孔位，到位后立即固定；多节钢筋笼吊放时，应将钢筋笼逐步接长后再放入孔内，利用先插入孔内的钢筋笼上部架立筋将笼体固定在护筒上，利用吊装机械将上节钢筋笼临时吊住进行两节钢筋笼的对接和绑扎，钢筋笼对接后要请质量员和工程监理对焊缝检查验收，冷却后再沉入孔内。钢筋笼的标高定位，可采用锁定式吊杆；使用两根长度略大于施工面至桩顶距离的φ40的钢管，在钢管下端焊若干定位环，间距5cm，在钢筋笼顶端下到孔口时，按照孔口标高至桩顶标高的距离尺寸，确定要使用的定位环顺序，将确定的定位环从主筋外侧首道加劲筋下面插到主筋里侧，再从内侧向环内插入两根同吊杆一样长的插销，将吊杆锁定，插销上端与吊杆上端绑扎在一起，起吊吊杆，将钢筋笼徐徐下放到位，然后将吊杆吊环与护筒绑扎在—起，将钢筋笼固定，同时可防止灌注混凝土时钢筋笼的上浮；13）插入导管：钢筋笼吊入固定后，应逐步按下导管，导管的壁厚不宜小于3mm，直径200～250mm，钻孔深度大时，宜选用大直径导管，以确保导管良好的通导性；导管直径的制作偏差不应超过2mm，底管长度不宜小于4m。导管使用前进行拼装打压，以检查导管是否有砂眼，法兰盘是否有变形、密封不严，试水压力为0.6～1.0mpa，导管安放触孔底后，上提300～500mm;14）二次清孔：当导管安装完毕，灌注混凝土前应再次测量沉渣厚度，沉渣厚度超标时，应进行二次清孔；当孔径小于800mm时，二次清孔采用正循环压浆法即可取得很好的效果；当孔径大于800mm时，采用空吸泵反循环方式、导管空气升液排渣法清孔；采用正循环回转钻进技术的清孔方法为：桩孔终孔后，将钻具提高20～50m，采用大泵量泵入性能指标符合要求的新泥浆，并维持正循环30min以上，直到清除孔底沉渣且使孔壁泥质、泥浆含砂量小于4%为止。工程桩孔因有较厚的松散易坍土层，清孔后不能立即终孔，而在孔内下入钢筋笼，安装好灌浆导管后施行二次清孔作业，使以砼灌注前孔底沉渣厚度符合要求，保证砼成柱质量;15）灌注混凝土：清孔完毕后，由导管上部塞入隔水塞，塞入深度以临近水为准，当储料斗内的混凝土储量满足剪栓后首次灌注时，即保证导管底端能埋入混凝土中0.8～1.2m时，即可剪栓和开启料仓门，随着不断地灌注，孔内混凝土面的上升，随时提升和拆卸导管，导管底端必须保证埋入管外的混凝土面以下2～3m；第一次混凝土的灌注量必须满足底端能埋入混凝土中0.8～1.2m(按上限考虑)的要求；第二次混凝土的灌注量(即以后各次)必须满足导管底端能埋入2～3m的要求，任何情况下不得少于1m的要求；灌注过程中，应有专人测量导管埋深及管内外混凝土面的高差，填写混凝土灌注记录。水下混凝土必须连续灌注施工，每根桩的浇筑时间按初盘混凝土的初凝时间控制，对浇筑过程中的一切故障均应记录备案；16）拔出护筒：在起拔护筒过程中。由于钢筋笼外径与护筒内径间距较小，而混凝土骨料粒径大于其间距，当一处钢筋笼紧贴护筒内壁，或有碎卵石间或其中时，护筒若按同一方向快速旋转，钢筋笼则随护筒一起转动，使得钢筋笼发生变形。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的施工工艺省了大量的人力，提高了机械化程度，减轻了劳动强度，从而加快了工程进度；从工艺上它代替了水介质成孔取土工艺，大大减少了泥浆的需求和排放，取土随出随运，节省了场地，方便了其他作业施工，同时节省了运输费、水费、电费，降低了施工成本，减少了环境污染；该工艺施工时，还有一最大优势就是噪音低、振动小，适用于各种土层，对周围居民影响不大，适宜繁华闹市中施工，另外该工艺由于其施工速度快，施工质量好，土层适应性广，也常常作为公路、铁路桥梁受灾害抢险时的首选工艺。附图说明图1为本发明的施工工艺方框图。具体实施方式现结合附图说明与实施例对本发明进一步说明：旋挖灌注桩深孔爆破与导管旋挖清除障碍的施工方法，其特征在于：所述的施工方法步骤如下：1）施工前准备：清除杂物、换除软土、夯打密实，当清除后的场地标高距地下水位高度少于1.5m时，应铺填一定厚度的垫层作打桩施工面，或先行降低水位后再进行打桩施工；在建筑物旧址或杂填土地区施工时，应预先进行钻探并将探明在桩位处的旧基础、石块、废弃障碍物挖掉或采取有效处理措施；对于和施工场地相邻的施工管线、危房等采取相应的隔离和保护措施；泥浆制备及循环系统的设置，由于钻孔护壁和清孔的需要，需制作一定数量的泥浆，同时为了施工场地的干燥，需进行泥浆制备及循环系统的合理规划；混凝土的搅拌及配比：(1)混凝土采用集中搅拌，电子自动计量(2)每立方米砂、石、水泥外加剂等用量现场标牌公布；(3)按每根桩需要的灌注时间确定的混凝土的初凝时间，并按初凝时间的控制标准确定缓凝剂的填加量；钢筋笼的制作、验收：(1)钢筋骨架绑扎顺序是：调直主筋，成形骨架，在骨架成形架上安放架立筋，按等间距将主筋布置好，用电弧焊将主筋与架立筋固定；(2)钢筋笼分段制作，分段长度在8m左右，对于长桩采取一些辅助措施后，也可定为12m；(3)主筋接驳可采用对焊、搭接焊、绑条焊，主筋对接在同一截面内的钢筋接头数不得多于主筋总数的50％，相邻两个接头间的距离不小于主筋直径的35倍，且不小于500mm，主筋焊接长度为主筋直径的10～15倍，箍筋的焊接长度为箍筋长度的8～10倍；2）测量定位：根据施工附图及测量控网资料，按“从整体到局部的原则”进行桩基的位置放样，在施工场地设置井字形测量控制桩及水准点，控制点应设在不受桩基施工影响处，将所有桩位放出，设明显标志及保护架，测量控制点应定期复核，并记录放样数据备案；3）爆破眼孔放样：测量桩井面中心点的位里、布孔、钻孔、装药、爆破、清渣、检查等环节，合理计算破孔数、炮孔深度及炸药单耗。4）钻孔：用直径100mm地质钻机对孤石成孔,在进行孤石爆破时，根据孤石的特征和所需破碎块度，深埋在土中的孤石爆破装药表如下:5）装药：装药前应对全部炮孔进行检查，对不合格的孔可以采取补孔、补钻、清孔等措施进行处，对堵孔应加以疏通；堵塞是保证爆破成功的重要环节之一，桩井掘进炮孔浅必须保证足够的堵塞长度和堵塞质量；将一组每个重量为0.18～0.2kg的药包，利用钻杆头吊挂定量炸药将其送至孤石重心的炮孔内；根据桩径和孤石大小确定炸药用量（一般为0.2kg/m³，kg--为炸药重量；m³--为孤石体积），对于桩径为1200mm的炸碎石最大粒径应小于10cm；对于桩径为2000mm的炸碎石最大粒径应小于20cm，以便取土器能顺利取出孤石碎粒；对于体积较小的孤石可采用硝基—诺贝尔公司研制的炸药卷，炸药卷尺寸为17×150mm的专用管装装药，重为52g，可以根据药量要求切开，这种管装药卷内装高爆速的普里麦克斯炸药，如果在切开的药卷端头直接插入雷管有困难的话，可将切开的一头放在塑料帽中，再在帽中装配雷管。使用上述管装炸药或带塑料帽的炸药时，炸药和雷管连成一体，装药过程中不会分开，因此安全性更高；为进一步减少爆破作业对周边建筑影响，可采用隔孔开挖的方式，分两个循环完成桩基施工。第二批桩基开挖前，必须待同区内桩基混凝土达到7天以上龄期，及另一区内桩基混凝土达到3天以上龄期，以减少爆破作业对桩基混凝土的振动影响；6）深孔爆破：破采用正副网路并一串的方式，每个炮孔装4发电雷管，两发并联成独立的网路，3个孔采用1,3,5段微差起爆，再通电引爆雷管将坚岩、孤石破碎；7）出渣或导管旋挖清障：逐级向下旋挖清空旧桩周边土，如此反复循环操作直至钢管钻至距设计要求孔深0.5ｍ，以清除土负摩擦力，再将钢管提升逐节拆除,然后将旧桩拔出清障；8）埋护筒：先放出桩位中心点，在护筒外80～l00cm的过中心点的正交十字线上埋设控制桩，然后在桩位外挖出比护筒大60cm的圆坑，深度2.0m，在坑底填筑20cm厚的粘土，夯实，然后用副卷扬机吊起一根6m护筒，放进孔内，在护筒上找出护筒的圆心，然后通过控制桩放样，找出桩位中心，移动护筒，使护筒的中心与桩位中心重合，同时用水平尺或垂球校验护筒竖直后，即在钢护筒周围对称地、均匀地回填最佳含水量的粘土，要分层夯实，达到最佳密实度9）注泥浆：孔时泥浆比重应控制在1.2～1.3；在容易塌孔的土层中成孔时，泥浆比重应加大至1.3～1.5；当成孔至粘土层时应注入清水，以原土造浆护壁，泥浆比重应控制在1.1～1.3；泥浆的配置选取水化性能较好，造浆率高，成浆快，含砂量少的膨润土或粘土为宜，由于施工场地地质有较厚的淤泥质粉、细砂层，其自然造浆性能差，应采取措施外加膨润土造浆，并掺入接合剂（如木质素等），施工过程中做好泥浆过滤处理，保证泥浆的稠度和比重，其技术指标如下表所示：钻孔方法相对密度g/cm3黏度ts胶体率%含砂率%ph值旋挖钻1.05～1.10大于17大于95大于1大于7泥浆的控制指标：粘度18～22秒；含砂率不大于8%，胶体率不小于90%，施工中应经常测定泥浆的比重、粘度、含砂率和胶体率。为了使泥浆有较好的技术性能，必要时可在泥浆中投入适量的添加剂；10）钻进取土：开动钻机，在上覆软弱土层中，采用短螺旋钻进取土，进人下卧硬层后，如果该层不含水，采用短螺旋继续钻进成孔，当下卧层强度比较高时应换kbf-kr,psf,krr钻头钻进；11）一次清孔：当钻进入下卧硬层深度达到设计要求后，用kb型钻头清孔，后提起钻杆，测量孔深，并在浇注前量测孔底沉渣厚度；12）放钢筋笼：钢筋笼的吊放要对准孑l位、扶稳、缓慢，避免碰撞孔位，到位后立即固定；多节钢筋笼吊放时，应将钢筋笼逐步接长后再放入孔内，利用先插入孔内的钢筋笼上部架立筋将笼体固定在护筒上，利用吊装机械将上节钢筋笼临时吊住进行两节钢筋笼的对接和绑扎，钢筋笼对接后要请质量员和工程监理对焊缝检查验收，冷却后再沉入孔内。钢筋笼的标高定位，可采用锁定式吊杆；使用两根长度略大于施工面至桩顶距离的φ40的钢管，在钢管下端焊若干定位环，间距5cm，在钢筋笼顶端下到孔口时，按照孔口标高至桩顶标高的距离尺寸，确定要使用的定位环顺序，将确定的定位环从主筋外侧首道加劲筋下面插到主筋里侧，再从内侧向环内插入两根同吊杆一样长的插销，将吊杆锁定，插销上端与吊杆上端绑扎在一起，起吊吊杆，将钢筋笼徐徐下放到位，然后将吊杆吊环与护筒绑扎在—起，将钢筋笼固定，同时可防止灌注混凝土时钢筋笼的上浮；13）插入导管：钢筋笼吊入固定后，应逐步按下导管，导管的壁厚不宜小于3mm，直径200～250mm，钻孔深度大时，宜选用大直径导管，以确保导管良好的通导性；导管直径的制作偏差不应超过2mm，底管长度不宜小于4m。导管使用前进行拼装打压，以检查导管是否有砂眼，法兰盘是否有变形、密封不严，试水压力为0.6～1.0mpa，导管安放触孔底后，上提300～500mm;14）二次清孔：当导管安装完毕，灌注混凝土前应再次测量沉渣厚度，沉渣厚度超标时，应进行二次清孔；当孔径小于800mm时，二次清孔采用正循环压浆法即可取得很好的效果；当孔径大于800mm时，采用空吸泵反循环方式、导管空气升液排渣法清孔；采用正循环回转钻进技术的清孔方法为：桩孔终孔后，将钻具提高20～50m，采用大泵量泵入性能指标符合要求的新泥浆，并维持正循环30min以上，直到清除孔底沉渣且使孔壁泥质、泥浆含砂量小于4%为止。工程桩孔因有较厚的松散易坍土层，清孔后不能立即终孔，而在孔内下入钢筋笼，安装好灌浆导管后施行二次清孔作业，使以砼灌注前孔底沉渣厚度符合要求，保证砼成柱质量;15）灌注混凝土：清孔完毕后，由导管上部塞入隔水塞，塞入深度以临近水为准，当储料斗内的混凝土储量满足剪栓后首次灌注时，即保证导管底端能埋入混凝土中0.8～1.2m时，即可剪栓和开启料仓门，随着不断地灌注，孔内混凝土面的上升，随时提升和拆卸导管，导管底端必须保证埋入管外的混凝土面以下2～3m；第一次混凝土的灌注量必须满足底端能埋入混凝土中0.8～1.2m(按上限考虑)的要求；第二次混凝土的灌注量(即以后各次)必须满足导管底端能埋入2～3m的要求，任何情况下不得少于1m的要求；灌注过程中，应有专人测量导管埋深及管内外混凝土面的高差，填写混凝土灌注记录。水下混凝土必须连续灌注施工，每根桩的浇筑时间按初盘混凝土的初凝时间控制，对浇筑过程中的一切故障均应记录备案；16）拔出护筒：在起拔护筒过程中。由于钢筋笼外径与护筒内径间距较小，而混凝土骨料粒径大于其间距，当一处钢筋笼紧贴护筒内壁，或有碎卵石间或其中时，护筒若按同一方向快速旋转，钢筋笼则随护筒一起转动，使得钢筋笼发生变形。综上所述，本领域的普通技术人员阅读本发明文件后，根据本发明的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出其他各种相应的变换方案，均属于本发明所保护的范围。当前第1页12