本发明属于建筑桩基施工技术领域，涉及长螺旋钻孔压灌桩的施工方法，具体来说涉及一种有负空段的长螺旋钻孔压灌桩施工方法。
背景技术：
长螺旋钻孔压灌桩是利用长螺旋钻机钻孔至设计深度，在提钻的同时利用混凝土输送泵通过钻杆中心通道，以一定的压力将混凝土压至桩孔中，混凝土灌注到设计标高后，再借助专用的振动设备将钢筋笼插入混凝土中至设计标高形成的钢筋混凝土灌注桩。该技术适用于粘性土、粉土、素填土、中等密实以上的砂土，是一种非挤土成桩工艺，具有低噪音、无振动、无泥浆污染、施工效率高、成本较低、质量稳定等优点。因此，被越来越多地运用到建筑工程项目工程桩的施工上。该技术的工艺原理包括采用长螺旋钻机钻孔→压灌细石混凝土→插钢筋笼，其工艺原理决定了其在施工时，混凝土压灌至设计标高后、钢筋笼插入前，桩孔内不能落入土体及其他杂物，以免影响成桩质量。
常规避免桩孔内落入土体及其他杂物的方法是将混凝土压灌至施工工作面的高度，利用混凝土的密度大、自重大等特点，保证桩孔四周的土体不会落入桩孔内的混凝土中。随着长螺旋钻机的性能提升，目前的可施工深度已达40米以上。在有基坑的桩基工程中，当基坑支护采用内支撑支护方式，基坑深度不太深时，仍可采用长螺旋钻孔压灌桩施工工艺。此时长螺旋钻孔压灌桩会存在一定的负空段也就是空桩段，负空段长度即为基坑深度，如果仍把混凝土压灌至施工工作面高度，将造成负空段混凝土的浪费，整个桩基施工下来，混凝土浪费量极大。现有技术中，常采用旋挖钻孔灌注桩施工工艺和回旋钻施工工艺，前者人机费成本是长螺旋钻孔压灌桩成本的三倍左右，后者则会产生大量的泥浆，造成环境污染。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种有负空段的长螺旋钻孔压灌桩施工方法，避免采用旋挖钻孔灌注桩施工工艺增加成本，也避免采用回旋钻造成大量的泥浆污染环境，同时长螺旋钻孔也不用把混凝土压灌至施工工作面高度，不会造成负空段混凝土浪费的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案为：一种有负空段的长螺旋钻孔压灌桩施工方法，包括如下步骤：第1步：按长度大于负空段长度50cm及以上、直径大于桩径ф10cm及以上的尺寸制作钢护筒(1)，钢板桩机(2)夹住并吊起钢护筒(1)，将钢护筒(1)轴心与桩位中心点(3)对正后，通过钢板桩机(2)的振动及下压，将钢护筒(1)垂直压入土体中，钢护筒(1)外露至少20cm；第2步：旋挖桩机(4)移至桩位中心点(3)处，下钻取出钢护筒(1)内的土体；第3步：长螺旋钻机(5)移至桩位中心点(3)处，下钻至设计桩底标高，提钻并压灌混凝土(6)至钢护筒(1)底端以上80cm处，停止压灌混凝土，并拔出长螺旋钻机(5)的钻杆，钻杆上包裹着桩身土体(7)；第4步：使用振动锤及导向杆(11)穿入钢筋笼(12)中，并固定牢固；吊车(10)吊起振动锤及导向杆(11)和钢筋笼(12)，将钢筋笼(12)插入桩孔内的混凝土(6)内，形成钢筋混凝土桩(13)，拔出振动锤及导向杆(11)；第5步：混凝土(6)凝固后，拔出钢护筒(1)，向桩孔上部负空段回填素土(14)。
进一步地，为了防止上述的桩身土体(7)掉落，在所述第3步完成后，将所述旋挖桩机(4)再次移至所述桩位中心点(3)处，下放旋挖钻头(9)至所述钢护筒(1)中，旋转钻进至所述钢护筒(1)底端以上50cm处，将掉落的土体(8)及被土体污染的混凝土取出。
更进一步地，为了顺利取出所述掉落的土体(8)及被土体污染的混凝土，保证旋挖钻头(9)向上提时土体及被土体污染的混凝土不会从进土口滑落，所述旋挖钻头(9)是经过改造的，具体为将常规旋挖钻头的两个进土口改为一个进土口，并将钻齿角度调小了至少30％。
与现有技术相比，本发明的一种有负空段的长螺旋钻孔压灌桩施工方法，事先制作的钢护筒对负空段土体形成了有效的防护，只需将钢护筒内的土体取出，即可将长螺旋钻机移至桩位中心点处钻孔并压灌混凝土，同时也不用把混凝土压灌至施工工作面高度，而仅需压灌至钢护筒底端以上一定高度，大大降低了混凝土的压灌量，减少负空段混凝土的浪费。同时，与传统采用的旋挖钻孔灌注桩施工工艺和回旋钻施工工艺相比，人机费等施工成本仅为旋挖钻孔灌注桩施工工艺成本的三分之一左右，也不会产生大量的泥浆，造成环境污染。
附图说明
图1是钢板桩机下放钢护筒侧视图；
图2是钢护筒压入土体后剖视图；
图3是小型旋挖桩机钻孔取出钢护筒内土体后剖视图；
图4长螺旋桩机钻至桩底标高时剖视图；
图5长螺旋桩机压灌混凝土至钢护筒底端以上80cm，拔出钻杆后剖视图；
图6小型旋挖桩机下钻取出掉落的土体剖视图；
图7改造过的旋挖钻头侧视图；
图8吊车吊起振动锤及导向杆、钢筋笼后准备下放钢筋笼剖视图；
图9钢筋笼插入后形成钢筋混凝土桩后剖视图；
图10钢护筒取出桩孔上部素土回填后剖视图
其中图中标记：1-钢护筒，2-钢板桩机，3-桩位中心点，4-旋挖桩机、5-长螺旋桩机，6-混凝土，7-桩身土体、8-掉落的土体、9-旋挖钻头，10-吊车，11-振动锤及导向杆，12-钢筋笼，13-钢筋混凝土桩，14-素土。
具体实施方式
本发明方法提前制作一定长度的钢护筒，并在长螺旋钻孔压灌桩施工前将钢护筒垂直压入土体中，然后取出钢护筒段的土体，长螺旋钻机穿过钢护筒下钻至桩底标高，之后按照常规方式压灌混凝土至钢护筒底以上一定高度，拔出长螺旋桩机钻杆，插入钢筋笼至设计标高。在长螺旋钻机提钻的过程中可能会有部分掉落的土体落在混凝土，此时使用专用旋挖钻头将落土及被土体污染的混凝土取出，以保证混凝土的纯净度。
下面结合附图及实施例对本发明的方法作进一步描述。
本发明所述一种有负空段的长螺旋钻孔压灌桩施工方法，包括如下步骤：
第1步：事先按长度大于负空段长度50cm、直径大于桩径ф10cm的尺寸制作钢护筒1。如图1所示，使用钢板桩机2夹住并吊起钢护筒1，将钢护筒1轴心与桩位中心点3对正后，通过钢板桩机2的振动及下压，将钢护筒1垂直压入土体中，钢护筒压入土体后的状态如图2所示，保持钢护筒1外露土体20cm；
第2步：使用小型旋挖桩机4，如120型旋挖桩机，将其移至桩位中心点3处，下钻取出钢护筒1内的土体。此时，如图3所示，钢护筒1内为中空。
第3步：长螺旋钻机5移至桩位中心点3处，下钻至设计桩底标高，长螺旋桩机钻至桩底标高时的示意图如图4所示。然后提钻并压灌混凝土6至钢护筒1底端以上80cm处，停止压灌混凝土，并拔出长螺旋钻机5的钻杆，钻杆上包裹着桩身土体7，如图5所示。
在提钻过程中，上述的桩身土体7可能会掉落，此时可能会有部分掉落的土体8落在混凝土6上。如图6所示，可将所述旋挖桩机4再次移至所述桩位中心点3处，下放旋挖钻头9至所述钢护筒1中，旋转钻进至所述钢护筒1底端以上50cm处，将掉落的土体8及被土体污染的混凝土取出，取出约30cm高度的混凝土，以保证混凝土的纯净度。
第4步：使用振动锤及导向杆11穿入钢筋笼12中，并固定牢固；吊车10吊起振动锤及导向杆11和钢筋笼12，将钢筋笼12插入桩孔内的混凝土6内，如图8。在形成如图9所示的钢筋混凝土桩13后，拔出振动锤及导向杆11；
第5步：混凝土6凝固后，拔出钢护筒1，向桩孔上部负空段回填素土14，如图10所示。
为了顺利取出所述掉落的土体8及被土体污染的混凝土，保证旋挖钻头9向上提时土体和被土体污染的混凝土不会从进土口滑落，所述旋挖钻头9是经过改造的，具体为将常规的旋挖钻头的两个进土口改为一个进土口，并将钻齿角度调小30％。经过多个工程使用验证，使用常规的旋挖钻头和使用本发明所述的旋挖钻头9相比，使用本发明所述的旋挖钻头9进行取土，能很好地将土体及被土体污染的混凝土包住，土体及被土体污染的混凝土都不会从进土口滑落，效果明显著。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，仍然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。