专利名称：一种钻孔桩施工钢护筒下沉的方法
技术领域：
本发明涉及的是一种钻孔桩钢护筒下沉的方法，特别适用于特殊地质条件下大直
径超长钢护筒下沉，属于桥梁下部结构施工技术领域。
背景技术：
当前，大直径钻孔灌注桩在大型桥梁水中基础中已得到广泛的应用，且有向超大直径、超长桩长方向发展的趋势，使其施工钢护筒的直径、长度、壁厚与重量也随之增加。钢护筒结构自重加大对插打时起重设备的起重能力、插打设备的激震能力及施工平台的承载能力都相应提高。现阶段，钢护筒均采用分节制造、现场对接、分次下沉的方法施工，但由于大直径钢护筒现场对接过程耗时较长，若受不良气候影响停滞时间将更长，使桩周原已液化的土壤，在数小时的停滞后将重新稳定且更加密实，特别是在钢护筒已入土较深或穿越硬土地质层时，钢护筒四周将产生极大的摩阻力，即使采用进口设备、且双机并联使用的APE400B或ICEV360液压振动打桩锤，达6400KN的激震力也无法传至刃脚，桩尖土壤无法液化，钢护筒下沉十分困难，工效极低。 此时，通常采取钢护筒内吸泥、钢护筒跟进、桩周高压射水等处理方法，但往往一种方法难以奏效，经常几种方法并用才能使钢护筒下沉到位。但钢护筒内吸泥、钢护筒跟进的处理方法，标高控制要求严密，稍有不慎可能造成护筒底口翻砂，桩周土壤不均匀下滑；同时，桩周高压射水亦有可能使桩周土壤间隙不均匀，造成钢护筒在土壤侧向压力下发生倾斜，钢护筒的平面位置及垂直度超标，直接影响钻孔灌注桩的成桩质量。 一旦发生这种情况，处理起来时间周期更长，施工成本很大，严重地影响工程的施工进度与质量。
发明内容
本发明针对这种大直径超长钢护筒下沉困难、常规处理措施不足所存在的缺陷，提出一种在钢护筒下沉前，先在钢护筒的下沉位置，用高压旋喷钻机沿钢护筒的直径圆周线，按一定间距对特殊地质段采用旋喷钻机进行钻孔处理，利用旋喷钻机施工时喷射出的润滑浆，改善下沉范围局部地层的土壤性质，减小钢护筒与土壤间的摩阻力，使其顺利下沉至设计标高。该方法改变以往施工至钢护筒出现下沉困难后再被动处理的思路，通过前期对桩位特殊地层条件、下沉各状态下摩阻力研究，提前在钢护筒下沉位置的部分插打高度范围，通过高压旋喷钻机施工，形成环状泥浆润滑套，降低桩周摩阻力，同时由于环状泥浆套的存在，钢护筒下沉中四周土层对其水平作用力降低，导向装置可更好地发挥导向作用，保证了钢护筒的垂直度，从而确保了桩位的精度和工程进度。 本发明的技术解决方案， 一种钻孔桩钢护筒下沉的方法，利用已搭建完成的钢护筒下沉施工平台，测放出钢护筒管壁圆周线，安装单管高压旋喷桩施工钻机，沿拟插打钢护筒管壁圆周线位置按50cm的间距钻孔；利用高压旋喷钻机上的高压泵旋喷泥浆，同时钻杆以规定的速度边旋转边提升，高压射流使喷射高度范围内的土体结构破坏，膨润土浆液与土壤混合，形成一个改良的泥浆孔，整个钢护筒管壁圆周线的全部高压旋喷桩施工完成后
3形成一个环状泥浆套；施工中根据桩位处地质情况确定处理范围，或仅针对影响钢护筒插 打的特殊地层进行处理，以保证钢护筒下沉完成后，桩周仍然可保持钢护筒自身的稳定，但 高压旋喷桩的桩底标高至少应比钢护筒底口标高高2倍的桩径高度；用液压式振动打桩锤 下沉钢护筒至设计底标高，钢护筒静置一段时间，使桩周土壤有足够的时间恢复原有性状， 以期将泥浆对层的影响降低到最低限度。 所述的高压旋喷钻机采用20 30MPa的喷射压力喷射膨润土泥浆液或其他润滑 剂，覆盖整个旋喷钻机施工高度，预计影响半径20 25cm ;水中墩桩基施工时，最大冲刷线 以上地层直接采用膨润土泥浆喷射；当设计考虑钢护筒参与结构受力时，可采用超缓凝水 泥浆作为润滑剂； 本发明的优点通过地质预处理，可用常规大直径钻孔桩钢护筒插打的机具设备， 实现超大直径超长钢护筒下沉的平面精度、垂直度精度和标高控制，其投入设备简单、安全 可靠、经济适用、可操作性强，且对因特殊原因无法下沉到位的钢护筒处理也有借鉴作用。
具体实施例方式
通过前期对超大直径、超长桩位特殊地层条件、下沉各状态下摩阻力等研究，提前 利用高压旋喷钻机沿钢护筒圆周线，在钢护筒下沉高度的部分土层范围，旋喷润滑浆，形成 一个环状的泥浆润滑套，改善下沉范围局部地质层的土壤性质，减小钢护筒与土壤间的摩 阻力，使其顺利、准确地下沉至设计标高。通过高压旋喷钻机的地质预处理，可采用正常大 直径钻孔桩施工的钻孔平台、起重吊装设备、液压振动打桩设备；按常规大直径钢护筒分节 制造、现场对接、分次下沉的施工方法，进行特殊地质条件中超大直径、超长钢护筒下沉施 工。通过高压旋喷钻机的地质预处理，钢护筒下沉范围局部形成一个环状泥浆套，使下沉时 特殊土层中的横向作用力减少，导向装置的导向作用更好，桩位的平面精度和垂直度精度 高。超大直径超长钢护筒下沉施工，不再受停滞时间限制，且高压旋喷泥浆施工可提前进 行，不影响钢护筒插打施工进度。本发明所用设备为常规地基加固使用的高压旋喷钻机，使 用简单、安全可靠、经济适用、可操作性强。不仅适用于大直径超长钢护筒下沉施工的预处 理，同时，对于前期对地质条件估计不足，而无法下沉至设计标高的钢护筒，也有借鉴作用， 即沿钢护筒的内、外壁旋喷泥桨，降低特殊地质层土壤性质，使钢护筒顺利下沉到设计标 高。
权利要求
一种钻孔桩钢护筒下沉的方法，其特征是利用已搭建完成的钢护筒下沉施工平台，测放出钢护筒管壁圆周线，安装单管高压旋喷桩施工钻机，沿拟插打钢护筒管壁圆周线位置按50cm的间距钻孔；利用高压旋喷钻机上的高压泵旋喷泥浆，同时钻杆以规定的速度边旋转边提升，高压射流使喷射高度范围内的土体结构破坏，膨润土浆液与土壤混合，形成一个改良的泥浆孔，整个钢护筒管壁圆周线的全部高压旋喷桩施工完成后形成一个环状泥浆套；施工中根据桩位处地质情况确定处理范围，或仅针对影响钢护筒插打的特殊地层进行处理，以保证钢护筒下沉完成后，桩周仍然可保持钢护筒自身的稳定，但高压旋喷桩的桩底标高至少应比钢护筒底口标高高2倍的桩径高度；用液压式振动打桩锤下沉钢护筒至设计底标高，钢护筒静置一段时间，使桩周土壤有足够的时间恢复原有性状，以期将泥浆对层的影响降低到最低限度。
2. 根据权利要求1所述的一种钻孔桩钢护筒下沉的方法，其特征是高压旋喷钻机采用 20-30MPa的喷射压力喷射膨润土泥浆液或其他润滑剂，覆盖整个旋喷钻机施工高度，预计 影响半径20-25cm ;水中墩桩基施工时，最大冲刷线以上地层直接采用膨润土泥浆喷射；当 设计考虑钢护筒参与结构受力时，可采用超缓凝水泥浆作为润滑剂。
全文摘要
本发明是一种钻孔桩钢护筒下沉的方法，通过前期对特殊地层条件、下沉各状态下摩阻力研究，对拟插打钢护筒圆周线位置按一定间距，用高压旋喷钻机钻孔、旋喷膨润土泥浆液，形成护筒下沉高度部分范围的环状泥浆润滑套，来改善特殊地质层的土壤性质，减小超长钢护筒下沉时的摩阻力，达到准确下沉至设计标高的目的。优点通过地质预处理，可用常规大直径钻孔桩钢护筒插打的机具设备，实现超大直径超长钢护筒下沉的平面精度、垂直度精度和标高控制，其投入设备简单、安全可靠、经济适用、可操作性强，且对因特殊原因无法下沉到位的钢护筒处理也有借鉴作用。
文档编号E02D5/38GK101705684SQ20091021262
公开日2010年5月12日 申请日期2009年11月13日 优先权日2009年11月13日
发明者丁勇, 周爱兵, 周祖干, 曹春元, 朱琪, 杨启海, 潘军, 程晨, 袁先留, 贾珍 申请人:中铁大桥局集团第四工程有限公司