一种旋挖桩防塌孔施工方法与流程

2021-01-17 18:01:27|

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本申请涉及旋挖桩施工的技术领域，尤其是涉及一种旋挖桩防塌孔施工方法。

背景技术：

旋挖桩是指采用旋挖钻机在地基土层中钻孔，并在桩孔内放置钢筋笼、灌注混凝土而形成的桩基础。

旋挖桩适用于软土地基施工，具有成孔速度快、桩体承载力高等优点，但是在湿软地质进行较深桩孔施工时，受到土层条件以及地下水层的影响，经常会出现塌孔现象，影响桩孔质量，甚至无法成孔。

技术实现要素：

为了改善旋挖桩施工过程中的塌孔现象，本申请提供一种旋挖桩防塌孔施工方法。

本申请提供的一种旋挖桩防塌孔施工方法采用如下的技术方案：

一种旋挖桩防塌孔施工方法，包括以下步骤：

测量放样桩位；

于桩位中心向地基层下垂直插入第一段护筒；

于桩位中心向地基层下垂直插入下一段护筒，该段护筒的外径小于上一段护筒的直径，且长度大于上一段护筒的长度；以此类推，重复该步骤，直至最内层护筒的底端达到桩孔要求深度；

以最内层护筒的轴心为中心向下钻孔，并清孔，形成桩孔；

向桩孔内下放钢筋笼；

向桩孔内首次浇筑混凝土，混凝土液面恰好超过临近护筒底端面所在高度时，停止浇筑，等待混凝土初凝，最后竖直向上拔出最内层护筒；

再次向桩孔内浇筑混凝土，混凝土液面恰好超过临近护筒底端面所在高度时，停止浇筑，等待混凝土初凝，最后竖直向上拔出次内层护筒；以此类推，重复该步骤，直至混凝土液面与地基表面平齐，所有护筒全部被拔出；以及

等待混凝土凝固，形成桩体。

通过采用上述技术方案，采用向地基层内插设多段护筒，逐段浇筑混凝土以及逐个拔出护筒的方式，每一次浇筑混凝土形成的桩体高度都在一定范围内，所以拔出护筒时，浇筑形成的桩体对护筒内壁产生的摩擦力值都在一定范围内，而且每次拔出护筒后，再次浇筑混凝土，能够形成连续的桩体，不会影响桩体的成型；将整个桩体划分为多段浇筑，形成多段连续的桩体，减小了每次拔出护筒所克服的摩擦力，便于拔出护筒。同时，多段护筒的设置也能够对桩孔侧壁泥土进行有效遮挡，避免出现塌孔现象。

可选的，向地基层内插入护筒时，相邻层的护筒之间应存在间隙。

通过采用上述技术方案，在相邻护筒间设置间隙，给护筒插设的过程中的偏差留有一定余量，避免相邻护筒之间摩擦，同时也为相邻护筒间土体的压缩提供了空间，防止相邻护筒间的土体过于紧密，减小了护筒与土体之间的摩擦力。

可选的，向地基层内插入护筒时，须使所有护筒的轴线与桩位中心重合。

通过采用上述技术方案，由于多层护筒壁厚以及相邻护筒间间隙的存在，最后形成的桩体为阶梯型，保证所有护筒的轴线重合，保证最终成型的各段桩体的同轴度，增强了最终成型的桩体的稳定性。

可选的，浇筑混凝土时，应控制混凝土的坍落度为20cm-22cm。

通过采用上述技术方案，控制混凝土的和易性在一定范围内，能够减小混凝土与护壁之间的摩擦力，便于后期拔出护筒。

可选的，每次浇筑混凝土后，混凝土的初凝时间为6h-8h。

通过采用上述技术方案，控制初凝时间不仅方便后续拔出护筒，而且能够保证桩体的完整性，进而保证桩体的成型质量。

可选的，每次拔出护筒后，应清理桩孔中与其临近的护筒的内壁。

通过采用上述技术方案，拔出护筒时，临近的护筒内壁上会存在粘附的泥土，清理护壁可保证桩体的最终成型质量。

可选的，下放钢筋笼时，应在钢筋笼的外侧表面绑扎混凝土垫块或定位架。

通过采用上述技术方案，混凝土垫块和定位架是为了控制钢筋笼保护层的厚度，避免钢筋笼与护筒内壁接触，较小桩体与护筒内壁之间的摩擦力，方便后期拔出护筒。

可选的，插入护筒时，每段护筒的上端超过地基平面的长度小于50cm。

通过采用上述技术方案，为后续旋挖钻机的旋挖过程预留空间，便于施工。

综上所述，本申请具有以下有益技术效果：

采用向地基层内插设多段护筒，逐段浇筑混凝土以及逐个拔出护筒的方式，每一次浇筑混凝土形成的桩体高度都在一定范围内，所以拔出护筒时，浇筑形成的桩体对护筒内壁产生的摩擦力值都在一定范围内，而且每次拔出护筒后，再次浇筑混凝土，能够形成连续的桩体，不会影响桩体的成型；将整个桩体划分为多段浇筑，形成多段连续的桩体，减小了每次拔出护筒所克服的摩擦力，便于拔出护筒。同时，多段护筒的设置也能够对桩孔侧壁泥土进行有效遮挡，避免出现塌孔现象。

附图说明

图1是本申请实施例中采用两段护筒施工时的结构示意图。

图2是本申请实施例中采用三段护筒施工时的结构示意图。

图3是本申请实施例中采用四段护筒施工时的结构示意图。。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

为了便于对本申请的技术方案进行理解，首先对相关技术中旋挖桩的施工工艺以及塌孔的常规应对方法进行简单介绍。基础的施工流程大致包括以下几个步骤：测量定位、旋挖钻机钻孔、清孔、吊放钢筋笼以及混凝土的灌注。

为了防止塌孔，相关技术中常采用在钻机外套设套管，套管跟随钻机一同钻进的方式，依靠套管对孔壁造成的压力来避免塌孔现象，但是采用这种方式，由于套管的存在，旋挖钻机钻孔过程中产生的阻力过大，不利于成孔；还有一种方式为在钻机钻孔前，采用在地基层中预埋钢护筒式，以钢护筒作为护壁，浇筑完成后再拔出钢护筒的方式，这种方式适合于深度较浅的桩孔施工，对于较深桩孔施工来讲，桩基浇筑完成后，钢护筒内壁受混凝土压力而产生静摩擦力，钢护筒外壁受软土层挤压也会产生静摩擦力，由于桩孔较深，因此在竖直方向上，作用在整个钢护筒内外壁面上的摩擦力的总和较大，会导致采用常规起吊设备难以拔出钢护筒的现象。因此上述两种方式存在较大的局限性和缺陷。

参照图1，本申请实施例公开的一种旋挖桩防塌孔施工方法，包括以下步骤：

s101：测量放样桩位；根据施工现场情况确定桩基位置，可采用“十字型”划线或画圆的方式确保桩基中心。

s102：于桩位中心向底基层下插入第一段护筒，须保证护筒的轴线垂直于水平面。护筒为钢制的薄壁筒，为了向底基层内插设护筒时更为省力，一般在护筒的一侧端面设置有尖端；同时为了方便后期拔出护筒，在护筒的另一端面上固定有吊环，且插入护筒后，应保证护筒的上端面与地基层表面平齐或凸出底基层表面，方便后期拔出护筒。

s103：于桩位中心向地基层下插入下一段护筒，该段护筒的外径小于第一段护筒的内径，长度大于第一段护筒的长度，该段护筒位于第一段护筒内，同样，应保证该段护筒的上端面与地基层表面平齐或凸出底基层表面；该段护筒底端面所在深度为桩孔的要求深度。

参照图2，在一种可能的实现形式中，受桩孔深度要求，可以插设三段护筒，与上述步骤s103中一样，第三段护筒的外径小于第二段护筒的内径，长度大于第二段护筒的长度，第三段护筒的底端面所在深度为桩孔的要求深度。

参照图3，在一种可能的实现形式中，受桩孔深度要求，还可以插设四段护筒，同样的，第四段护筒的外径小于第三段护筒的内径，长度大于第三段护筒的长度，第四段护筒的底端面所在深度为桩孔的要求深度。

应当理解的是，护筒的个数根据不同施工状况下桩孔的深度要求而定，以最内层护筒的底端面达到桩孔的要求深度为止。而且需要说明的是，在具体生产制造时，相邻层护筒的高度差应一致，比如，第一段护筒的长度为5m，那么依次类推，第二段为10m，第三段为15m。

向地基层内插设护筒时，采用吊车与振动锤配合的方式，振动锤在竖直方向上施加的高频激振力将护筒打入地下；插打护筒的过程中，为了避免护筒倾斜，插打一段距离应采用水平尺测量护筒的垂直度，垂直度不满足要求时应及时进行校正。

s104：旋挖钻机行进至桩位处，以最内层护筒的轴心为中心向下钻孔，清出最内层护筒中的土体和底部残渣，形成桩孔。

s105：向桩孔内下放钢筋笼。应保证钢筋笼位于桩孔的中心位置，同时应严格控制钢筋笼的尺寸，避免钢筋笼的侧表面与最内层护筒的内壁接触。

s106：向桩孔内首次浇筑混凝土，此次混凝土的浇筑量，应保证混凝土的液面在临近护筒底端面以上，具体的，以混凝土液面超过临近护筒底端面1-2m为宜，比如最内层护筒的高度为15m，临近护筒的高度为10m，则首次浇筑的混凝土高度为6-7m。

浇筑至指定高度后，停止浇筑并等待混凝土初凝，最后采用吊车将最内层的护筒竖直向上拔出桩孔外。

s107：再次向桩孔内浇筑混凝土，同样，此次浇筑混凝土的高度，以混凝土液面超过次内层护筒临近的护筒底端面1-2m为宜，然后停止浇筑，等待混凝土初凝，最后采用吊车将次内层护筒竖直向上拔出桩孔外。

应当理解的是，每次拔出护筒前都需要浇筑混凝土，即重复上述步骤s107，直到混凝土液面与地基表面持平，混凝土灌满整个桩孔，则所有护筒均被拔出至地基层外。

s108：等待桩孔内的混凝土凝固，必要时需要进行养护，最后形成桩体。

作为本申请实施例提供的旋挖桩防塌孔施工方法的一种具体实施方式，在步骤s102和步骤s103中，向地基层内插入护筒时，相邻层的护筒之间应当存在间隙，也就是说，在实际生产制造时，相邻层护筒的直径参数存在要求，具体的，在本申请实施例中，相邻护筒之间的间隙应在5-10cmm范围内。在插设护筒的过程中，受到人为操作因素的影响，难免会存在垂直度偏差，在相邻护筒间设置间隙，给护筒插设的过程中的偏差留有一定余量，避免相邻护筒之间摩擦，同时也为相邻护筒间土体的压缩提供了空间，防止相邻护筒间的土体过于紧密，减小了护筒与土体之间的摩擦力。

进一步的，在步骤s102和步骤s103中，向地基层内插入护筒的过程中，应当使所有护筒的轴线均与桩位中心重合。相邻护筒在周向方向的各个位置上的间隙均相等；由于多层护筒壁厚以及相邻护筒间间隙的存在，最后形成的桩体为阶梯型，保证所有护筒的轴线重合，保证最终成型的各段桩体的同轴度，增强了最终成型的桩体的稳定性。

作为本申请实施例提供的旋挖桩防塌孔施工方法的一种具体实施方式，步骤s102和步骤s103中，向地基层内插入护筒时，应保证每段护筒超过地基平面的长度小于50cm，以满足后续旋挖钻机钻孔时的空间要求。

作为本申请实施例提供的旋挖桩防塌孔施工方法的一种具体实施方式，在步骤s106和步骤s107中，浇筑混凝土前，应对混凝土的坍落度进行检测，控制混凝土的坍落度在20-22cm范围内，混凝土坍落度太小时其和易性差，会导致混凝土与护筒内壁之间的摩擦力增大，最后拔出护筒时较为困难。

作为本申请实施例提供的旋挖桩防塌孔施工方法的一种具体实施方式，步骤s105中，下放钢筋笼时，应控制钢筋笼保护层厚度，具体的，可以采用在钢筋笼的外侧表面绑扎混凝土垫块，通过混凝土垫块来控制钢筋笼外侧表面与最内层护筒内壁之间的间隙，也可以采用在钢筋笼的外侧表面绑扎钢筋定位架的方式，钢筋定位架的作用与混凝土垫块一样，均是为了控制钢筋笼与护筒内壁之间的间隙。

因为一旦钢筋笼外侧表面与护筒内壁接触，会大大增加护筒内壁与桩体之间的摩擦力，给后续护筒的拔出过程造成阻碍。

作为本申请实施例提供的旋挖桩防塌孔施工方法的一种具体实施方式，步骤s106和步骤s107中，每次浇筑混凝土后，应控制混凝土的初凝时间在6-8小时范围内。控制混凝土的初凝时间过长时，桩体硬化强度过大，桩体与护筒内壁之间的摩擦阻力大大增加，导致后续拔出护筒困难，同时，桩体硬化充分后拔出护筒的过程中护筒与桩体之间摩擦力过大，会导致桩体破碎，因此控制初凝时间不仅方便后续拔出护筒，而且能够保证桩体的完整性，进而保证桩体的成型质量。

作为本申请实施例提供的旋挖桩防塌孔施工方法的一种具体实施方式，由于相邻的护筒之间存在间隙，因此在步骤s106和步骤s107中，拔出一段护筒时，与其相邻的护筒的内壁上会粘附有泥土，为了保证桩体的最终成型质量，拔出一段护筒时，应对与其相邻护筒的内壁进行清理以及桩孔底部进行清理。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

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