多节钻扩灌注桩施工方法

摘要

本发明公开了一种多节钻扩灌注桩施工方法，包括如下作业步骤：①依次进行平整施工场地，桩位放样和护筒埋设作业；②钻机就位对中、整平；③钻孔、多节扩孔、直至设计孔底深度；④实施第一次清孔；⑤将钻扩装置和排浆管提出钻孔外；⑥下放钢筋笼；⑦下放灌注导管；⑧由灌注导管实施第二次清孔；⑨水下灌注混凝土；⑩多节钻扩灌注桩成桩、养护。它实现多节钻扩灌注桩成孔施工由一台机械完成并一气呵成，改写了现有技术由多台机械交替施工，施工效率低、施工质量难以保障的历史，将变径灌注桩施工技术推向了一个崭新高度。上述施工方法既能够确保成桩质量，也能够大幅度提高施工效率，为多节钻扩灌注桩的推广和应用奠定了坚实基础。

主权项

多节钻扩灌注桩施工方法，其特征在于：包括如下作业步骤：    ①依次进行平整施工场地，桩位放样和护筒埋设作业；    ②钻机就位对中、整平：将钻机移动至桩位处，让钻机钻扩装置的钻头尖部对准护筒内的桩位中心点并整平机架，以便钻头能在桩位正中心处开设钻孔；钻机对中整平后要将钻机的机架腿或其它与地面的接触部位垫稳、压实，以防在钻进施工过程中设备发生倾斜或偏位；在桩位一侧挖设泥浆池和泥浆沟；    ③钻孔、多节扩孔、直至设计孔底深度：a）开钻前应向泥浆池和护筒内注满水或已经调制好的泥浆液以形成泥浆，并使泥浆池能通过泥浆沟与钻孔联通；泥浆池内的注水面高度或泥浆液面高度应满足钻机正常钻扩施工需要，以便泥浆的量足以形成“泥浆池——泥浆沟——钻孔——排浆管——泥浆池”这样一个首尾相接的泥浆泵吸反循环、沉渣置换系统；设置排浆管，利用排浆管联通钻孔和泥浆池；b）启动泵吸反循环系统：开启砂石泵或离心泵，使泥浆形成“泥浆池——泥浆沟——钻孔——排浆管——泥浆池”的泥浆泵吸反循环；以便循环积聚至钻孔孔底的沉渣，使沉渣随泥浆被排浆管吸口强力吸入其内腔，获得以高出钻孔内泥浆下行数十倍的上返速度；高速上行的泥浆具备强有力的携带泥砂和大颗粒沉渣的能力，能够快速将沉渣排向孔外的泥浆池中，沉渣被置换沉淀到池底，较为稀疏的泥浆液则又回流进入到孔内，沿排浆管和钻孔的孔壁间的空间流向钻孔的孔底；返回孔底的泥浆重新带动孔底的沉渣一起又被排浆管的吸口强力吸入其内腔；泥浆如此这般循环，连续不断的清理钻孔孔底的沉渣；“泥浆池——泥浆沟——钻孔——排浆管——泥浆池”的泥浆泵吸反循环贯穿整个步聚③；c）钻孔：当泵吸反循环系统启动之后，马上操作钻机令钻杆带动钻扩装置转动，由此带动钻头切削、破碎桩位处的岩土以形成钻孔，钻头钻进时所产生的沉渣进入泥浆泵吸反循环，最终被置换到泥浆池内沉淀下来，较为稀疏的泥浆液则又回流进入到钻孔内继续参与循环；此时，钻机处于钻孔作业状态，直至钻头钻至扩孔位置时，停止钻孔开始扩孔；排浆管随钻扩装置同步竖向移动；d）扩孔：当钻头钻进至第一个扩大头腔设计深度时，即进入第一个扩孔位置时，控制钻机的钻扩装置的旋扩臂转动并缓慢向外扩张，旋扩臂在转动并向外缓慢扩张的过程中切削、破碎钻孔孔壁的岩土而最终形成一个扩大头腔体；扩孔作业时所产生的沉渣被旋扩臂外侧导流收拢至钻孔的孔径范围内，沉渣随着泥浆下行至钻孔孔底，又被排浆管吸口强力吸入排放到泥浆池，沉渣被置换沉淀到池底，较为稀疏的泥浆液则又回流进入到孔内继续参与循环；此时，钻机进入第一个扩大头腔的扩孔作业状态；e）当第一个扩大头腔的扩孔作业达到最大扩大头腔直径和外沿高度时，该扩大头腔的扩孔作业即告结束；此时操作钻机令旋扩臂缓慢收回复位，同时，钻机再一次转入到钻孔作业状态；如此重复c）、d）和e）的操作工序，连续施行钻孔、扩孔作业，直至完成该桩设计的钻孔深度和所有扩大头腔的扩孔作业；在上述钻孔、扩孔过程中泥浆泵吸反循环在持续不断地运行之中； ④实施第一次清孔；当钻机钻进至设计钻孔设定深度时，停止钻头旋转，仍然保持泥浆泵吸反循环运行状态，此时，钻机进入第一次清孔施工作业；上述钻机钻孔、扩孔和第一次清孔为一个密不可分的施工步骤组合，无论在各个功能转换之间或各工序的作业过程中，泥浆泵吸反循环系统运行均不中断；    该步骤的整个过程中，沉淀到泥浆池内的沉渣应及时用挖掘机挖出，待自然风干后外运或留做基础回填，以尽量减少废弃泥浆对自然环境的污染；    ⑤将钻扩装置和排浆管提出钻孔外：步骤③结束后，将钻杆上提并逐节卸掉，最后，将位于钻杆下部的钻扩装置和排浆管一起提出钻孔外后将钻机移动到另一个桩位位置，以便继续进行另一个多节钻扩灌注桩成孔施工；腾出钻孔孔口空间以方便其它施工设备来下放钢筋笼、下放导管和灌注混凝土；腾出钻孔孔口之后，进行孔径、孔深及扩大头直径、位置检测；    ⑥下放钢筋笼；⑦下放灌注导管：导管壁厚不小于3mm，直径为200mm至250mm，直径制作偏差不超过2mm，导管的分节长度为每节长2.5m，位于导管最下端的一节称为底管，底管长度不小于4m；导管入孔前应试拼接和试压，以保证连接后整根导管垂直，试水压力取0.6MPa至1.0MPa，使用时不破不漏；导管下放入钻孔后其位置应保持居中，导管下口距孔底0.5m；    ⑧由灌注导管实施第二次清孔：沉放钢筋笼之后，采用导管正循环或泵吸反循环方式清孔，即为第二次清孔；持续清孔时间视孔径、孔深情况及孔底沉渣的厚度而定，不少于20分钟，清孔过程中时常上提或下放导管，以使孔底沉渣的清理厚度在100mm以内；    ⑨水下灌注混凝土；    ⑩多节钻扩灌注桩成桩、养护；混凝土灌注成桩后，应对桩头采取必要的防护措施，并安排专人洒水养护，以确保成桩质量；所述步骤②中，钻头的对中偏差应控制在20mm以内；在所述步骤⑤的孔径、孔深及扩大头直径、位置检测中，使用孔径检测仪对钻成孔直径、孔深、扩大头腔直径和位置进行检测，对检测项限差要求如下：桩径允许偏差：±50mm； 孔深允许偏差：≥10mm； 垂直度允许偏差：≤1%； 桩位允许偏差：对于桩径小于1000mm时，不大于100mm；对于桩径大于1000mm时，不大于100mm+0.01H ，H为施工现场地面标高与桩顶设计标高的距离； 扩大头直径允许偏差：≥0mm； 扩大头位置允许偏差：±1000mm；在所述步骤①的护筒埋设中：护筒内径应比桩径大150mm至250mm，护筒高度应不小于1.5m，护筒上部设置溢流口1到2个，溢流口的大小应保证正常钻进时泥浆顺畅流动，护筒由厚度不小于4mm的钢板卷制而成；护筒埋设时其中心应与桩位中心对齐，其偏移量不超过50mm，护筒埋设后其顶部应高出地面0.3m，护筒埋深不小于1m；护筒下部外围应用粘土填埋夯实，防止泥浆泵吸反循环过程中护筒渗漏而将孔壁冲塌；护筒的埋设高度还应同时满足，当钻机正常施工时孔壁周围的静水压力在0.02MPa以上时，护筒内的泥浆液面要高出地下水位2m以上的要求；护筒埋设完毕后应再次将桩位点投放恢复到护筒内的地面上，以方便钻机就位时钻尖对准桩位点；在步骤①的桩位放样中：应于钻机施工前将桩位测放到地面，并对桩位点采取必要的保护措施，避免施工车辆和机械碰撞而发生移位；在所述步骤⑥中，长度12m以内的钢筋笼采用单吊点直接吊起，长度大于12m的钢筋笼采用双吊点吊起，吊点应设置在1/3笼长和2/3笼长的位置；起吊时，应采取加焊甚至满焊螺旋箍筋焊接点，增加架立箍筋直径的方法以增大钢筋笼整体刚度，或采用在吊点处绑扎直径120mm至180mm、长4m至6m的干燥衫木以增大吊点刚度的综合方法起吊，以防止起吊时钢筋笼被折弯；钢筋笼吊离地面后，利用重心偏移原理，通过起吊钢丝绳在吊车钩上滑行，钢筋笼安放时应吊直扶稳，对准钻孔中心缓慢放下，尽量减小对孔壁的刮擦，钢筋笼下放至设计深度后应设法将其固定在地面上的机架上，防止在混凝土灌注过程中上浮；在所述步骤③的a)工序中，对于自身造浆能力差的土层，容易产生泥浆渗漏，选用高塑性黏土或膨润土制备泥浆，应根据实际情况制定泥浆配比设计，借以维持孔壁的稳定；所述步骤③中a)工序中，为了减少对施工场地的占用，通常采取泥浆循环池与沉淀池合并挖掘的方法开设泥浆池，泥浆池应挖成长方形，深度不小于2m，容积不小于钻孔容积的2倍；所述步骤③的 c)工序中，开始钻孔时，应先轻压钻杆并使钻头慢转，以保证泥浆具备良好的护壁效果和钻孔的垂直精度；待钻进深度为2米时，即钻头正常工作后，逐渐加大转速，调整给钻头施加的压力，应保证钻机不发生晃动及钻头吸口不产生堵水；所述步骤⑨的具体操作工序如下：a）水下灌注混凝土必须具备良好的和易性，配合比应通过试验确定；塌落度应为180至220mm；水泥用量不小于360kg/m³， 水下灌注混凝土的含砂率应为40%至50%，并应选用中粗砂，粗骨料选用卵石或碎石，其骨料粒径不得大于钢筋间距最小净距离的1/3，且不大于40mm，水下灌注混凝土应掺入外加剂； b）初灌混凝土时所使用的隔水栓应具备良好的隔水性能，并能保证顺利排出，隔水栓应采用球胆或与桩身混凝土强度等级相同的细石混凝土制作； c）开始灌注混凝土时，导管底端距孔底的距离应为300mm至500mm，将灌注漏斗安置在导管上端，其容量大小应满足混凝土储备量，导管一次埋入混凝土灌注面以下不少于0.8m； d）正常灌注时导管埋入混凝土深度应为2m至6m，严禁将导管提出混凝土灌注面，应控制好提拔导管的速度；灌注水下混凝土必须连续施工，每根桩的灌注时间应按初盘混凝土的初凝时间控制，对灌注过程中的故障应记录备案；应控制最后一次灌注量，超灌高度应为0.8m至1.0m，凿除泛浆后必须保证暴露的桩顶混凝土强度达到设计等级。