一种穿越砂砾石回填层的挖孔桩施工方法

摘要

本发明公开了一种穿越砂砾石回填层的挖孔桩施工方法，该施工方法包括如下步骤：实地勘测地下水位深度和基岩层深度，并标记挖孔桩的设计施工位置；环绕所述挖孔桩外围竖直打入一圈注浆管；通过高压注浆装置向各注浆管内同时注入掺有抗渗剂的水泥浆，所述水泥浆经所述注浆管管壁上的注浆孔渗入砂砾石回填层中，注浆完毕后拔出各所述注浆管；待注浆封水加固完成后，所述水泥浆与所属砂砾石回填层形成一圈混凝土；之后在所述挖孔桩的设计施工位置进行孔洞开挖并进行护壁支护，最后在所述孔洞中灌注混凝土以构成所述挖孔桩。本发明的优点是，解决了挖孔桩难以穿越透水性强、自稳性差的砂砾石回填层的岩土工程技术难题，施工安全可靠，桩体承载力高。

权利要求

1.一种穿越砂砾石回填层的挖孔桩施工方法，其特征在于所述施工方法包括如下步骤：实地勘察，测定地下水位深度和基岩层深度，并标记挖孔桩的设计施工位置；环绕所述挖孔桩外围竖直打入一圈注浆管，各所述注浆管深入至所述基岩层内；通过高压注浆装置向各所述注浆管内同时注入掺有抗渗剂的水泥浆，所述水泥浆经所述注浆管管壁上的注浆孔渗入砂砾石回填层中，当注入的所述水泥浆浆液量达到设计值时停止注浆并拔出各所述注浆管；待注浆封水加固完成后，所述砂砾石回填层被所述水泥浆固化构成整体形成一圈混凝土；之后在所述挖孔桩的设计施工位置进行孔洞开挖并进行护壁支护，当开挖至所述基岩层后，将钢护筒放入所述孔洞内作为支护，之后施工人员下到所述基岩层处进行扩底施工，扩底半径与桩身直径之比小于3；最后在所述孔洞中灌注混凝土以构成所述挖孔桩。

2. 根据权利要求1 所述的一种穿越砂砾石回填层的挖孔桩施工方法，其特征在于一圈所述注浆管竖直打设于所述挖孔桩的外圈，所述外圈直径为所述挖孔桩设计孔径的1.1 ～1.3 倍。

3. 根据权利要求1 所述的一种穿越砂砾石回填层的挖孔桩施工方法，其特征在于所述注浆管自下而上依次由管尖、钢管、箍打垫、螺旋接头、注浆丝堵以及活接组合构成，其中所述钢管管壁上均布有注浆孔。

4. 根据权利要求1 所述的一种穿越砂砾石回填层的挖孔桩施工方法，其特征在于所述孔洞开挖和所述护壁支护的施工步骤为：采用机械冲抓开挖所述孔洞，在所述地下水位上部开挖时，每开挖1m 后浇筑一段钢筋混凝土护壁；在所述地下水位下部开挖时，每开挖

0.5m 后浇筑一段钢筋混凝土护壁；当开挖至所述基岩层后，将钢护筒放入所述孔洞内作为支护，之后施工人员下到所述基岩层处进行扩底施工。

5. 根据权利要求4 所述的一种穿越砂砾石回填层的挖孔桩施工方法，其特征在于每段所述钢筋混凝土护壁呈上窄下宽的倒梯形状，所述钢筋混凝土护壁的下口内径为其上口内径的1.1 ～ 1.2 倍。

说明书

一种穿越砂砾石回填层的挖孔桩施工方法

技术领域

[0001] 本发明属于岩土工程地基处理技术领域，具体涉及一种穿越砂砾石回填层的挖孔桩施工方法。

背景技术

[0002] 近年来，随着城市的不断发展，尤其在沿海发达地区建筑用地越来越紧张，许多重要的工程设施、铁路、公路等逐步由内陆天然场地延伸至近海含有回填砂砾石层的场地。由于回填砂砾石层承载力不足以满足工程施工的要求，因此需要对其进行地基改良。

[0003] 挖孔桩作为一种改良地基的非挤土桩，具有施工便捷、工程进度快、无需大型机械设备，抗震性能强等优点，从而广泛应用于地基处理施工中。一般挖孔桩适用于含地下水较少的粘土层、粉质粘土层或含少量砂砾石的粘土地层。当挖孔桩穿越含砂砾石的回填土层时，一方面由于该地层透水性强，容易造成护壁支护渗水，另一方面由于该地层主要由松散砂砾石构成自稳性差，容易在施工中发生塌孔，因此挖孔桩施工中穿越透水性强、自稳性差的砂砾石回填层，一直是岩土工程地基处理技术领域的难题。

发明内容

[0004] 本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种穿越砂砾石回填层的挖孔桩施工方法，该施工方法通过在挖孔桩外围设置一圈注浆管进行注浆，使注入的水泥浆与砂砾石回填层形成一圈混凝土，通过提高砂砾石回填层的整体性从而使挖孔桩可安全穿越该土层。

[0005] 本发明目的实现由以下技术方案完成：

[0006] 一种穿越砂砾石回填层的挖孔桩施工方法，其特征在于所述施工方法包括如下步骤：实地勘察，测定地下水位深度和基岩层深度，并标记挖孔桩的设计施工位置；环绕所述挖孔桩外围竖直打入一圈注浆管，各所述注浆管深入至所述基岩层内；通过高压注浆装置向各所述注浆管内同时注入掺有抗渗剂的水泥浆，所述水泥浆经所述注浆管管壁上的注浆孔渗入砂砾石回填层中，当注入的所述水泥浆浆液量达到设计值时停止注浆并拔出各所述注浆管；待注浆封水加固完成后，所述水泥浆与所属砂砾石回填层形成一圈混凝土；之后在所述挖孔桩的设计施工位置进行孔洞开挖并进行护壁支护，最后在所述孔洞中灌注混凝土以构成所述挖孔桩。

[0007] 一圈所述注浆管竖直打设于所述挖孔桩的外圈，所述外圈直径为所述挖孔桩设计孔径的1.1～1.3倍。

[0008] 所述注浆管自下而上依次由管尖、钢管、箍打垫、螺旋接头、注浆丝堵以及活接组合构成，其中所述钢管管壁上均布有注浆孔。

[0009] 所述孔洞开挖和所述护壁支护的施工步骤为：采用机械冲抓开挖所述孔洞，在所述地下水位上部开挖时，每开挖1m后浇筑一段钢筋混凝土护壁；在所述地下水位下部开挖时，每开挖0.5m后浇筑一段钢筋混凝土护壁；当开挖至所述基岩层后，将钢护筒放入所述孔洞内作为支护，之后施工人员下到所述基岩层处进行扩底施工。

[0010] 每段所述钢筋混凝土护壁呈上窄下宽的倒梯形状，所述钢筋混凝土护壁的下口内径为其上口内径的1.1～1.2倍。

[0011] 本发明的优点是：

[0012] （1）通过在地基中先进行高压注浆封水加固形成C10混凝土，再进行挖孔桩施工，从而克服了传统挖孔桩难以穿越砂砾石回填土层、施工中护壁渗水、安全系数低等缺陷；

[0013] （2）采用冲抓铲开挖代替人工挖土，减少了施工人员在井下的次数和时间，从而提高施工效率、降低工程造价、提高施工安全系数；

[0014] （3）采用10～15mm钢护筒代替钢筋混凝土护壁进行基岩层扩底施工，大大提高了施工人员井下操作的安全性，此外扩底施工可以提高挖孔桩桩底的承载能力；

[0015] （4）在施工过程中，桩孔壁采用加入抗渗剂的混凝土护壁，一方面增加了桩身的侧摩擦阻力，有效地提高了桩身的承载力，另一方面进一步提高了挖孔桩施工过程中的防渗性能。

附图说明

[0016] 图1为本发明中穿越砂砾石回填层的挖孔桩结构示意图；

[0017] 图2为本发明图1中的A-A剖面示意图；

[0018] 图3为本发明中注浆管的结构示意图。

具体实施方式

[0019] 以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

[0020] 如图1-3，图中标记1-16分别为：注浆管1、管尖2、钢管3、注浆孔4、箍打垫5、螺旋接头6、注浆丝堵7、活接头8、基岩层9、地表10、地下水位11、C10混凝土12、钢筋混凝土护壁13、钢筋混凝土护壁14、钢护筒15、孔底16。

[0021] 实施例：如图1、2、3所示，本实施例具体涉及一种穿越砂砾石回填层的挖孔桩施工方法，该施工方法用以使挖孔桩可以安全穿越透水性强、自稳性差的砂砾石回填层，具体施工步骤如下：

[0022] （1）勘察场地，测定地下水位11的深度以及基岩层9的深度，预先平整施工场地，并沿钻孔位置开挖沟槽和集水坑，根据勘察资料提供的测量基准点与轴线进行测量，测出待施工的挖孔桩桩位中心点并标记，偏差不得大于20mm；

[0023] （2）将若干注浆管1运送至施工现场，注浆管1的主体为钢管3，钢管3的长度视基岩层9的深度而定，钢管3的头部为可伸入至基岩层9的管尖3，其管壁上按照梅花形布满孔径为50mm的注浆孔4，相邻注浆孔4的间距为100mm，钢管3的尾部自下而上依次为箍打垫5、螺旋接头6、注浆丝堵7以及活接头8，其中箍打垫5用于同振动沉管设备的紧固连接，螺旋接头6用于同外部的浆液输送软管相连接，注浆丝堵7以及活接头8则用于固定前述外部浆液输送软管同钢管3之间的连接；

[0024] （3）采用振动沉管设备在待施工的挖孔桩外围竖直打入一圈注浆管1，该圈的直径为挖孔桩设计孔径的1.2倍以使挖孔桩设计孔径外部的砂砾石回填层能正好被水泥浆液固化构成整体，当注浆管1的管尖2穿越砂砾石回填层至基岩层11时停止沉管；待沉管完毕后，将注浆管1与前述外部的浆液输送软管通过螺旋接头6相连接，并采用相配套的注浆丝堵7以及活接头8将两者固定；

[0025] （4）启动位于地表10的高压注浆装置通过前述的浆液输送软管向一圈注浆管1同时注入掺有抗渗剂的水泥浆，注入的水泥浆浆液经均布于管壁上的注浆孔4渗入外圈的砂砾石回填层中，注浆压力控制在2～4MPa，浆液注入率宜为15%～20%，根据挖孔桩外圈需加固的体积可推算出所需的水泥质量；确保注浆点上覆土厚度大于2m；注浆施工过程中，采用自动流量和压机记录仪，及时进行数据整理分析，当注入的浆液量达到设计值时停止注浆并拔出注浆管；其中抗渗剂可代替水拌合浆液，在与浆液反应过程中，其主要成分高分子化合物的原子连接成线形并带有较长分支部网状，抗渗剂一般都是呈现乱向分布的立体结构，密布于浆液层的高分子结构，并完全堵塞浆液的毛细通道，使水泥及水泥砂浆具有憎水性，提高混凝土的抗渗能力，增加其密实度和抗渗性；

[0026] （5）待注浆封水加固完成后，等水泥浆与砂砾石回填层形成一圈强度为C10的混凝土12后，一般情况下12小时左右，再开始进行挖孔桩开挖以及护壁支护的施工，为了避免混凝土12固化强度过硬，可在养护10小时左右尝试小部分开挖，避免混凝土12过硬难以开挖；

[0027] （6）开挖挖孔桩的孔洞时，采用机械冲抓开挖代替人工开挖，在地下水位11上部开挖时，每开挖1m后浇筑一段钢筋混凝土护壁13；而在地下水位11下部开挖时，每开挖0.5m后浇筑一段钢筋混凝土护壁14；其中钢筋混凝土护壁13或14均采用强度为C25的混凝土制成，内部配有均匀分布的钢筋，每段钢筋混凝土护壁13（或14）呈上窄下宽的倒梯形状，其下口内径为其上口内径的1.1～1.2倍；

[0028] （7）当开挖至基岩层9后，将钢护筒15沉入孔洞内作为内壁支护，支护施工人员下到基岩层9处进行孔底16的扩底施工，对于挖孔桩，扩底半径与桩身直径之比D/d控制在3以内，成孔至桩端设计标高后应进行第一次清孔，扩孔完毕后应进行第二次清孔，之后安放钢筋笼和导管，再进行第三次清孔，最后可以进行桩身的灌注。

[0029] 本实施例的有益效果在于：

[0030] A.本实施例中的挖孔桩施工方法应用于砂砾石回填层，砂砾石回填层相较于常见的砂土层，其土颗粒更大更松散，难以对挖孔桩护壁提供足够的支护，本实施例通过采用注浆法使水泥浆浆液与砂砾石回填层固结构成整体，从而克服了传统挖孔桩难以穿越砂砾石回填土层、施工中护壁渗水、安全系数低等缺陷；此外，目前有部分技术人员采用了在挖孔桩外围设置高压旋喷桩的技术方案，但是高压旋喷桩只能起到防渗作用，无法提高挖孔桩周围土层强度，因此高压旋喷桩的技术方案并不适用于砂砾石回填层这种松散土层；

[0031] B.采用冲抓铲开挖代替人工挖土，减少了施工人员在井下的次数和时间，从而提高施工效率、降低工程造价、提高施工安全系数。

[0032] C. 一般情况下在砂砾石回填土层中是不可以放钢护筒下人到底部扩底的，但是当在本实施例中的注浆加固后，砂砾石回填层提高了整体性，颗粒间被固结，从而降低了对钢护筒壁的侧围压，放入钢护筒后，筒壁围压被减小到能够承受的范围，从而下人到底部进行扩底开挖成为可能，大大提高了施工人员井下操作的安全性；

[0033] D.在施工过程中，桩孔壁采用加入抗渗剂的混凝土护壁，一方面增加了桩身的侧摩擦阻力，有效地提高了桩身的承载力，另一方面进一步提高了挖孔桩施工过程中的防渗性能。