破碎与完整相间陡倾层状岩体大直径超长钻孔灌注桩施工方法

摘要

本发明公开一种破碎与完整相间陡倾层状岩体条件下钻孔灌注桩的施工方法，主要步骤包括：(1)施工平台加固；(2)钢护筒周边加固；(3)勘测取样；(4)破碎带加固；(5)爆破扩底；(6)钻孔；(7)设置可转动扩大头钢筋；(8)放钢筋笼；(9)混凝土灌注。本发明对破碎带预先进行加固防止了塌孔偏孔的发生，并通过预先扩底避免了钻头的更换，大大提高施工效率。具有施工速度快、施工效果好的特点，技术经济效益明显。

权利要求

1.一种破碎与完整相间陡倾层状岩体大直径超长钻孔灌注桩施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)施工平台加固：对位于浮泥层(11)处的钢管桩(5)周围进行注浆加固，形成浮泥注浆加固体(10)；

2)钢护筒加固：将钢护筒(8)置入待施工的岩面，对钢护筒处于浮泥层(11)处周围进行注浆加固，形成浮泥注浆加固体(10)；

3)钻孔勘测：采用回旋岩芯钻探，在桩孔开挖范围内钻一小孔作为勘测孔(16)在桩长范围内进行取样勘测，确定各破碎带(12)岩体位置；

4)破碎带加固：采用机械引孔，将注浆管(14)下入勘测孔(16)内至设计引孔深度，按照从下往上的顺序进行高压注浆；

5)爆破扩底：通过勘测孔(16)引线，将炸药放入孔底进行定向爆破，形成扩大空间；

6)桩孔钻孔：将勘测孔(16)作为导向孔，采用旋挖钻与冲击钻组合的方式进行钻孔；

7)扩底钢筋(19)设置：在钢筋笼下部焊接转动支座(18)，在扩底钢筋(19)上焊接小圆环(20)，将小圆环(20)套入到转动支座的转动轴(22)上，并用楔形挡板(21)焊接在转动轴上作为挡板阻止圆环的水平移动，只允许其转动；

8)钢筋笼(17)放置：向孔内放入钢筋笼(17)，钢筋笼(17)下放过程中扩底钢筋(19)受孔壁挤压处于竖直状态，当到达孔底扩大空间时自然下放，形成倾斜状扩大头钢筋；

9)混凝土浇筑：采用注浆管(14)注浆方式进行混凝土浇筑。

2.根据权利要求1所述的破碎与完整相间陡倾层状岩体大直径超长钻孔灌注桩施工方法，其特征在于：步骤2)所述的钢护筒(8)内径比桩径大200～400mm，钢护筒(8)上部开设一个溢浆孔；校核桩位中心后，在钢护筒(8)周围用粘土分层回填夯实。

3.根据权利要求1所述的破碎与完整相间陡倾层状岩体大直径超长钻孔灌注桩施工方法，其特征在于：步骤2)在埋入的钢护筒(8)处于浮泥层(11)周围进行注浆，形成稳定的浮泥注浆加固体(10)。

4.根据权利要求1所述的破碎与完整相间陡倾层状岩体大直径超长钻孔灌注桩施工方法，其特征在于：步骤3)在桩基施工前，先在桩孔范围内通过回旋岩芯钻探，对整个桩长范围内的岩层(13)进行勘测，确定岩层(13)内部的地质情况，确定破碎带(12)位置。

5.根据权利要求1所述的破碎与完整相间陡倾层状岩体大直径超长钻孔灌注桩施工方法，其特征在于：步骤4)通过勘测孔(16)，将注浆管(14)深入到预定位置，按从下到上的顺序对各破碎带(12)进行注浆加固，形成完整岩层。

说明书

破碎与完整相间陡倾层状岩体大直径超长钻孔灌注桩施工

方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种大直径超长钻孔灌注桩，特别涉及破碎与完整相间陡倾层状岩体大直径超长钻孔灌注桩施工。

背景技术

[0002] 破碎与完整相间陡倾层状岩体条件下大直径超长钻孔灌注桩施工处于倾斜岩面之上，经常存在较高水位，大部分岩体位于水位之下，施工平台难搭设，钢管桩下部穿过浮泥层，易造成平台不稳定，各层岩体的软硬不一，钻孔精度难以控制。

[0003] 传统大直径超长钻孔灌注桩施工采用泥浆护壁钻进成孔，其钻进成孔时间较长，不可避免出现孔壁应力松弛，产生塌孔；在成桩过程中往往需设置桩端扩大头以提高桩体承载力，而桩端扩大头的设置需在钻孔过程中预先在桩底形成扩大空间，传统做法是更换成扩底钻头进行开挖，此措施必然增加钻孔时间，施工周期变长，而且会导致孔壁静置时间增加，影响孔壁的稳定性，塌孔风险大大增加；作为桩端扩大头的钢筋的设置至今也未有简单而有效的方法；破碎带与完整相间陡倾岩体地质条件下，软弱层与坚硬层相间分布，岩体倾斜陡立，钻机钻头从破碎带进入完整岩体带的过程中，由于破碎带抵抗能力弱，岩体抵抗能力强，则在钻孔给进过程中，由于受力不均衡，钻头与其竖轴线垂直的横截面由水平状变为倾斜状，造成钻孔发生偏斜情况。

[0004] 因此，如何在破碎与完整相间陡倾层状岩体钻孔过程中，防止塌孔、偏孔的发生是本领域急需解决的一个技术问题。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种桩基础施工方法，能够保证在桩孔钻孔过程中不发生塌孔、偏孔，又能在不更换钻头的情况下形成桩端扩大头。

[0006] 为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

[0007] 这种破碎与完整相间陡倾层状岩体大直径超长钻孔灌注桩施工方法，包括如下步骤：

[0008] 1)施工平台加固：对位于浮泥层处的钢管桩周围进行注浆加固，形成浮泥注浆加固体；

[0009] 2)钢护筒加固：将钢护筒置入待施工的岩面，对钢护筒处于浮泥层处周围进行注浆加固，形成浮泥注浆加固体；

[0010] 3)钻孔勘测：采用回旋岩芯钻探，在桩孔开挖范围内钻一小孔作为勘测孔在桩长范围内进行取样勘测，确定各破碎带岩体位置；

[0011] 4)破碎带加固：采用机械引孔，将注浆管下入孔内至设计引孔深度，按照从下往上的顺序进行高压注浆；

[0012] 5)爆破扩底：通过勘测孔引线，将炸药放入孔底进行定向爆破，形成扩大空间；

[0013] 6)桩孔钻孔：将勘测孔作为导向孔，采用旋挖钻与冲击钻组合的方式进行钻孔；

[0014] 7)扩底钢筋设置：在钢筋笼下部焊接转动支座，在扩底钢筋上焊接小圆环，将小圆环套入到转动支座的转动轴上，并用楔形挡板焊接在转动轴上作为挡板阻止圆环的水平移动，只允许其转动；

[0015] 8)钢筋笼放置：向孔内放入钢筋笼，钢筋笼下放过程中扩底钢筋受孔壁挤压处于竖直状态，当到达孔底扩大空间时自然下放，形成倾斜状扩大头钢筋；

[0016] 9)混凝土浇筑：采用注浆管注浆方式进行混凝土浇筑。

[0017] 作为优选：步骤2)所述的钢护筒内径宜比桩径大200～400mm，钢护筒上部开设一个溢浆孔；校核桩位中心后，在钢护筒周围用粘土分层回填夯实。

[0018] 作为优选：步骤2)所述的在埋入的钢护筒处于浮泥层处周围进行注浆，形成稳定的浮泥注浆加固体。

[0019] 作为优选：步骤3)所述的在桩基施工前，先在桩孔范围内通过回旋岩芯钻探，对整个桩长范围内的岩层进行勘测，确定岩层内部的地质情况，确定破碎带位置。

[0020] 作为优选：步骤4)所述的通过勘测孔，将注浆管深入到预定位置，按从下到上的顺序对各破碎带进行注浆加固，形成完整岩层。

[0021] 本发明的有益效果是：

[0022] (1)施工平台搭设采用钢管桩与拼装贝雷片桁架组合搭设，对钢护筒和钢管桩外侧浮泥层进行注浆固定，加强了整个支架体系的稳定。

[0023] (2)在施工前预先对破碎带进行加固，防止了塌孔偏孔的发生，施工效率大大提高。

[0024] (3)在施工前预先进行爆破扩底，在整个施工过程中不需要改换扩底钻，减少了施工工序，缩短了施工周期。

附图说明

[0025] 图1是本发明破碎与完整相间陡倾层状岩体大直径超长钻孔灌注桩体系结构示意图；

[0026] 图2是本发明勘测孔示意图；

[0027] 图3是本发明钢筋笼扩大头钢筋连接示意图；

[0028] 图4是图3中A处的钢筋笼扩大头钢筋支座连接详图；

[0029] 图5是图4的B-B剖视图；

[0030] 图6是本发明破碎与完整相间陡倾层状岩体大直径超长钻孔灌注桩施工流程图。

[0031] 附图标记说明：1.路基；2.混凝土垫层；3.钢板；4.贝雷片拼装桁架；5.钢管桩；6.钢支撑；7.水位线；8.钢护筒；9.钻孔灌注桩；10.浮泥注浆加固体；11.浮泥层；12.破碎带；13.岩层；14.注浆管；15.桩基轮廓线；16.勘测孔；17.钢筋笼；18.转动支座；19.扩底钢筋；
20.圆环；21.楔形挡板；22.转动轴。

具体实施方式

[0032] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述。虽然本发明将结合较佳实施例进行描述，但应知道，并不表示本发明限制在所述实施例中。相反，本发明将涵盖可包含在有附后权利要求书限定的本发明的范围内的替换物、改进型和等同物。

[0033] 本实施方式施工平台搭设施工工艺、高压注浆施工工艺、试桩施工工艺及混凝土浇筑施工工艺等本实施例中不再累述，重点阐述本发明涉及结构的实施方式。

[0034] 图1是本发明破碎与完整相间陡倾层状岩体大直径超长钻孔灌注桩体系结构示意图。参照图1所示，本发明破碎与完整相间陡倾层状岩体大直径超长钻孔灌注桩体系，主要包括：钢板3、贝雷片拼装桁架4、钢管桩5、钢支撑6、钢护筒8和钻孔灌注桩9组成。

[0035] 首先对钢管桩5处于浮泥层11处周围进行注浆加固，稳定整个施工平台。然后埋设护筒8，护筒内径宜比桩径大200～400mm，护筒上部开设一个溢浆孔；校核桩位中心后，在护筒周围用粘土分层回填夯实，护筒采用人工挖埋及锤击方法埋设，入土深度3～4m以上，护筒上部高出地下水位或孔外最高水位1.5～2m以上，并高出地面0.3m。护筒中心应与桩中心重合，平面偏位允许误差小于5cm，倾斜度的偏差小于1％。待护筒落位后，对处于浮泥层11处周围进行注浆加固，稳定护筒。

[0036] 参照图2所示，稳定整个支架体系后，在桩径范围内进行钻孔勘测，采用XY-100型油压钻机进场施工，钻孔开孔直径130mm，终孔91mm，岩芯采取率必须达到GBS0021-94规范规定的要求，钻孔具体要求如下：

[0037] (1)采用回旋岩芯钻探，钻孔开孔直径130mm，终孔91mm。地下水位以上须干钻，测到初见水位后才可用水钻，对基岩全风化、强风化带、断层破碎带及破碎带岩层宜采用双层岩芯管钻进，泥浆或套管护壁。

[0038] (2)在底层中钻进时，按岩石可钻性分级，控制好次回进尺，在粘性土和较完整的岩层中，每回次≤1.5～2.0m；在松散底层(砂土、粉土)和破碎岩层中钻进时，每回次≤0.5～1.0m。

[0039] (3)软土、砂土或饱和性粘土中如有缩孔、塌孔，应注明其位置及严重程度，并采取加固孔壁措施，保证钻孔孔壁的完整。

[0040] (4)保证岩芯采取率：松散砂层不低于65％，粘性土不低于85％，基岩全风化、强风化带不低于65％，基岩中风化带不低于80％，微风化带不低于85％。

[0041] (5)准确测量和记录钻进尺寸(误差≤5cm)及不同岩性分层深度，认真填写钻探记录，每个钻孔均应量测初见水位及稳定水位(误差≤10cm)。

[0042] (6)岩(土)芯按顺序摆在岩芯箱中并及时填写标准岩芯牌，防止暴晒，对要求保存岩芯的岩芯箱进行编号以便保存。

[0043] 待勘测结果出来后确定破碎带位置，通过勘测孔16对下部破碎带12进行从下到上的注浆加固。

[0044] 通过勘测孔16，将炸药吊至孔底，进行定向爆破，爆破严格按照《爆破作业项目管理要求》(GA 991-2012)。

[0045] 采用旋转钻与冲击钻结合的方式钻孔，当在钻孔过程中发现有塌孔趋势时，移开旋挖钻机，用冲击钻向孔内回填片石和粘土等回填物至塌孔部位以上的必要位置。然后利用冲击钻机冲孔，将回填物冲密紧至塌孔部位以上位置。回填物会以密实状态挤入松软的塌孔部位，阻止塌孔的发展，此后再重新进行钻孔。

[0046] 参照图3～4，在钢筋笼17底部外侧钢筋上焊接小型支座板18，支座板18上焊接小型圆柱形转动轴22，在扩大头钢筋19一端焊接圆环20，然后将圆环20套入转动轴22上，在转动轴22外部焊接楔形挡板21，在钢筋笼17放入孔内时保持扩大头钢筋19方向向上，焊接均为现场焊接。

[0047] 本发明还提供了上述破碎与完整相间陡倾层状岩体大直径超长钻孔灌注桩施工方法，主要包括以下步骤：

[0048] 1)施工平台加固：对位于浮泥层11处的钢管桩5周围进行注浆加固,形成浮泥注浆加固体10。

[0049] 2)钢护筒加固：将钢护筒8置入待施工的岩面，对钢护筒处于浮泥层11处周围进行注浆加固，形成浮泥注浆加固体10。

[0050] 3)钻孔勘测：采用回旋岩芯钻探，在桩孔开挖范围15内钻一小孔作为勘测孔16在桩长范围内进行取样勘测，确定破碎带岩体12位置。

[0051] 4)破碎带加固：采用机械引孔，将注浆管下入孔内至设计引孔深度，按照从下往上的顺序进行高压注浆。

[0052] 5)爆破扩底：通过勘测孔16引线，将炸药放入孔底进行定向爆破，形成扩大空间。

[0053] 6)桩孔钻孔：将勘测孔16作为导向孔，采用旋挖钻与冲击钻组合的方式进行钻孔。

[0054] 7)扩底钢筋设置：在钢筋笼下部焊接转动支座18，在扩底钢筋上19焊接小圆环20，将小圆环20套入到转动支座的转动轴22上，并用楔形挡板21焊接在转动轴上作为挡板阻止圆环的水平移动，只允许其转动。

[0055] 8)钢筋笼放置：向孔内放入钢筋笼17，钢筋笼下放过程中扩底钢筋19受孔壁挤压处于竖直状态，当到达孔底扩大空间时自然下放，形成倾斜状扩大头钢筋19。

[0056] 9)混凝土浇筑：采用导管14注浆方式进行混凝土浇筑。