基于循环泥浆护壁的长螺旋挤压入岩灌注桩施工方法技术

本发明专利技术公开了一种基于循环泥浆护壁的长螺旋挤压入岩灌注桩施工方法，包括步骤：一、护筒埋设及泥浆循环系统设置：泥浆循环系统包括储浆池和泥浆泵送装置，护筒上部开有溢浆孔；二、钻进成孔；三、钻杆提升及高压灌注泥浆护壁：向上提升钻杆，并采用泥浆泵送装置且通过钻杆从孔底由下至上向钻孔内连续灌注护壁泥浆；四、钢筋笼下放；五、水下混凝土灌注及护壁泥浆回收，将通过溢浆孔排出的护壁泥浆回收至储浆池备用。本发明专利技术步骤简单、实现方便且成孔质量高、施工效果好，能简便、快速完成长螺旋挤压入岩灌注桩施工过程，以高压灌注方式从孔底由上至上灌注护壁泥浆，不仅能有效护壁，并能保持孔底清洁、无沉渣，所采用护壁泥浆能循环使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于地基基础施工
，尤其是涉及一种基于循环泥浆护壁的长螺旋挤压入岩灌注桩施工方法。
技术介绍
目前，在建筑、水利、公路等基础工程中，长螺旋成孔灌注桩以其速度快、噪音低、不用泥浆护壁、施工成本低等优点得到广泛应用。但是，现有的普通长螺旋成孔灌注桩存在以下缺陷和不足：第一、适用范围有限，只能在粘性土、粉土、填土等土层适用，在遇到密实砂卵石地层或大直径卵石层时，则钻进困难或无法钻进；因而，现有长螺旋成孔灌注桩的土层适应能力不足，部分地区无法采用；第二、现有长螺旋成孔灌桩无法入岩，故成桩后桩端无法放置在承载力高的土层内，造成单桩承载力不高等实际问题；第三、现有长螺旋成孔灌注桩成孔后，桩端土壤经过扰动，容易形成孔底虚土，降低桩端阻力，从而影响单桩承载力；第四、桩身质量难以保证：现有长螺旋成孔灌注桩成孔后，边灌注边提钻杆时，提升速度要与泵送速度相适应，并使钻杆内保持有0.1立方以上的存料，以确保钻杆出料口连续带压出料，否则容易出断桩、缩径、夹泥等灌注不良现象，影响桩身质量；第五、灌注质量较难保证：现有长螺旋成孔灌注桩施工过程中，大多依靠人工观察混泥土输送管缩胀情况以及钻杆通气孔的排料情况，并根据观察结果控制提升速度与泵送速度相适应，人工观察存在感观差异和经验差异，无法有效确保灌注质量；第六、采用传统旋挖桩机或循环桩机施工时需多次反复成孔，成孔过程中钻具不断扰动孔壁，并且护壁泥浆不断冲刷孔壁，均会产生大量泥渣、泥皮，孔壁容易坍塌，且需反复清孔才能清净沉渣。实际施工过程中，采用传统旋挖桩机或循环桩机进行成孔施工过程中，因钻具不断扰动孔壁、护壁泥浆不断冲刷孔壁等，均会产生大量泥渣、泥皮，使得孔壁容易坍塌，且需反复清孔才能清净沉渣。因而，现如今急需对现有长螺旋成孔灌注桩的施工工艺进行相应改进。现如今，灌注桩成桩后，通常采用人工方式进行桩帽施工，桩帽一般为混凝土结构。采用人工方式进行桩帽施工时，施工过程主要包括以下步骤：第一步、钻孔成型后，将钻杆边向上提边通过钻杆向钻孔内灌注混凝土；第二步、将钻杆向上提至钻孔外侧，且待钻孔内所灌注混凝土凝固后，获得灌注桩桩体，为保证桩头质量，灌注桩桩体的顶部标高一般都要高出预先设计的桩顶标高，甚至高出地面；第三步、对灌注桩桩体露出地面的节段外侧渣土进行清理；第四步、根据预先设计的混凝土桩帽的直径和高度，人工在桩头处挖出用于施工混凝土桩帽的圆柱状土模，圆柱状土模的直径和高度分别与预先设计的混凝土桩帽的直径和高度相同；第五步、人工将灌注桩桩体的桩头切割至与地面平齐；第六步、人工将灌注桩桩体的桩头截短至预先设计的桩顶标高，获得施工成型的桩身；第七步、在圆柱状土模内灌注混凝土；第八步、待圆柱状土模内所灌注混凝土凝固后，获得施工成型的混凝土桩帽。另外，上述第二步中混凝土灌注后，并没有立即进行桩头处理，而是等28天后，所灌注混凝土完全凝固后才进行桩头处理与桩帽施工。因而，传统的桩头处理与桩帽施工是混凝土灌注完成且进行28天养护后进行，此时混凝土的强度已经达到了设计强度的98％～99％，桩头非常坚硬、处理难度大、速度慢，并且在处理过程中挖掘机、工具等设备经常碰撞桩头，由于桩头凝固后是脆性大的刚性体，一经碰撞极容易断裂。另外，采用人工圆柱状土模时，不仅速度慢，并且圆柱状土模的形状不规则。由上述内容可知，采用上述传统方法进行桩头处理与桩帽施工时，存在以下主要问题：第一、施工效率低下：每人每天只能施工3个～5个桩帽；第二、成本高：纯人工制作，人力成本高；第三、施工质量不可控：因施工人员操作不规范，桩帽施工质量不能得到有效保证；第四、施工过程复杂，劳动强度高；第五、需在桩身混凝土凝固后再进行桩帽施工，影响灌注桩的施工工期。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种一种基于循环泥浆护壁的长螺旋挤压入岩灌注桩施工方法，其步骤简单、实现方便且成孔质量高、施工效果好，能简便、快速完成长螺旋挤压入岩灌注桩施工过程，以高压灌注方式从孔底由上至上灌注护壁泥浆，不仅能有效护壁，并能保持孔底清洁、无沉渣，所采用护壁泥浆能循环使用。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于循环泥浆护壁的长螺旋挤压入岩灌注桩施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、护筒埋设及泥浆循环系统设置：对所施工长螺旋挤压入岩灌注桩的桩位进行测量放线，并在测量放线得出的桩位上埋设护筒；同时，在所施工长螺旋挤压入岩灌注桩的桩位周侧设置泥浆循环系统；所述泥浆循环系统包括用于存储护壁泥浆的储浆池和对所述护壁泥浆进行泵送的泥浆泵送装置；所述护筒上部露出地面的节段为外露节段，所述外露节段上开有多个供所述护壁泥浆溢出的溢浆孔；步骤二、钻进成孔：利用步骤一中所埋设的护筒，且采用长螺旋桩机向下钻进，钻进到位后获得施工成型的钻孔；所述长螺旋桩机包括桩架和安装在桩架上的钻进设备，所述钻进设备包括钻杆、同轴安装在所述钻杆底部的钻头和驱动所述钻进设备进行连续转动的电动旋转驱动机构，所述电动旋转驱动机构与所述钻杆的外端部进行传动连接；所述钻杆为内部中空的杆体，所述钻头上开有与所述钻杆内部相通的出浆口；步骤三、钻杆提升及高压灌注泥浆护壁：步骤二中钻进到位后，向上提升所述钻杆，直至将所述钻杆自所成型钻孔内提出；并且，所述钻杆向上提升过程中，采用所述泥浆泵送装置且通过所述钻杆从所成型钻孔的孔底由下至上向所成型钻孔内连续灌注护壁泥浆，对所成型钻孔进行泥浆护壁；所述护壁泥浆的灌注压力为5MPa以上；步骤四、钢筋笼下放：将所施工长螺旋挤压入岩灌注桩的钢筋笼，下放至所成型的钻孔内；步骤五、水下混凝土灌注及护壁泥浆回收：采用混凝土泵送设备且通过注浆导管，由下至上对所施工长螺旋挤压入岩灌注桩进行水下混凝土灌注施工；待所灌注混凝土终凝后，获得施工完成的长螺旋挤压入岩灌注桩；水下混凝土灌注施工过程中，步骤三中所灌注护壁泥浆通过所述护筒上开设的所述溢浆孔排出，将排出的所述护壁泥浆回收至所述储浆池备用。上述基于循环泥浆护壁的长螺旋挤压入岩灌注桩施工方法，其特征是：步骤一中所述护筒为与所施工长螺旋挤压入岩灌注桩呈同轴布设的圆柱状筒体，所述护筒的高度为1m～2m且其内径比所施工长螺旋挤压入岩灌注桩的桩身直径大150mm～250mm；所述护筒由钢板弯曲并焊接而成，所述护筒的上部、中部和下部外侧均设置有一道加强筋，所述护筒的顶部设置有多个吊环。上述基于循环泥浆护壁的长螺旋挤压入岩灌注桩施工方法，其特征是：步骤一中对所述护筒进行埋设时，过程如下：步骤101、在测量放线得出的桩位上开挖一个直径比所述护筒的外径大50cm～80cm且深度大于所述护筒高度的圆坑；步骤102、在所述圆坑底部平铺一层粘土且夯实后，将所述护筒下放至所述圆坑内；步骤103、待所述护筒下放到位后，采用在所述护筒与所述圆坑的坑壁之间回填粘土并分层夯实的方式对所述护筒进行固定，并形成粘土固定层；所述粘土固定层上部距地面的高度为15cm～25cm；步骤104、所述护筒与所述圆坑的坑壁之间灌注混凝土形成的混凝土固定层，所述混凝土固定层位于所述粘土固定层上方，所述混凝土固定层的顶面与地面相平齐；埋设完成后，所述护筒筒口高出地面100mm～150mm。上述基于循环泥浆护壁的长螺旋挤压入岩灌本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于循环泥浆护壁的长螺旋挤压入岩灌注桩施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、护筒埋设及泥浆循环系统设置：对所施工长螺旋挤压入岩灌注桩的桩位进行测量放线，并在测量放线得出的桩位上埋设护筒；同时，在所施工长螺旋挤压入岩灌注桩的桩位周侧设置泥浆循环系统；所述泥浆循环系统包括用于存储护壁泥浆的储浆池和对所述护壁泥浆进行泵送的泥浆泵送装置；所述护筒上部露出地面的节段为外露节段，所述外露节段上开有多个供所述护壁泥浆溢出的溢浆孔；步骤二、钻进成孔：利用步骤一中所埋设的护筒，且采用长螺旋桩机向下钻进，钻进到位后获得施工成型的钻孔；所述长螺旋桩机包括桩架和安装在桩架上的钻进设备，所述钻进设备包括钻杆、同轴安装在所述钻杆底部的钻头和驱动所述钻进设备进行连续转动的电动旋转驱动机构，所述电动旋转驱动机构与所述钻杆的外端部进行传动连接；所述钻杆为内部中空的杆体，所述钻头上开有与所述钻杆内部相通的出浆口；步骤三、钻杆提升及高压灌注泥浆护壁：步骤二中钻进到位后，向上提升所述钻杆，直至将所述钻杆自所成型钻孔内提出；并且，所述钻杆向上提升过程中，采用所述泥浆泵送装置且通过所述钻杆从所成型钻孔的孔底由下至上向所成型钻孔内连续灌注护壁泥浆，对所成型钻孔进行泥浆护壁；所述护壁泥浆的灌注压力为5MPa以上；步骤四、钢筋笼下放：将所施工长螺旋挤压入岩灌注桩的钢筋笼，下放至所成型的钻孔内；步骤五、水下混凝土灌注及护壁泥浆回收：采用混凝土泵送设备且通过注浆导管，由下至上对所施工长螺旋挤压入岩灌注桩进行水下混凝土灌注施工；待所灌注混凝土终凝后，获得施工完成的长螺旋挤压入岩灌注桩；水下混凝土灌注施工过程中，步骤三中所灌注护壁泥浆通过所述护筒上开设的所述溢浆孔排出，将排出的所述护壁泥浆回收至所述储浆池备用。...

【技术特征摘要】
1.一种基于循环泥浆护壁的长螺旋挤压入岩灌注桩施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、护筒埋设及泥浆循环系统设置：对所施工长螺旋挤压入岩灌注桩的桩位进行测量放线，并在测量放线得出的桩位上埋设护筒；同时，在所施工长螺旋挤压入岩灌注桩的桩位周侧设置泥浆循环系统；所述泥浆循环系统包括用于存储护壁泥浆的储浆池和对所述护壁泥浆进行泵送的泥浆泵送装置；所述护筒上部露出地面的节段为外露节段，所述外露节段上开有多个供所述护壁泥浆溢出的溢浆孔；步骤二、钻进成孔：利用步骤一中所埋设的护筒，且采用长螺旋桩机向下钻进，钻进到位后获得施工成型的钻孔；所述长螺旋桩机包括桩架和安装在桩架上的钻进设备，所述钻进设备包括钻杆、同轴安装在所述钻杆底部的钻头和驱动所述钻进设备进行连续转动的电动旋转驱动机构，所述电动旋转驱动机构与所述钻杆的外端部进行传动连接；所述钻杆为内部中空的杆体，所述钻头上开有与所述钻杆内部相通的出浆口；步骤三、钻杆提升及高压灌注泥浆护壁：步骤二中钻进到位后，向上提升所述钻杆，直至将所述钻杆自所成型钻孔内提出；并且，所述钻杆向上提升过程中，采用所述泥浆泵送装置且通过所述钻杆从所成型钻孔的孔底由下至上向所成型钻孔内连续灌注护壁泥浆，对所成型钻孔进行泥浆护壁；所述护壁泥浆的灌注压力为5MPa以上；步骤四、钢筋笼下放：将所施工长螺旋挤压入岩灌注桩的钢筋笼，下放至所成型的钻孔内；步骤五、水下混凝土灌注及护壁泥浆回收：采用混凝土泵送设备且通过注浆导管，由下至上对所施工长螺旋挤压入岩灌注桩进行水下混凝土灌注施工；待所灌注混凝土终凝后，获得施工完成的长螺旋挤压入岩灌注桩；水下混凝土灌注施工过程中，步骤三中所灌注护壁泥浆通过所述护筒上开设的所述溢浆孔排出，将排出的所述护壁泥浆回收至所述储浆池备用。2.按照权利要求1所述的基于循环泥浆护壁的长螺旋挤压入岩灌注桩施工方法，其特征在于：步骤一中所述护筒为与所施工长螺旋挤压入岩灌注桩呈同轴布设的圆柱状筒体，所述护筒的高度为1m～2m且其内径比所施工长螺旋挤压入岩灌注桩的桩身直径大150mm～250mm；所述护筒由钢板弯曲并焊接而成，所述护筒的上部、中部和下部外侧均设置有一道加强筋，所述护筒的顶部设置有多个吊环。3.按照权利要求1或2所述的基于循环泥浆护壁的长螺旋挤压入岩灌注桩施工方法，其特征在于：步骤一中对所述护筒进行埋设时，过程如下：步骤101、在测量放线得出的桩位上开挖一个直径比所述护筒的外径大50cm～80cm且深度大于所述护筒高度的圆坑；步骤102、在所述圆坑底部平铺一层粘土且夯实后，将所述护筒下放至所述圆坑内；步骤103、待所述护筒下放到位后，采用在所述护筒与所述圆坑的坑壁之间回填粘土并分层夯实的方式对所述护筒进行固定，并形成粘土固定层；所述粘土固定层上部距地面的高度为15cm～25cm；步骤104、所述护筒与所述圆坑的坑壁之间灌注混凝土形成的混凝土固定层，所述混凝土固定层位于所述粘土固定层上方，所述混凝土固定层的顶面与地面相平齐；埋设完成后，所述护筒筒口高出地面100mm～150mm。4.按照权利要求1或2所述的基于循环泥浆护壁的长螺旋挤压入岩灌注桩施工方法，其特征在于：步骤一中所述泥浆泵送装置包括泥浆泵和与所述泥浆泵连接的地泵；步骤三中进行钻杆提升及高压灌注泥浆护壁之前，先通过注浆管将所述钻杆的后端与所述地泵的泵送口连接；步骤三中采用所述泥浆泵送装置且通过所述钻杆从所成型钻孔的孔底由下至上向所成型钻孔内连续灌注护壁泥浆时，采用所述泥浆泵将所述储浆池内的护壁泥浆泵送至所述地泵的料斗内，再采用所述地泵且通过所述钻杆由下至上向所成型钻孔内连续灌注护壁泥浆。5.按照权利要求1或2所述的基于循环泥浆护壁的长螺旋挤压入岩灌注桩施工方法，其特征在于：步骤一中所述泥浆循环系统还包括多个用于对所述护壁泥浆进行沉淀的沉淀池和与多个所述溢浆孔连接的泥浆回流管道，多个所述沉淀池均与所述泥浆回流管道连接；步骤一中多个所述溢浆孔沿圆周方向均匀布设在同一水平面上。6.按照权利要求1或2所述的基于循环泥浆护壁的长螺旋挤压入岩灌注桩施工方法，其特征在于：步骤一中所施工长螺旋挤压入岩灌注桩包括桩身(1)和布设在桩身(1)上的桩帽(2)；步骤五中由下至上对所施工长螺旋挤压入岩灌注桩进行水下混凝土灌注施工后，还需采用桩帽成形器对所施工长螺旋挤压入岩灌注桩进行桩头处理与桩帽施工；所述桩帽成形器包括对桩帽(2)进行成孔施工的桩帽成型钻头和带动所述桩帽成型钻头进行连续转动的旋转驱动装置，所述旋转驱动装置位于所述桩帽成型钻头上方，所述桩帽成型钻头与所述旋转驱动装置进行传动连接；所述桩帽(2)包括上部桩帽段和下部桩帽段，所述上部桩帽段为圆台状，所述下部桩帽段为圆锥台状，所述下部桩帽段的直径由上至下逐渐减小且其上端直径与所述上部桩帽段的直径相同；所述桩帽(2)为灌注桩的桩帽，所述灌注桩的直径与所述下部桩帽段的下端直径相同；所述桩帽成型钻头包括能由上至下同轴套装在所述灌注桩的桩身(1)上的芯管(3)和由上至下布设在芯管(3)外侧壁上的螺旋叶片(4)，所述芯管(3)的内径不小于桩身(1)的直径；所述芯管(3)安装在所述旋转驱动装置上，所述芯管(3)与所述旋转驱动装置进行传动连接；所述芯管(3)的高度不小于桩帽(2)的高度，所述螺旋叶片(4)的高度与桩帽(2)的高度相同；所述芯管(3)分为上部节段和位于所述上部节段正下方的下部节段，所述上部节段和所述下部节段连接为一体，所述下部节段的高度与所述下部桩帽段的高度相同；所述螺旋叶片(4)分为布设在所述上部节段外侧的上部叶片和布设在所述下部节段外侧的下部叶片，所述上部叶片与所述下部叶片连接为一体；所述上部节段和所述上部叶片组成圆柱状钻头，所述圆柱状钻头的外径与所述上部桩帽段的直径相同，所述上部叶片的宽度由上至下均相同；所述下部节段和所述下部叶片组成圆锥台状钻头，所述圆锥台状钻头的上端外径与所述下部桩帽段的上端直径相同，所述圆锥台状钻头的下端外径与所述下部桩帽段的下端直径相同，所述下部叶片的宽度由上至下逐渐缩小；对所施工长螺旋挤压入岩灌注桩进行桩头处理与桩帽施工时，过程如下:步骤601、桩头处理：步骤五中所灌注混凝土初凝之前，根据预先设计的桩身(1)的顶部标高，将步骤二中所述钻孔内侧上部的多余混凝土取出；待所灌注混凝土终凝后，获得施工...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄金，敖文，庄春，
申请(专利权)人：陕西桩鑫建设工程有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61