超大直径钻埋钢管空心基桩制造技术

本实用新型专利技术公开了一种超大直径钻埋钢管空心基桩，该超大直径钻埋钢管空心基桩包括钢护筒、钢管桩、桩底框架、桩尖二次注浆混凝土、桩侧压浆混凝土以及絮凝混凝土隔离层；钢护筒的底部打入河床覆盖层内，钢护筒的下方设有钻埋孔，钢管桩的顶部设置于钢护筒内、底部置于钻埋孔内，钢管桩的外壁与钻埋孔的孔壁之间具有间隙；桩底框架包括多根上下贯穿底板的二次注浆管。本实用新型专利技术的空心基桩桩径大，相比传统基桩桩数可减少60％，且本实用新型专利技术的基桩内部为空心结构，可以进一步节约材料，减轻自重，节省造价；本实用新型专利技术的超大直径钻埋钢管空心基桩采用钻埋、压浆新工艺，不需要浇筑水下混凝土，施工质量更易保证。

Hollow foundation pile of super large diameter drilling and buried steel pipe

【技术实现步骤摘要】
超大直径钻埋钢管空心基桩
本技术涉及大跨桥梁和重型结构物的桩基础工程，特别地，涉及采用钻埋新工艺的超大直径钻埋钢管空心基桩。
技术介绍
近几十年来，随着我国社会经济的高速发展，修建了大量的跨江跨海桥梁工程。这些大型桥梁工程不可避免的会遇到深水基础的修建。深水基础中最为常见的为桩基础，普通管桩基础为预制结构，现场打入或静压施工。随着桥梁跨度的不断加大，基础承受的荷载也加大，需要基础有更大的承载能力和刚度。大直径的桩基础承载能力高、刚度大，可减少桩基总根数，缩短基础施工的周期。1、钻孔桩的发展。1964年河南省利用民间打井的设备，开发了中国钻孔灌注桩基础，经过50多年的发展，钻孔桩已成了交通、土建基础工程中的首选型式。其直径从1m发展到了5m，深度达百余米。但是钻孔灌注桩本身始终存在两大缺陷：(1)桩身水下混凝土浇筑质量难以控制，桩身砼夹泥断桩的情况时有发生；(2)桩底存在软弱沉渣，影响桩底承载力。我国经济经过30余年快速发展，随着公路和铁路荷载逐级提高和超重车比重增大，对桥梁桩基础承载力和沉降量的要求越来越高，小直径钻孔桩已跟不上形势需要。众所周知桩径愈大，桩数就愈少、施工进度也愈快；但当桩径大于Φ3m后，桩身自重占桩的承载力比重大增，极大的降低了经济性，这就是大直径桩发展瓶颈所在。2、大直径空心桩的提出和初步实践。1962年在南美委内瑞拉修建马开拉波斜拉桥(L＝235m)主塔基础中，率先使用钻埋预制空心桩新工艺。其特点一是用钻埋的方法解决了粗桩打入的困难、其二是用预制的方法解决了桩身质量问题；这样一举解决了钻孔灌注桩自身的两大缺陷。实践表明全长整体预制砼管桩桩径小(Φ1.5m左右)，满足不了大直径桩的要求；做成大直径砼空心桩重量大、分节预制的接头安装又十分困难，因此钻埋预制管桩方法推广受阻。与此同时，中国河南省公路局总工范磊和洛阳总段以及交通部科研院合作，开展了钻埋空心桩长达26年研究，终于取得《钻埋钢内模填石注浆空心桩》和《钻埋大直径预应力空心管桩》两项技术成果。其特点是底节用钢板封闭使预制桩壳形成浮筒，利用浮力承担管节自重，然后在桩壳内注水下沉再接高，这样解决了当时缺少大型吊装设备的困难。该工艺在河南省修建近百桩空心桩，其中最大桩径达到Φ1.7m(洛阳光华路桥)，并在1992年通过交通部鉴定，成为交通部“七五”科研成果推广项目。1993年，湖南省公路设计公司在学习河南经验基础上，结合湖南无承台变截面大直径桩的优势，提出了具有湖南特色的无承台、变截面钻埋预制空心桩。在交通部“八五”行业科技计划的支持下，1999年底湖南省公路局在湘北干线哑巴渡、南华渡和石龟山三座大桥中已完成(Φ3m/Φ2.5m)、(Φ3.8m/Φ3m)、(Φ5m/Φ4m)三种无承台变截面钻埋空心桩84根(总长2293m)。实践表明：无承台变截面钻埋预制空心桩基础最突出的优点是取消了水中难于施工的大体积砼承台。变截面空心桩与(群桩+承台)相比在下部构造工程中，能减少砼体积30％，经济效益十分显著。但是大直径砼预制空心桩接头工序多、成桩速度慢，不能满足快速施工的要求。在停滞十多年的时间中，本专利技术人一直在进行钻埋预制大直径空心桩工艺总结和承载力的理论研究工作，为它的复兴作好技术准备。中国专利申请201510796483.5公开了一种大直径空心沉桩基础的施工方法，用振动打桩锤打入外壁钢护筒，作为桩基混凝土浇筑的外模板；钢护筒内安装吸泥管，配合高压射水吸泥，清除钢护筒内覆盖层，在陆上绑扎桩身钢筋笼，在钢筋笼内穿入临时钢护筒，在桩位处起吊、安装钢筋笼和内部临时钢护筒，并固定在外壁钢护筒上；用水下混凝土浇筑工艺浇筑桩基混凝土；桩基混凝土强度到设计强度60％时，拔出临时钢护筒；继续桩基混凝土养护，直至达到设计强度值即可。钢筋笼和内部临时钢护筒采用分节制作，现场接长。采用本专利技术不需要特种机械设备，仅用常规技术手段即可完成，在满足受力要求的前提下，桩基混凝土用量少，工程造价低，施工安全可靠，适用范围广，成桩桩径可达20m以上。该专利方法仍需浇筑水下混凝土，桩身混凝土质量难以控制，利用钢筋笼和水下混凝土形成的钢筋混凝土结构作为受力结构，承载能力不高，且内部临时钢护筒的拔出过程复杂，容易对强度仍在发展中的混凝土结构产生损伤。中国专利申请201610891760.5公开了一种海上夹心钢管基础，包括外钢桩和内钢管，内钢管安装于外钢桩内，内钢管外套接混凝土加固层，混凝土加固层为空心圆台结构，且空心圆台的直径从上往下依次减小，混凝土加固层外设有竹缠绕层，混凝土加固体与内钢管的外壁之间设有三七灰土层，竹缠绕层的外壁与外钢桩之间形成环绕空间，环形空间内浇筑形成钢筋砼，外钢桩的外壁上均匀抹有防腐蚀层。3、新世纪大好形势。21世纪以来中国钢铁年产量持续在12亿吨级水平，占世界总量50％。随着国民经济的高涨，中国桥梁建造技术也突飞猛进地发展，在万里长江上先后修建了一百多座特大桥；在世界排名前十位的悬索桥、斜拉桥、钢拱桥和跨海长桥中，中国分别占6、6、7、6座；在大跨径桥梁领域中，中国钢桥发展的速度之快，举世瞩目。应当指出在世界大跨径桥梁的基础工程中，砼结构仍然是主角；因此在中国大直径钻埋预应力砼空心桩技术基础上创新性的提出超大直径钻埋钢管空心基桩是形势发展的必然。在21世纪的桩基础工程中，发展超大直径钻埋钢管空心基桩已经具备了以下重要条件：(1)大扭矩、超大直径回旋钻机的拥有。经过近40年的引进、消化吸收、再创新发展的历程，中国的钻机研发制造企业所生产的“全液压超大直径钻机”，其扭矩高达450kNm、一次成孔直径可达5m、钻孔深度可达200m、入岩强度达200MPa、最大提升力350t，这些性能已达国际先进水平。目前已成功在福建平潭海峡大桥、海南铺前大桥等Φ4m～Φ5m桩基础中得到实际应用，并取得了很好的效果。由此可见，中国超大直径、全液压高性能钻机的拥有，为我国发展超大直径钻埋钢管空心基桩奠定了物质基础。(2)大型浮吊等起吊装备的发展。大型浮吊是江河湖海中桥梁桩基的重要装备之一，随着桥梁装备制造业的发展，浮吊起升高度和起升重量有了大幅提升。例如在福建平潭海峡公铁两用大桥中施工的中铁大桥局，拥有三台浮吊，其中二台起重量1400t，另一台起重量3600t，起重高度超过了90m，它可将长70m钢管桩一次插入钻孔桩内，这种大型浮吊是我国发展超大直径钻埋钢管空心基桩不可或缺的重要装备。(3)产业政策扶持。钢结构桥梁具有自重轻、各向强度均匀、质量稳定、易于工厂化制造、实现装配化施工和便于回收利用以及低碳环保等优点，为世界桥梁界所推崇。法国、日本、美国等国家的钢结构桥梁占比分别为85％、41％和35％，我国长期受经济社会发展水平和钢材产能制约，钢结构桥梁主要用于特大跨径桥梁。截止2015年底，我国公路钢结构桥梁占比不足1％。随着钢铁产能的提高和钢结构桥梁建设技术的进步，我国已经具备全面推广钢结构桥梁的物质基础和技术条件。我国每年新建桥梁近3万座，特大桥百余座，其中桩基础数量每年50万根，在下部构造中推广钢结构具有广阔的市场。当前钢铁产能过剩、钢材价格下降，正是推进钢结构桥梁建设、提升公路桥梁建设品质的良好契机，同时也是落实《国务院关于钢铁行业化解过剩产能实现脱困发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超大直径钻埋钢管空心基桩，其特征在于，所述超大直径钻埋钢管空心基桩包括用于水中施工的钢护筒(1)、钢管桩(2)、设置于所述钢管桩(2)底部内侧的桩底框架(3)、桩尖二次注浆混凝土(4)、桩侧压浆混凝土(5)以及絮凝混凝土隔离层(6)；所述钢护筒(1)的顶部设置在位于施工水面上的承台浮箱(M)中，所述钢护筒(1)的底部打入河床覆盖层内，所述钢护筒打入河床覆盖层内的深度不小于其所处位置水的深度；在钢护筒内成孔形成钻埋孔(N)，所述钻埋孔等截面部分的孔径小于所述钢护筒的内径至少1m；所述钢管桩(2)的顶部设置于所述钢护筒内，所述钢管桩(2)的底部置于所述钻埋孔内，所述钢管桩的顶部与所述钢护筒的顶部平齐设置，所述钢管桩的外壁与所述钻埋孔的孔壁之间具有间隙；所述桩底框架(3)包括设置于所述钢管桩底端的底板(31)、设置在所述底板上的桩底加强装置(32)以及多根上下贯穿所述底板的二次注浆管(33)，所述二次注浆管上设有用于控制二次注浆流量的流量阀(331)；所述桩尖二次注浆混凝土(4)设置于所述钻埋孔内且于所述钢管桩的下方，用于承载所述钢管桩；所述钢管桩的外壁与所述钻埋孔的孔壁之间及所述钢管桩的外壁与所述钢护筒的内壁之间设有所述桩侧压浆混凝土(5)；所述絮凝混凝土隔离层(6)设置于所述钢管桩的桩周且于所述桩尖二次注浆混凝土(4)和桩侧压浆混凝土(5)之间。...

【技术特征摘要】
1.一种超大直径钻埋钢管空心基桩，其特征在于，所述超大直径钻埋钢管空心基桩包括用于水中施工的钢护筒(1)、钢管桩(2)、设置于所述钢管桩(2)底部内侧的桩底框架(3)、桩尖二次注浆混凝土(4)、桩侧压浆混凝土(5)以及絮凝混凝土隔离层(6)；所述钢护筒(1)的顶部设置在位于施工水面上的承台浮箱(M)中，所述钢护筒(1)的底部打入河床覆盖层内，所述钢护筒打入河床覆盖层内的深度不小于其所处位置水的深度；在钢护筒内成孔形成钻埋孔(N)，所述钻埋孔等截面部分的孔径小于所述钢护筒的内径至少1m；所述钢管桩(2)的顶部设置于所述钢护筒内，所述钢管桩(2)的底部置于所述钻埋孔内，所述钢管桩的顶部与所述钢护筒的顶部平齐设置，所述钢管桩的外壁与所述钻埋孔的孔壁之间具有间隙；所述桩底框架(3)包括设置于所述钢管桩底端的底板(31)、设置在所述底板上的桩底加强装置(32)以及多根上下贯穿所述底板的二次注浆管(33)，所述二次注浆管上设有用于控制二次注浆流量的流量阀(331)；所述桩尖二次注浆混凝土(4)设置于所述钻埋孔内且于所述钢管桩的下方，用于承载所述钢管桩；所述钢管桩的外壁与所述钻埋孔的孔壁之间及所述钢管桩的外壁与所述钢护筒的内壁之间设有所述桩侧压浆混凝土(5)；所述絮凝混凝土隔离层(6)设置于所述钢管桩的桩周且于所述桩尖二次注浆混凝土(4)和桩侧压浆混凝土(5)之间。2.根据权利要求1所述的超大直径钻埋钢管空心基桩，其特征在于，所述钢护筒(1)包括中空的钢护筒本体(11)、上下间隔设置在所述钢护筒本体的内壁上的多个第一横向加...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁晓东，上官兴，项超群，陈庆，李君，谢鸿，易诞，
申请(专利权)人：湖南联智桥隧技术有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43