超长大直径钻孔灌注桩的施工方法技术

本发明专利技术涉及超长大直径钻孔灌注桩的施工方法，包括步骤：S1、施工准备；S2、钻孔灌注桩成孔系统施工；S3、泵吸反循环钻机施工；S4、清孔换浆；S5、钢筋笼制作与定位；S6、水下混凝土灌注；S7、桩基检测。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术采用大直径钻杆多段式渐进牙轮和锥型牙轮组合钻头钻进成孔，充分发挥了不同钻头在不同地层中钻进的优势，可有效提高钻进成孔的垂直度和施工效率；利用顶部设置有带嵌合齿翼环的钢护筒与钻孔平台相连接，对周围土质扰动小，有效避免了周围桩基塌孔的风险，保证其他附属物和运营设备的正常使用和行车安全。

Construction method of super long and large diameter bored pile

【技术实现步骤摘要】
超长大直径钻孔灌注桩的施工方法
本专利技术属于桥梁工程领域，特别涉及一种超长大直径钻孔灌注桩的施工方法，适用于桥梁建设中桩基础施工。
技术介绍
随着施工水平的提高，钻孔灌注桩因其对各种土层的适应性强，无挤土效应、无振害、低噪声、承载力强等优点，在高层建筑、地下工程、公路工程、铁路工程、桥梁工程、港口码头工程等领域中得到广泛应用。目前，钻孔灌注桩的桩长和桩径都不断加大，对于单桩承载力的要求也很高，尤其对于超长桩、大直径桩，施工难度大，易发生质量安全事故，并且发生事故后，处理难度大，费用也高，施工中的任何一个环节出现问题,都将直接影响整个工程的质量和进度,甚至给投资者造成巨大经济损失和不良社会影响。尽管钻孔灌注桩已在工程建设中得到了广泛的应用，可是针对超长大直径钻孔灌注桩的施工，国内外仍存在一定的困难：(1)大直径桩的钻孔本身就存在困难，遇到坚硬岩层容易出现桩体机械动力损失的问题，钻孔施工的质量好坏直接决定了该工程的施工质量；(2)钻遇超过钻头吸口直径的大卵砾石时，需换用冲抓、冲击、潜孔锤等方法将其破碎后抽吸上来，特别在大卵砾石较多情况下，效率显著下降；(3)完整的护壁工作也是工程上的一大难题，对泥浆的管理要求严格，并要求有良好的操作技术和丰富经验，否则容易出现因反循环流量不足，水头下降引发的孔内事故，传统的泥浆护壁无法在大直径孔壁上保证孔壁不发生坍塌；(4)目前，国内桩基钢筋笼主要靠人工生产，效率低、劳动强度高，加工质量受人员素质影响比较大，质量不稳定，同时，钢筋笼质量较大，且较为细长，给吊装以及拼接工作带来很大的难度，且下沉过程中易发生偏离，质量难以控制。鉴于此，为改善现有的工程问题，目前亟待专利技术一种可以提高现场施工质量和效率，降低现场施工难度，确保钻孔灌注桩成孔稳定性、钢筋笼制作的高效性和钢筋笼定位的精准性的超长大直径钻孔灌注桩的施工方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种可以提高现场施工质量和效率，降低现场施工难度，确保钻孔灌注桩成孔稳定性、钢筋笼制作的高效性和钢筋笼定位的精准性的超长大直径钻孔灌注桩的施工方法。这种超长大直径钻孔灌注桩的施工方法，包括以下步骤：S1、施工准备：原材料进场、验收，场地平整，现场定位放样；S2、钻孔灌注桩成孔系统施工：施工钻孔平台，制作并埋设钢护筒，设计并制作反循环钻机的钻头，制备泥浆循环系统，制备泥浆；S3、泵吸反循环钻机施工：根据实际地质情况开孔时，若地层为黏土层、粉砂层、小卵石层或泥岩层，采用多段式渐进牙轮钻头钻进，当钻头进入粒径较大的卵石层时，观察钻具运转情况、进尺速度和排渣情况，当进尺速度小于6cm/h时或者没有进尺、出渣困难时，更换为锥型牙轮钻头，当穿透大粒径卵石层后再采用多段式渐进牙轮钻头钻进；钻孔到设计深度后，采用检孔器对钻孔深度、直径及孔的垂直度进行检测，成孔孔径不小于设计直径；S4、清孔换浆：清孔时将钻具提离孔底30～50cm，旋转钻具，补充优质泥浆，进行反循环清孔，同时保持孔内水头；S5、钢筋笼制作与定位：首先在钢筋加工厂集中制作桩基钢筋笼制作与定位装置，然后将主筋布置于钢筋笼胎架上的搁筋齿中，在主筋上等距焊接加强箍圈，在加强箍圈顶部焊接一根主筋依次利用调节挂钩将其它主筋分别布置在加强箍圈上整体焊接成型，整体骨架成型后再通过箍筋槽固定钢筋笼骨架外侧的箍筋；通过调节可伸缩的支撑杆的长度调整钢筋笼滚焊动力系统的位置，进而将钢筋笼抬起，通过驱动电机提供动力带动钢筋笼的转动，通过人工进行钢筋笼的箍筋焊接；钢筋笼整体制作完成后，确定吊点位置，将分离式吊装套管安装于加强箍圈和主筋交点处，采用若干根等长吊绳进行吊装；钢筋笼定位系统采用钢护筒和型钢组合而成，当钢筋笼下降到顶部吊点附近的加强箍圈接近孔口时，用插销钢板穿过钢护筒卡在加强箍圈的下方，将钢筋笼临时支撑于孔口，接着吊装第二节钢筋笼，使上下两节钢筋笼位于同一竖直线上，进行套筒连接，连接完成后再进行声测管的连接，完成后提起钢筋笼，抽去插销钢板，下降钢筋笼，如此循环，使全部钢筋笼降至设计标高为止；S6、水下混凝土灌注：安装导管，混凝土封底灌注采用隔水拴、拔塞法施工，使混凝土沿导管下落，同时连续向储料斗内补充混凝土，完成首批混凝土的灌注后，随即转入正常灌注阶段，直至完成整根桩的浇筑；S7、桩基检测：进行桩身完整性、承载力检测，完成桩基质量验收。作为优选：步骤S2所述的钻孔灌注桩成孔系统，包括钻孔平台、反循环钻机、钢护筒、钻杆、钻头、泥浆管、滤网槽、牵引式刮渣系统、排渣孔、集渣箱、沉淀池和泥浆池；钻孔灌注桩通过多段式渐进牙轮钻头和锥型牙轮钻头组合钻进成孔，护壁泥浆由泥浆管经砂石泵通过出渣口泵送入倾斜式的滤网槽，液体泥浆通过滤网槽的滤网直接流入到沉淀池，过滤留存的大颗粒钻渣通过排渣孔排出到集渣箱，通过人工统一运出处理，沉淀池中的泥浆沉淀后采用泥浆泵通过泥浆管泵入到泥浆池中备用，并适当加入膨胀土、烧碱及纤维素改善泥浆的PH、胶体率及粘度等性能指标。作为优选：步骤S2所述的钻孔灌注桩成孔系统中的钢护筒通过顶部设置的嵌合齿翼环固定于钻孔平台，且钢护筒底部设置有钢板加劲带作为刃角。作为优选：步骤S2所述的钻孔灌注桩成孔系统中的钻头包括多段式渐进牙轮钻头和锥型牙轮钻头；多段式渐进牙轮钻头的钻体为阶梯式渐进结构，且沿钻体底部周边布置有钻齿；锥型牙轮钻头的钻尖为锥型结构，三个侧翼通过固定翼固定于钻杆上，钻齿均匀布置于侧翼和钻尖周边。作为优选：步骤S2所述的钻孔灌注桩成孔系统中的滤网槽为倾斜式布置并通过支架进行固定，滤网槽底部为滤网，滤网槽侧面焊接钢板，滤网槽整体呈凹槽形，且在滤网槽底端设置有排渣孔，将大颗粒钻渣排入到集渣箱中。作为优选：步骤S2所述的钻孔灌注桩成孔系统中的牵引式刮渣系统由刮渣板、牵引杆、牵引绳、卷扬机和卷扬机工作平台组成；牵引杆与刮渣板固定连接，牵引杆通过牵引绳连接卷扬机，卷扬机位于卷扬机工作平台上，由卷扬机带动牵引绳完成滤网槽中大颗粒钻渣的清理。作为优选：步骤S5所述的桩基钢筋笼制作与定位装置，包括台座、钢筋笼胎架、定位板、钢筋笼滚焊动力系统、可调式钢筋笼内撑件、分离式吊装套管和钢筋笼定位系统；所述的台座由两条平行布置的竖梁与若干条垂直于竖梁放置的横梁通过安全螺栓固定连接；所述的钢筋笼胎架由圆弧形的定位环箍和角钢通过安全螺栓固定而成，钢筋笼胎架通过安全螺栓固定于横梁上，定位环箍上预留有搁筋齿用于主筋定位，同时定位环箍焊接有箍筋槽用于箍筋定位；所述的钢筋笼滚焊动力系统包括驱动电机、主导轮、连接轴、转动轮和转动带，主导轮、连接轴和转动轮焊接在一起并采用可伸缩的支撑杆进行支撑，支撑杆分别固定于地面和定位板上，通过驱动电机提供动力带动转动带转动，进而依靠主导轮的摩擦带动钢筋笼转动，通过人工进行箍筋焊接；所述的可调式钢筋笼内撑件由连接件、螺纹套筒和螺纹杆组成，呈三角形式支撑；连接件顶端设置有凹形的卡槽用于放置加强箍圈，通过调节螺纹杆和螺纹套筒之间的位置调整支撑长度；所述的分离式吊装套管作为钢筋笼吊点的辅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超长大直径钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于，包括以下施工步骤：/nS1、施工准备：原材料进场、验收，场地平整，现场定位放样；/nS2、钻孔灌注桩成孔系统施工：施工钻孔平台(1)，制作并埋设钢护筒(3)，设计并制作反循环钻机(2)的钻头(5)，制备泥浆循环系统，制备泥浆；/nS3、泵吸反循环钻机施工：根据实际地质情况开孔时，若地层为黏土层、粉砂层、小卵石层或泥岩层，采用多段式渐进牙轮钻头钻进，当钻头(5)进入粒径较大的卵石层时，观察钻具运转情况、进尺速度和排渣情况，当进尺速度小于6cm/h时或者没有进尺、出渣困难时，更换为锥型牙轮钻头，当穿透大粒径卵石层后再采用多段式渐进牙轮钻头钻进；钻孔到设计深度后，采用检孔器对钻孔深度、直径及孔的垂直度进行检测，成孔孔径不小于设计直径；/nS4、清孔换浆：清孔时将钻具提离孔底30～50cm，旋转钻具，补充优质泥浆，进行反循环清孔，同时保持孔内水头；/nS5、钢筋笼制作与定位：首先在钢筋加工厂集中制作桩基钢筋笼制作与定位装置，然后将主筋(50)布置于钢筋笼胎架(31)上的搁筋齿(44)中，在主筋(50)上等距焊接加强箍圈(49)，在加强箍圈(49)顶部焊接一根主筋(50)依次利用调节挂钩将其它主筋(50)分别布置在加强箍圈(49)上整体焊接成型，整体骨架成型后再通过箍筋槽(45)固定钢筋笼骨架外侧的箍筋(51)；通过调节可伸缩的支撑杆(35)的长度调整钢筋笼滚焊动力系统的位置，进而将钢筋笼抬起，通过驱动电机(40)提供动力带动钢筋笼的转动，通过人工进行钢筋笼的箍筋(41)焊接；钢筋笼整体制作完成后，确定吊点位置，将分离式吊装套管安装于加强箍圈(49)和主筋(50)交点处，采用若干根等长吊绳进行吊装；钢筋笼定位系统采用钢护筒(3)和型钢(61)组合而成，当钢筋笼下降到顶部吊点附近的加强箍圈(49)接近孔口时，用插销钢板(62)穿过钢护筒(3)卡在加强箍圈(49)的下方，将钢筋笼临时支撑于孔口，接着吊装第二节钢筋笼，使上下两节钢筋笼位于同一竖直线上，进行套筒连接，连接完成后再进行声测管的连接，完成后提起钢筋笼，抽去插销钢板(62)，下降钢筋笼，如此循环，使全部钢筋笼降至设计标高为止；/nS6、水下混凝土灌注：安装导管，混凝土封底灌注采用隔水拴、拔塞法施工，使混凝土沿导管下落，同时连续向储料斗内补充混凝土，完成首批混凝土的灌注后，随即转入正常灌注阶段，直至完成整根桩的浇筑；/nS7、桩基检测：进行桩身完整性、承载力检测，完成桩基质量验收。/n...

【技术特征摘要】
1.一种超长大直径钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于，包括以下施工步骤：
S1、施工准备：原材料进场、验收，场地平整，现场定位放样；
S2、钻孔灌注桩成孔系统施工：施工钻孔平台(1)，制作并埋设钢护筒(3)，设计并制作反循环钻机(2)的钻头(5)，制备泥浆循环系统，制备泥浆；
S3、泵吸反循环钻机施工：根据实际地质情况开孔时，若地层为黏土层、粉砂层、小卵石层或泥岩层，采用多段式渐进牙轮钻头钻进，当钻头(5)进入粒径较大的卵石层时，观察钻具运转情况、进尺速度和排渣情况，当进尺速度小于6cm/h时或者没有进尺、出渣困难时，更换为锥型牙轮钻头，当穿透大粒径卵石层后再采用多段式渐进牙轮钻头钻进；钻孔到设计深度后，采用检孔器对钻孔深度、直径及孔的垂直度进行检测，成孔孔径不小于设计直径；
S4、清孔换浆：清孔时将钻具提离孔底30～50cm，旋转钻具，补充优质泥浆，进行反循环清孔，同时保持孔内水头；
S5、钢筋笼制作与定位：首先在钢筋加工厂集中制作桩基钢筋笼制作与定位装置，然后将主筋(50)布置于钢筋笼胎架(31)上的搁筋齿(44)中，在主筋(50)上等距焊接加强箍圈(49)，在加强箍圈(49)顶部焊接一根主筋(50)依次利用调节挂钩将其它主筋(50)分别布置在加强箍圈(49)上整体焊接成型，整体骨架成型后再通过箍筋槽(45)固定钢筋笼骨架外侧的箍筋(51)；通过调节可伸缩的支撑杆(35)的长度调整钢筋笼滚焊动力系统的位置，进而将钢筋笼抬起，通过驱动电机(40)提供动力带动钢筋笼的转动，通过人工进行钢筋笼的箍筋(41)焊接；钢筋笼整体制作完成后，确定吊点位置，将分离式吊装套管安装于加强箍圈(49)和主筋(50)交点处，采用若干根等长吊绳进行吊装；钢筋笼定位系统采用钢护筒(3)和型钢(61)组合而成，当钢筋笼下降到顶部吊点附近的加强箍圈(49)接近孔口时，用插销钢板(62)穿过钢护筒(3)卡在加强箍圈(49)的下方，将钢筋笼临时支撑于孔口，接着吊装第二节钢筋笼，使上下两节钢筋笼位于同一竖直线上，进行套筒连接，连接完成后再进行声测管的连接，完成后提起钢筋笼，抽去插销钢板(62)，下降钢筋笼，如此循环，使全部钢筋笼降至设计标高为止；
S6、水下混凝土灌注：安装导管，混凝土封底灌注采用隔水拴、拔塞法施工，使混凝土沿导管下落，同时连续向储料斗内补充混凝土，完成首批混凝土的灌注后，随即转入正常灌注阶段，直至完成整根桩的浇筑；
S7、桩基检测：进行桩身完整性、承载力检测，完成桩基质量验收。


2.根据权利要求1所述的超长大直径钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于：步骤S2所述的钻孔灌注桩成孔系统，包括钻孔平台(1)、反循环钻机(2)、钢护筒(3)、钻杆(4)、钻头(5)、泥浆管(6)、滤网槽(9)、牵引式刮渣系统(10)、排渣孔(11)、集渣箱(12)、沉淀池(13)和泥浆池(15)；钻孔灌注桩通过多段式渐进牙轮钻头和锥型牙轮钻头组合钻进成孔，护壁泥浆由泥浆管(6)经砂石泵(7)通过出渣口(8)泵送入倾斜式的滤网槽(9)，液体泥浆通过滤网槽(9)的滤网直接流入到沉淀池(13)，过滤留存的大颗粒钻渣通过排渣孔(11)排出到集渣箱(12)，通过人工统一运出处理，沉淀池(13)中的泥浆沉淀后采用泥浆泵(14)通过泥浆管(6)泵入到泥浆池(15)中备用，并适当加入膨胀土、烧碱及纤维素改善泥浆的PH、胶体率及粘度等性能指标。


3.根据权利要求2所述的超长大直径钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于：步骤S2所述的钻孔灌注桩成孔系统中的钢护筒(3)通过顶部设置的嵌合齿翼环(21)固定于钻孔平台(1)，且钢护筒(3)底部设置有钢板加劲带(22)作为刃角。


4.根据权利要求2所述的超长大直径钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于：步骤S2所述的钻孔灌注桩成孔系统中的钻头(5)包括多段式渐进牙轮钻头和锥型牙轮钻头；多段式渐进牙轮钻头的钻体(16)为阶梯式渐进结构，且沿钻体(16)底部周边布置有钻齿(17)；锥型牙轮钻头的钻尖(20)为锥型结构，三个侧翼(18)通过固定翼(19)固定于钻杆(4)上，钻齿(17)均匀布置于侧翼(18)和钻尖(20)周边。


5.根据权利要求2所述的超...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘祖雄，张金诚，黄舒驰，陈煜，刘秉祥，
申请(专利权)人：湖北省路桥集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42