本发明专利技术涉及岩溶区域桩基施工领域，尤其涉及一种钢套筒护壁装置及砂卵石岩区灌注桩施工方法。钢套筒护壁装置包括外套筒机构、内套筒机构、内套筒连接器和外套筒连接器，外套筒机构包括两节以上依次固定连接的外钢套筒，内套筒机构包括两节以上依次固定连接的内钢套筒；每节内钢套筒的外壁上均匀布设有轴向的长条形板，每节外钢套筒的内壁上均匀布设有轴向的长槽，长条形板可滑动配合设于长槽内，使得内套筒机构同轴滑动于外钢套筒机构内；每节外钢套筒的筒壁上均匀开设有孔洞；砂卵石岩区灌注桩施工方法中使用上述钢套筒护壁装置，提高内钢套筒下沉至溶洞时的抗倾覆能力，防止了内钢套护筒下沉至溶洞时发生孔位倾斜现象的装置。置。置。
【技术实现步骤摘要】
一种钢套筒护壁装置及砂卵石岩区灌注桩施工方法
[0001]本专利技术涉及岩溶区域桩基施工领域，尤其涉及一种钢套筒护壁装置及砂卵石岩区灌注桩施工方法。
技术介绍
[0002]岩溶是指可溶性的碳酸盐岩、硫酸盐岩、石膏等，受到地下水和地表水的溶蚀作用，所形成的一系列地质和地貌现象。砂卵石地层为一种典型的力学性质不稳定地层，结构松散、孔隙度大、黏聚力小。在桥梁工程建设中，经常会遇到砂卵石层溶岩地质。而钻孔灌注桩基施工是桥梁在砂卵石层岩溶地区工程建设中最常用、最普遍的施工工艺。
[0003]当冲击钻施工穿过砂卵石层入岩后，冲击钻对脆弱的砂卵石地层的扰动大，在使用泥浆护壁的情况下，已成孔部分仍有可能出现塌孔、缩孔等现象。通常面对此类地质以往采取增大泥浆比重，提高孔壁支撑力，保证孔壁的稳定。但该处理措施遇到溶洞漏浆后泥浆护壁流失，仍有较大的塌孔风险。当桩基下伏存在溶洞时，而溶洞顶板厚度小于其安全所需的最小厚度时，在竖向荷载作用下，顶板存在失稳破坏的风险，此时，需考虑桩基穿越溶洞顶板并嵌入溶洞底板一定深度。应用冲孔灌注桩施工时常遇到如漏浆、塌陷、斜岩、断桩的问题。为解决上述问题，岩溶区桩基施工常见的施工方法为钢套筒跟进施工方法。采用钢套筒跟进钻孔施工工艺，利用钢套筒稳定孔壁，增强孔壁侧压力，有效减少施工振动和地面塌陷，提高成孔率，从而减少安全、质量隐患。
[0004]针对砂卵石岩溶地区钢套筒跟进钻孔施工过程中，首先钢套筒能阻断水流对钻孔的冲刷，防止泥浆的流失，但由于钢套筒的隔断，导致钢套筒内外不平衡压力显著增大；其次，如果全部采用工具式可回收钢套筒跟进转孔的施工工艺，对于地层存在砂卵石层的施工工况，上拔钢套筒容易会减弱砂卵石层孔壁的支撑力，影响孔壁压力的稳定。如果采用不可回收钢套筒，使得钢套筒成为桩基的一部分，又会造成经济浪费。因此，针对上述情况，对施工设备及施工方法进行合理的设计成为解决上述问题的关键。
技术实现思路
[0005]本专利技术对
技术介绍
中的问题，提供一种砂卵石层不可回收、岩层可回收式钢套筒护壁的桩基施工方法。其次，针对外钢套筒内外压力不平衡的问题、内钢套护筒在岩溶地区施工下沉过程中，由于遇到溶洞而掉入溶洞底板的问题，提供了提高内钢套护筒下沉至溶洞时的抗倾覆能力，防止了内钢套护筒下沉至溶洞时发生孔位倾斜现象的装置。
[0006]具体技术方案为：一种钢套筒护壁装置，包括外套筒机构、内套筒机构、内套筒连接器11和外套筒连接器21，所述外套筒机构包括两节以上依次固定连接的外钢套筒22，所述内套筒机构包括两节以上依次固定连接的内钢套筒12；每节内钢套筒12的外壁上均匀布设有轴向的长条形板13，每节外钢套筒22的内壁上均匀布设有轴向的长槽23，长条形板13可滑动配合设于长槽23内，使得内套筒机构同轴
滑动于外钢套筒机构内；每节外钢套筒22的筒壁上均匀开设有孔洞；位于外套筒机构底部的外钢套筒22底端固定连接有外切削筒24，位于内套筒机构底部的内钢套筒12底端固定连接有内切削筒14，外切削筒24和内切削筒14的底部均为锯齿状；所述内套筒连接器11和外套筒连接器21均为筒状，外套筒机构或内套筒机构安装使用时，旋挖钻机钻头通过内套筒连接器11或外套筒连接器21旋转静压位于上端的内钢套筒12或位于上端的外钢套筒22，使得内套筒机构或外套筒机构沉入地基中。
[0007]进一步，每节所述内钢套筒12和每节外钢套筒22均包括套筒本体，套筒本体的上端同轴固定设有上连接筒31，套筒本体的下端同轴固定设有下连接筒32；外钢套筒22的下连接筒32插设于相邻外钢套筒22的上连接筒31内，并通过螺栓固定连接；内钢套筒12的下连接筒32插设于相邻内钢套筒12的上连接筒31内，并通过螺栓固定连接。
[0008]进一步，所述上连接筒31的上端口均匀开设有U形槽口，且上连接筒31的筒内径大于对应套筒本体的筒内径；所述下连接筒32的筒外径小于对应的套筒本体的筒外径，且套筒本体的下端口均匀设有凸起；当下连接筒32插设于上连接筒31内，凸起配合插设于对应的U形槽口内；所述内套筒连接器11、外套筒连接器21和下连接筒32的结构相同，套筒连接器的凸起配合插设于对应的U形槽口内，并通过螺栓固定，使得旋挖钻机钻头作用在位于上端的内钢套筒12或位于上端的外钢套筒22上。
[0009]本专利技术还包括一种砂卵石岩区灌注桩施工方法，所述施工方法采用了上述一种钢套筒护壁装置，所述施工方法具体包括以下步骤：步骤（1）：场地整平，将外第一节外钢套筒22的底端固定连接外切削筒24，第一节外钢套筒22的上端固定连接外套筒连接器21，旋挖机边旋转边静压地将第一节外钢套筒22沉入地基，再使用旋挖机钻头开挖；步骤（2）：依次将外钢套筒22下沉，至旋挖机钻头开挖至地下水位时，向外套筒机构内注入泥浆，平衡外套筒机构内外压力；步骤（3）：当旋挖机钻头旋挖至离岩层1～2 m时停止下挖，向钻孔内抛填第一混合料，并将旋挖机钻头更换为螺旋钻头，搅拌第一混合料，再将旋挖机钻头更换为地雷型钻头，静力挤扩第一混合料；步骤（4）：挤扩第一混合料完成后，停止作业2～3 h，待第一混合料和钻孔孔壁有一定强度后，再下沉外钢套筒22并旋挖机钻头开挖，至旋挖机钻头开挖至岩层的上端面，停止下沉外钢套筒22；步骤（5）：将第一节内钢套筒12的底端固定连接内切削筒14，第一内钢套筒12的上端和内套筒连接器11连接，通过长条形板13和长槽23的滑动配合，使得内套筒机构沿着外套筒机构的内壁轴向下沉，至第一节内钢套筒12下沉至岩层的上端面；步骤（6）：旋挖钻机以低挡慢速先向下钻进岩层，内钢套筒12再跟进下沉，并向内套筒机构内注入泥浆，平衡内套筒机构内外压力；步骤（7）：旋挖机旋挖钻孔至岩层内的溶洞顶面时，向钻孔内抛填第二混合料，并
将旋挖机钻头更换为螺旋钻头，搅拌第二混合料，再将旋挖机钻头更换为地雷型钻头，静力挤扩第二混合料，使得第二混合料从内套筒机构的底端被挤扩至溶洞内；当挤扩困难时，采用旋挖钻孔至第二混合料的底端，继续按照上述方式进行抛填、搅拌、挤扩，如此循环旋挖钻孔至溶洞底面；步骤（8）：重复步骤（6），至旋挖钻机钻进到预设标高；采用清底钻头对钻孔进行清理；步骤（9）；下放钢筋笼至钻孔内的预定深度，并灌注混凝土形成混凝土层；当混凝土层的高度为2m以上时，起拔内套筒机构，起拔至混凝土层在内套筒机构内的相对高度为0.5~1m时，继续灌注混凝层；重复上述操作，直至钻孔内混凝层高度达到岩面以上0.5~2m，此时内套筒机构完全拔出；继续灌注混凝土，形成桩基。
[0010]进一步，步骤（7）中，当溶洞内有充填时，第二混合料为黄泥、碎石、水泥、水玻璃，其中水玻璃装在封口的塑料袋中；当溶洞内无填充物时，第二混合料为黏聚力、内摩擦角大的抛填材料，抛填至溶洞顶面以上。
[0011]本专利技术的有益效果：（1）本专利技术一种钢套筒护壁装置，能够减缓砂卵石层外钢套筒内外不平衡压力的钢套筒构件，通过在外钢套筒上均匀设置孔洞，首先外钢套筒能减缓水流对钻孔的冲刷，减少泥浆的流失；其次，由于外钢套筒上设有孔洞，孔洞的存在能够本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种钢套筒护壁装置，其特征在于：包括外套筒机构、内套筒机构、内套筒连接器（11）和外套筒连接器（21），所述外套筒机构包括两节以上依次固定连接的外钢套筒（22），所述内套筒机构包括两节以上依次固定连接的内钢套筒（12）；每节内钢套筒（12）的外壁上均匀布设有轴向的长条形板（13），每节外钢套筒（22）的内壁上均匀布设有轴向的长槽（23），长条形板（13）可滑动配合设于长槽（23）内，使得内套筒机构同轴滑动于外钢套筒机构内；每节外钢套筒（22）的筒壁上均匀开设有孔洞；位于外套筒机构底部的外钢套筒（22）底端固定连接有外切削筒（24），位于内套筒机构底部的内钢套筒（12）底端固定连接有内切削筒（14），外切削筒（24）和内切削筒（14）的底部均为锯齿状；所述内套筒连接器（11）和外套筒连接器（21）均为筒状，外套筒机构或内套筒机构安装使用时，旋挖钻机钻头通过内套筒连接器（11）或外套筒连接器（21）旋转静压位于上端的内钢套筒（12）或位于上端的外钢套筒（22），使得内套筒机构或外套筒机构沉入地基中。2.根据权利要求1所述一种钢套筒护壁装置，其特征在于：每节所述内钢套筒（12）和每节外钢套筒（22）均包括套筒本体，套筒本体的上端同轴固定设有上连接筒（31），套筒本体的下端同轴固定设有下连接筒（32）；外钢套筒（22）的下连接筒（32）插设于相邻外钢套筒（22）的上连接筒（31）内，并通过螺栓固定连接；内钢套筒（12）的下连接筒（32）插设于相邻内钢套筒（12）的上连接筒（31）内，并通过螺栓固定连接。3.根据权利要求2所述一种钢套筒护壁装置，其特征在于：所述上连接筒（31）的上端口均匀开设有U形槽口，且上连接筒（31）的筒内径大于对应套筒本体的筒内径；所述下连接筒（32）的筒外径小于对应的套筒本体的筒外径，且套筒本体的下端口均匀设有凸起；当下连接筒（32）插设于上连接筒（31）内，凸起配合插设于对应的U形槽口内；所述内套筒连接器（11）、外套筒连接器（21）和下连接筒（32）的结构相同，套筒连接器的凸起配合插设于对应的U形槽口内，并通过螺栓固定，使得旋挖钻机钻头作用在位于上端的内钢套筒（12）或位于上端的外钢套筒（22）上。4.一种砂卵石岩区灌注桩施工方法，其特征在于：所述施工方法采用了权利要求1~3任一所述的一种钢套筒护壁装置，所述施工方法具体包括以下步骤：步骤（1）：场地整平，将外第一节外钢...
【专利技术属性】
技术研发人员：钱叶琳，汪亦显，姜南，李娴，张辉，袁海平，钟剑，苏颖，刘春梅，左小晗，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。