本發(fā)明涉及一種土木工程(樁基礎(chǔ))技術(shù)領(lǐng)域中，用于鉆孔灌注樁、咬合樁等施工的全套管長螺旋鉆孔灌注樁施工方法。

背景技術(shù)：

灌注樁系是指在工程現(xiàn)場通過機(jī)械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基土中形成樁孔，并在其內(nèi)放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁。依照成孔方法不同，灌注樁又可分為沉管灌注樁、鉆孔灌注樁和挖孔灌注樁等幾類。

目前，鉆孔灌注樁施工的常規(guī)機(jī)械設(shè)備為旋挖鉆機(jī)、GPS鉆機(jī)。但上述設(shè)備施工效率低，成孔過程中需要泥漿護(hù)壁防止塌孔，且存在泥漿排放污染問題；樁身垂直度僅為1/150，施工噪音大，此外還存在易塌孔、擴(kuò)孔、縮頸、孔底殘?jiān)竦裙に嚤撞　?/p>

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種綠色環(huán)保、施工效率高、質(zhì)量可靠、噪聲小、節(jié)約成本的全套管長螺旋鉆孔灌注樁施工方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種全套管長螺旋鉆孔灌注樁施工方法，其特征在于：該方法由以下6個(gè)步驟組成：

步驟1：對準(zhǔn)樁位，全套管長螺旋鉆機(jī)的套管和螺旋鉆桿同時(shí)旋轉(zhuǎn)下沉，成孔；

步驟2：成孔完畢后，鉆機(jī)移至下一根樁進(jìn)行成孔作業(yè)，采用交叉作業(yè)以提高施工效率；

步驟3：針對套管內(nèi)壁的粘附土，采用刷壁器進(jìn)行刷除，并夯實(shí)套管底部沉渣；

步驟4：將鋼筋籠吊裝至孔內(nèi)；鋼筋籠在套管底部安放到位后，向鋼筋籠內(nèi)灌注混凝土；待混凝土灌注至鋼筋籠頂標(biāo)高后，停止灌注；

步驟5：將壓籠器吊入套管內(nèi)，根據(jù)理論計(jì)算的超灌高度，繼續(xù)灌注混凝土；樁機(jī)就位，螺旋鉆頭頂升至壓籠器，使壓籠器壓住鋼筋籠；

步驟6：提升拔除套管，移除壓籠器，成樁結(jié)束。

優(yōu)選地，一根樁施工完成后，與下一根樁間的凈距離需大于兩倍樁徑，防止剛施工完的樁還未完全凝固，發(fā)生塌孔。

優(yōu)選地，全套管長螺旋鉆機(jī)的螺旋鉆桿上，相鄰螺旋葉片之間的距離差小于20mm，防止當(dāng)距離過大時(shí)，取土不徹底，施工時(shí)鉆桿左右搖晃。

優(yōu)選地，所述步驟1的具體過程如下：

步驟1.1：對準(zhǔn)樁位，套管先鉆0.5～1.0m深，檢查一切正常后，再繼續(xù)鉆進(jìn)，全套管長螺旋鉆機(jī)的套管和螺旋鉆桿同時(shí)旋轉(zhuǎn)下沉，土塊隨螺旋鉆桿上的螺旋葉片的上升排出孔口，避免套管下沉?xí)r對周邊產(chǎn)生擠土效應(yīng)；

步驟1.2：鉆進(jìn)過程中，排出孔口的土及時(shí)清除運(yùn)走，排土口下方搭設(shè)可移動式圍擋控制下落土體擴(kuò)散；

步驟1.3：鉆到設(shè)計(jì)深度后，在該設(shè)計(jì)深度處空鉆清土，空鉆數(shù)圈后，提升螺旋鉆桿取土；

優(yōu)選地，所述步驟2中，成孔完畢后，鉆機(jī)移至下一根樁進(jìn)行成孔作業(yè)，鉆機(jī)同時(shí)配備至少3付套管，平行交叉作業(yè)，以提高施工效率。

優(yōu)選地，所述步驟3中，刷壁器包括刷壁桶，刷壁桶外周均勻設(shè)有伸縮桿，伸縮桿外端設(shè)有刮泥刀；刷壁桶下方設(shè)有收泥兼配重桶，刷壁桶通過連接件與收泥兼配重桶連接；掛環(huán)設(shè)于刷壁桶上方，掛環(huán)也通過連接件與刷壁桶連接。

進(jìn)一步地，所述連接件為鏈索。

進(jìn)一步地，所述收泥兼配重桶的直徑大于所述刷壁桶。

進(jìn)一步地，所述伸縮桿內(nèi)部設(shè)有用于調(diào)節(jié)伸縮桿長度的彈簧。

更進(jìn)一步地，所述彈簧處于自然狀態(tài)時(shí)，刷壁桶包含其外周伸縮桿的總體直徑大于套管內(nèi)徑。

進(jìn)一步地，所述刮泥刀、伸縮桿、收泥兼配重桶、鏈索、掛環(huán)均為鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件。

進(jìn)一步地，所述刮泥刀設(shè)有6片。

進(jìn)一步地，所述刷壁器的使用方法如下：

A、待套管下沉至樁底標(biāo)高，螺旋鉆桿提升取土完畢后，采用履帶吊吊住掛環(huán)，將收泥兼配重桶及刷壁桶垂直吊入套管中；

B：垂直下落，通過刮泥刀將套管內(nèi)壁殘留的粘附土部分刮落，被刮落的粘附土掉落在收泥兼配重桶內(nèi)；

C：提升掛環(huán)；

D：將刷壁桶旋轉(zhuǎn)，再次垂直下落；通過刮泥刀將套管內(nèi)壁殘留的粘附土全部刮落在收泥兼配重桶內(nèi)；

E：再次提升掛環(huán)，刷壁清土結(jié)束。

更進(jìn)一步地，所述步驟A中，刷壁桶垂直吊入套管中后，伸縮桿內(nèi)置彈簧自動收縮，使刮泥刀頂住套管內(nèi)壁。

更進(jìn)一步地，所述步驟D中，將刷壁桶旋轉(zhuǎn)90度，均勻刷壁。

更優(yōu)選地，所述步驟3中，刷壁器刷除后，確保套管內(nèi)壁泥皮厚度≤5mm。

優(yōu)選地，所述步驟5中，壓籠器包括護(hù)筒，中心柱同軸設(shè)于護(hù)筒中心，且中心柱外壁與護(hù)筒內(nèi)壁通過十字翼板焊接固定；護(hù)筒底部焊接有能接觸并有效覆蓋鋼筋籠主筋的底盤，底盤為鏤空結(jié)構(gòu)，以便混凝土順利下落，底盤邊緣的圓環(huán)上設(shè)有能使待壓鋼筋籠的吊筋穿過的吊筋槽。

更優(yōu)選地，所述中心柱比護(hù)筒長，中心柱露于護(hù)筒以外的部分上也焊接有一十字翼板用于在套管內(nèi)定位，且該十字翼板上設(shè)有起吊孔。

更優(yōu)選地，所述底盤包括圓環(huán)，圓環(huán)焊接于所述護(hù)筒底部，圓環(huán)上設(shè)有所述吊筋槽；圓環(huán)與所述中心柱之間通過十字連接板焊接。

進(jìn)一步地，所述十字連接板與十字翼板位置對應(yīng)。

進(jìn)一步地，所述十字連接板寬度大于所述十字翼板。

更優(yōu)選地，所述護(hù)筒外徑比套管內(nèi)徑小3-5cm。

更優(yōu)選地，所述壓籠器的使用方法如下：

a：將壓籠器吊入套管內(nèi)，護(hù)筒沿套管內(nèi)壁下放，底盤安置于鋼筋籠上，鋼筋籠的吊筋穿過底盤上的吊筋槽；

b：根據(jù)理論計(jì)算的超灌高度，向護(hù)筒內(nèi)繼續(xù)灌注混凝土；

c：樁機(jī)就位，樁機(jī)螺旋鉆頭頂升至中心柱頂部，將鋼筋籠吊筋固定在樁機(jī)螺旋鉆頭上，螺旋鉆頭頂升至壓籠器，使壓籠器壓住鋼筋籠；

d：提升套管；

e：套管提升完畢后，在樁機(jī)螺旋鉆頭上解除鋼筋籠吊筋；

f：移除壓籠器，成樁結(jié)束。

優(yōu)選地，所述步驟a中，使用吊機(jī)，將吊機(jī)掛鉤掛于壓籠器的起吊孔內(nèi)，從而將壓籠器吊入套管內(nèi)。

優(yōu)選地，所述步驟f中，通過吊機(jī)移除壓籠器。

本發(fā)明提供的方法采用全套管長螺旋鉆機(jī)進(jìn)行施工，套管和螺旋鉆桿兩者協(xié)同旋轉(zhuǎn)下沉，套管內(nèi)土體隨螺旋葉片上升，逐步排出孔口，鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度后，提升螺旋鉆桿。成樁完成后，孔徑孔壁形狀規(guī)整，樁體垂直度高，施工速度快，施工過程無泥漿污染，符合國家節(jié)能減排的政策要求，具有良好的社會和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的方法具有如下有益效果：

1、采用鋼套管護(hù)壁、螺旋鉆桿取土，無泥漿排放，綠色環(huán)保；

2、全套管長螺旋鉆機(jī)具有600KN·m的扭矩及800KN的提升能力，鉆進(jìn)速度快，同時(shí)配備3付套管，平行交叉作業(yè)，施工效率高，是常規(guī)GPS-10鉆機(jī)工效的4～5倍，是旋挖鉆機(jī)工效的近3倍；

3、配備自動監(jiān)測垂直度、孔深系統(tǒng)及液壓調(diào)節(jié)抱閘，垂直度達(dá)1/300；采用鋼套管+長螺旋鉆桿成孔，無塌孔、擴(kuò)孔、縮頸等現(xiàn)象，成樁質(zhì)量好；

4、采用套管旋轉(zhuǎn)切割+螺旋鉆桿取土，無擠土、無塌孔、無振動，施工噪聲低，對周邊環(huán)境影響小。

5、節(jié)約泥漿外運(yùn)費(fèi)；成樁孔徑規(guī)整，有效控制充盈系數(shù)，節(jié)約混凝土。

附圖說明

圖1為本實(shí)施例提供的全套管長螺旋鉆孔灌注樁施工方法流程圖；

圖2為刷壁器主視圖；

圖3為刷壁器俯視圖；

圖4為壓籠器側(cè)視圖；

圖5為壓籠器俯視圖；

圖6為壓籠器仰視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

本實(shí)施例采用全套管長螺旋鉆機(jī)進(jìn)行施工，全套管長螺旋鉆機(jī)為外購產(chǎn)品，是上海金泰工程機(jī)械有限公司生產(chǎn)的SZ80-35型液壓多功能鉆機(jī)。

圖1為本實(shí)施例提供的全套管長螺旋鉆孔灌注樁施工流程圖，全套管長螺旋鉆孔灌注樁施工方法具體步驟如下：

一、測量定位

(1)根據(jù)測量控制點(diǎn)使用全站儀進(jìn)行實(shí)地放樣，做好標(biāo)志，在進(jìn)行自檢后進(jìn)行復(fù)核，并及時(shí)辦理復(fù)核手續(xù)。

(2)根據(jù)現(xiàn)場控制水準(zhǔn)點(diǎn)，利用水準(zhǔn)儀測出地面標(biāo)高，計(jì)算出鉆孔深度、吊筋長度，以控制樁頂標(biāo)高、樁長以及鋼筋籠標(biāo)高，并做好記錄，以備查閱。

二、鉆機(jī)就位

(1)復(fù)測樁位；

(2)樁機(jī)就位、調(diào)平，鉆頭中心與樁位偏差控制在20mm范圍內(nèi)，確保鉆機(jī)的垂直度，確保垂直度符合規(guī)范要求，并在成孔過程中經(jīng)常復(fù)核。

(3)樁基施工間距需滿足≥2D(D指單根樁區(qū)域直徑，即一根樁施工完成后，與下一根樁間的凈距離需大于兩倍樁徑，防止剛施工完的樁還未完全凝固，發(fā)生塌孔)，且相鄰兩根樁施工時(shí)間間隔不小于48小時(shí)。并合理布置施工流程，機(jī)械交叉施工，注意施工安全。

(4)采用自動監(jiān)測垂直度和孔深的系統(tǒng)，自動化程度高。套管外徑需保證不小于樁徑，鉆頭采用鏟型鉆頭，在鉆頭焊接鎢鋼合金牙齒，斜向切割土體，隨螺旋葉片的上升，土體排出孔口。螺旋鉆桿上相鄰螺旋葉片之間的距離差小于20mm，當(dāng)距離過大時(shí)，取土不徹底，施工時(shí)鉆桿左右搖晃。

三、成孔

(1)鉆機(jī)就位后，樁架垂直度調(diào)整好后，對好樁位，啟動鉆機(jī)，套管先鉆0.5～1.0m深，檢查一切正常后，再繼續(xù)鉆進(jìn)，套管和螺旋鉆桿同時(shí)旋轉(zhuǎn)下沉，土塊隨螺旋葉片上升排出孔口。

(2)鉆進(jìn)過程中，排出孔口的土應(yīng)及時(shí)清除運(yùn)走，排土口下方搭設(shè)可移動式圍擋控制下落土體擴(kuò)散。

(3)鉆到設(shè)計(jì)深度后，應(yīng)在原深度處空鉆清土，空鉆數(shù)圈后，提升螺旋鉆桿取土。若沉渣較厚，則采用沖抓斗清渣；若遇地下水，則采用螺旋鉆桿鉆進(jìn)至樁底5m以上時(shí)旋轉(zhuǎn)提升清土，對以下5m土采用螺旋鉆桿二次鉆進(jìn)至樁底，靜態(tài)垂直提升鉆桿清土，以防止水土下落。

(4)成孔后，針對鋼套管內(nèi)壁可能存在的粘附土，采用刷壁器進(jìn)行刷除，并夯實(shí)套管底部沉渣，刷壁次數(shù)≥2次。刷壁器第二次下沉刷壁應(yīng)旋轉(zhuǎn)90°，均勻刷除套管內(nèi)壁泥皮，確保泥皮厚度≤5mm。

結(jié)合圖2和圖3，刷壁器由刮泥刀1-1、伸縮桿1-2、收泥兼配重桶1-3、鏈索1-4、掛環(huán)1-5等組成。在刷壁桶外周均勻布置有伸縮桿1-2，伸縮桿1-2外端固定有刮泥刀1-1。刷壁桶下方布置有收泥兼配重桶1-3，刷壁桶通過鏈索1-4與收泥兼配重桶1-3連接。掛環(huán)1-5布置在刷壁桶上方，也通過鏈索1-4與刷壁桶連接。

收泥兼配重桶1-3的直徑大于刷壁桶，便于接收刮泥刀1-1刮落的泥。

伸縮桿1-2內(nèi)部設(shè)有用于調(diào)節(jié)伸縮桿長度的彈簧1-6。彈簧1-6處于自然狀態(tài)時(shí)，刷壁桶包含其外周的伸縮桿1-2和刮泥刀1-1的總體直徑大于套管內(nèi)徑。當(dāng)刷壁桶及伸縮桿1-2伸入套管內(nèi)部時(shí)，彈簧1-6自動收縮，使刮泥刀1-1頂住套管內(nèi)壁。

刮泥刀1-1、伸縮桿1-2、收泥兼配重桶1-3、鏈索1-4、掛環(huán)1-5均為鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件。

刷壁器的具體使用方法如下：

A、待套管下沉至樁底標(biāo)高，螺旋鉆桿提升取土完畢后；采用履帶吊吊住掛環(huán)5，將刷壁器垂直吊入套管中，彈簧1-6自動收縮，使刮泥刀1-1頂住套管內(nèi)壁。

B、垂直下落；通過刮泥刀1-1將套管內(nèi)壁殘留的粘附土部分刮落，被刮落的粘附土掉落在收泥兼配重桶1-3內(nèi)；

C、提升刷壁器；

D、將刷壁器旋轉(zhuǎn)90度，再次垂直下落；通過刮泥刀1-1將套管內(nèi)壁殘留的粘附土全部刮落；

E、再次提升刷壁器，刷壁清土結(jié)束。

刷壁器具有如下有益效果：

1)構(gòu)造簡單：通過可伸縮刮泥刀、收泥兼配重桶的配合，即可將套管內(nèi)壁殘留的粘附土完全清除；

2)操作便捷：整個(gè)工序過程時(shí)間僅2～3分鐘；

3)成本低廉：鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，可自行加工；

4)使用穩(wěn)定：經(jīng)反復(fù)測試，使用效果良好。

四、鋼筋籠制作及吊放

(1)鋼筋籠預(yù)先制作，保護(hù)層墊塊需按要求設(shè)置，并根據(jù)開孔單確定吊筋長度，技術(shù)員進(jìn)行驗(yàn)收后再通知監(jiān)理驗(yàn)收；

(2)鋼筋籠采用多點(diǎn)起吊，用50T履帶吊整籠吊裝至孔內(nèi)。平緩下放鋼筋籠，吊筋掛于套管口。鋼筋籠安裝標(biāo)高允許偏差±100mm。

(3)砼灌注。鋼筋籠在套管底部安放到位后，向鋼筋籠內(nèi)灌注混凝土；待混凝土灌注至鋼筋籠頂標(biāo)高后，拔除混凝土導(dǎo)管。

1)在孔內(nèi)安放混凝土導(dǎo)管，導(dǎo)管底口距孔底約0.5m；

2)混凝土運(yùn)輸至現(xiàn)場后進(jìn)行塌落度測試，控制塌落度在180mm±20mm范圍內(nèi)；

3)混凝土初灌量應(yīng)能保證混凝土灌入后，導(dǎo)管埋入混凝土深度不小于1m；

4)混凝土超灌量根據(jù)開孔單計(jì)算量進(jìn)行灌注。

5)逐步拔除混凝土導(dǎo)管，導(dǎo)管埋入混凝土面的深度不得小于2m。

五、安裝壓籠器

(1)將壓籠器吊入套管內(nèi)，安放于鋼筋籠上；

(2)根據(jù)理論計(jì)算的超灌高度，繼續(xù)灌注混凝土；

(3)樁機(jī)就位，將鋼筋籠吊筋固定在樁機(jī)螺旋鉆頭上，使壓籠器壓住鋼筋籠。

六、提升拔除套管，移除壓籠器，成樁結(jié)束。

結(jié)合圖4～圖6，壓籠器由中心柱2-1、護(hù)筒2-2、十字翼板2-3、起吊孔2-4、底盤2-5、吊筋槽2-6等組成。

中心柱2-1同軸位于護(hù)筒2-2中心，且中心柱2-1外壁與護(hù)筒2-2內(nèi)壁通過多組十字翼板2-3焊接固定。中心柱2-1比護(hù)筒2-2長，中心柱2-1露于護(hù)筒2-2外的部分上也焊接有十字翼板2-3，且該十字翼板2-3上開有起吊孔2-4。

護(hù)筒2-2底部焊接有底盤2-5，底盤2-5可以使混凝土穿過，底盤2-5邊緣的圓環(huán)上設(shè)有能使待壓鋼筋籠的吊筋穿過的吊筋槽2-6。

本實(shí)施例中，底盤2-5包括一帶有一定厚度的圓環(huán)，圓環(huán)焊接在護(hù)筒2-2底部，圓環(huán)上對稱開有兩個(gè)槽，作為吊筋槽2-6；圓環(huán)與中心柱2-1之間通過十字連接板焊接，該十字連接板與十字翼板2-3位置對應(yīng)，，但比十字翼板2-3厚度大一些。所有十字型結(jié)構(gòu)從上至下同軸設(shè)置。

壓籠器的具體使用步驟如下：

a：使用吊機(jī)，將吊機(jī)掛鉤掛于壓籠器的起吊孔2-4內(nèi)，將壓籠器吊入套管內(nèi)，護(hù)筒2-2沿套管內(nèi)壁下放，底盤2-5安置于鋼筋籠之上，鋼筋籠的吊筋穿過底盤2-5上的吊筋槽2-6；

b：向護(hù)筒2-2內(nèi)繼續(xù)灌注混凝土；

c：樁機(jī)就位，樁機(jī)螺旋鉆頭頂升至中心柱2-1頂部，將鋼筋籠吊筋固定在樁機(jī)螺旋鉆頭上，螺旋鉆頭頂升至壓籠器，使壓籠器壓住鋼筋籠；

d：樁機(jī)連接套管，并提升套管；

e：套管提升完畢后，在樁機(jī)螺旋鉆頭上解除鋼筋籠吊筋；

f：吊機(jī)移除壓籠器，成樁結(jié)束。

壓籠器具有如下有益效果：

1)、采用全套管長螺旋鉆孔灌注樁工藝施工鉆孔灌注樁、咬合樁時(shí)，套管提升過程中，能夠避免帶動鋼筋籠上浮，從而避免二次返工，在保證施工質(zhì)量的同時(shí)，有效提高了施工效率；

2)、構(gòu)造簡單：由導(dǎo)管、護(hù)筒、翼板、底盤等簡單結(jié)構(gòu)組成；

3)、操作便捷：安裝工序僅1～2分鐘；

4)、成本低廉：采用鋼管及鐵板等經(jīng)電焊加工而成；

5)、使用穩(wěn)定：強(qiáng)度可靠，經(jīng)反復(fù)測試，能有效控制鋼筋籠頂標(biāo)高。

本實(shí)施例提供的全套管長螺旋鉆孔灌注樁施工方法的施工效果與傳統(tǒng)旋挖鉆機(jī)、GPS鉆機(jī)施工效果對比如表1所示(以直徑1000mm、長20m圍護(hù)樁為例)。

由表1可知，與傳統(tǒng)旋挖鉆機(jī)、GPS鉆機(jī)施工效果相比，本實(shí)施例提供的全套管長螺旋鉆孔灌注樁施工方法的施工效率高，無擠土、無塌孔、無振動、施工噪聲低，對周邊環(huán)境影響??；樁身垂直度好，抗?jié)B漏性好，成樁質(zhì)量好，節(jié)約了混凝土使用量和泥漿外運(yùn)費(fèi)，降低了施工成本。

表1本發(fā)明施工效果與傳統(tǒng)旋挖鉆機(jī)、GPS鉆機(jī)施工效果對比