本發(fā)明涉及大跨橋梁和重型結(jié)構(gòu)物的樁基礎(chǔ)工程，特別地，涉及采用鉆埋新工藝的超大直徑鉆埋鋼管空心基樁及其施工方法。

背景技術(shù)：

近幾十年來，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，修建了大量的跨江跨海橋梁工程。這些大型橋梁工程不可避免的會(huì)遇到深水基礎(chǔ)的修建。深水基礎(chǔ)中最為常見的為樁基礎(chǔ)，普通管樁基礎(chǔ)為預(yù)制結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場打入或靜壓施工。隨著橋梁跨度的不斷加大，基礎(chǔ)承受的荷載也加大，需要基礎(chǔ)有更大的承載能力和剛度。大直徑的樁基礎(chǔ)承載能力高、剛度大，可減少樁基總根數(shù)，縮短基礎(chǔ)施工的周期。

1、鉆孔樁的發(fā)展。1964年河南省利用民間打井的設(shè)備，開發(fā)了中國鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，經(jīng)過50多年的發(fā)展，鉆孔樁已成了交通、土建基礎(chǔ)工程中的首選型式。其直徑從1m發(fā)展到了5m，深度達(dá)百余米。但是鉆孔灌注樁本身始終存在兩大缺陷：(1)樁身水下混凝土澆筑質(zhì)量難以控制，樁身砼夾泥斷樁的情況時(shí)有發(fā)生；(2)樁底存在軟弱沉渣，影響樁底承載力。我國經(jīng)濟(jì)經(jīng)過30余年快速發(fā)展，隨著公路和鐵路荷載逐級(jí)提高和超重車比重增大，對橋梁樁基礎(chǔ)承載力和沉降量的要求越來越高，小直徑鉆孔樁已跟不上形勢需要。眾所周知樁徑愈大，樁數(shù)就愈少、施工進(jìn)度也愈快；但當(dāng)樁徑大于φ3m后，樁身自重占樁的承載力比重大增，極大的降低了經(jīng)濟(jì)性，這就是大直徑樁發(fā)展瓶頸所在。

2、大直徑空心樁的提出和初步實(shí)踐。1962年在南美委內(nèi)瑞拉修建馬開拉波斜拉橋(l＝235m)主塔基礎(chǔ)中，率先使用鉆埋預(yù)制空心樁新工藝。其特點(diǎn)一是用鉆埋的方法解決了粗樁打入的困難、其二是用預(yù)制的方法解決了樁身質(zhì)量問題；這樣一舉解決了鉆孔灌注樁自身的兩大缺陷。實(shí)踐表明全長整體預(yù)制砼管樁樁徑小(φ1.5m左右)，滿足不了大直徑樁的要求；做成大直徑砼空心樁重量大、分節(jié)預(yù)制的接頭安裝又十分困難，因此鉆埋預(yù)制管樁方法推廣受阻。與此同時(shí)，中國河南省公路局總工范磊和洛陽總段以及交通部科研院合作，開展了鉆埋空心樁長達(dá)26年研究，終于取得《鉆埋鋼內(nèi)模填石注漿空心樁》和《鉆埋大直徑預(yù)應(yīng)力空心管樁》兩項(xiàng)技術(shù)成果。其特點(diǎn)是底節(jié)用鋼板封閉使預(yù)制樁殼形成浮筒，利用浮力承擔(dān)管節(jié)自重，然后在樁殼內(nèi)注水下沉再接高，這樣解決了當(dāng)時(shí)缺少大型吊裝設(shè)備的困難。該工藝在河南省修建近百樁空心樁，其中最大樁徑達(dá)到φ1.7m(洛陽光華路橋)，并在1992年通過交通部鑒定，成為交通部“七五”科研成果推廣項(xiàng)目。1993年，湖南省公路設(shè)計(jì)公司在學(xué)習(xí)河南經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，結(jié)合湖南無承臺(tái)變截面大直徑樁的優(yōu)勢，提出了具有湖南特色的無承臺(tái)、變截面鉆埋預(yù)制空心樁。在交通部“八五”行業(yè)科技計(jì)劃的支持下，1999年底湖南省公路局在湘北干線啞巴渡、南華渡和石龜山三座大橋中已完成(φ3m/φ2.5m)、(φ3.8m/φ3m)、(φ5m/φ4m)三種無承臺(tái)變截面鉆埋空心樁84根(總長2293m)。實(shí)踐表明：無承臺(tái)變截面鉆埋預(yù)制空心樁基礎(chǔ)最突出的優(yōu)點(diǎn)是取消了水中難于施工的大體積砼承臺(tái)。變截面空心樁與(群樁+承臺(tái))相比在下部構(gòu)造工程中，能減少砼體積30％，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。但是大直徑砼預(yù)制空心樁接頭工序多、成樁速度慢，不能滿足快速施工的要求。在停滯十多年的時(shí)間中，本發(fā)明人一直在進(jìn)行鉆埋預(yù)制大直徑空心樁工藝總結(jié)和承載力的理論研究工作，為它的復(fù)興作好技術(shù)準(zhǔn)備。

中國專利申請201510796483.5公開了一種大直徑空心沉樁基礎(chǔ)的施工方法，用振動(dòng)打樁錘打入外壁鋼護(hù)筒，作為樁基混凝土澆筑的外模板；鋼護(hù)筒內(nèi)安裝吸泥管，配合高壓射水吸泥，清除鋼護(hù)筒內(nèi)覆蓋層，在陸上綁扎樁身鋼筋籠，在鋼筋籠內(nèi)穿入臨時(shí)鋼護(hù)筒，在樁位處起吊、安裝鋼筋籠和內(nèi)部臨時(shí)鋼護(hù)筒，并固定在外壁鋼護(hù)筒上；用水下混凝土澆筑工藝澆筑樁基混凝土；樁基混凝土強(qiáng)度到設(shè)計(jì)強(qiáng)度60％時(shí)，拔出臨時(shí)鋼護(hù)筒；繼續(xù)樁基混凝土養(yǎng)護(hù)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度值即可。鋼筋籠和內(nèi)部臨時(shí)鋼護(hù)筒采用分節(jié)制作，現(xiàn)場接長。采用本發(fā)明不需要特種機(jī)械設(shè)備，僅用常規(guī)技術(shù)手段即可完成，在滿足受力要求的前提下，樁基混凝土用量少，工程造價(jià)低，施工安全可靠，適用范圍廣，成樁樁徑可達(dá)20m以上。該專利方法仍需澆筑水下混凝土，樁身混凝土質(zhì)量難以控制，利用鋼筋籠和水下混凝土形成的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)作為受力結(jié)構(gòu)，承載能力不高，且內(nèi)部臨時(shí)鋼護(hù)筒的拔出過程復(fù)雜，容易對強(qiáng)度仍在發(fā)展中的混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損傷。

中國專利申請201610891760.5公開了一種海上夾心鋼管基礎(chǔ)，包括外鋼樁和內(nèi)鋼管，內(nèi)鋼管安裝于外鋼樁內(nèi)，內(nèi)鋼管外套接混凝土加固層，混凝土加固層為空心圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，且空心圓臺(tái)的直徑從上往下依次減小，混凝土加固層外設(shè)有竹纏繞層，混凝土加固體與內(nèi)鋼管的外壁之間設(shè)有三七灰土層，竹纏繞層的外壁與外鋼樁之間形成環(huán)繞空間，環(huán)形空間內(nèi)澆筑形成鋼筋砼，外鋼樁的外壁上均勻抹有防腐蝕層。

3、新世紀(jì)大好形勢。21世紀(jì)以來中國鋼鐵年產(chǎn)量持續(xù)在12億噸級(jí)水平，占世界總量50％。隨著國民經(jīng)濟(jì)的高漲，中國橋梁建造技術(shù)也突飛猛進(jìn)地發(fā)展，在萬里長江上先后修建了一百多座特大橋；在世界排名前十位的懸索橋、斜拉橋、鋼拱橋和跨海長橋中，中國分別占6、6、7、6座；在大跨徑橋梁領(lǐng)域中，中國鋼橋發(fā)展的速度之快，舉世矚目。應(yīng)當(dāng)指出在世界大跨徑橋梁的基礎(chǔ)工程中，砼結(jié)構(gòu)仍然是主角；因此在中國大直徑鉆埋預(yù)應(yīng)力砼空心樁技術(shù)基礎(chǔ)上創(chuàng)新性的提出超大直徑鉆埋鋼管空心基樁是形勢發(fā)展的必然。在21世紀(jì)的樁基礎(chǔ)工程中，發(fā)展超大直徑鉆埋鋼管空心基樁已經(jīng)具備了以下重要條件：

(1)大扭矩、超大直徑回旋鉆機(jī)的擁有。經(jīng)過近40年的引進(jìn)、消化吸收、再創(chuàng)新發(fā)展的歷程，中國的鉆機(jī)研發(fā)制造企業(yè)所生產(chǎn)的“全液壓超大直徑鉆機(jī)”，其扭矩高達(dá)450knm、一次成孔直徑可達(dá)5m、鉆孔深度可達(dá)200m、入巖強(qiáng)度達(dá)200mpa、最大提升力350t，這些性能已達(dá)國際先進(jìn)水平。目前已成功在福建平潭海峽大橋、海南鋪前大橋等φ4m～φ5m樁基礎(chǔ)中得到實(shí)際應(yīng)用，并取得了很好的效果。由此可見，中國超大直徑、全液壓高性能鉆機(jī)的擁有，為我國發(fā)展超大直徑鉆埋鋼管空心基樁奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。

(2)大型浮吊等起吊裝備的發(fā)展。大型浮吊是江河湖海中橋梁樁基的重要裝備之一，隨著橋梁裝備制造業(yè)的發(fā)展，浮吊起升高度和起升重量有了大幅提升。例如在福建平潭海峽公鐵兩用大橋中施工的中鐵大橋局，擁有三臺(tái)浮吊，其中二臺(tái)起重量1400t，另一臺(tái)起重量3600t，起重高度超過了90m，它可將長70m鋼管樁一次插入鉆孔樁內(nèi)，這種大型浮吊是我國發(fā)展超大直徑鉆埋鋼管空心基樁不可或缺的重要裝備。

(3)產(chǎn)業(yè)政策扶持。鋼結(jié)構(gòu)橋梁具有自重輕、各向強(qiáng)度均勻、質(zhì)量穩(wěn)定、易于工廠化制造、實(shí)現(xiàn)裝配化施工和便于回收利用以及低碳環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，為世界橋梁界所推崇。法國、日本、美國等國家的鋼結(jié)構(gòu)橋梁占比分別為85％、41％和35％，我國長期受經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平和鋼材產(chǎn)能制約，鋼結(jié)構(gòu)橋梁主要用于特大跨徑橋梁。截止2015年底，我國公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁占比不足1％。隨著鋼鐵產(chǎn)能的提高和鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)技術(shù)的進(jìn)步，我國已經(jīng)具備全面推廣鋼結(jié)構(gòu)橋梁的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)條件。我國每年新建橋梁近3萬座，特大橋百余座，其中樁基礎(chǔ)數(shù)量每年50萬根，在下部構(gòu)造中推廣鋼結(jié)構(gòu)具有廣闊的市場。當(dāng)前鋼鐵產(chǎn)能過剩、鋼材價(jià)格下降，正是推進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)、提升公路橋梁建設(shè)品質(zhì)的良好契機(jī)，同時(shí)也是落實(shí)《國務(wù)院關(guān)于鋼鐵行業(yè)化解過剩產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)脫困發(fā)展的意見》(國發(fā)〔2016〕6號(hào))要求，促進(jìn)鋼鐵行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要舉措。為推進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)，最近交通運(yùn)輸部發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)的指導(dǎo)意見》。這些政策的出臺(tái)對于推廣鋼結(jié)構(gòu)在橋梁上的應(yīng)用起到了很好的引導(dǎo)效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種超大直徑鉆埋鋼管空心基樁及其施工方法，以解決背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種超大直徑鉆埋鋼管空心基樁，所述超大直徑鉆埋鋼管空心基樁包括用于水中施工的鋼護(hù)筒、鋼管樁、設(shè)置于所述鋼管樁底部內(nèi)側(cè)的樁底框架、樁尖二次注漿混凝土、樁側(cè)壓漿混凝土以及絮凝混凝土隔離層；

所述鋼護(hù)筒的頂部設(shè)置在位于施工水面上的承臺(tái)浮箱中，所述鋼護(hù)筒的底部打入河床覆蓋層內(nèi)，所述鋼護(hù)筒打入河床覆蓋層內(nèi)的深度不小于其所處位置水的深度；所述鋼護(hù)筒的下方設(shè)有鉆埋孔，所述鉆埋孔的頂端與所述鋼護(hù)筒的底口變截面連接，所述鉆埋孔等截面部分的孔徑小于所述鋼護(hù)筒的內(nèi)徑至少1m；所述鋼管樁的頂部設(shè)置于所述鋼護(hù)筒內(nèi)，所述鋼管樁的底部置于所述鉆埋孔內(nèi)，所述鋼管樁的頂部與所述鋼護(hù)筒的頂部平齊設(shè)置，所述鋼管樁的外壁與所述鉆埋孔的孔壁之間具有間隙；所述樁底框架包括設(shè)置于所述鋼管樁底端的底板、設(shè)置在所述底板上的樁底加強(qiáng)裝置以及多根上下貫穿所述底板的二次注漿管，所述二次注漿管上設(shè)有用于控制二次注漿流量的流量閥；所述樁尖二次注漿混凝土設(shè)置于所述鉆埋孔內(nèi)且于所述鋼管樁的下方，用于承載所述鋼管樁；所述鋼管樁的外壁與所述鉆埋孔的孔壁之間及所述鋼管樁的外壁與所述鋼護(hù)筒的內(nèi)壁之間設(shè)有所述樁側(cè)壓漿混凝土；所述絮凝混凝土隔離層設(shè)置于所述鋼管樁的樁周且于所述樁尖二次注漿混凝土和樁側(cè)壓漿混凝土之間。

優(yōu)選的，所述鋼護(hù)筒包括中空的鋼護(hù)筒本體、上下間隔設(shè)置在所述鋼護(hù)筒本體的內(nèi)壁上的多個(gè)第一橫向加勁圈、豎向間隔設(shè)置在所述第一橫向加勁圈徑向內(nèi)表面上的多根第一注漿管、上下間隔設(shè)置在所述第一注漿管內(nèi)側(cè)的多個(gè)第一橫鋼箍以及豎向間隔設(shè)置在所述鋼護(hù)筒本體的內(nèi)壁上的多條第一加勁肋，多條所述第一加勁肋的兩端分別與上下兩相鄰的所述第一橫向加勁圈固定連接，且所述第一加勁肋不超出所述第一橫向加勁圈的徑向內(nèi)表面。

優(yōu)選的，所述鋼護(hù)筒本體的壁厚為10～20mm，所述第一橫向加勁圈的徑向?qū)挒?00～220mm、厚度為30～50mm。

優(yōu)選的，所述鋼管樁包括中空的鋼管樁本體、上下間隔設(shè)置在所述鋼管樁本體內(nèi)壁上的多個(gè)第二橫向加勁圈、豎向間隔設(shè)置在上下兩相鄰的第二橫向加勁圈之間的多根第二加勁肋、上下間隔設(shè)置在所述管樁本體的外壁上的多個(gè)第二橫鋼箍以及豎向設(shè)置在所述第二橫鋼箍外側(cè)的多根第二注漿管。

優(yōu)選的，所述鋼管樁本體的材質(zhì)為q345鋼、壁厚為30～60mm，所述鋼管樁本體的外壁與所述鉆埋孔的孔壁之間設(shè)有0.2～0.3m的間隙；相鄰兩所述第二豎向注漿管之間的距離為所述第二豎向注漿管直徑的5～8倍。

優(yōu)選的，所述樁底加強(qiáng)裝置由多塊正交豎鋼板加勁而成；所述豎鋼板的橫向兩端均與所述第二加勁肋焊結(jié)連接。

本發(fā)明還提供一種超大直徑鉆埋鋼管空心基樁的施工方法，所述施工方法包括如下步驟：

1)、以承臺(tái)浮箱為施工平臺(tái)，將鋼護(hù)筒的底部打入施工水面以下的河床覆蓋層內(nèi)；在配置完善泥漿循環(huán)系統(tǒng)后，在河床覆蓋層上進(jìn)行鉆孔，以形成鉆埋孔，并對鉆埋孔進(jìn)行清孔處理；

2)、往鉆埋孔內(nèi)回填3～5cm粒徑的石料形成填石層，所述填石層的厚度不小于1m或?yàn)樗鲢@埋孔孔徑的0.25～0.3倍，所述填石層的上表面高差小于5cm；

3)、采用吊裝設(shè)備將鋼管樁沉放入鉆埋孔內(nèi)，所述鋼管樁的底端放置在填石層上；

4)、首先在鋼管樁的樁周底部澆絮凝砼形成一圈用于阻止樁側(cè)水泥漿滲入樁底的絮凝混凝土隔離層，再往鋼管樁外壁和鉆埋孔孔壁以及鋼護(hù)筒之間的間隙內(nèi)填充粒徑大于3cm的碎石，形成碎石樁；后依次通過第二注漿管和第一注漿管向碎石樁內(nèi)壓注水泥漿，形成樁側(cè)壓漿混凝土外包的鋼管空心樁；并對鋼管空心樁進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期至少30天；

5)、排空所述鋼管空心樁內(nèi)的積水，通過二次注漿管往所述鋼管空心樁的下方的填石層中二次壓注水泥漿，鋼管空心樁被二次壓注的水泥漿上抬，測量所述鋼管空心樁的抬高量，直到壓漿壓力和上抬量達(dá)到穩(wěn)定時(shí)結(jié)束注漿，形成樁尖二次注漿混凝土。

優(yōu)選的，所述步驟1)中，鉆孔施工所使用的泥漿采用膨潤土；清孔后，泥漿比重小于1.04，泥漿含砂率小于0.5％，鉆埋孔孔壁上的泥皮厚度小于1mm。

優(yōu)選的，所述步驟3)中，將多根單元鋼管樁焊接成一整根鋼管樁，采用吊裝設(shè)備將整根鋼管樁沉放入鉆埋孔內(nèi)；或?qū)⒍喔鶈卧摴軜斗止?jié)依次沉放入所述鉆埋孔內(nèi)，在前一節(jié)單元鋼管樁的上端尚露出鋼護(hù)筒外時(shí)，將后一節(jié)單元鋼管樁安裝并焊接在前一節(jié)單元鋼管樁的上端，再注水下沉，直到最前面一節(jié)單元鋼管樁的底端放置在所述填石層上。

優(yōu)選的，所述步驟5)中，在二次壓注水泥漿前通過壓漿機(jī)的壓漿管和回流管對所述填石層進(jìn)行淤泥清洗，當(dāng)回流管出現(xiàn)新鮮水泥漿后，關(guān)閉回流管。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)降低成本：本發(fā)明的超大直徑鉆埋鋼管空心基樁樁徑大，相比傳統(tǒng)基樁樁數(shù)可減少60％，且本發(fā)明的基樁內(nèi)部為空心結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步節(jié)約材料，減輕自重，節(jié)省造價(jià)；同時(shí)，本發(fā)明的施工方法不需要鋼圍堰等輔助設(shè)施，在水中施工經(jīng)濟(jì)效果更明顯。

(2)縮短工期。本發(fā)明的超大直徑鉆埋鋼管空心基樁的工藝中鉆、埋、樁側(cè)注漿和樁底二次注漿四道工序的總時(shí)間為5-10天，比正常鉆孔樁施工需要10-15天要快一倍；且本發(fā)明中的四個(gè)工序可以錯(cuò)開時(shí)間安排施工，更大的縮短工期。

(3)提高質(zhì)量。本發(fā)明的超大直徑鉆埋鋼管空心基樁施工方法采用鉆埋、壓漿新工藝，不需要澆筑水下混凝土，施工質(zhì)量更易保證。

(4)響應(yīng)政策號(hào)召，化解鋼鐵產(chǎn)能過剩。我國每年新建橋梁近3萬座，特大橋百余座，其中樁基礎(chǔ)數(shù)量每年50萬根，本發(fā)明的超大直徑鉆埋鋼管空心基樁的推廣運(yùn)用能在橋梁下部結(jié)構(gòu)新領(lǐng)域開辟一個(gè)全新的市場。

除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明中超大直徑鉆埋鋼管空心基樁的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中鋼護(hù)筒的半橫剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖2中鋼護(hù)筒的a-a剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明中鋼管樁的半橫剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖4中鋼管樁的b-b剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明中樁底鋼框架剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明中樁底鋼框架的平面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明中超大直徑鉆埋鋼管空心基樁的施工流程示意圖；

其中，1、鋼護(hù)筒，11、鋼護(hù)筒本體，12、第一橫向加勁圈，13、第一注漿管，14、第一橫鋼箍，15、第一加勁肋，2、鋼管樁，21、管樁本體，22、第二橫向加勁圈，23、第二加勁肋，24、第二橫鋼箍，25、第二注漿管，3、樁底框架，31、底板，32、樁底加強(qiáng)裝置，321、豎鋼板，33、二次注漿管，331、流量閥，4、樁尖二次注漿混凝土，41、填石層，5、樁側(cè)壓漿混凝土，51、碎石樁，6、絮凝混凝土隔離層，m、承臺(tái)浮箱，n、鉆埋孔。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以根據(jù)權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。

參見圖1，本發(fā)明的一種超大直徑鉆埋鋼管空心基樁，其包括用于水中施工的鋼護(hù)筒1、鋼管樁2、設(shè)置于鋼管樁底部內(nèi)側(cè)的樁底框架3、樁尖二次注漿混凝土4、樁側(cè)壓漿混凝土5以及絮凝混凝土隔離層6。

鋼護(hù)筒1的頂部設(shè)置在位于施工水面上的承臺(tái)浮箱m中，鋼護(hù)筒1的底部打入河床覆蓋層內(nèi)，為了防止后續(xù)施工過程中鋼護(hù)筒內(nèi)泥漿串孔，鋼護(hù)筒打入河床覆蓋層內(nèi)的深度不小于其所處位置水的深度。在鋼護(hù)筒內(nèi)向下鉆孔在鋼護(hù)筒下方形成鉆埋孔n，鉆埋孔的頂端與鋼護(hù)筒的底口變截面連接，且鉆埋孔變截面以下部分等截面設(shè)置；為了充分發(fā)揮變截面的效果，鉆埋孔等截面部分的孔徑小于鋼護(hù)筒的內(nèi)徑1.5m。鋼管樁2的頂部設(shè)置于鋼護(hù)筒內(nèi)，鋼管樁2的底部置于鉆埋孔內(nèi)，鋼管樁的頂部與鋼護(hù)筒的頂部平齊設(shè)置，鋼管樁的外壁與鉆埋孔的孔壁之間具有間隙，即鋼管樁的外壁與鉆埋孔的孔壁之間具有0.2～0.3m的間距。樁底框架3包括設(shè)置于鋼管樁底端的底板31、設(shè)置在底板上的樁底加強(qiáng)裝置32以及多根上下貫穿底板的二次注漿管33，二次注漿管上設(shè)有用于控制二次注漿流量的流量閥331；樁尖二次注漿混凝土4設(shè)置于鉆埋孔內(nèi)且于鋼管樁的下方用于承載鋼管樁。鋼管樁的外壁與鉆埋孔的孔壁之間及鋼管樁的外壁與鋼護(hù)筒的內(nèi)壁之間設(shè)有樁側(cè)壓漿混凝土5。絮凝混凝土隔離層6設(shè)置于鋼管樁的樁周且于樁尖二次注漿混凝土4和樁側(cè)壓漿混凝土5之間。

如圖2和圖3所示，鋼護(hù)筒1包括中空的鋼護(hù)筒本體11、上下間隔設(shè)置在鋼護(hù)筒本體的內(nèi)壁上的多個(gè)第一橫向加勁圈12、豎向間隔設(shè)置在第一橫向加勁圈徑向內(nèi)表面上的多根第一注漿管13、上下間隔設(shè)置在第一注漿管內(nèi)側(cè)的多個(gè)第一橫鋼箍14以及豎向間隔設(shè)置在鋼護(hù)筒本體的內(nèi)壁上的多條第一加勁肋15，多條第一加勁肋的兩端分別與上下兩相鄰的第一橫向加勁圈固定連接，且第一加勁肋不超出第一橫向加勁圈的徑向內(nèi)表面。在本實(shí)施例中，考慮到鋼護(hù)筒用大噸位振動(dòng)錘打入河床覆蓋層的剛度需要，鋼護(hù)筒本體11的壁厚為10～20mm；鋼護(hù)筒本體內(nèi)壁上設(shè)置的第一橫向加勁圈12的徑向?qū)挒?00～220mm、厚度為30～50mm；豎向設(shè)置8根第一加勁肋，該第一加勁肋為h型鋼用來傳遞強(qiáng)大的震動(dòng)力。

如圖4和圖5所示，鋼管樁2包括中空的鋼管樁本體21、上下間隔設(shè)置在鋼管樁本體內(nèi)壁上的多個(gè)第二橫向加勁圈22、豎向間隔設(shè)置在上下兩相鄰的第二橫向加勁圈22之間的多根第二加勁肋23、上下間隔設(shè)置在鋼管樁本體的外壁上的多個(gè)第二橫鋼箍24以及豎向設(shè)置在第二橫鋼箍外側(cè)的多根第二注漿管25。在本實(shí)施例中，第二加勁肋23為工字梁；首先卷制鋼管樁本體，在鋼管樁本體制作完成后，再將第二橫向加勁圈焊接在鋼管樁壁內(nèi)側(cè)；如果鋼管樁由分節(jié)單元鋼管樁焊接而成，則加勁圈焊接在每節(jié)單元鋼管樁的頂部。

在本實(shí)施例中，鋼管樁作為主體結(jié)構(gòu)承受外載荷，其鋼管樁本體的壁厚度由受力決定。優(yōu)選的，鋼管樁本體21的材質(zhì)為q345鋼、壁厚為30～60mm，鋼管樁本體的外壁與鉆埋孔的孔壁之間設(shè)有0.2～0.3m的間隙。鋼管樁2由多節(jié)單元鋼管樁焊接而成，且應(yīng)根據(jù)實(shí)際條件盡量采用大節(jié)段單元鋼管樁焊接而成；每節(jié)單元鋼管樁內(nèi)均焊結(jié)有第二橫向加勁圈，該第二橫向加勁圈的寬為200mm，厚度為30～50mm，上下兩相鄰的第二橫向加勁圈之間豎向還焊結(jié)8根第一加勁肋；相鄰兩第二豎向注漿管之間的距離為第二豎向注漿管直徑的5～8倍。每節(jié)單元鋼管樁在工廠內(nèi)制作后運(yùn)至碼頭，現(xiàn)場有條件時(shí)可以采用大型浮吊全長整根鋼管樁插入鉆埋孔內(nèi)。

如圖6和圖7所示，主體結(jié)構(gòu)鋼管樁底端用厚度為20～40mm的鋼底板封閉，形成浮筒。再由多塊正交豎鋼板321加勁形成樁底加強(qiáng)裝置32；豎鋼板321的橫向兩端均與第二加勁肋23焊結(jié)連接，豎鋼板的厚為20～40mm，高度為1m。再在鋼底板中安裝8-12根二次注漿管，每根二次注漿管上均設(shè)置有用于控制其流量的流量閥。應(yīng)當(dāng)指出在焊接全高鋼管樁前，底節(jié)框架的空隙要用砼填充，使鋼管樁在泥漿中沉放時(shí)能保持垂直度。

結(jié)合圖8所示，本發(fā)明的超大直徑鉆埋鋼管空心基樁的施工方法包括如下步驟：

1)、以承臺(tái)浮箱m為施工平臺(tái)，用液壓振動(dòng)錘將鋼護(hù)筒1的底部打入施工水面以下的河床覆蓋層內(nèi)；在配置完善泥漿循環(huán)系統(tǒng)后，采用國內(nèi)已研制和應(yīng)用的超大直徑全液壓鉆機(jī)在河床覆蓋層上進(jìn)行超大直徑鉆孔工作，以形成鉆埋孔n，鉆孔施工所使用的泥漿必須采用膨潤土；并對鉆埋孔進(jìn)行清孔處理；在砂土、黏土等覆蓋層中的鉆孔進(jìn)度3～5m/h，1天可鉆60m左右，到達(dá)風(fēng)化巖面后再進(jìn)行嵌巖工作，鉆孔進(jìn)度0.03-0.1m/h，1天可鉆1-2m左右。應(yīng)當(dāng)指出，目前國內(nèi)采用回轉(zhuǎn)鉆機(jī)在p.h.p泥漿中進(jìn)行百米長樁施工已是一種常規(guī)技術(shù)；對于φ5m超大直徑鉆孔而言不同的是要加強(qiáng)泥漿循環(huán)管理工作，即配置與鉆機(jī)流量相等的泥漿凈化器來提高鉆孔效率；完成鉆孔后，需要對鉆埋孔內(nèi)部進(jìn)行清孔處理，在清孔過程中需要對全孔泥漿進(jìn)行正循環(huán)的換漿，即將孔內(nèi)的泥漿比重從1.1-1.2降低到1.04，且使泥漿含砂率小于0.5％。從根本上實(shí)現(xiàn)無沉渣(厚度＜1cm，在測量誤差范圍之內(nèi))，而且同時(shí)可以將鉆埋孔孔壁的泥皮厚度降低到1mm以下，從而大幅度(1.2-1.4倍)提高填石注漿砼與孔壁之間的摩阻力。

2)、在鋼管樁埋進(jìn)鉆埋孔內(nèi)之前，往鉆埋孔n內(nèi)回填3～5cm粒徑的石料形成填石層41，填石層的厚度不小于1m或?yàn)殂@埋孔孔徑的0.25～0.3倍，填石層的上表面高差小于5cm。具體的，若鉆埋孔底部是砂性土壤時(shí)，可減小拋石的厚度。石料要求石質(zhì)堅(jiān)硬、無風(fēng)化、洗凈的3～5cm粒徑碎(礫)石(不需要級(jí)配)。填石層41的上表面要大致平整，用測孔儀測定填石層的上表面高差應(yīng)小于5cm。此項(xiàng)工作可在1天之內(nèi)完成。

3)、采用吊裝設(shè)備將鋼管樁2沉放入鉆埋孔n內(nèi)，鋼管樁的底端放置在填石層41上。按照設(shè)計(jì)要求在工廠內(nèi)分節(jié)制作單元鋼管樁，每節(jié)單元鋼管樁的長為10～20m；再在單元鋼管樁的內(nèi)壁上橫向焊接多條不在同一高度上的第二橫向加勁圈22和在上下兩相鄰第二橫向加勁圈之間以一定間隔豎向焊接多根第二加勁肋23，再將每節(jié)單元鋼管樁運(yùn)輸至施工現(xiàn)場；根據(jù)起重條件，鋼管樁的長度不大于80m時(shí)，將多根單元鋼管樁焊接成一整根鋼管樁2，采用吊裝設(shè)備將整根鋼管樁2沉放入鉆埋孔n內(nèi)，歷時(shí)約2天左右完成鋼管樁的沉放工作。如受吊裝設(shè)備限制，將單元鋼管樁分節(jié)依次沉放入鉆埋孔內(nèi)，每節(jié)長度為20m～40m，在前一節(jié)單元鋼管樁的上端尚露出鋼護(hù)筒1外時(shí)，將后一節(jié)單元鋼管樁安裝并焊接在前一節(jié)單元鋼管樁的上端，再注水下沉，直到最前面一節(jié)單元鋼管樁的底端放置在填石層41上；分節(jié)接長再下沉，歷時(shí)1-2天完成鋼管樁的沉放工作。

4)、首先在鋼管樁2的樁周底部澆絮凝砼形成一圈用于阻止樁側(cè)水泥漿滲入樁底的絮凝混凝土隔離層6，絮凝砼是在砼中加入了水下不分散砼絮凝劑，用于在樁端周底部位置形成一圈隔離層，來阻止樁側(cè)水泥漿滲入樁底。再往鋼管樁2外壁和鉆埋孔n孔壁之間的間隙內(nèi)填充粒徑大于3cm的碎(卵)石，形成碎石樁51，以保證孔壁不塌孔；在其后任一天，通過第二注漿管25和第一注漿管13、按10m高度、分層分根向碎石樁51內(nèi)壓注水泥漿，形成樁側(cè)壓漿混凝土5外包的鋼管空心樁，歷時(shí)約1天完成樁側(cè)注漿工作；并對鋼管空心樁進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期至少30天。

5)、在完成養(yǎng)護(hù)后(達(dá)到部分強(qiáng)度)后，排空鋼管空心樁內(nèi)的積水，接好鋼管樁底節(jié)壓漿管和回流管，通過二次注漿管33往鋼管空心樁的下方的填石層41中二次壓注水泥漿；先通過壓漿機(jī)的壓漿管和回流管對填石層41進(jìn)行淤泥清洗，當(dāng)回流管出現(xiàn)新鮮水泥漿后，關(guān)閉回流管繼續(xù)注漿。鋼管空心樁被二次壓注的水泥漿上抬，測量鋼管空心樁的抬高量，直到壓漿壓力和上抬量達(dá)到穩(wěn)定時(shí)結(jié)束注漿，形成樁尖二次注漿混凝土4；歷時(shí)約1天。應(yīng)當(dāng)指出，若樁底層地基為砂性土壤，樁底二次注漿會(huì)滲入砂層形成大蒜頭，提高承載力。若樁底層地基為硬黏土或微風(fēng)化巖石，樁底二次注漿將對鋼空心樁底產(chǎn)生向上的壓應(yīng)力σ×樁端面積m，從而得到樁底抗力r＝σ·m。綜合通過所測量樁頂上的抬高量和鋼壁上應(yīng)變值可計(jì)算樁側(cè)的摩阻力可得到相應(yīng)樁承載力；所得到關(guān)系曲線，通過程序計(jì)算可得到超大直徑鉆埋鋼管空心基樁的設(shè)計(jì)承載力。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。