專利名稱：水下鉆孔灌注樁的灌注方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水運工程樁基基礎(chǔ)，特別涉及一種水下鉆孔灌注樁的灌注方法。
背景技術(shù)：
《水運工程混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》(JTJ269-96)將海水環(huán)境建筑物混凝土部位劃分為 大氣區(qū)(設(shè)計高水位加1.5m以上)、浪濺區(qū)(設(shè)計高水位加1.5m至設(shè)計高水位減1.0m之間) 、水位變動區(qū)(設(shè)計高水位減1.0m至設(shè)計低水位減1.0m之間)和水下區(qū)(設(shè)計低水位減1.0m 以下)。淡水環(huán)境建筑物混凝土部位劃分為水上區(qū)(設(shè)計高水位以上)、水位變動區(qū)(水上 區(qū)與水下區(qū)之間)、水下區(qū)(設(shè)計低水位以下)。建筑物所在地區(qū)分為嚴(yán)重受凍地區(qū)(最冷 月月平均氣溫低于一8'C)、受凍地區(qū)(最冷月月平均氣溫在一4 一8'C之間)、微凍地區(qū) (最冷月月平均氣溫在0 一4'C之間)和偶凍、不凍地區(qū)(最冷月月平均氣溫高于(TC)。
處于嚴(yán)重受凍地區(qū)、受凍地區(qū)和微凍地區(qū)的建筑物在水位變動區(qū)的混凝土需要有抗凍等 級要求，對于水下區(qū)基本沒有抗凍等級要求。對于受凍或微凍地區(qū)淡水或海水環(huán)境的鉆孔灌 注樁存在水下區(qū)、水位變動區(qū)、水上區(qū)，水下區(qū)混凝土不需要抗凍要求，水位變動區(qū)混凝土 需要有抗凍要求，這就造成對于同一根鉆孔灌注樁既存在抗凍要求的部分區(qū)段，又存在非抗 凍要求的區(qū)段，工程中基本都把這種灌注樁澆注成全部抗凍混凝土，這種做法浪費了資源( 兩種強度標(biāo)號相同的單位體積混凝土，抗凍混凝土水泥用量比非抗凍混凝土水泥用量高IO % 20 %，且抗凍混凝土中需要添加引氣劑)，不符合國家節(jié)能減排的政策。如何才能既滿足 鉆孔灌注樁混凝土抗凍要求，又節(jié)約資源(即鉆孔灌注樁抗凍區(qū)段采用抗凍混凝土、非抗凍 區(qū)段采用非抗凍混凝土)成為當(dāng)前迫切需要解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種水下鉆孔灌注樁的灌注方法， 該灌注方法既保證了鉆孔灌注樁的抗凍要求又節(jié)省了資源。
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是 一種水下鉆孔灌注樁的 灌注方法，包括以下步驟(一)在樁孔中下放灌砼導(dǎo)管；(二)清孔，使泥漿比重和孔底 沉渣厚度符合規(guī)范規(guī)定和設(shè)計要求；(三)初灌抗凍混凝土，灌注量Qi ="R2(h + a)，其中 R:鉆孔灌注樁半徑，a:灌砼管底口與樁孔孔底間距離；h:初灌抗凍混凝土埋管深度，1.5m <h<3.0 m;(四)完成抗凍混凝土初灌后，保持灌砼管底口高度不變，灌入非抗凍混凝土，非抗凍混凝土頂升抗凍混凝土；待混凝土埋管深度達(dá)到規(guī)范規(guī)定值時，拔出并卸下一定長 度的灌砼管，保持灌砼管底口低于被頂升的抗凍混凝土底面，繼續(xù)灌入非抗凍混凝土；(五 )待抗凍混凝土被頂升至灌注樁的水位變動區(qū)，向上拔灌砼管使灌砼管底口高于被頂升的抗 凍混凝土底面，再次灌入抗凍混凝土，直到抗凍混凝土頂面標(biāo)高達(dá)到設(shè)計樁頂標(biāo)高加余量高 度為止。
本發(fā)明還可以采用如下技術(shù)措施
上述的水下鉆孔灌注樁的灌注方法，其特點是所述步驟(三)中的初灌抗凍混凝土埋 管深度11=2. 0m。
本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是受凍地區(qū)的鉆孔灌注樁樁身混凝土分為兩個區(qū)段，一 個為水下區(qū)段，另一個為水位變動區(qū)和水上區(qū)區(qū)段。水下區(qū)段沒有抗凍要求，采用非抗凍混 凝土即普通混凝土；而水位變動區(qū)和水上區(qū)區(qū)段有抗凍要求，因此在此區(qū)段采用抗凍混凝土 。對于兩種強度標(biāo)號相同的單位體積混凝土，抗凍混凝土水泥用量高于非抗凍混凝土水泥用 量10 % 20 %，且抗凍混凝土需要添加引氣劑?？箖龌炷帘确强箖龌炷炼嘞乃嗪鸵?氣劑。鉆孔灌注樁水下區(qū)段是鉆孔灌注樁樁身的主要區(qū)段，此區(qū)段占據(jù)樁身的大部分，此區(qū) 段采用非抗凍混凝土替代抗凍混凝土，不僅符合規(guī)范關(guān)于混凝土抗凍的要求，也節(jié)省了大量 資源，保護了環(huán)境，符合國家節(jié)能減排的方針政策。


圖l是本發(fā)明實施步驟(三)的立面圖； 圖2是本發(fā)明實施步驟(四)的立面圖； 圖3是本發(fā)明實施步驟(五)的立面圖4是本發(fā)明實施步驟(三)、(四)、(五)之后達(dá)到最終效果的立面圖。 圖中1、灌注樁樁孔，2、灌砼管，3、灌注樁樁底，4、初灌抗凍混凝土， 4-1、留存 樁底的初灌抗凍混凝土， 4-2、頂升的抗凍混凝土， 5、非抗凍混凝土， 6、再次灌入的抗凍 混凝土， 7、抗凍混凝土頂面，8、設(shè)計高水位，9、設(shè)計低水位，a :灌砼管底口與樁孔孔底 間距離，h:初灌抗凍混凝土埋管深度，SX:水下區(qū)，SB:水位變動區(qū)，SS:水上區(qū)。
具體實施例方式
為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細(xì) 說明如下
一般鉆孔灌注樁施工順序為鉆孔~^一次清孔，孔底標(biāo)高達(dá)到設(shè)計要求~^下放 鋼筋籠~^下放灌砼導(dǎo)管~^二次清孔，泥漿比重和孔底沉渣厚度符合規(guī)范規(guī)定和設(shè)計要求~^澆注混凝土。
鉆孔灌注樁混凝土成樁原理采用導(dǎo)管法灌注混凝土，混凝土從灌砼管頂口灌入，從底 口流出，首次灌入的混凝土一部分留存在灌注樁底部，即灌砼管底口至樁底端范圍體積內(nèi)的 混凝土，另一部分為埋管深度范圍內(nèi)的混凝土，即灌砼管底口至頂升的混凝土頂面范圍內(nèi)的 混凝土。從灌砼管頂口灌入的混凝土從底口流出不斷頂升灌砼管底口上部的混凝土上升，排 出泥漿最終形成混凝土樁。
根據(jù)《港口工程灌注樁設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)程》(JTJ248 — 2001)規(guī)定并結(jié)合工程經(jīng)驗， 為保證首次灌入的混凝土順利灌入，下放完成的灌砼管底口與樁孔底端的距離應(yīng)為O. 3 0.5m。首次灌注混凝土埋管深度(混凝土頂面高于灌砼管底口的高度)大于1.0m，因此，初 灌混凝土數(shù)量要達(dá)到保證樁底端至灌砼管底口的高度(此部分混凝土留存在灌注樁底部)與 埋管深度(此部分混凝土為頂升混凝土)總和至少l. 3m 1. 5m范圍高度內(nèi)混凝土的體積需求 數(shù)量?；炷凉嘧⑦^程中埋管深度宜為2.0 6.0m，灌注過程中根據(jù)混凝土埋管深度確定拔 出卸下灌砼管長度，最終保證混凝土頂標(biāo)高高于設(shè)計樁頂標(biāo)高O. 6m以上。
對于嚴(yán)重受凍地區(qū)、受凍地區(qū)或微凍地區(qū)淡水或海水環(huán)境的鉆孔灌注樁，水下區(qū)混凝土 沒有抗凍要求，水位變動區(qū)和浪濺區(qū)混凝土有抗凍要求。如果全部采用非抗凍混凝土，則不 能滿足抗凍要求，混凝土樁耐久性較差，使用壽命受到嚴(yán)重影響；若全部采用抗凍混凝土， 雖滿足抗凍要求，但浪費了資源，不符合國家節(jié)能減排的政策。如何才能既保證鉆孔灌注樁 混凝土抗凍的質(zhì)量要求又節(jié)約資源成為一項技術(shù)難題，抗凍和非抗凍混凝土在同一根鉆孔灌 注樁中應(yīng)用方法成為解決此項技術(shù)難題的方法。
請參見圖1 圖4， 一種水下鉆孔灌注樁的灌注方法
灌注樁樁孔l二次清孔泥漿比重和孔底沉渣厚度符合規(guī)范規(guī)定和設(shè)計要求后，即泥漿比 重小于1.20，孔底沉渣厚度小于50mm。若不能同時滿足要求，用水泵抽清水通過灌砼管2注 入灌注樁樁底3，灌注樁樁底3沉渣和落淤被清水沖起上浮通過泥漿排出口排出孔外。隨著清 水的不斷注入，從灌注樁樁孔l孔內(nèi)溢出的泥漿比重不斷下降，灌注樁樁底3的沉渣厚度也不 斷減少，至泥漿比重和孔底沉渣厚度符合規(guī)范規(guī)定和設(shè)計要求后，關(guān)閉清孔水泵停止清孔。 調(diào)整灌砼管2高度使其底口與樁孔孔底間的距離a為0. 3 0. 5m，用測坨量測并計算確定灌 砼管底口至樁孔孔底的距離a (a—瞿砼管頂口至樁孔孔底間距離-灌砼管頂口至灌砼管底口間 的距離)，計算抗凍混凝土初灌量Qi (Qi="R2 (h + a)) ， R:鉆孔灌注樁半徑；a:灌砼管底 口至樁孔孔底的距離；h:初灌抗凍混凝土埋管深度。
初灌抗凍混凝土埋管深度h的確定方法根據(jù)《港口工程灌注樁設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)程》(JTJ248 — 2001)規(guī)定，首次灌注混凝土 應(yīng)保證混凝土埋管深度(混凝土頂面高于灌砼管底口高度)大于1.0m， g卩h 〉1.0m;
在本發(fā)明中，完成抗凍混凝土的初灌量后要求灌砼管位置不變繼續(xù)灌注非抗凍混凝土， 根據(jù)規(guī)范規(guī)定，要求混凝土埋管深度不宜大于6. Om，即初灌的抗凍混凝土和后來灌注的非抗 凍混凝土共同埋管深度不宜大于6. Om，為保證在混凝土灌注過程中及拔出卸下灌砼管時初灌 的抗凍混凝土被非抗凍混凝土頂升，須保持灌砼管底口低于被頂升的抗凍混凝土底面，在混 凝土灌注過程中，每次卸下灌砼管的長度宜為2.0m 3.0m，因此，初灌抗凍混凝土埋管深度 h<6. 0—3. 0=3. Om，艮卩h〈3. Om。
在鉆孔灌注樁混凝土灌注過程中，當(dāng)頂升的抗凍混凝土達(dá)到灌注樁的水位變動區(qū)，向上 拔灌砼管使灌砼管底口高于頂升的抗凍混凝土底面，為防止出現(xiàn)漏管現(xiàn)象，保證灌注樁完整 性，混凝土埋管深度應(yīng)大于l. 5m， g卩h〉1.5m;
根據(jù)①、②、③得出1.5m〈h〈3.0m，結(jié)合工程經(jīng)驗，綜合考慮施工因素(混凝土和易性 、鉆孔灌注樁長度、二次清空泥漿比重等)并設(shè)置一定的安全系數(shù)，1^2.0m為最佳。
以11=2. Om為例
初灌抗凍混凝土4，灌注量為Qi (Q1=i:R2(h + a)=i:R2 h + i: R2 a) ， R:鉆孔灌注樁半徑 ;a:灌砼管底口至樁孔孔底的距離；h:初灌抗凍混凝土埋管深度。"R^為留存在灌注樁 底部的抗凍混凝土4-l的量，"R2 h為初灌頂升的抗凍混凝土4-2的量，請參見圖1 2，保持 灌砼管2高度位置不變，用測坨量測混凝土頂標(biāo)高，計算混凝土頂標(biāo)高至灌砼管底口間的距 離h'，若h' S 2.0m則符合要求；若h' <2.0m，則繼續(xù)灌注抗凍混凝土Qi' ， (Qi' =nR2X (2.0- h'))，以保證初灌后抗凍混凝土的埋管深度為2.0m。
完成抗凍混凝土4的初灌后，保持灌砼管2底口高度不變，灌入非抗凍混凝土5，請參見 圖2，根據(jù)鉆孔灌注樁頂升成樁的原理，初灌的抗凍混凝土被非抗凍混凝土5頂升。用測坨量 測混凝土頂標(biāo)高，計算混凝土埋管深度，若埋管深度達(dá)到6.0m，拔出并卸下2.0m 3.0m長 度的灌砼管。繼續(xù)灌入非抗凍混凝土5，根據(jù)混凝土埋管深度確定拔出并卸下灌砼管長度， 但必須保證混凝土埋管深度始終大于2. Om，以保證初灌頂升的抗凍混凝土4-2始終被非抗凍 混凝土5頂升。
用測坨量測混凝土頂面標(biāo)高，待頂升的抗凍混凝土達(dá)到灌注樁的設(shè)計低水位9和設(shè)計高 水位8之間的水位變動區(qū)SB段，向上拔灌砼管2，使灌砼管2底口高于被頂升的抗凍混凝土4-2 的底面，再次灌入抗凍混凝土6，請參見圖3，至抗凍混凝土頂面7標(biāo)高高于設(shè)計樁頂標(biāo)高加余量高度為止。這樣就達(dá)到了在水位變動區(qū)SB段和水上區(qū)SS段是抗凍要求的混凝土，水下區(qū) SX段是非抗凍混凝土，請參見圖4，既保證了抗凍要求又節(jié)省了資源。
盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具 體實施方式，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可以做出很 多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種水下鉆孔灌注樁的灌注方法，其特征在于，包括以下步驟(一)在樁孔中下放灌砼導(dǎo)管；(二)清孔，使泥漿比重和孔底沉渣厚度符合規(guī)范規(guī)定和設(shè)計要求；(三)初灌抗凍混凝土，灌注量Q1＝πR2(h+a)，其中R鉆孔灌注樁半徑，a灌砼管底口與樁孔孔底間距離；h初灌抗凍混凝土埋管深度，1.5m＜h＜3.0m；(四)完成抗凍混凝土初灌后，保持灌砼管底口高度不變，灌入非抗凍混凝土，非抗凍混凝土頂升抗凍混凝土；待混凝土埋管深度達(dá)到規(guī)范規(guī)定值時，拔出并卸下一定長度的灌砼管，保持灌砼管底口低于被頂升的抗凍混凝土底面，繼續(xù)灌入非抗凍混凝土；(五)待抗凍混凝土被頂升至灌注樁的水位變動區(qū)，向上拔灌砼管使灌砼管底口高于被頂升的抗凍混凝土底面，再次灌入抗凍混凝土，直到抗凍混凝土頂面標(biāo)高達(dá)到設(shè)計樁頂標(biāo)高加余量高度為止。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的水下鉆孔灌注樁的灌注方法，其特征在于， 所述步驟(三)中的初灌抗凍混凝土埋管深度1^2.0m。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水下鉆孔灌注樁的灌注方法，包括以下步驟(一)在樁孔中下放灌砼導(dǎo)管；(二)清孔；(三)初灌抗凍混凝土；(四)完成抗凍混凝土初灌后，保持灌砼管底口高度不變，灌入非抗凍混凝土；(五)待抗凍混凝土被頂升至灌注樁的水位變動區(qū)，向上拔灌砼管使灌砼管底口高于被頂升的抗凍混凝土底面，再次灌入抗凍混凝土，直到抗凍混凝土頂面標(biāo)高達(dá)到設(shè)計樁頂標(biāo)高加余量高度為止。本發(fā)明將受凍地區(qū)的鉆孔灌注樁樁身混凝土灌注分為兩個區(qū)段，水下區(qū)段采用非抗凍混凝土替代抗凍混凝土，不僅符合規(guī)范關(guān)于抗凍的要求，也節(jié)省了資源，有利于保護環(huán)境，符合國家節(jié)能減排的方針政策。
文檔編號E02D15/06GK101597899SQ20091030439
公開日2009年12月9日 申請日期2009年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月15日
發(fā)明者孫百順, 勇 張, 王笑難 申請人:交通部天津水運工程科學(xué)研究所