一种液压振动沉管灌注桩施工方法

专利名称：一种液压振动沉管灌注桩施工方法
技术领域：
本发明涉及建筑施工领域，尤其涉及一种液压振动沉管灌注桩施工方法。
背景技术：
近几年来，随着套管灌注桩施工技术的发展，全套管灌注桩施工技术的安全性、经济性、环保性在施工实践中得到了验证，但套管灌注桩中套管压进主要采用液压磨桩装置，套管压进以及顶升速度较慢，且接驳及拆管时间相对较长，这些因素也大大影响工程桩的施工进度，按现有施工技术及方法，一天一套设备只能完成一根25m以下灌注桩的施工，致 使套管灌注桩施工进度受到较大的影响，进而影响整个工程进程。

发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种液压振动沉管灌注桩施工方法，有效减少套管压进顶升时间，成桩速度快、质量高。为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种灌注桩施工方法，包括以下步骤对施工段内进行施工放样，定出灌注桩施工位；利用液压振动装置向所述灌注桩施工位压入套管；对所述套管所在位置进行套管内旋挖取土，直至灌注桩设计深度，形成灌注桩孔；向所述灌注桩孔内安放钢筋笼；采用砼灌注导管向安放有所述钢筋笼的所述灌注桩孔内灌注砼；利用所述液压振动装置振动所述套管并同时向上拔出所述套管，最终形成所述灌注桩。进一步地，所述方法还包括步骤利用旋挖钻机于所述灌注桩施工位挖桩位坑，并将套管就位于所述桩位坑内。进一步地，所述桩位坑深度为3· 0πΓ5· 0m。进一步地，所述液压振动装置为液压振动锤。进一步地，向所述灌注桩施工位压入所述套管时，所述套管管顶标高与地面标高之差为1.0 m I. 5mο进一步地，进行旋挖取土终孔时，所述灌注桩孔孔底标高与所述套管管底标高之差大于或等于2. 0m。进一步地，向所述灌注桩孔内灌注砼时，混凝土面标高与所述导管管底标高之差大于或等于2. 0m。进一步地，该方法应用于地下水位高地区、靠近填海地区、冲积三角洲地区或有淤泥或流砂地区深基坑的支护桩或工程桩施工。本发明实施例通过采用液压振动装置将套管一次性压至设计标高，并在混凝土灌注完成后再利用液压振动装置振动套管的同时取出套管，在保证施工环保、对周围土质影响小的前提前下，有效解决现有套管灌注桩施工中存在的接驳管及拆卸管时间长、效率低等问题，施工速度较现有技术可有效提升4至6倍，且施工质量更高。


图I是本发明实施例的液压振动沉管灌注桩施工方法的主要流程图。图2是本发明实施例的液压振动沉管灌注桩施工方法中挖桩位坑作业示意图。图3是本发明实施例的液压振动沉管灌注桩施工方法中套管就位作业示意图。图4是本发明实施例的液压振动沉管灌注桩施工方法中压入套管作业示意图。图5是本发明实施例的液压振动沉管灌注桩施工方法中套管内取土作业示意图。图6是本发明实施例的液压振动沉管灌注桩施工方法中安放钢筋笼作业示意图。图7是本发明实施例的液压振动沉管灌注桩施工方法中灌注砼作业示意图。图8是本发明实施例的液压振动沉管灌注桩施工方法中振动拔管作业示意图。图9是本发明实施例的液压振动沉管灌注桩施工方法中成桩作业示意图。
具体实施例方式下面结合附图，对本发明实施例进行详细说明。如图I所示，本发明实施例的液压振动沉管灌注桩施工方法主要包括
101，对施工段内进行施工放样，定出灌注桩施工位；
102，利用旋挖钻机于所述灌注桩施工位挖桩位坑，并将套管就位于所述桩位坑内；
103，利用液压振动装置向所述灌注桩施工位压入套管；
104，对所述套管所在位置进行套管内旋挖取土，直至灌注桩设计深度，形成灌注桩
孔；
105，向所述灌注桩孔内安放钢筋笼；
106，采用砼灌注导管向安放有所述钢筋笼的所述灌注桩孔内灌注砼；
107，利用所述液压振动装置振动所述套管并同时向上拔出所述套管，最终形成所述灌注桩。本发明施工方法中所述的液压振动装置为液压振动锤。所述液压振动锤通过液压动力源使液压马达做机械旋转运动，从而实现振动箱内每组成对的偏心轮以相同的角速反向旋转。这两个成对的偏心轮旋转产生的离心力，在转轴中心连线方向的分量在同一时间内相互抵消，而在转轴中心连线垂直方向的分量则相互叠加并最终形成桩(管)激振力。本发明施工方法可广泛应用于各种土质工程桩，尤其对地下水位高地区、靠近填海地区、冲积三角洲地区或有淤泥或流砂地区深基坑的支护桩或工程桩施工。本方法利用液压振动装置作为压管及取管装置，压管时，一次性将所述套管压至设计深度，速度快，效率高，成桩时一边振动一边拔管,使混凝土更密实,成桩质量更高；同时采用全套管作为桩成孔护壁，并利用旋挖机在所述套管内取土成孔，充分利用所述套管对周边土体形成有效的围护，再利用所述旋挖机在所述套管内进行土体开挖作业，从而形成旋挖桩干作业环境。由于采用了所述液压振动装置一次性压管取管，有效节省现有技术中接驳管及拆卸管时间，同时采用全套管灌注桩技术，操作安全可靠，效率高，有效避免了灌注桩在软弱土质层扩径的问题，减少土方量及开挖过程中对周边土体的扰动，使得施工对周围环境的影响进 一步降低。该方法具有速度快、效率高、经济可行、安全可靠、绿色施工的特点，是一项新的绿色施工技术。以下，结合具体施工案例，对本发明实施例的液压振动沉管灌注桩施工方法作进一步具体说明。作为一个具体施工示例，某区域A地块工程，占地面积约为10万m2，拟建9栋37至51层城市综合体，3层地下室，基坑开挖深度为17m。本工程场地标高为+4. 300 m，基坑支护方案为
(1)基坑东侧、南侧靠市政道路，采用桩锚支护结构，桩间旋喷进行止水；
(2)基坑北侧、西侧基坑北侧靠近地铁I号线、西侧靠地铁5号线；采用咬合桩+内支撑作支护结构。
本工程应用液压振动沉管灌注桩777根。桩顶标高+1. 000 m，咬合桩及旋喷桩桩顶标高+1. 000 m,桩顶设置1000 X 1200冠梁，沿基坑周边布置，并于桩顶冠梁设置一道钢筋混凝土内支撑梁，基坑底标高-12. 500 m。灌注桩成孔深度27 m，有效桩长为24. 10 m。实际施工前，须先做好相关施工准备工作。首先，是资料准备开工前应具备场地工程的地质资料和必要的水文地质资料，桩基工程施工图及图纸会审纪要；施工现场环境和邻近区域内的地下管线、地下构筑物、危险建筑、精密仪器车间等调查资料，如涉及公共地铁轨道安全保护范围内的还需经过相关地铁方论证许可后方可施工；主要施工机械及其配套设备的技术性能资料，所需材料的检验和配合比试验，对所需的材料必需作材料的物理性能试验，并委托有资历的试验室根据所用的原材料做好混凝土的配合比试验，商品混凝土应向厂家明确具体技术参数及指标；具有有效的桩基工程的施工组织设计或施工方案，有关荷载、施工试验的参考资料；研究工程地质情况，作好全面的施工准备。其次，是施工现场准备根据设计要求合理布置施工场地，清除地表杂物，填平碾压场地；根据项目实际情况需要合理划分施工段，合理规划工艺流程以及行车路线和设备、材料位置，尽量避免施工机械相互干扰，提高机械设备使用效率；根据项目实际情况配备旋挖钻机、套管、液压振动锤设备、吊机、水平仪、电焊机等现场机械设备应有出厂合格证及检验报告。上述为工程施工前必要的准备工作，为一般施工必须完成的首要工作。下面，结合本施工案例对本发明实施例所述的液压振动沉管灌注桩施工方法的具体成桩过程作详细说明。进行所述步骤101，对施工段内进行施工放样，定出灌注桩施工位。首先，建立施工控制网，根据相关部门提供的基点，按照设计平面图，埋设标桩，将设计的坐标值精确测定到标板上。随后进行检测，测角用全站仪或J2经纬仪两个测回，距离往返观测，根据所测得的数据进行平差计算坐标值和测量精度。经过了初定、精测和复测后，建立施工方格控制网，测设十字形主轴线控制点。保护好测量标志，作为施工平面控制的依据。然后，进行平面桩及控制线的施工放样，按“从整体到局部的原则”进行桩基的位置放样，进行桩孔的标高放样时，应及时对放样的标高进行复核。采用全站仪准备放样各桩点位置，使其误差在规范范围内，用木桩打入土体50cm以上，顶上钉钢钉作为定位坐标点，周围浇注水泥砂浆固定；再根据设计施工图的间距放出各桩位中心控制点。具体操作时，应保护好控制桩及桩位标桩，检查、复核、保护所有已测设的永久控制标桩、临时性控制标桩及桩位标桩，如发现问题应立即进行补测加固。
如图2所示，进行所述步骤102，将旋挖钻机I就位，利用所述旋挖钻机I于所述灌注桩施工位挖桩位坑2，并将套管3就位于所述桩位坑2内。将所述旋挖钻机I就位前，应事先检查所述旋挖钻机I的性能状态是否良好，保证所述旋挖钻机I正常工作；为使所述套管3能临时固定及定位，方便所述套管3调整垂直度，需设置所述桩位坑2，根据测量放线复核确定的灌注桩施工位挖所述桩位坑2，所述桩位坑2深度hi根据土质不同控制在3. O 5. Om ;利用所述吊机将所述套管3吊运并插进挖好的所述桩位坑2内临时固定。如图3、图4所示，进行所述步骤103，利 用液压振动锤4向所述灌注桩施工位压入所述套管3。首先，将所述液压振动锤4就位，并校正所述套管3垂直度利用所述吊机将所述液压振动锤4提起至所述套管3管口位置，动力柜置放于水平平衡的位置，启动发动机前必须保证所述液压振动锤4的启动键处于关闭状态，并保证夹管器的开关不在闭合状态；所述液压振动锤4就位，通过所述液压振动锤4夹管器夹固所述套管3管壁并调整校正垂直度；在地面选择两个相互垂直的方位采用经纬仪或线锤监测地面以上部分的所述套管3垂直度，发现偏差随时纠正。随后，压入所述套管3 :垂直度校正合格后，利用所述液压振动锤4将所述套管3压入土体中，边压进边校正调整垂直度，确保所述套管3垂直满足要求方可持续压进。提防可能出现的溜桩和所述套管3撕裂等情况，防止油管在振动过程中着重接触金属等硬物，尽量自然伸展防止弯折挤压，并预见所述液压振动锤4在上升或下降过程中可能引致的碰挂现象。当液压油温度低于16°C时所述液压振动锤4不应全速工作，可在1500RPM下振动并等待，油温上升后才能全速工作。连续振动时间超过三十分钟或所述套管3下沉速度小于5cm/min时必须停止操作；液压油温度高于71 °C时必须停止工作。吊管时应连接一条保险绳，防止所述夹管器突然失压松开。所述套管3 —次性压至设计标高，随后再缓慢提升Im后反插压入至设计标高后停止压进。完成沉管后，保证所述液压振动锤4在不受所述所述吊机作用力下才能打开所述夹管器。所述套管3管顶标高与地面标高之差h2宜为1.0 m I. 5m，方便成孔情况检查及混凝土灌注施工。如图5所示，进行所述步骤104，对所述套管3所在位置进行套管内旋挖取土，直至灌注桩设计深度，形成灌注桩孔。移动所述旋挖钻机I至所述套管3上部，使所述旋挖钻机I钻斗中心对应所述套管3中心，并校正垂直度；将所述旋挖钻机I于所述套管3内取土，直至设计孔底标高；终孔时，保持所述灌注桩孔孔底标高与所述套管3管底标高之差h3大于或等于2. Om ;所述套管3管底达到中风化或微风化岩面层时，所述套管3可停止压进，桩孔继续钻进直至设计孔深。挖土到设计孔深后，清除孔底虚土，测量孔深和成孔垂直度，满足设计要求后进行验收。如图6所示，进行所述步骤105，向所述灌注桩孔中安放钢筋笼5。所述灌注桩孔检查验收合格后，开始吊放安装所述钢筋笼5并及时灌注混凝土 ；所述钢筋笼5吊放长度须根据所述灌注桩桩顶标高来计算，吊放时必须保证桩顶设计标高的准确性，允许误差为± IOOmm ;所述钢筋笼5下放时,对准所述灌注桩孔孔位中心,采用正、反旋转慢慢地逐步下放，放至设计标高后立即固定；所述钢筋笼5安装入孔时必须保持垂直状态。如图7所示，进行所述步骤106，采用所述砼灌注导管6向安放有所述钢筋笼5的所述灌注桩孔内灌注砼。
所述钢筋笼5吊放完成后，便开始安装砼灌注导管6，本实施例中采用直径为250mm的砼灌注导管6。所述导管6接头须装卸方便，连接牢固，并带有密封圈，保证不漏水不透水，所述导管6支承须保证所述导管6能灵活升降。随后，浇灌混凝土，所述灌注桩孔孔内有水时采用水下混凝土灌注法施工，所述灌注桩孔孔内无水时采用干孔灌注法施工。当采用干孔浇灌法浇注混凝土时，所述导管6离孔底的距离应小于或等于I. Om ;若采用水下混凝土浇灌法时，安放好混凝土漏斗与隔水橡皮球胆，安放所述导管6时，应使所述导管6离孔底的距离小于或等于O. 4m，混凝土初灌量为I. 5 m3 2. Om3，确保混凝土能埋住所述导管6深度约为I. O m I. 3m。灌注混凝土过程中，所述导管6埋入混凝土深度保持在4m 6m之间，最小埋入深度h4不得小于2m ;浇灌混凝土时，所述导管6应随浇随提，严禁将所述导管6提出混凝土面或埋入混凝土过深，一次提拔长度不宜超过6m ;混凝土浇灌过程中应防止所述钢筋笼5上浮，在混凝土面接近所述钢筋笼5顶端时，浇灌速度应适当放慢；当混凝土面离所述钢筋笼5顶端为I. Om 2. Om时，暂停灌注混凝土，适当提升所述导管6，所述导管6提升要缓慢、平稳，避免所述导管6内 混凝土出料冲击力过大，使所述钢筋笼5上浮或所述导管6接头钩带所述钢筋笼5上浮；在浇筑所述灌注桩混凝土时，应考虑混凝土虚灌空隙增加用量、所述套管3管壁厚度以及混凝土充盈系数相应混凝土量并一次浇灌完成。实际操作时，每根套管灌注桩应制作一组试件。如图8、图9所示，进行所述步骤107，利用所述液压振动锤4振动所述套管3并同时向上拔出所述套管3，最终形成所述灌注桩。混凝土灌注完成，经复核达到要求高度后即可进行拔管操作。利用所述吊机将所述液压振动锤4吊起，将所述液压振动锤4钳口夹固所述套管3管壁，校验所述吊机吊索垂直度。启动所述液压振动锤4动力源，拔管前振动所述套管3约Imin使混凝土密实，同时减少所述套管3管壁与土体的摩擦力，然后才开始拔管。所述吊机配合所述液压振动锤4垂直向上一边振动一边拔管，拔管应注意匀速进行，直至整根所述套管3拔除成桩。相应的，拔管时，也应连接一条保险绳，防止所述夹管器突然失压松开。拔除难度较高的所述套管3后，必须逐个检查避振胶、螺栓、牙板等，并检测齿轮箱温度和液压油温度，若所述套管3撕裂则应立即停机，所述吊机同时停止作用力。完成拔管后，保证所述液压振动锤4在不受所述吊机作用力下才能打开所述夹管器。拔管完成后，应及时将所述灌注桩孔位覆盖，以消除安全隐患。需要说明的是，本发明具体施工示例中所涉及到的各项深度、标高差值如所述桩位坑2深度hi、所述套管3管顶标高与地面标高之差h2、所述灌注桩孔孔底标高与所述套管3管底标高之差h3、所述混凝土面标高与所述导管6管底标高之差即所述导管6埋入混凝土深度h4等，仅为根据本施工示例实际设计要求所设定的数值，在采用本方法进行其他项目施工时，须根据各项目施工设计要求设定为满足其施工要求的数值，即不限于本发明实施例所述数值。本发明具体施工示例中所涉及到的其他各项数值及各深度差同样根据具体的施工设计要求进行设定，并不限于此。本发明实施例所述的液压振动沉管灌注桩施工方法是由旋挖钻机、套管、液压振动锤、吊机以及砼浇灌车等共同完成的液压振动沉管灌注桩桩基础施工新技术。通过吊机以及液压振动锤将套管吊装就位、利用液压振动锤垂直定向振力以及液压振动锤、套管自重将套管压进入土体，利用旋挖机进行套筒内取土成孔，后进行桩钢筋笼安装并灌注混凝土，再利用拔管时液压振动锤振动将套管内混凝土振捣密实成桩的过程。本发明实施例相较传统沉管灌注桩施工方法具有以下几个特别
I、本发明施工方法采用套管护壁，并利用旋挖机在套管内取土成孔，有效避免出现坍孔、颈缩等各种常见质量通病，施工操作安全可靠。2、本发明施工方法为非挤土成桩法，采用开敞式不带桩尖厚壁套管，减少传统沉管法的桩尖或桩靴费用以及相应增加的套管底端阻力。3、本发明施工方法采用非挤土成桩法，不会产生挤土效应，避免了挤土对周边已施工桩的影响。4、本发明施工方法采用的压进方式为液压振动压进法，避免传统沉管法施打时对周边环境的影响。5、本发明施工方法沉管为长套管，30m长套管可一次性将沉管至所需位置，再在套管内进行旋挖取土，而非传统沉管灌注桩法的锤击法。6、本发明施工方法所完成的灌注桩成桩直径可达到1200mm 2800mm，较传统沉管灌注桩600mm 800mm的成桩直径大很多，最大可以达到套管桩侧摩阻力200T。7、本发明施工方法充分利用了旋挖桩快速成孔、行走移位方便、桩孔对位方便准确的特点，同时减少传统泥浆护壁灌注桩终孔清碴的时间，终孔清碴速度快，比液压磨桩系统套管灌注桩减少了接驳套管及拆卸管时间，施工速度快4 6倍。8、本发明施工方法充分利用套管形成桩外围护结构，形成桩孔干孔作业，清碴质量保证，避免了灌注桩在软弱土质层扩径的问题，充分保证工程桩质量；且有效避免泥浆护壁成孔工艺桩侧泥皮降低工程桩承载力的影响，提高桩的承载力。9、本发明施工方法由于采用了套管护壁，桩孔土方开挖量比传统其它类型灌注桩的土方开挖量更少，施工不改变或破坏周边地下土质及环境，避免泥浆的产生对环境造成的二次污染影响，施工期间对周边环境的影响更小。10、本发明施工方法由于采用了全套管灌注桩，套管灌注桩混凝土充盈系数小于103%，比其它类型冲、钻孔桩节约工程桩混凝土用量约15%，有效节约施工材料，降低施工成本。综上所述，本发明施工方法具有施工速度快、减少质量通病、保证工程桩质量、提高桩的承载力、节约施工材料、降低施工成本、绿色节能环保等特点，是一项新的桩基础绿色施工技术。以上所述是本发明的具体实施方式
，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。权利要求
1.一种液压振动沉管灌注桩施工方法，其特征在于，包括以下步骤 对施工段内进行施工放样，定出灌注桩施工位； 利用液压振动装置向所述灌注桩施工位压入套管； 对所述套管所在位置进行套管内旋挖取土，直至灌注桩设计深度，形成灌注桩孔； 向所述灌注桩孔内安放钢筋笼； 采用砼灌注导管向安放有所述钢筋笼的所述灌注桩孔内灌注砼； 利用所述液压振动装置振动所述套管并同时向上拔出所述套管，最终形成所述灌注桩。
2.如权利要求I所述的液压振动沉管灌注桩施工方法，其特征在于，所述方法还包括步骤 利用旋挖钻机于所述灌注桩施工位挖桩位坑，并将套管就位于所述桩位坑内。
3.如权利要求2所述的液压振动沉管灌注桩施工方法，其特征在于，所述桩位坑深度为 3. Om 5. Om0
4.如权利要求I所述的液压振动沉管灌注桩施工方法，其特征在于，所述液压振动装置为液压振动锤。
5.如权利要求I所述的液压振动沉管灌注桩施工方法，其特征在于，向所述灌注桩施工位压入所述套管时，所述套管管顶标高与地面标高之差为1.0 m 1.5m。
6.如权利要求I所述的液压振动沉管灌注桩施工方法，其特征在于，进行旋挖取土终孔时，所述灌注桩孔孔底标高与所述套管管底标高之差大于或等于2. 0m。
7.如权利要求I所述的液压振动沉管灌注桩施工方法，其特征在于，向所述灌注桩孔内灌注砼时，混凝土面标高与所述导管管底标高之差大于或等于2. Om。
8.如权利要求1-7中任一项所述的液压振动沉管灌注桩施工方法，其特征在于，该方法应用于地下水位高地区、靠近填海地区、冲积三角洲地区或有淤泥或流砂地区深基坑的支护桩或工程桩施工。
全文摘要
本发明实施例公开了一种液压振动沉管灌注桩施工方法，采用全套管作为成孔护壁，利用液压振动装置一次性将套管压至设计标高，有效提高施工效率；同时，成桩时利用液压振动装置振动套管并同时向上拔出套管，以确保混凝土更加密实，成桩质量更高。本发明施工方法施工速度快、效率高，同时减少质量通病，保证工程桩质量，提高桩的承载力，且有效节约施工材料、降低施工成本，是一项新的桩基础绿色施工技术。
文档编号E02D5/38GK102635113SQ20121011822
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月20日 优先权日2012年4月20日
发明者张炳信, 陈铿帆 申请人:深圳市金泰建设工程有限公司, 深圳市鸿荣轩建设工程有限公司