一种深水区钻孔灌注桩无损装拆双层钢护筒群结构及施工方法.pdf

本发明涉及一种深水区钻孔灌注桩无损装拆双层钢护筒群施工方法，施工顺序为，外侧钢护筒群制作及沉放施工、灌注桩钻孔施工、内侧钢护筒安装就位、下放钢筋笼及灌注混凝土、拆除内侧钢护筒及外侧钢护筒群；双层钢护筒群包括外侧钢护筒群和内侧钢护筒化集成系统；外侧钢护筒由钢板卷制焊接而成，其下端内壁焊接一环形托架，托架上设置一竖向挡板，托架上端凹槽内设置一橡胶垫片；外侧钢护筒通过上下三道钢桁架形成钢护筒群。本发明涉及的采用双层钢护筒群施工的钻孔灌注桩在水文条件复杂、河床覆盖层较薄、水中混凝土桩身外观质量较高的工程条件下施工质量高、速度快、材料回收利用率高，取得较好的技术经济效益。

权利要求书
1.  一种深水区钻孔灌注桩无损装拆双层钢护筒群结构，其特征在于:所述双层钢护筒群包括外侧钢护筒(1)和内侧钢护筒(2)；外侧钢护筒(1)由钢板卷制焊接而成，其下端内壁焊接一环形托架(3)，托架上设置一竖向挡板(4)，托架上端凹槽内设置一橡胶垫片(5)；外侧钢护筒(1)通过上下三道钢桁架(15)形成钢护筒群；外侧钢护筒群上端在钢桁架(15)上设置施工钢平台作为钻孔桩(12)施工的临时平台；内侧钢护筒(2)为两瓣半圆钢护筒、内侧钢护筒(2)沿侧壁设置多个水平向千斤顶(6)和多个垂直度监测盒(8)，下端设置(2)个垂直向千斤顶(7)，沿垂直方向间隔设置铰链(16)、橡胶垫槽(17)和橡胶垫(18)，与铰链(16)相对位置设置开合装置(19)。

2.  根据权利要求1所述的深水区钻孔灌注桩无损装拆双层钢护筒群结构，其特征在于：所述开合装置(19)，由弹簧(192)和滑移筒(191)组成，其中滑移筒(191)间隔接入液压形成开合千斤顶(193)。

3.  一种权利要求1所述深水区钻孔灌注桩无损装拆双层钢护筒群结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、外侧钢护筒群制作：将数个外侧钢护筒(1)通过上下三道钢桁架(15)连为整体，每个外侧钢护筒下端内侧设置托架(3)和橡胶垫片(5)；
步骤二、外侧钢护筒群沉放施工：采用船舶等作为临时施工平台，进入预设位置，抛锚固定，采用压桩机压入外侧钢护筒群；
步骤三、灌注桩(12)钻孔施工：采用桩基钻孔机械和泥浆护壁成孔；
步骤四、内侧钢护筒(2)安装就位：将内侧钢护筒智能化集成系统吊装入外侧钢护筒(1)内，其底部置于外侧钢护筒的托架(3)上，上部搁置在外侧钢护筒(1)顶端，同时通过侧壁集成的垂直度监测盒(8)和水平向千斤顶(6)实时调整内侧钢护筒的垂直度和位置；
步骤五、下放钢筋笼及灌注混凝土：将制作好的钢筋笼吊入钻孔内，清孔后进行水下混凝土灌注；
步骤六、拆除内侧钢护筒(2)：待桩身混凝土达到一定强度，利用开合千斤顶(193)的推力将内侧钢护筒的两瓣分开，并利用护筒底部的垂直向千斤顶(7)的推力将内侧钢护筒从托架(3)上分开，然后将内侧钢护筒(2)吊出；
步骤七、拆除外侧钢护筒群：待所有钻孔灌注桩均施工完毕后，整体起吊外侧钢护筒群，并移至下一施工位置。

4.  根据权利要求3所述的深水区钻孔灌注桩智能无损装拆双层钢护筒群的施工方法，其特征在于：所述步骤二中，外侧钢护筒群利用静压力整体沉放，沉放过程进行垂直度监测，下端入土深度满足外侧钢护筒群整体稳定性要求。

说明书一种深水区钻孔灌注桩无损装拆双层钢护筒群结构及施工方法
技术领域
本发明涉及一种深水区钻孔灌注桩无损装拆双层钢护筒群施工方法，属于桥梁工程的桩基施工领域，适用于水中大直径钻孔灌注桩的施工，尤其适用于水文条件复杂、河床覆盖层较薄、水中混凝土桩身外观质量较高的钻孔灌注桩施工。
背景技术
在水文条件复杂、河床覆盖层较薄的河段进行桩基础施工时钢护筒的沉放是一个技术难点，为了确保钢护筒的稳定性需要增大钢护筒的入土深度，而覆盖层较薄的河段下层多为较坚硬的岩层，钢护筒很难进入较坚硬岩层中，嵌固深度不足严重影响钢护的筒稳定性。此外，混凝土灌注桩在水中及以上部分有时需要作为桥墩使用，其外观质量要求较高，不能出现坑槽、麻面等质量问题。
鉴于该施工条件下的钻孔灌注桩施工，采用常规的钢护筒进行钻孔灌注桩施工很难保证钢护筒的稳定性，或者为了满足稳定性要求而显著增加工程造价，在混凝土浇筑完成桩身强度达到一定要求后，常规钢护筒很难甚至无法拔出回收利用，损耗大量钢材。
综上所述，虽然现有钻孔灌注桩在类似施工条件下采用常规方法取得了一定的效果，但仍存在需要改进之处。鉴于此，根据目前工程实际的需要，亟需发明一种钢护筒稳定性好、回收利用方便、桩身外观质量高的深水区钻孔灌注桩施工方法。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种内外侧钢护筒易装拆、施工方便迅捷、造价低的深水区钻孔灌注桩无损装拆双层钢护筒群结构及施工方法。
一种深水区钻孔灌注桩无损装拆双层钢护筒群结构，所述双层钢护筒群包括外侧钢护筒和内侧钢护筒；外侧钢护筒由钢板卷制焊接而成，其下端内壁焊接一环形托架，托架上设置一竖向挡板，托架上端凹槽内设置一橡胶垫片；外侧钢护筒通过上下三道钢桁架形成钢护筒群；外侧钢护筒群上端在钢桁架上设置施工钢平台作为钻孔桩施工的临时平台；内侧钢护筒为两瓣半圆钢护筒、内侧钢护筒沿侧壁设置多个水平向千斤顶和多个垂直度监测盒，下端设置个垂直向千斤顶，沿垂直方向间隔设置铰链、橡胶垫槽和橡胶垫，与铰链相对位置设置开合装 置。
作为优选：所述开合装置，由弹簧和滑移筒组成，其中滑移筒间隔接入液压形成开合千斤顶。
深水区钻孔灌注桩无损装拆双层钢护筒群结构的施工方法，包括以下步骤：
步骤一、外侧钢护筒群制作：将数个外侧钢护筒通过上下三道钢桁架连为整体，每个外侧钢护筒下端内侧设置托架和橡胶垫片；
步骤二、外侧钢护筒群沉放施工：采用船舶等作为临时施工平台，进入预设位置，抛锚固定，采用压桩机压入外侧钢护筒群；
步骤三、灌注桩钻孔施工：采用桩基钻孔机械和泥浆护壁成孔；
步骤四、内侧钢护筒安装就位：将内侧钢护筒化集成系统吊装入外侧钢护筒内，其底部置于外侧钢护筒的托架上，上部搁置在外侧钢护筒顶端，同时通过侧壁集成的垂直度监测盒和水平向千斤顶实时调整内侧钢护筒的垂直度和位置；
步骤五、下放钢筋笼及灌注混凝土：将制作好的钢筋笼吊入钻孔内，清孔后进行水下混凝土灌注；
步骤六、拆除内侧钢护筒：待桩身混凝土达到一定强度，利用开合千斤顶的推力将内侧钢护筒的两瓣分开，并利用护筒底部的垂直向千斤顶的推力将内侧钢护筒从托架上分开，然后将内侧钢护筒吊出；
步骤七、拆除外侧钢护筒群：待所有钻孔灌注桩均施工完毕后，整体起吊外侧钢护筒群，并移至下一施工位置。
作为优选：所述步骤二中，外侧钢护筒群利用静压力整体沉放，沉放过程进行垂直度监测，下端入土深度满足外侧钢护筒群整体稳定性要求。
本发明的有益效果是：
(1)采用外侧钢护筒群可以确保在河床覆盖层较薄时嵌固深度有限的情况下钢护筒的稳定性，降低施工的难度和造价，上端钢桁架上铺设钢板可以作为临时施工平台；
(2)内侧钢护筒化集成系统采用两瓣半圆钢护筒，通过水平千斤顶控制半圆钢护筒的开合，沉放时闭合、拆除时分离，方便内侧钢护筒的装拆，降低对桩身混凝土表面的影响，提高桩身表观质量；
(3)内侧钢护筒下端通过橡胶垫片支承在外侧钢护筒下端内壁的钢托架上，橡胶垫片的存在有效避免了混凝土浆液进入内、外侧钢护筒间的空隙；
(4)内侧钢护筒下端设置竖向千斤顶，当出现内侧钢护筒下端粘连影响吊出时，通过施加一顶推力可以方便地吊出内侧钢护筒；
(5)内侧钢护筒内壁设置垂直度监测盒，在内侧钢护筒沉放过程中实时监测钢护筒的垂直度和位置，通过水平千斤顶化自动调整。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是外侧钢护筒群连接结构图；
图3是外侧钢护筒群平面布置图；
图4是内侧钢护筒两瓣半圆钢护筒组合结构图；
图5是内侧钢护筒两瓣半圆钢护筒开合装置详图；
附图标记说明：1-外侧钢护筒，2-内侧钢护筒，3-托架，4-挡板，5-橡胶垫片，6-水平向千斤顶，7-垂直向千斤顶，8-垂直度监测盒，9-管线垂直通道，10-支承板，11-系统控制中心，12-钻孔灌注桩，13-河床线，14-施工钢平台，15-钢桁架，16-铰链，17-橡胶垫槽，18-橡胶垫，19-开合装置，191-滑移筒，192-弹簧，193-开合千斤顶。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述。虽然本发明将结合较佳实施例进行描述，但应知道，并不表示本发明限制在所述实施例中。相反，本发明将涵盖可包含在有附后权利要求书限定的本发明的范围内的替换物、改进型和等同物。
如图1至图5所示，深水区钻孔灌注桩无损装拆双层钢护筒群由外侧钢护筒群和内侧钢护筒化集成系统组成，外侧钢护筒群整体制作、沉放，内侧钢护筒闭合吊装入位、分离提升吊出，完成化无损装拆施工。
大直径钻孔灌注桩12直径2.5m，桩长100m，水深10m，河床覆盖层厚度3m，其下为较坚硬岩面；双层钢护筒均采用厚度20mm的Q235A钢板制作，外侧钢护筒1直径2.8m，长度15m，内侧钢护筒2直径2.55m，长度11m；环形托架3焊接在外侧钢护筒1的内壁上，其内径为2.5m，最大厚度200mm，最小厚度100mm，其上挡板厚度10mm，高度100mm；外侧钢护筒1由上下三道钢桁架15组合成钢护筒群，上层钢桁架同时作为临时钢平台14的承载结构，临时钢平台尺寸为10×10m；内侧钢护筒2沿侧壁共设置12个水平向千斤顶6和12个垂直 度监测盒8，下端设置2个垂直向千斤顶7，沿垂直方向每隔1m设置一个铰链16，橡胶垫槽17和橡胶垫18，橡胶垫槽17两侧构件尺寸为10×30mm，厚度100mm，橡胶垫18尺寸为10×30×100mm，与铰链16相对位置设置开合装置19，由弹簧192和滑移筒191组成，其中滑移筒191间隔接入液压形成开合千斤顶193。
上述深水区钻孔灌注桩无损装拆双层钢护筒群的主要施工过程如下：
步骤一、外侧钢护筒群制作：将数个外侧钢护筒1通过上下三道钢桁架15连为整体，每个外侧钢护筒下端内侧设置托架3和橡胶垫片5；
步骤二、外侧钢护筒群沉放施工：采用船舶等作为临时施工平台，进入预设位置，抛锚固定，采用压桩机压入外侧钢护筒群；
步骤三、灌注桩12钻孔施工：采用桩基钻孔机械和泥浆护壁成孔；
步骤四、内侧钢护筒2安装就位：将内侧钢护筒化集成系统吊装入外侧钢护筒1内，其底部置于外侧钢护筒的托架3上，上部搁置在外侧钢护筒1顶端，同时通过侧壁集成的垂直度监测盒8和水平向千斤顶6实时调整内侧钢护筒的垂直度和位置；
步骤五、下放钢筋笼及灌注混凝土：将制作好的钢筋笼吊入钻孔内，清孔后进行水下混凝土灌注；
步骤六、拆除内侧钢护筒2：待桩身混凝土达到一定强度，利用开合千斤顶193的推力将内侧钢护筒的两瓣分开，并利用护筒底部的垂直向千斤顶7的推力将内侧钢护筒从托架3上分开，然后将内侧钢护筒2吊出；
步骤七、拆除外侧钢护筒群：待所有钻孔灌注桩均施工完毕后，整体起吊外侧钢护筒群，并移至下一施工位置。