有流塑或半流塑地质结构时的桩基施工方法及其使用装置.pdf

本发明是有流塑或半流塑地质结构时的桩基施工方法及其使用装置。其包括钢筋笼预制—桩机就位—对准待钻孔位—开钻成孔—钻至设计要求标高—提钻—提钻的同时中心孔泵送灌注混凝土—清理孔口倒插压入钢筋笼；其在钢筋笼预制工序，在淤泥层标高范围内的钢筋笼外周设置保料钢丝网层，保料钢丝网层网眼的孔径，小于混凝土的粗骨料的粒径；在倒插压入钢筋笼工序，使用上述特制钢筋笼。优点是：方法简易、独特、有效；装置经济适用；增加的构件—保料钢丝网，制备简易，不改变原有的作业程序和习惯，基本不增加工时与成本；性能价格比优异，施工单位乐于采用；易于推广、普及，缩短工期。

1.  一种有流塑或半流塑地质结构时的桩基施工方法，包括钢筋笼预先制备——桩机就位——对准待钻孔位——开钻成孔——钻孔至设计要求标高——开始提钻——提钻的同时中心孔泵送灌注混凝土——清理孔口倒插压入钢筋笼；
其特征是：
在钢筋笼预先制备工序，在淤泥层标高范围内的钢筋笼外周设置有保料钢丝网层，保料钢丝网层网眼的孔径，小于混凝土的粗骨料的粒径；
在倒插压入钢筋笼工序，使用在钢筋笼外周设置有保料钢丝网层的特制钢筋笼。

2.  按照权利要求1所述的有流塑或半流塑地质结构时的桩基施工方法所使用的装置，包括设置在桩孔砼浆料中的钢筋笼，其特征是：所述的钢筋笼外侧设置钢丝保料网层。

3.  按照权利要求1或2所述的有流塑或半流塑地质结构时的桩基施工方法使用的装置，其特征是所述的保料钢丝网层的网眼孔径，小于所灌注砼浆料中粗骨料的粒径。
4按照权利要求1或2所述的有流塑或半流塑地质结构时的桩基施工方法使用的装置，其特征是所述的保料钢丝网层设置高度，大于施工现场淤泥层或砂层高度。

有流塑或半流塑地质结构时的桩基施工方法及其使用装置
技术领域
本发明属于桩基设计和施工技术范畴，尤其是在有流塑或半流塑地质结构时的桩基施工方法及其使用装置。
背景技术
在桩基设计和施工中，要综合考虑岩土工程的地质条件、上部结构情况、荷载类型及环境条件等因素。
在一般粘土和填土层、粉土层、薄夹砂土层和一般非自重失陷黄土层等地质条件的土层的桩基施工工程中，由于螺旋钻孔泵送混凝土灌注桩法，质量易控制，施工周期短，是目前业内人士优先采用的施工方案。
螺旋钻孔泵送混凝土灌注桩在成孔中，是用一种大扭矩动力头带动的长螺旋钻杆快速干钻法，钻孔中大部分土在旋转钻进中被输送到螺旋钻杆的叶片上，土在上升时被积压致密与钻杆形成一土柱，土柱与钻杆间隙仅几毫米，类似于一个长活塞。即使在有地下水的地层，因土柱与钻孔间隙小，钻孔速度快，钻孔内渗出并积存的水很少，不影响混凝土的灌注。钻杆底部的钻孔上设有单向阀，钻至设计深度后停止钻杆回转，把搅好的并储备的流态混凝土通过泵的压力压至钻头底部，此时单向阀打开，混凝土压出并推动钻杆上升，孔内压满混凝土，由于孔内积聚压力，并有钻杆的抽吸作用，有利于提高桩的承载力，然后按设计要求插入钢筋笼，按惯例养护，桩基施工完成。
螺旋钻孔泵送混凝土灌注桩施工法，与传统的打入桩(预制混凝土桩或钢桩)施工法比较，具有以下明显的优点：
1.施工方法简单易行，无噪音，施工周期短；
2.节省费用，一般比混凝土打入桩节省费用30％以上，与打入钢桩相比节省费用40～50％以上；
3.对周围已建的(建)构筑物不产生震动影响。
螺旋钻孔泵送混凝土灌注桩施工法，与传统的泥浆护壁或沉管灌注桩相比具有以下优点：
1.工艺简单易行，质量易控制；没有泥浆产生而带来对环境的污染；
2.由于混凝土与孔壁的土层直接接触，相对于泥浆护壁法提高承载力20％左右；
3.施工效率比泥浆护壁法提高一倍，并节省护壁造浆和运输浆的费用。
但现有技术的螺旋钻孔泵送混凝土灌注桩施工法，仍然不理想；例如，在岩土工程地质的特殊情况，例如，地下有淤泥层或较厚的砂层，该淤泥层或砂层处于流塑或半流塑状态时；或在池塘回填、沿海地区，特别是在一边回填一边进行(建)构筑物施工的情况下，由于上层回填的填土缺乏自身固结，下面又存在流动的淤泥层，新建构筑物坐落在回填土上，而工期又要求紧的情况下等等，施工往往失败。
失败的主要原因是：在灌注完混凝土或反插入钢筋笼施工完后，淤泥层底标高以上桩孔中灌注的流态混凝土，由于自重的压力大于流塑的淤泥层压力，出现混凝土流失到流态的淤泥层中，而桩孔中流动的淤泥层底标高以上部分出现空孔现象；使砼灌注失败。
发明内容
本发明的发明目的是克服上述缺陷，设计一种在有流塑或半流塑地质结构时的桩基施工方法及其使用装置。当地下存在较厚的流塑淤泥(砂)层的地质条件时，螺旋钻孔泵送混凝土灌注桩施工法，仍可顺利施工。
本发明的发明目的是通过如下技术方案实施的：
研制一种有流塑或半流塑地质结构时的桩基施工方法，包括钢筋笼预先制备——桩机就位——对准待钻孔位——开钻成孔——钻孔至设计要求标高——开始提钻——提钻的同时中心孔泵送灌注混凝土——清理孔口倒插压入钢筋笼；其特征是：
在钢筋笼预先制备工序，在淤泥层标高范围内的钢筋笼外周设置有保料钢丝网层，保料钢丝网层网眼的孔径，小于混凝土的粗骨料的粒径；
在倒插压入钢筋笼工序，使用在钢筋笼外周设置有保料钢丝网层的特制钢筋笼。
上述的有流塑或半流塑地质结构时的桩基施工方法所使用的装置，包括设置在桩孔砼浆料中的钢筋笼，其特征是所述的钢筋笼外侧设置钢丝保料网层；
上述的有流塑或半流塑地质结构时的桩基施工方法使用的装置，其特征是所述的保料钢丝网层的网眼孔径，小于所灌注砼浆料中粗骨料的粒径；
上述的有流塑或半流塑地质结构时的桩基施工方法使用的装置，其特征是所述的保料钢丝网层设置高度，大于施工现场淤泥层或砂层高度。
本发明的优点是：
1.方法简易、独特、有效，所使用的装置，经济、缩短工期，保证工程质量；尤其适用于地下存在较厚的流塑淤泥(砂)层地地质条件时；
2.增加的构件——保料钢丝网，建筑工地极易得到，不改变原有的作业程序和习惯，基本不增加工时与成本；性能价格比优异，施工单位乐于采用；
3.本发明方法简易高效、经济，使用的装置制作简捷易学，一教就会，易于推广、普及，缩短工期。
附图说明
图1是本发明结构横剖面局部放大示意图；
图2是现有技术的钢筋笼结构示意图；
图3是本发明的“改进型钢丝笼”结构式意图；
图4是传统装置在施工现场实施状态对比示意图；
图5是发明装置在施工现场实施状态示意图。
具体实施方式
图中，1是钢筋笼的主筋；2是钢筋笼的箍筋；3是钢筋笼外侧设置的钢丝保料网层；4是桩孔中所灌注砼浆料中的粗骨料；5是桩孔中所灌注砼浆料；6是桩孔；7是自然地坪；8是素填土层；9是淤泥质粉质粘土层；10是粉质粘土层；11是中粗纱层；12是粘土层；13是现有技术的钢筋笼在桩孔中流失的“粗骨料”，堆积在淤泥质粉质粘土层9中的状态示意。
螺旋钻孔泵送混凝土灌注桩是桩基施工中常用的工艺，施工周期短，质量好。
现有技术的主要施工工艺为：钢筋笼预先制备——桩机就位对准待钻孔位——开钻成孔——钻孔至设计要求标高——开始提钻——提钻的同时中心孔泵送灌注混凝土——清理孔口反插压入钢筋笼。
但是，钻孔灌注桩在地下条件遇到流动的淤泥层时，当灌注混凝土完毕或倒插压入钢筋笼后，在淤泥层底部以上部分混凝土在初凝以前自动流到淤泥层中，出现淤泥层底标高以上混凝土下沉的现象，下沉最多会出现淤泥底标高以上的空孔现象。
本发明是在倒插压入钢筋笼前，在淤泥层标高范围内的钢筋笼外侧设置细钢丝网层，钢丝网层的网眼孔径小于混凝土的粗骨料，钢丝网层的作用是约束粗骨料对淤泥层不产生压力，防止粗骨料流失到淤泥层中，而使砼浆料中的混凝土浆自然流到钢丝网层的外侧与淤泥形成等力达到自然充孔的目的，保证灌注混凝土的质量。
在桩基施工中，当遇到地质条件地下有淤泥层和较厚的砂层时，往往给桩基施工带来很大困难，在采用螺旋钻孔泵送混凝土灌注桩中，由于存在流动的淤泥层往往使该施工方法灌注混凝土失败，这种地质条件在池塘回填、沿海地区，特别是在一边回填一边进行(建)构筑物施工的情况下，由于上层回填的填土缺乏自身固结，下面又存在流动的淤泥层，新建构筑物坐落在回填土上，而工期又要求紧的情况下，由于螺旋钻孔泵送混凝土质量易控制，施工周期短，若解决存在的穿过流动淤泥层灌注砼浆料问题，这种施工方法有效、经济、缩短工期。
本发明是在螺旋钻孔泵送混凝土灌注桩施工中，当钢筋笼制作完后，在钢筋笼外侧部分高度(钢筋笼后插压入桩孔中的地质条件是淤泥层的深度范围内)绑扎固定一层细钢丝网，灌注混凝土后反插压入钢筋笼，这样桩孔中在淤泥层的层深标高范围内，钢筋笼外侧就有一层细钢丝保护网，该层钢丝网将浇注的流态混凝土中的粗骨料约束在保护网内，不产生对淤泥层的压力，粗骨料就不会由于自身产生的压力流失到淤泥层中，而细骨料和混凝土浆的压力与流塑的淤泥层等力，达到保料、保压使桩基灌注混凝土成功。
本发明与现有技术施工工艺比较：
1、正常施工工艺
   (1)移动钻机，对中桩位、开始钻进；
   (2)按设计要求绑扎钢筋笼；
   (3)钻至设计标高；
   (4)在提钻的同时，中心孔泵送压入混凝土直指孔口；
   (5)提出并移开钻杆，吊装钢筋笼震动压入桩孔混凝土中。
2、本发明施工工艺：
   (1)移动钻机，对中桩位、开始钻进；
   (2)按设计要求绑扎在钢筋笼；
   (3)在钢筋笼(地下的流动淤泥标高范围内)外侧增加设置保料钢丝网层；
   (4)钻至设计标高；
   (5)在提钻的同时，中心孔泵送压入混凝土直指孔口；
   (6)提出并移开钻杆，吊装增加保料网层的钢筋笼震动压入桩孔砼中。
实践证明，施工中砼浆料中的“粗骨料”不流失，保证了施工进度和桩基工程质量，圆满地达到了预期的发明目的。社会、经济效益显著。