一種鑽孔樁施工鋼護筒下沉的方法

2023-09-19 15:44:40

專利名稱：一種鑽孔樁施工鋼護筒下沉的方法
技術領域：
本發明涉及的是一種鑽孔樁鋼護筒下沉的方法，特別適用於特殊地質條件下大直
徑超長鋼護筒下沉，屬於橋梁下部結構施工技術領域。
背景技術：
當前，大直徑鑽孔灌注樁在大型橋梁水中基礎中已得到廣泛的應用，且有向超大直徑、超長樁長方向發展的趨勢，使其施工鋼護筒的直徑、長度、壁厚與重量也隨之增加。鋼護筒結構自重加大對插打時起重設備的起重能力、插打設備的激震能力及施工平臺的承載能力都相應提高。現階段，鋼護筒均採用分節製造、現場對接、分次下沉的方法施工，但由於大直徑鋼護筒現場對接過程耗時較長，若受不良氣候影響停滯時間將更長，使樁周原已液化的土壤，在數小時的停滯後將重新穩定且更加密實，特別是在鋼護筒已入土較深或穿越硬土地質層時，鋼護筒四周將產生極大的摩阻力，即使採用進口設備、且雙機並聯使用的APE400B或ICEV360液壓振動打樁錘，達6400KN的激震力也無法傳至刃腳，樁尖土壤無法液化，鋼護筒下沉十分困難，工效極低。 此時，通常採取鋼護筒內吸泥、鋼護筒跟進、樁周高壓射水等處理方法，但往往一種方法難以奏效，經常幾種方法並用才能使鋼護筒下沉到位。但鋼護筒內吸泥、鋼護筒跟進的處理方法，標高控制要求嚴密，稍有不慎可能造成護筒底口翻砂，樁周土壤不均勻下滑；同時，樁周高壓射水亦有可能使樁周土壤間隙不均勻，造成鋼護筒在土壤側向壓力下發生傾斜，鋼護筒的平面位置及垂直度超標，直接影響鑽孔灌注樁的成樁質量。 一旦發生這種情況，處理起來時間周期更長，施工成本很大，嚴重地影響工程的施工進度與質量。

發明內容
本發明針對這種大直徑超長鋼護筒下沉困難、常規處理措施不足所存在的缺陷，提出一種在鋼護筒下沉前，先在鋼護筒的下沉位置，用高壓旋噴鑽機沿鋼護筒的直徑圓周線，按一定間距對特殊地質段採用旋噴鑽機進行鑽孔處理，利用旋噴鑽機施工時噴射出的潤滑漿，改善下沉範圍局部地層的土壤性質，減小鋼護筒與土壤間的摩阻力，使其順利下沉至設計標高。該方法改變以往施工至鋼護筒出現下沉困難後再被動處理的思路，通過前期對樁位特殊地層條件、下沉各狀態下摩阻力研究，提前在鋼護筒下沉位置的部分插打高度範圍，通過高壓旋噴鑽機施工，形成環狀泥漿潤滑套，降低樁周摩阻力，同時由於環狀泥漿套的存在，鋼護筒下沉中四周土層對其水平作用力降低，導向裝置可更好地發揮導向作用，保證了鋼護筒的垂直度，從而確保了樁位的精度和工程進度。 本發明的技術解決方案， 一種鑽孔樁鋼護筒下沉的方法，利用已搭建完成的鋼護筒下沉施工平臺，測放出鋼護筒管壁圓周線，安裝單管高壓旋噴樁施工鑽機，沿擬插打鋼護筒管壁圓周線位置按50cm的間距鑽孔；利用高壓旋噴鑽機上的高壓泵旋噴泥漿，同時鑽杆以規定的速度邊旋轉邊提升，高壓射流使噴射高度範圍內的土體結構破壞，膨潤土漿液與土壤混合，形成一個改良的泥漿孔，整個鋼護筒管壁圓周線的全部高壓旋噴樁施工完成後
3形成一個環狀泥漿套；施工中根據樁位處地質情況確定處理範圍，或僅針對影響鋼護筒插 打的特殊地層進行處理，以保證鋼護筒下沉完成後，樁周仍然可保持鋼護筒自身的穩定，但 高壓旋噴樁的樁底標高至少應比鋼護筒底口標高高2倍的樁徑高度；用液壓式振動打樁錘 下沉鋼護筒至設計底標高，鋼護筒靜置一段時間，使樁周土壤有足夠的時間恢復原有性狀， 以期將泥漿對層的影響降低到最低限度。 所述的高壓旋噴鑽機採用20 30MPa的噴射壓力噴射膨潤土泥漿液或其他潤滑 劑，覆蓋整個旋噴鑽機施工高度，預計影響半徑20 25cm ;水中墩樁基施工時，最大衝刷線 以上地層直接採用膨潤土泥漿噴射；當設計考慮鋼護筒參與結構受力時，可採用超緩凝水 泥漿作為潤滑劑； 本發明的優點通過地質預處理，可用常規大直徑鑽孔樁鋼護筒插打的機具設備， 實現超大直徑超長鋼護筒下沉的平面精度、垂直度精度和標高控制，其投入設備簡單、安全 可靠、經濟適用、可操作性強，且對因特殊原因無法下沉到位的鋼護筒處理也有借鑑作用。
具體實施例方式
通過前期對超大直徑、超長樁位特殊地層條件、下沉各狀態下摩阻力等研究，提前 利用高壓旋噴鑽機沿鋼護筒圓周線，在鋼護筒下沉高度的部分土層範圍，旋噴潤滑漿，形成 一個環狀的泥漿潤滑套，改善下沉範圍局部地質層的土壤性質，減小鋼護筒與土壤間的摩 阻力，使其順利、準確地下沉至設計標高。通過高壓旋噴鑽機的地質預處理，可採用正常大 直徑鑽孔樁施工的鑽孔平臺、起重吊裝設備、液壓振動打樁設備；按常規大直徑鋼護筒分節 製造、現場對接、分次下沉的施工方法，進行特殊地質條件中超大直徑、超長鋼護筒下沉施 工。通過高壓旋噴鑽機的地質預處理，鋼護筒下沉範圍局部形成一個環狀泥漿套，使下沉時 特殊土層中的橫向作用力減少，導向裝置的導向作用更好，樁位的平面精度和垂直度精度 高。超大直徑超長鋼護筒下沉施工，不再受停滯時間限制，且高壓旋噴泥漿施工可提前進 行，不影響鋼護筒插打施工進度。本發明所用設備為常規地基加固使用的高壓旋噴鑽機，使 用簡單、安全可靠、經濟適用、可操作性強。不僅適用於大直徑超長鋼護筒下沉施工的預處 理，同時，對於前期對地質條件估計不足，而無法下沉至設計標高的鋼護筒，也有借鑑作用， 即沿鋼護筒的內、外壁旋噴泥槳，降低特殊地質層土壤性質，使鋼護筒順利下沉到設計標 高。
權利要求
一種鑽孔樁鋼護筒下沉的方法，其特徵是利用已搭建完成的鋼護筒下沉施工平臺，測放出鋼護筒管壁圓周線，安裝單管高壓旋噴樁施工鑽機，沿擬插打鋼護筒管壁圓周線位置按50cm的間距鑽孔；利用高壓旋噴鑽機上的高壓泵旋噴泥漿，同時鑽杆以規定的速度邊旋轉邊提升，高壓射流使噴射高度範圍內的土體結構破壞，膨潤土漿液與土壤混合，形成一個改良的泥漿孔，整個鋼護筒管壁圓周線的全部高壓旋噴樁施工完成後形成一個環狀泥漿套；施工中根據樁位處地質情況確定處理範圍，或僅針對影響鋼護筒插打的特殊地層進行處理，以保證鋼護筒下沉完成後，樁周仍然可保持鋼護筒自身的穩定，但高壓旋噴樁的樁底標高至少應比鋼護筒底口標高高2倍的樁徑高度；用液壓式振動打樁錘下沉鋼護筒至設計底標高，鋼護筒靜置一段時間，使樁周土壤有足夠的時間恢復原有性狀，以期將泥漿對層的影響降低到最低限度。
2. 根據權利要求1所述的一種鑽孔樁鋼護筒下沉的方法，其特徵是高壓旋噴鑽機採用 20-30MPa的噴射壓力噴射膨潤土泥漿液或其他潤滑劑，覆蓋整個旋噴鑽機施工高度，預計 影響半徑20-25cm ;水中墩樁基施工時，最大衝刷線以上地層直接採用膨潤土泥漿噴射；當 設計考慮鋼護筒參與結構受力時，可採用超緩凝水泥漿作為潤滑劑。
全文摘要
本發明是一種鑽孔樁鋼護筒下沉的方法，通過前期對特殊地層條件、下沉各狀態下摩阻力研究，對擬插打鋼護筒圓周線位置按一定間距，用高壓旋噴鑽機鑽孔、旋噴膨潤土泥漿液，形成護筒下沉高度部分範圍的環狀泥漿潤滑套，來改善特殊地質層的土壤性質，減小超長鋼護筒下沉時的摩阻力，達到準確下沉至設計標高的目的。優點通過地質預處理，可用常規大直徑鑽孔樁鋼護筒插打的機具設備，實現超大直徑超長鋼護筒下沉的平面精度、垂直度精度和標高控制，其投入設備簡單、安全可靠、經濟適用、可操作性強，且對因特殊原因無法下沉到位的鋼護筒處理也有借鑑作用。
文檔編號E02D5/38GK101705684SQ20091021262
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月13日 優先權日2009年11月13日
發明者丁勇, 周愛兵, 周祖幹, 曹春元, 朱琪, 楊啟海, 潘軍, 程晨, 袁先留, 賈珍 申請人:中鐵大橋局集團第四工程有限公司