潮汐環境衝擊成孔灌注樁施工工法
2023-12-10 18:12:37 2
潮汐環境衝擊成孔灌注樁施工工法
【專利摘要】本發明公開了潮汐環境衝擊成孔灌注樁施工工法，包括如下步驟：（a）施工準備；（b）孔心定位；（c）鑽機就位；（d）灌注樁造孔；（e）永久性鋼護筒護壁；（f）鑽孔驗收；（g）鋼筋籠製作與安放；（h）灌注樁澆築；（i）清掃整理。本發明解決灌注樁施工在較厚水下塊石層錢塘江內塊石層厚，地質複雜的丁壩與多次拋石搶險塘段，能較大程度的縮短施工工期，通過採用鋼壁套筒，對樁基起永久性的保護作用，減少因壩體受侵蝕的產生的維修費用，並採用先進的潛孔錘偏心跟管鑽進技術提高鑽機的鑽杆和跟進套管的單根長度，使用永久性套筒護壁，不存在塌孔及斷樁的缺點，改進了鑽孔的工藝，經濟效益和技術效果十分可觀。
【專利說明】潮汐環境衝擊成孔灌注粧施工工法
【技術領域】
[0001]本發明涉及潮汐環境衝擊成孔灌注樁施工工法。
【背景技術】
[0002]隨著科技水平的不斷提高，人們對工程建設領域遇到的大部分複雜地層鑽進難題的解決有了較好、可靠的技術支撐，潛孔錘偏心跟管鑽進技術的進步，給灌注樁施工的技術工作者、給社會帶來了福音。
[0003]潮汐環境下較厚塊石層(> 2m)、混凝垢中的灌注樁造孔一直是施工的難題，快速衝擊成孔灌注樁施工工法是我們建立在潛孔錘偏心跟管鑽進技術的基礎上，具有的一種具有設備輕便、快捷、經濟、高效等特點的施工工法。在潮汐環境，丁壩施工過程中採用傳統的施工鑽孔工藝大都採用跟管、衝抓成孔等方法，存在施工速度慢、效率低、施工質量難以保證等難題，不能很好滿足工程需要，且具有不同程度上的局限性。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於提供潮汐環境衝擊成孔灌注樁施工工法。
[0005]本發明採用如下技術方案:
[0006]潮汐環境衝擊成孔灌注樁施工工法，其特徵在於包括如下步驟:
[0007](a)準備工作:施工人員掌握設計意圖，進行施工準備；施工準備包括熟悉相關技術設計資料、施工圖紙及潛孔錘偏心跟管鑽進技術標準規範等工作；施工前由相關技術人員對工程項目所在地的水文氣象、潮位特徵等進行調查；根據調查報告確定工作時間；
[0008](b)孔心定位:測量員根據對圖紙和實地的詳細觀察和分析，利用業主提供的測量控制點與本工程坐標之間的相互關係，計算出測量控制點對工程坐標之間的角度和距離，然後採用經緯儀控制，進行本工程控制樁設置；
[0009](C)鑽機就位:鑽機通過軌道移動至孔心定位點附近，在通過懸吊鉛垂線進行精確定位；
[0010](d)灌注樁造孔:首先根據工程設計圖紙定位出孔位，然後移動鑽機到位，利用水平尺調整鑽機，鑽機穩固後，在作業面表層用潛孔錘偏心跟管鑽具，鑽進直至Irn為止，鑽進過程風壓根據情況隨時調整，維持在0.8Mpa，跟管兩節後可調整風壓至1.1Mpa,隨著地層變化可調整鑽壓；衝擊成孔，鋼套管按1.5m 一節事先準備，並可安裝在鑽機上，隨成孔進度同時跟進，套管與套管接管採用絲口套接，保證其連接強度，當成孔至設計深度後，提出鑽具，鑽孔結束，並馬上進行後續鋼筋籠安裝和砼澆灌；
[0011](e)永久性鋼護筒護壁:通過起吊設備，首根套管放置開孔位置，其餘套管起吊至首根套管頂部，套管之間的連接為絲口連接，人工配合鏈鉗安裝；
[0012](f)鑽孔驗收:待鑽機鑽孔至設計標高時，工作人員自檢合格後，書面通知監理及業主進行終孔驗收；
[0013](g)鋼筋籠製作與安放:鋼筋籠的製作前，技術人員應根據圖紙要求對樁的鋼筋進行配料，寫配料單，工人在核對鋼筋規格、數量等確認無誤後在對鋼筋進行加工製作；鋼筋的連接採用電弧焊接，焊接長度符合規範要求，鋼筋籠主筋接頭要錯開，每一截面上接頭數量不超過50%，按設計要求的鋼筋位置布置好箍筋，箍筋與主筋連接纏繞緊密，將箍筋點焊在主筋上；成型後的鋼筋籠自檢合格後報監理驗收，驗收合格後掛牌置於專用場地處採用下墊上蓋存放，妥善保護；根據現場實際情況確定鋼筋籠的每節長度，在加工場地分節製作，其分段長度為4.5m,待安放鋼筋籠時，用吊機先將一段鋼筋籠吊入孔中，在高於工作面50cm的位置，用兩根鋼管穿過鋼筋籠橫截面，擱在永久性套管頂面上，起到支撐的作用，再用吊車將另一分段鋼筋籠吊起適宜高度與前一鋼筋籠進行電弧焊接，依此方式對於分段鋼筋籠進行安放；
[0014](h)灌注樁澆築:待安放鋼筋籠完畢後，儘可能在最短的時間內進行砼澆灌，砼採用商品混凝土，經瀉槽運至壩面壩根處，經人工二次翻拌後通過雙膠輪車運至灌注樁孔位處，人工澆灌，插入式振搗器振搗，人工抹面整平樁頂面，採用鋼管作為澆築混凝土的導管，使用前在地面進行拼裝連接，接頭用法蘭盤加橡膠墊連接；導管在使用前進行必要的水密性、水壓力試驗、接頭抗拉和隔水栓通過試驗，確保無漏水、滲水現象，經驗收合格後方能使用；待導管下完後，在混凝土澆筑前須再用測繩(測錘)量測孔深、孔底沉渣厚度，沉渣厚度等於衝孔的深度與孔的深度差值，直至沉渣厚度符合設計要求後才能允許澆灌混凝土 ；混凝土開始澆築時間應控制在I小時之內，不宜超過2小時；時間過長，導致孔底沉渣過多，應重新清孔；混凝土澆灌時應檢查隔水栓是否放置；在混凝土澆灌過程中，卸管時須在適宜混凝土面高度時進行，導管根據混凝土的澆築速度均勻提升；在混凝土澆築過程中，必須抽樣檢測混凝土的坍落度，宜控制在180-200mm之間，並在現場對混凝土試塊進行見證取樣；
[0015]⑴清掃整理:在灌注完成後，對壩面及樁頂進行清理，以及樁頭的保養。
[0016]本發明由於採用了上述技術方案，具有以下有益效果:
[0017]該潮汐環境衝擊成孔灌注樁施工工法採用潛孔錘偏心跟管鑽進技術改變了傳統的成孔作業機理，大大提高了鑽進的效率，為後續工作安放鋼筋籠、灌注樁的澆築贏得了寶貴的時間。解決灌注樁施工在較厚水下塊石層(> 2m)錢塘江內塊石層厚，地質複雜的丁壩與多次拋石搶險塘段，能較大程度的縮短施工工期，通過採用鋼壁套筒，對樁基起永久性的保護作用，減少因壩體受侵蝕的產生的維修費用。整個實施過程進行了統一的規劃、設計、施工和協調管理，採用先進的潛孔錘偏心跟管鑽進技術提高鑽機的鑽杆和跟進套管的單根長度，使用永久性套筒護壁，不存在塌孔及斷樁的缺點，改進了鑽孔的工藝，經濟效益和技術效果十分可觀。本施工工法簡單容易實現，實用性強，具有較強的適用性，適用於各種環境中，對於埋深較大的塊石層、混凝垢卵礫石層、坡積層、流砂層等無法有效採用常規辦法處理的地質條件下，進行灌注樁造孔等基礎處理項目的工程建設行業的樁基施工工程。
【具體實施方式】
[0018]本發明潮汐環境衝擊成孔灌注樁施工工法，包括如下步驟:
[0019](a)準備工作:施工人員掌握設計意圖，進行施工準備。施工準備包括熟悉相關技術設計資料、施工圖紙及潛孔錘偏心跟管鑽進技術標準規範等工作。施工前由相關技術人員對工程項目所在地的水文氣象、潮位特徵等進行調查。根據調查報告確定適宜的工作時間。[0020](b)孔心定位:測量員根據對圖紙和實地的詳細觀察和分析，利用業主提供的測量控制點與本工程坐標之間的相互關係，計算出測量控制點對工程坐標之間的角度和距離，然後採用經緯儀控制，進行本工程控制樁設置。
[0021](c)鑽機就位:鑽機通過軌道移動至孔心定位點附近，在通過懸吊鉛垂線進行精確定位。
[0022](d)灌注樁造孔:首先根據工程設計圖紙定位出孔位，然後移動鑽機到位，利用水平尺調整鑽機，鑽機穩固後，在作業面表層用潛孔錘偏心跟管鑽具，鑽進直至Im為止，鑽進過程風壓根據情況隨時調整，基本維持在0.8Mpa，一般跟管兩節後可調整風壓至1.1Mpa左右，隨著地層變化可調整鑽壓。衝擊成孔，鋼套管按1.5m左右一節事先準備，並可安裝在鑽機上，隨成孔進度同時跟進，套管與套管接管採用絲口套接，保證其連接強度，當成孔至設計深度後，提出鑽具，鑽孔結束，並馬上進行後續鋼筋籠安裝和砼澆灌。
[0023]本工程鑽機進尺3m/h左右(包括拆除鑽杆及人工接管時間)，根據設計孔深，大潮汛每根樁需分二潮完成。小潮汛可連續作業，基本可以一潮施打一根。
[0024](e)永久性鋼護筒護壁:通過起吊設備，首根套管(含套靴)放置開孔位置，其餘套管起吊至首根套管頂部，套管之間的連接為絲口連接，人工配合鏈鉗安裝。
[0025](f)鑽孔驗收:待鑽機鑽孔至設計標高時，工作人員自檢合格後，書面通知監理及業主進行終孔驗收。
[0026](g)鋼筋籠製作與安放:鋼筋籠的製作前，技術人員應根據圖紙要求對樁的鋼筋進行配料，寫配料單，工人在核對鋼筋規格、數量等確認無誤後在對鋼筋進行加工製作。鋼筋的連接採用電弧焊接，焊接長度符合規範要求，鋼筋籠主筋接頭要錯開，每一截面上接頭數量不超過50%，按設計要求的鋼筋位置布置好箍筋，箍筋與主筋連接纏繞緊密，將箍筋點焊在主筋上。成型後的鋼筋籠自檢合格後報監理驗收，驗收合格後掛牌置於專用場地處採用下墊上蓋存放，妥善保護。
[0027]根據現場實際情況確定鋼筋籠的每節長度，在加工場地分節製作，其分段長度為
4.5m，待安放鋼筋籠時，用吊機先將一段鋼筋籠吊入孔中，在高於工作面50cm的位置，用兩根鋼管穿過鋼筋籠橫截面，擱在永久性套管頂面上，起到支撐的作用，再用吊車將另一分段鋼筋籠吊起適宜高度與前一鋼筋籠進行電弧焊接，依此方式對於分段鋼筋籠進行安放。
[0028](h)灌注樁澆築:待安放鋼筋籠完畢後，儘可能在最短的時間內進行砼澆灌。砼採用商品混凝土，經瀉槽運至壩面壩根處，經人工二次翻拌後通過雙膠輪車運至灌注樁孔位處，人工澆灌，插入式振搗器振搗，人工抹面整平樁頂面。
[0029]本工程樁徑為426的衝擊灌注樁，鋼筋籠內徑為290，可採用直徑250的鋼管作為澆築混凝土的導管，使用前在地面進行拼裝連接，接頭用法蘭盤加橡膠墊連接。導管在使用前進行必要的水密性、水壓力試驗、接頭抗拉和隔水栓通過試驗，確保無漏水、滲水現象，經驗收合格後方能使用。
[0030]待導管下完後，在混凝土澆筑前須再用測繩(測錘)量測孔深、孔底沉渣厚度，沉渣厚度等於衝孔的深度與孔的深度差值。直至沉渣厚度符合設計要求後才能允許澆灌混凝土。
[0031]混凝土開始澆築時間應控制在I小時之內，不宜超過2小時。時間過長，導致孔底
沉渣過多，應重新清孔。混凝土澆灌時應檢查隔水栓是否放置。[0032]在混凝土澆灌過程中，卸管時須在適宜混凝土面高度時進行，導管根據混凝土的燒築速度均勻提升。
[0033]在混凝土澆築過程中，必須抽樣檢測混凝土的坍落度，宜控制在180_200mm之間，並在現場對混凝土試塊進行見證取樣。
[0034](i)清掃整理:在灌注完成後，對壩面及樁頂進行清理，以及樁頭的保養，防止潮水對樁頭的侵蝕破壞。
[0035]本施工工法的材料和設備:
[0036]1、支架材料
[0037]本工程鑽機支架採用Φ48Χ3.5鋼管，扣件式鋼管腳手架，由扣件、立杆、橫杆、支座組成。鋼管縱橫1.2m雙向布置，兩側立有斜撐和剪刀撐用於抵擋潮水的側向衝擊力。
[0038]2、商品混凝土
[0039]本工程由於在一個潮汛期澆築的砼量不大，考慮產品的經濟性，故採用商品混凝土，強度等級為C30，具有和易性，其配合比應通過實驗確定，坍落度宜為180-220mm，水泥的用量不應少於360kg/m3。水下灌注混凝土的含砂率宜為40%_50%，並選用中粗砂，粗骨料的最大粒徑應小於40mm。
[0040]3、導管
[0041]導管的壁厚不小於3mm,直徑宜為220_260_，直徑製作的偏差不應超過2mm,導管的分節長度可視工藝要求確定，底管長度不宜小於4m，接頭宜採用雙螺紋方扣快速接頭。導管使用前要應試拼裝、試壓、試水壓力可取為0.6-1.0Mpa0每次灌注後對導管內外進行清洗。
[0042]4、永久性套管
[0043]套管的選擇一般遵循耐衝擊和輕便、經濟等特點，同時需滿足屈服強度，抗壓強度等要求。普通地質套管(如:DZ40)的屈服強度> 390Mpa，抗拉強度> 680Mpa，且孔徑基本在168左右，廣泛應用於地質勘探中。本施工工法中孔徑為426，遠大於普通的地質套管168孔徑，因此對套管材質及熱處理性能要求較高,尤其是管靴的材質,普通地質套管(如168)採用40CrMnMo (DZ40)高強度材料，選取材質為R780定做地質套管(屈服> 520Mpa、抗拉≥780Mpa)，壁厚為10mm，且絲口經過高質量的淬火熱處理，以防鑽孔過程中由於受到外部地層摩擦阻力及鑽頭受力不均發生斜孔從而導致套管斷裂，因一旦發生斷管事故，需將底部套管全數拔出並重新開孔，浪費人力物力。
[0044]5、鑽杆
[0045]鑽杆的選擇相對簡單，主要是考慮其強度，目前市場主要有兩種Φ73和Φ89，先採用Φ89鑽杆作為試驗，經試驗施打時鑽杆斷裂(斷裂原因主要是衝擊器及偏心鑽頭重量較大，長時間工作後在鑽杆薄弱環節發生斷裂)；後選用Φ 127鑽杆,該杆體材料也為R780(屈服> 520Mpa、抗拉> 780Mpa)，為防止鑽杆與鑽機結合部位因旋轉產生扭力發生斷裂，施工時在該部位加上得當的焊接，基本能滿足使用需要。
[0046]6、機具設備
【權利要求】
1.潮汐環境衝擊成孔灌注樁施工工法，其特徵在於包括如下步驟： (a)準備工作：施工人員掌握設計意圖，進行施工準備；施工準備包括熟悉相關技術設計資料、施工圖紙及潛孔錘偏心跟管鑽進技術標準規範等工作；施工前由相關技術人員對工程項目所在地的水文氣象、潮位特徵等進行調查；根據調查報告確定工作時間； (b)孔心定位：測量員根據對圖紙和實地的詳細觀察和分析，利用業主提供的測量控制點與本工程坐標之間的相互關係，計算出測量控制點對工程坐標之間的角度和距離，然後採用經緯儀控制，進行本工程控制樁設置； (C)鑽機就位：鑽機通過軌道移動至孔心定位點附近，在通過懸吊鉛垂線進行精確定位； (d)灌注樁造孔：首先根據工程設計圖紙定位出孔位，然後移動鑽機到位，利用水平尺調整鑽機，鑽機穩固後，在作業面表層用潛孔錘偏心跟管鑽具，鑽進直至Im為止，鑽進過程風壓根據情況隨時調整，維持在O. 8Mpa，跟管兩節後可調整風壓至I. IMpa，隨著地層變化可調整鑽壓；衝擊成孔，鋼套管按I. 5m 一節事先準備，並可安裝在鑽機上，隨成孔進度同時跟進，套管與套管接管採用絲口套接，保證其連接強度，當成孔至設計深度後，提出鑽具，鑽孔結束，並馬上進行後續鋼筋籠安裝和砼澆灌； (e)永久性鋼護筒護壁：通過起吊設備，首根套管放置開孔位置，其餘套管起吊至首根套管頂部，套管之間的連接為絲口連接，人工配合鏈鉗安裝； (f)鑽孔驗收：待鑽機鑽孔至設計標高時，工作人員自檢合格後，書面通知監理及業主進行終孔驗收； (g)鋼筋籠製作與安放：鋼筋籠的製作前，技術人員應根據圖紙要求對樁的鋼筋進行配料，寫配料單，工人在核對鋼筋規格、數量等確認無誤後在對鋼筋進行加工製作；鋼筋的連接採用電弧焊接，焊接長度符合規範要求，鋼筋籠主筋接頭要錯開，每一截面上接頭數量不超過50%，按設計要求的鋼筋位置布置好箍筋，箍筋與主筋連接纏繞緊密，將箍筋點焊在主筋上；成型後的鋼筋籠自檢合格後報監理驗收，驗收合格後掛牌置於專用場地處採用下墊上蓋存放，妥善保護；根據現場實際情況確定鋼筋籠的每節長度，在加工場地分節製作，其分段長度為4. 5m,待安放鋼筋籠時，用吊機先將一段鋼筋籠吊入孔中，在高於工作面50cm的位置，用兩根鋼管穿過鋼筋籠橫截面，擱在永久性套管頂面上，起到支撐的作用，再用吊車將另一分段鋼筋籠吊起適宜高度與前一鋼筋籠進行電弧焊接，依此方式對於分段鋼筋籠進行安放； (h)灌注樁澆築：待安放鋼筋籠完畢後，儘可能在最短的時間內進行砼澆灌，砼採用商品混凝土，經瀉槽運至壩面壩根處，經人工二次翻拌後通過雙膠輪車運至灌注樁孔位處，人工澆灌，插入式振搗器振搗，人工抹面整平樁頂面，採用鋼管作為澆築混凝土的導管，使用前在地面進行拼裝連接，接頭用法蘭盤加橡膠墊連接；導管在使用前進行必要的水密性、水壓力試驗、接頭抗拉和隔水栓通過試驗，確保無漏水、滲水現象，經驗收合格後方能使用；待導管下完後，在混凝土澆筑前須再用測繩(測錘）量測孔深、孔底沉渣厚度，沉渣厚度等於衝孔的深度與孔的深度差值，直至沉渣厚度符合設計要求後才能允許澆灌混凝土 ；混凝土開始澆築時間應控制在I小時之內，不宜超過2小時；時間過長，導致孔底沉渣過多，應重新清孔；混凝土澆灌時應檢查隔水栓是否放置；在混凝土澆灌過程中，卸管時須在適宜混凝土面高度時進行，導管根據混凝土的澆築速度均勻提升；在混凝土澆築過程中，必須抽樣檢測混凝土的坍落度，宜控制在180-200mm之間，並在現場對混凝土試塊進行見證取樣； (i)清掃整理:在灌 注完成後，對壩面及樁頂進行清理，以及樁頭的保養。
【文檔編號】E02D5/40GK103526747SQ201310447129
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月26日 優先權日:2013年9月26日
【發明者】金南蘭, 馬炳興, 鄒斌, 方正, 劉學應 申請人:浙江錢塘江水利建築工程公司