專利名稱：前端振動鋼護筒處理樁基超厚流沙層施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于橋梁樁基施工領(lǐng)域，涉及一種樁基挖孔方法，尤其涉及一種在具有超厚流沙層地質(zhì)條件下的挖孔方法。
背景技術(shù)：
流沙層是樁基施工過程中經(jīng)常遇到的不良地質(zhì)，一旦挖孔過程中處理不當(dāng)，容易發(fā)生透水、孔壁坍塌等情況，不僅影響施工進(jìn)度，還很可能造成重大安全事故。針對含流沙層流沙層，尤其是超厚流沙層的施工，目前廣泛采用的是高壓灌漿處理、井點降水等方法。高壓注漿法是在樁孔的四周從地面鉆孔穿過流沙層，然后從鉆孔中下鋼花管(鋼 管的四周鉆有一些小孔)進(jìn)行注漿，使得樁孔周圍的流沙層固結(jié)成一個密實的整體，從而保證挖孔工作正常安全作業(yè)。高壓注漿法，高壓灌漿施工處理時間長，對設(shè)備和施工質(zhì)量要求較高，不僅影響施工現(xiàn)場，而且不易大面積施工，影響施工進(jìn)度，成本也較高。井點降水法是人工降低地下水位的一種方法。在樁孔流沙層開挖前，在樁孔四周埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管(井)，利用抽水設(shè)備抽水使所挖的流沙層始終保持干燥狀態(tài)的方法。井點降水法，容易破壞地層結(jié)構(gòu)，而且施工效率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，針對目前流沙層尤其是超厚流沙層的挖孔施工方法所存在的問題，提供一種費用低、效率高且不破壞底層結(jié)構(gòu)的挖孔施工方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下前端振動鋼護筒處理樁基超厚流沙層施工方法，其特征在于，包括以下步驟(I)制作振沉鋼護筒選擇內(nèi)徑比設(shè)計樁徑大6cm以上的鋼護筒，在鋼護筒內(nèi)沿鋼護筒軸向焊接一塊鋼隔板，鋼隔板的平面與鋼護筒的軸線平行；(2)按通常的人工挖孔樁施工方法開挖流沙層以上的非流沙層，每下挖一定深度，在樁孔內(nèi)壁澆筑一節(jié)護壁，澆筑護壁后的樁孔內(nèi)徑比設(shè)計樁孔內(nèi)徑大7cm以上；(3)開挖到流沙層后，向樁孔內(nèi)安裝并振沉所述鋼護筒；(4)在鋼護筒內(nèi)的鋼隔板上安裝振動錘，并調(diào)整振動錘的中線使其與鋼隔板的中心偏差小于2cm ；(5)通過振動錘振沉鋼護筒，每振沉一定深度，采用人工挖孔方式將鋼護筒內(nèi)的流沙層挖掘清除；(6)鋼護筒振沉到流沙層下的泥巖層后，人工挖孔到距鋼護筒底部30cm時先停止掘進(jìn)，沿護筒邊沿向余下的流沙層及流沙層下部的泥巖層植入一圈單根長IOOcm鋼筋，所述鋼筋以一定傾角向樁孔壁外側(cè)傾斜植入；(7)然后繼續(xù)向下掘進(jìn)，清除余下的流沙層并掘進(jìn)到流沙層下的泥巖層30cm，使植入的鋼筋有部分裸露在外，部分保留在下部泥巖層內(nèi)，然后澆筑60cm高4cm厚的鋼筋混凝土防水護壁，防水護壁將裸露在外的鋼筋澆筑在內(nèi)。
本發(fā)明采用鋼護筒振沉法，振動點設(shè)在鋼護筒前端，減少激振力的損失，增加了每次振動的進(jìn)尺，減少了振動次數(shù)，降低了振動錘對鋼護筒厚度的要求，減小了鋼護筒加工鋼板厚度，降低了成本。本發(fā)明施工效率高。鋼護筒安裝拆除方便，鋼隔板在加工鋼護筒時就焊接到位，振動錘與鋼隔板連接僅需5分鐘；鋼護筒一次振動僅需5 10分鐘即可下沉4m ;由于采用鋼護筒而減少了流沙層的護壁施工，單個挖孔樁進(jìn)尺可由原先的每天Im增加到每天2m。本發(fā)明封閉效果好。一次下沉即可封閉地下水，挖孔樁可進(jìn)行無水施工。本發(fā)明與傳統(tǒng)的高壓灌漿處理相比，可大面積施工且見效快，不影響現(xiàn)場施工，且費用低；與井點降水法相比，效率高，不破壞地層結(jié)構(gòu)，費用低。本發(fā)明質(zhì)量有保證，安全性好，對超過3m的超厚流沙層樁基施工具有較為廣泛的應(yīng)用價值。


圖I是本發(fā)明的施工流程2是含有流沙層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)示意3是鋼護筒的橫向剖視4是鋼護筒的縱向剖視5是流沙層上部土層開挖的狀態(tài)示意圖
圖6是樁孔內(nèi)安裝鋼護筒的狀態(tài)示意7是振沉鋼護筒的狀態(tài)示意8是流沙層掘進(jìn)的狀態(tài)示意9是向流沙層底部巖層植筋的狀態(tài)示意10是植筋處的樁孔平面剖視11是澆筑防水護壁后的樁孔狀態(tài)示意圖
具體實施例方式圖I是本發(fā)明前端振動鋼護筒處理樁基超厚流沙層施工方法的施工流程圖，包括以下步驟(I)制作振沉鋼護筒選擇內(nèi)徑比設(shè)計樁徑大6cm以上的鋼護筒，在鋼護筒內(nèi)沿鋼護筒軸向焊接一塊鋼隔板，鋼隔板的平面與鋼護筒的軸線平行；鋼隔板的中心位于鋼護筒的軸線上；(2)按通常的人工挖孔樁施工方法開挖流沙層以上的非流沙層，每下挖一定深度，在樁孔內(nèi)壁澆筑一節(jié)護壁，澆筑護壁后的樁孔內(nèi)徑比設(shè)計樁孔內(nèi)徑大7cm以上；(3)開挖到流沙層后，向樁孔內(nèi)安裝并振沉所述鋼護筒；(4)在鋼護筒內(nèi)的鋼隔板上安裝振動錘，并調(diào)整振動錘的中線使其與鋼隔板的中心偏差小于2cm ；(5)通過振動錘振沉鋼護筒，每振沉一定深度，采用人工挖孔方式將鋼護筒內(nèi)的流沙層挖掘清除；(6)鋼護筒振沉到流沙層下的泥巖層后，人工挖孔到距鋼護筒底部30cm時先停止掘進(jìn)，沿護筒邊沿向余下的流沙層及流沙層下部的泥巖層植入一圈單根長IOOcm鋼筋，所述鋼筋以一定傾角向樁孔壁外側(cè)傾斜植入；(7)然后繼續(xù)向下掘進(jìn)，清除余下的流沙層并掘進(jìn)到流沙層下的泥巖層30cm，使植入的鋼筋有部分裸露在外，部分仍保留在下部泥巖層內(nèi)，然后澆筑60cm高4cm厚的鋼筋混凝土防水護壁，防水護壁將裸露在外的鋼筋澆筑在內(nèi)。以下通過一個具體的實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的方法進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖2所示為某大橋在樁基施工過程前，根據(jù)地質(zhì)勘查資料得到的地質(zhì)結(jié)構(gòu)示意圖，設(shè)計樁地面下16 19m為土層I，土層I下7. 5 8. 5m為流沙層2，流沙層2下為微風(fēng)化泥巖層3。采用短護壁吊模、機械鉆孔都無法穿過如此厚的流沙層。如采用井點降水施工，則耗時長，且降水效果在靠近微風(fēng)化層2米的位置效果得不到保證，給施工帶來安全隱患；如采用高壓灌漿施工處理，不僅對設(shè)備和施工質(zhì)量要求較高，且需要時間長。采用高壓注漿法、井點降水法都會影響工期，決定采用本發(fā)明前端振動鋼護筒處理樁基超厚流沙層施工方法。 施工前，先制作前端振沉鋼護筒。前端振沉鋼護筒的結(jié)構(gòu)見圖3、圖4所示。選擇內(nèi)徑比設(shè)計樁徑大6cm以上的鋼護筒4，在鋼護筒內(nèi)沿鋼護筒軸向焊接一塊鋼隔板5，鋼隔板5的平面與鋼護筒4的軸線O平行，且鋼隔板的中心位于鋼護筒的軸線O上。鋼護筒設(shè)計時直徑比設(shè)計樁徑大6cm以上，可為防透水護壁預(yù)留空間，防止在封水位置樁徑人為縮頸。所述鋼護筒的長度大于流沙層的厚度lm，在本實施例中，流沙層最厚處8. 5m，則鋼護筒長度為9. 5m。如此確定鋼護筒長度，在振沉后鋼護筒不用割除，可減少穿過流沙層后的多余鋼護筒割除造成的浪費。鋼護筒為單節(jié)，即不采用接長焊接，在施工過程中可減少焊接縫摩擦力對激振力的消耗。鋼護筒內(nèi)焊接的鋼隔板位于距鋼護筒的前端4m處。此處所述的前端，是指鋼護筒安裝到樁孔后的鋼護筒下端。如此設(shè)計可使振動點靠近鋼護筒前端，減少激振力的損失，增加了每次振動的進(jìn)尺，減少了振動次數(shù)，降低了振動錘對鋼護筒厚度的要求，減小了鋼護筒加工鋼板厚度，節(jié)約成本。鋼護筒內(nèi)部設(shè)置釣耳，便于鋼護筒吊裝。如圖5所示，按通常的人工挖孔樁施工方法開挖流沙層2以上的土層1，每下挖一定深度，在樁孔內(nèi)壁澆筑一節(jié)護壁6，澆筑護壁6后的樁孔內(nèi)徑比設(shè)計樁孔內(nèi)徑大7cm以上，便于鋼護筒的安裝。開挖到流沙層2后，向樁孔內(nèi)安裝振沉鋼護筒4。鋼護筒4的安裝狀態(tài)如圖6所
/Jn o在安裝鋼護筒前，先采用探孔器進(jìn)行檢查樁孔徑和豎直度，對突起位置進(jìn)行人工修整。鋼護筒的起吊采用25t汽車吊，通過2根等長的鋼絲繩連接桶內(nèi)吊耳進(jìn)行起吊，保證鋼護筒的豎直度，人工配合吊車進(jìn)行定位，中心偏差滿足規(guī)范要求。在鋼護筒內(nèi)的鋼隔板5上安裝振動錘7，如圖7所示。振動錘7安裝前，先在鋼隔板上標(biāo)出中心線,保證振動錘的中線與橫隔板的中心偏差小于2cm。通過振動錘振7沉鋼護筒4，每振沉一定深度，采用人工挖孔方式將鋼護筒內(nèi)的流沙層挖掘清除，如圖8所示。鋼護筒按標(biāo)高計算已振沉到微風(fēng)化泥巖位置，且鋼護筒已不再下沉后，振動錘應(yīng)多振60秒，盡量使鋼護筒與微風(fēng)化泥巖接觸，減少透水。鋼護筒振沉到流沙層下的泥巖層后，人工挖孔到距鋼護筒底部30cm時先停止掘進(jìn)，沿護筒4的底部邊沿向余下的30cm厚流沙層及流沙層2下部的泥巖層3植入一圈鋼筋8，鋼筋8可采用O 25mm的螺紋鋼，鋼筋單根長100cm，以一定傾角向樁孔壁外側(cè)傾斜植入；所述向外傾斜的角度為3°到8°，優(yōu)選采用5°傾角。圖9所示的是向流沙層及其下部巖層植筋的狀態(tài)示意圖。當(dāng)護筒振4沉到位后，可割除鋼隔板5。鋼隔板5的割除可采用氣割，整塊割除，便于重復(fù)利用。
圖10是植筋后的樁孔平面剖視圖，可看到植入的鋼筋8繞樁孔密集排列。植筋完成后，繼續(xù)向下人工挖孔掘進(jìn)，清除余下的流沙層，并掘進(jìn)到流沙層下的泥巖層30cm，使植入的鋼筋8部分裸露在外，部分仍保留在下部泥巖層內(nèi)，然后澆筑60cm高4cm厚的鋼筋混凝土防水護壁9，防水護壁9將裸露在外的鋼筋澆筑在內(nèi)。防水護壁采用與樁基同標(biāo)號的鋼筋混凝土。澆筑防水護壁9后的樁孔狀態(tài)見圖11所示。鋼護筒保留在樁孔內(nèi)，起流沙層護壁和防水作用。通過上述方法，挖孔施工即安全通過流沙層，然后采用通常的人工挖孔方法繼續(xù)向下開挖泥巖層，直至樁孔成孔。
權(quán)利要求
1.前端振動鋼護筒處理樁基超厚流沙層施工方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)制作振沉鋼護筒選擇內(nèi)徑比設(shè)計樁徑大6cm以上的鋼護筒，在鋼護筒內(nèi)沿鋼護筒軸向焊接一塊鋼隔板，鋼隔板的平面與鋼護筒的軸線平行； (2)按通常的人工挖孔樁施工方法開挖流沙層以上的非流沙層，每下挖一定深度，在樁孔內(nèi)壁澆筑一節(jié)護壁，澆筑護壁后的樁孔內(nèi)徑比設(shè)計樁孔內(nèi)徑大7cm以上； (3)開挖到流沙層后，向樁孔內(nèi)安裝并振沉所述鋼護筒； (4)在鋼護筒內(nèi)的鋼隔板上安裝振動錘，并調(diào)整振動錘的中線使其與鋼隔板的中心偏差小于2cm ； (5)通過振動錘振沉鋼護筒，每振沉一定深度，采用人工挖孔方式將鋼護筒內(nèi)的流沙層挖掘清除； (6)鋼護筒振沉到流沙層下的泥巖層后，人工挖孔到距鋼護筒底部30cm時先停止掘進(jìn)，沿護筒邊沿向余下的流沙層及流沙層下部的泥巖層植入一圈單根長IOOcm鋼筋，所述鋼筋以一定傾角向樁孔壁外側(cè)傾斜植入； (7)然后繼續(xù)向下掘進(jìn)，清除余下的流沙層并掘進(jìn)到流沙層下的泥巖層30cm，使植入的鋼筋有部分裸露在外，部分保留在下部泥巖層內(nèi)，然后澆筑60cm高4cm厚的鋼筋混凝土防水護壁，防水護壁將裸露在外的鋼筋澆筑在內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的前端振動鋼護筒處理樁基超厚流沙層施工方法，其特征在于所述鋼護筒內(nèi)焊接的鋼隔板位于距鋼護筒的前端4m處。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的前端振動鋼護筒處理樁基超厚流沙層施工方法，其特征在于所述鋼護筒的長度比流沙層的厚度大lm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的前端振動鋼護筒處理樁基超厚流沙層施工方法，其特征在于所述步驟(6)中，植入的鋼筋向外傾斜的角度為3°到8°。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的前端振動鋼護筒處理樁基超厚流沙層施工方法，其特征在于所述步驟(6)中，植入的鋼筋向外傾斜的角度為5°。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的前端振動鋼護筒處理樁基超厚流沙層施工方法，其特征在于所述植入的鋼筋為0 25_的螺紋鋼。
全文摘要
本發(fā)明公開一種前端振動鋼護筒處理樁基超厚流沙層施工方法，預(yù)先制作一種前端振沉鋼護筒，在鋼護筒內(nèi)沿鋼護筒軸向焊接一塊鋼隔板，鋼隔板的平面與鋼護筒的軸線平行；在人工挖孔開挖到流沙層后，向樁孔內(nèi)安裝并振沉鋼護筒；鋼護筒振沉到流沙層下的泥巖層后，人工挖孔到距鋼護筒底部30cm時先停止掘進(jìn)，沿護筒邊沿向余下的流沙層及流沙層下部的泥巖層植入一圈單根長100cm鋼筋，然后繼續(xù)向下掘進(jìn)到流沙層下的泥巖層30cm，并澆筑60cm高4cm厚的鋼筋混凝土防水護壁。本發(fā)明能在不影響地面施工現(xiàn)場、不破壞地層結(jié)構(gòu)的情況下，快速高效通過流沙層，且成本低，安全性高。
文檔編號E02D7/18GK102704480SQ20121018043
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月3日
發(fā)明者張占國, 王志強, 王昕 , 王海平, 郝明 申請人:中交第四公路工程局有限公司