一种PHC斜向嵌岩桩施工方法
本发明涉及混凝土灌注桩施工技术领域，尤其涉及一种PHC斜向嵌岩桩施工方法，该施工方法对PHC管桩及嵌岩芯施工，PHC管桩包括直桩和斜桩，通过对PHC管桩的斜桩及直桩施打，完成沉桩，沉桩后再PHC管桩内孔采用冲击钻机钻孔，钻孔前，对空心锤头及施工装置进行改进，顺利完成PHC斜向嵌岩桩的施工过程，包括钻孔，注浆清孔及检验，钢筋笼制作、运输及安装，以及灌注嵌岩芯混凝土，最后进行成桩检测，这一施工方法成功解决了PHC桩桩基承载力较低的问题，在不采用大型设备的前提下，就能提高PHC预制管桩的稳定性，通过钻孔、浇筑嵌岩芯的施工方式不仅桩基稳定性好，而且对控制工程成本造价及安全投入也大有帮助。
发明专利
CN202311457484.8
2023-11-03
CN117364756A
2024-01-09
E02D5/58(2006.01)
中交第四航务工程局有限公司%中交四航局第八工程有限公司
陈刚强;王俊;刘建东;罗啸川;毕绍伟
510290 广东省广州市海珠区沥滘路368号;
四川仓颉律师事务所
曹华%张勇
广东;44
1.一种PHC斜向嵌岩桩施工方法，其特征在于，在对包括PHC管桩（1）的斜桩在内的PHC嵌岩桩进行施工时，施工步骤主要包括： 步骤A：PHC嵌岩桩施工准备，包括PHC管桩（1）的施工及嵌岩芯（9）的施工，确定PHC嵌岩桩深度及施工计划； 步骤B： 施打PHC管桩（1），将PHC管桩（1）施打至设计标高，在施打前进行PHC管桩（1）的制作、运输，所述PHC管桩（1）包括直桩和斜桩，斜桩的斜度在1：5~1：7之间； 步骤C：选择钻机型号和锤型，并根据钻机型号和锤型搭建施工作业平台，施工作业平台采用钢平台； 步骤D：锤型改造和导向装置安装，使钻机适用于PHC斜向嵌岩桩的施工过程； 步骤E：钻机就位、调整角度后固定，使钻机的起吊钢丝绳（13）、空心锤头（10）、PHC管桩（1）的斜向桩和钻孔中心位于同一条线上； 步骤F：钻孔作业，钻机冲击钻进，并将钻进产生的渣土外运，避免污染施工作业平台； 步骤G：注浆，在钻孔作业时，进行泥浆配制，并注入泥浆； 步骤H：清孔及检验，反复查验岩样和孔深，使桩孔满足预先确定的深度，然后进行第一次清孔； 步骤I：钢筋笼制作、运输及安装； 步骤G：灌注嵌岩芯混凝土，在灌注前，安装浇筑导管（15）并进行二次清孔，同时测量混凝土面高层，确保浇筑的混凝土与浇筑导管口的位置关系； K、成桩检测，成桩后进行检测。 2.根据权利要求1所述的PHC斜向嵌岩桩施工方法，其特征在于，所述步骤A中，PHC嵌岩桩依次穿过流沙层（2）、淤泥层（3）、粉质黏土层（4）、中砂层（5）、粗砾砂混卵石层（6）、强风化凝灰岩层（7）、中风化凝灰岩层（8），所述嵌岩芯（9）从中风化凝灰岩层（8）中继续向下延伸，嵌岩的深度根据岩层类型确定：岩层饱和单轴抗压强度平均值在7.4~17.5MPa之间时，判定岩层属软岩，嵌岩芯（9）的嵌岩深度为8.0米及8.0米以上；当岩层饱和单轴抗压强度平均值在20.5~28.5MPa之间时，判定岩层为较软岩，嵌岩芯（9）的嵌岩深度为5.0米及5.0以上。 3.根据权利要求1所述的PHC斜向嵌岩桩施工方法，其特征在于，所述步骤D中，对冲击钻机的空心锤头（10）长度及钻杆进行改造，将空心锤头（10）的长度加长至14-18m之间，并在空心锤头（10）及钻杆上设置多个导向器（12）。 4.根据权利要求3所述的PHC斜向嵌岩桩施工方法，其特征在于，所述空心锤头（10）上安装有反浆清洗管（11），所述反向清洗管（11）包括钢管段（111）和软管段（112），所述钢管段（111）安装在空心锤头（10）的底部，长度范围在300mm-600mm，所述软管段（112）与钢管段（111）连接，并接出至PHC管桩孔外。 5.根据权利要求1所述的PHC斜向嵌岩桩施工方法，其特征在于，所述步骤F中的钻孔作业，具体包括如下施工内容： f1：先选取两根PHC管桩进行施工，包括一根直桩和一根斜桩； f2：先采用低锤密击，锤高0.4m~0.6m，钻进过程中，同时向孔内投放黏土泥浆护壁，持续钻进直至孔深达PHC桩底下3.0m~4.0m后加快速度，提高冲程，至1.5m~2.0m，并连续冲击，在钻进过程中，当钻头内装满砂土后，将钻斗提升上来并卸出砂土至装泥料斗； f3：冲孔时随时测定和控制泥浆密度，每冲击1.0m~2.0m排渣一次，并持续补浆直至钻至预定深度，排渣方法采用泥浆循环法或抽渣筒法，排渣时同时向孔内补充泥浆； f4：在对斜桩钻孔施工时，在钻具上放置导向器（12）施工，所述钻具包括钻杆和空心锤头（10）： f5：钻进时，保持桩内泥浆水位高出水面1.5～2.0m，遇到岩面倾斜或抛石时，调整为小冲程钻进，锤高0.4m~0.6m，同时对泥浆间隔15-30分钟不定时检测。 6.根据权利要求1所述的PHC斜向嵌岩桩施工方法，其特征在于，所述步骤G中，在钻孔作业时注入配制的膨润土泥浆，膨润土泥浆由膨润土、碱（Na2CO3）、氢氧化钠（NaOH）、聚阴离子基纤维素（PAC）组成，其组份配制完成后应当满足如下指标： 膨润土基浆浓浆：比重V＜1.07 g/cm3、粘度 T在20～22 Pa·S之间、含 砂 率π在0～0.3%之间，胶 体 率为98%，酸 碱 度的PH值在8～9之间； 膨润土基浆淡浆：比重V＜1.05 g/cm3、粘度 T在17.5～19Pa·S之间、含 砂 率π在0.3～0.5%之间，胶 体 率为96%，酸 碱 度的PH值在7～8之间； 所述膨润土基浆浓浆拥有砂性土层，所述膨润土基浆淡浆用于粘性土层。 7.根据权利要求1所述的PHC斜向嵌岩桩施工方法，其特征在于，所述步骤H中，具体包括如下施工步骤和施工内容： h1：当钻进至终孔标高1～2m前，开始终孔前的清孔调浆作业； h2：钻机排渣管将带岩石颗粒的泥浆排至沉渣箱消能器粗筛上，过滤出粒径大于5mm的钻渣颗粒，剩余泥浆和小颗粒钻渣落入沉渣箱内，通过自然沉淀，钻渣留在沉渣箱内，泥浆通过沉渣箱上的回浆管流回孔内，进行循环使用； h3：将设置在沉渣箱上的泥浆管路阀门打开，使沉渣箱内的一部分泥浆流入泥浆分离器内，通过泥浆分离器分离出细砂，降低孔内泥浆的含砂率，经过泥浆分离器进化的泥浆通过另一条回浆管送回孔内； h4：经循环处理，降低泥浆内的含砂率，终孔后停止钻进，再继续清孔2～4小时，使孔内泥浆含砂率降至0.5～1.0%，清孔过程中检测泥浆性能指标，根据需要补充部分新鲜浓泥浆，使孔内泥浆比重、粘度、含砂率、PH值和胶体率达到膨润土泥浆鲜浆指标，当采用海水造浆时，在终孔时检查泥浆胶体率； h5：当钻孔深度达到预定要求时，在一个小时内检查孔深、孔径、和孔底沉渣量，终孔后采用气举反循环清孔工艺进行一次清孔； h6：通过安装在排渣管内的风管将高压风送至孔底，使高压气与泥浆混合，并在气压动量的联合作用下，不断补浆形成反循环，将沉渣从排渣管内抽出，泥浆中所含细砂经过滤砂后流入泥浆池中，新制泥浆或经滤砂合格的泥浆不断循环入孔内，形成反循环，最终完成孔内的换浆清孔； h7：PHC管桩的斜桩与直桩的清孔方法相同，完成二次清孔后孔底沉渣不大于5cm厚度，同时检测泥浆性能指标，使泥浆指标满足：比重在1.1～1.2 g/cm3之间，粘度在20～22之间，含砂率在4%~6%之间。 8.根据权利要求1所述的PHC斜向嵌岩桩施工方法，其特征在于，所述步骤J中灌注嵌岩芯混凝土时，详细施工内容包括： j1： 根据嵌岩深度最长的PHC嵌岩桩确定单桩混凝土最大浇筑方量，采用导管法浇筑； j2： 浇筑导管在使用前进行水密性实验，水密性试验的水压不小于孔内水深1.3倍压力，同时不小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大内压力的1.3倍，所述水密性试验方法包括：先把拼装好的浇筑导管灌满水，两端封闭，一端焊接出水管接头，另一端焊接进水管接头，并与压水泵出水管相接，启动压水泵给浇筑导管注入压力水，当压水泵的压力表压力达到导管须承受的计算压力时，稳压10分钟； j3： 浇筑导管逐节吊装接长、垂直下放，浇筑导管下放至浇筑导管底口离孔底0.3m～0.5m，首封混凝土浇筑前，导管底口距离孔底0.4m，偏差在50mm以内； j4：二次清孔并进行混凝土灌注； j5：计算首封混凝土的方量，使其满足浇筑导管初次埋深不小于1.0m，同时将浇筑导管底部与孔底之间的间隙填充。 9.根据权利要求8所述的PHC斜向嵌岩桩施工方法，其特征在于，所述步骤j5在计算首封混凝土的方量时，采用如下计算公式计算： ，其中，/> 式中：V为首封混凝土所需数量（m³），D为嵌岩芯的桩直径（m），H1为孔底距离导管口距离，H2为导管首盘砼埋深，d为浇筑导管内直径，h1为孔内混凝土达到H2时，导管内混凝土柱与导管外水压平衡所需高度（m），Hw为孔内泥浆深度，rw为孔内泥浆的容重，rc为混凝土的容重。 10.根据权利要求1所述的PHC斜向嵌岩桩施工方法，其特征在于，所述步骤K中进行沉桩检测时，对PCH管桩的检测项目及检测比例为：声波透射检测比例100%，高应变检测比例5%，低应变检测比例10%，钻芯取样检测比例1%； 步骤H：清孔及检验，反复查验岩样和孔深，使桩孔满足预先确定的深度，然后进行第一次清孔； 步骤I：钢筋笼制作、运输及安装； 步骤G：灌注嵌岩芯混凝土，在灌注前，安装浇筑导管（15）并进行二次清孔，同时测量混凝土面高层，确保浇筑的混凝土与浇筑导管口的位置关系； K、成桩检测，成桩后进行检测。