本发明涉及钻孔灌注桩施工领域，更为具体地，涉及一种钻孔灌注桩断桩处理施工方法。
背景技术：
钻孔灌注桩是桥梁、房屋建筑及水利工程建设的基础，即普遍使用的桩基础。但是，在钻孔灌注桩的施工过程中，由于复杂的地质基础、多变的地下水文地质及施工中错误的操作方法，如将水下混凝土灌注导管提拔过快，会使导管的底端拔出混凝土面而造成所述断桩处。所谓所述断桩处是指钻孔灌注桩桩身混凝土中部分夹有泥砂或空气，使钻孔灌注桩的桩身不完整，或桩的承载力不能满足设计要求。
图1为现有技术中的钻孔灌注桩冲砸成孔后安放钢筋笼的示意图。如图1所示，现有的钻孔灌注桩断桩处理方法，通常采用冲击钻将断桩所有的钢筋混凝土慢慢冲砸成孔、清孔，重新下钢筋笼110，然后再在冲砸清理后的桩钻孔120中灌注混凝土成桩。但是这种方法对于大直径深孔钻孔灌注桩处理所述断桩处十分困难，且施工时间很长，处理成本很高。如果采用变更设计的方法，如加设扁担桩，则会增加投资成本，且对于市政桥梁的施工而言，复杂的管线及地下障碍物，或场地受限，也会导致有些地方无法采用加设扁担桩的方法处理断桩。
技术实现要素：
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种新的钻孔灌注桩断桩处理施工方法，通过人工和机械相结合的施工手段，最大限度的保留原断桩上的桩身钢筋混凝土，以节约成本，降低处理断桩的混凝土的使用量。
根据本发明的一个方面，提供了一种钻孔灌注桩断桩处理施工方法，包括：
通过混凝土取芯机对钻孔灌注桩断桩的上部份混凝土的中心部分进行分层分段取芯，逐个移除取芯混凝土直至抵达钻孔灌注桩的断桩顶部，以在所述钻孔灌注桩内形成自桩顶向下至断桩空洞的中心孔洞，其中，所述中心孔洞的直径为φ50～70cm；
由人工或机器人下至所述中心孔洞内，使用电锤将所述断桩位置的上下混凝土面和断桩处的钢筋笼上的浮浆凿除；
对所述断桩处的浮浆进行清理后运出所述中心孔洞；
将钢导管伸入中心孔洞至所述断桩处，通过所述钢导管连续灌注混凝土使所述中心孔洞和断桩空洞内充满与所述钻孔灌注桩原设计同标号的混凝土。
其中，优选的方案为，在通过混凝土取芯机对钻孔灌注桩断桩处的上部份混凝土的中心部分分层分段取芯之前，还包括：检测确定所述断桩的下端部分的位置；其中，如果所述断桩的下端部分在地下水水位标高以下，则先在所述断桩的四周做止水隔水帷幕，然后再由人工操作混凝土取芯机对钻孔灌注桩断桩处的上部份混凝土的中心部分分层分段取芯。
其中，优选的方案为，在人工或机器人下至所述中心孔洞内进行作业的过程中，如果发现中心孔洞内有渗水透水现象，则立即停止中心孔洞内的人工施工，在所述断桩外围对所述止水帷幕进行压浆密封处理。
其中，优选的方案为，在所述断桩的四周做止水隔水帷幕的过程中，采用高压旋喷钻机沿所述断桩的四周高压喷涂隔水浆使所述断桩四周形成筒状隔水帷幕。
其中，优选的方案为，所述隔水帷幕的长度大于所述断桩的高度。
其中，优选的方案为，所述隔水浆为含有速凝剂和防水剂的水泥浆。
其中，优选的方案为，所述混凝土取芯机为直径φ15～20cm钻孔取芯机。
其中，优选的方案为，所述中心孔洞的直径为φ50-70cm。
其中，优选的方案为，在人工下至所述中心孔洞内进行作业的过程中，在所述中心孔洞内用通风管通风以保持空气流通，用36伏的弱电进行照明。
其中，优选的方案为，在人工下至所述中心孔洞内进行作业之前，下至所述中心孔洞内进行作业的职工人员佩戴戴好安全帽、安全带、安全绳，身穿防水服和救生衣。
通过上述本发明提供的钻孔灌注桩断桩处理施工方法，不需要去除全桩钢筋混凝土，只需要在原有灌注桩中取芯成孔，然后填充混凝土即可，施工成本低、速度快，而且节能降噪，更加环保。
为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
图1为现有技术中的钻孔灌注桩冲砸成孔后安放钢筋笼的示意图；
图2为根据本发明实施例的钻孔灌注桩断桩处理施工方法的流程图；
图3为根据本发明实施例的断桩位于地下水位以下取芯后的示意图；
图4为根据本发明实施例的断桩位于地下水位以下取芯后灌注混凝土的示意图；
图5为根据本发明实施例的断桩以上取芯成孔横断面示意图；
图6为根据本发明实施例的断桩处清碴后的横断面示意图；
图7为根据本发明实施例的第二次灌注混凝土后断桩以上的桩身横断面示意图；
图8为根据本发明实施例的断桩处清碴后第二次灌注混凝土后横断面示意图。
在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。
针对前述现有的钻孔灌注桩断桩处理方法中存在的缺陷，本发明采用在原有灌注桩中取芯成孔，然后填充混凝土的方式进行断桩处理，以简化施工工艺、降低施工成本、提高施工效率。
图2为根据本发明实施例的钻孔灌注桩断桩处理施工方法的流程图。如图2所示，本发明提供的钻孔灌注桩断桩处理施工方法，包括如下步骤：
s210：通过混凝土取芯机对钻孔灌注桩断桩的上部份混凝土的中心部分进行分层分段取芯，逐个移除取芯混凝土直至抵达钻孔灌注桩的断桩顶部，以在钻孔灌注桩内形成自桩顶向下至断桩空洞的中心孔洞。
其中，在人工操作混凝土取芯机进行取芯的过程中，需要从钻孔灌注桩的桩顶开始对成型的钻孔灌注桩进行分层分段取芯，直至断桩顶部，即对钻孔灌注桩的断桩上部份混凝土的中心部分分层分段取芯成孔。取芯的过程中，将每个取芯混凝土块“随取随移除”的逐个吊运至取芯孔外，直至取芯形成的中心孔洞抵达钻孔灌注桩“断桩“处，使中心孔洞和断桩空洞连通，以便后期下人工或者机器人至断桩空洞作业。
在本发明的一个优选实施方式中，采用小直径的钻孔取芯机作为混凝土取芯机，小直径钻孔取芯机带水作业，能够有效避免扬尘，优化工人作业环境，利于职业健康。
另外，在通过混凝土取芯机对钻孔灌注桩断桩处的上部份混凝土的中心部分分层分段取芯之前，还需要通过检测确定断桩的下端部分的位置，判断断桩是否处于地下水位以下。
如果断桩处于地下水位以上，周围没有地下水的影响，则可以按照后续的步骤正常进行取芯作业。如果断桩的下端部分在地下水水位标高以下，则需要先在所述断桩的四周做隔水帷幕，然后再由通过混凝土取芯机对钻孔灌注桩断桩处的上部份混凝土的中心部分分层分段取芯。
图3为根据本发明实施例的断桩位于地下水位以下取芯后的示意图。如图3所示，隔水帷幕300包裹在钻孔灌注桩的钢筋笼110外，由于断桩整体处于地下水位以下，因此，隔水帷幕300不仅覆盖钻孔灌注桩整个断桩部分，还上下长出一部分，以保障隔水的效果。
通过混凝土取芯机对钻孔灌注桩断桩处的上部份混凝土的中心部分分层分段取芯后所形成的中心孔洞400的直径不必太大，只需要达到能够满足一个人上下作业的直径即可，以尽可能保留原钻孔灌注桩的桩身混凝土500节约后期灌注的混凝土的数量。在具体的施工过程中，可以根据需要将中心孔洞的直径控制在φ50～70cm，以最大限度的保留原断桩上的桩身混凝土，节约成本，降低处理断桩的混凝土的工作量。
对钻孔灌注桩断桩处的上部份混凝土的中心部分分层分段取芯后，即抵达断桩所形成的断桩空洞600。
在断桩的四周做止水隔水帷幕的过程中，可以采用高压旋喷钻机沿断桩的四周高压喷涂隔水浆，使隔水浆凝固在断桩四周以形成筒状的隔水帷幕，避免在断桩中心钻孔后清理浮浆时地下水的渗入，从而影响断桩的处理。
需要说明的是，若断桩全部位于地下水位以下，则隔水帷幕的长度要略大于断桩的高度，以保障隔水的效果；若断桩部分位于地下水位以下，则隔水帷幕的长度只需要略大于断桩位于地下水位以下部分的高度即可。
隔水帷幕的施工操作简单，使用安全，其目的为隔绝地下水对于断桩处施工的影响，因此，隔水帷幕只在断桩处使用，只对所述断桩处进行止水隔水，施工的长度只需要满足这个目的进行隔水帷幕的施工即可。
隔水浆可以采用含有速凝剂和防水剂的水泥浆。
s220：中心孔洞400施工完成后，由人工或机器人下至中心孔洞内，使用电锤将断桩位置即断桩空洞600的上下混凝土面和断桩处的钢筋笼上的浮浆凿除。凿除浮浆的目的是为了后期的断桩位置灌注混凝土能够更好的与原钻孔灌注桩结合。
需要说明的是，为了施工的安全，在人工或机器人下至所述中心孔洞内进行作业的过程中，如果发现中心孔洞内有渗水透水现象，则立即停止中心孔洞内的人工施工，在断桩外围对所述止水帷幕进行压浆密封处理。
s230：对断桩处的浮浆进行清理后运出中心孔洞。
此步骤中可以由人工或机器人下孔底对断桩处(即断桩空洞内)的泥砂或浮浆等碴土混合物直接进行清理，并将清理的碴土混合物运出中心孔洞外。
s240：将钢导管伸入中心孔洞至断桩处，通过钢导管连续灌注混凝土使中心孔洞和断桩空洞内充满与钻孔灌注桩原设计同标号的混凝土。
采用同标号混凝土灌注断桩及断桩以上部分的中心孔洞的空间，能够确保处理后的断桩满足设计及使用需求。
至此，通过中心孔洞灌注混凝土的方式使得断桩以及断桩以上的桩身部分连接起来，断桩处理完成。
最后的通过钢导管灌注混凝土的步骤可以称为第二次灌注混凝土的步骤。图4为根据本发明实施例的断桩位于地下水位以下取芯后灌注混凝土的示意图，图5为根据本发明实施例的断桩以上取芯成孔横断面示意图；图6为根据本发明实施例的断桩处清碴后的横断面示意图；图7为根据本发明实施例的第二次灌注混凝土后断桩以上的桩身横断面示意图；图8为根据本发明实施例的断桩处清碴后第二次灌注混凝土后横断面示意图。
如图3至图8共同所示，第二次灌注完毕，第二次灌注混凝土700填充了原中心孔洞400和断桩空洞600，使整个钻孔灌注桩的原桩身和断桩重新成为一体。
通过上述技术方案的表述和附图可以看出，本发明提供的钻孔灌注桩断桩处理施工方法，采用先取芯后灌注填充的方式处理断桩，比原来的“冲击重新做桩”，要节约大量施工时间，避免了因断桩而造成整个工程工期的延期；并且，只需要满足一个人上下作业的直径即可的中心孔洞，不仅减小了施工量，降低了对原桩身的影响，还大量节约了后期灌注的混凝土的数量。最终断桩处理完成后，整个钻孔灌注桩的桩身由原中心孔洞400和断桩空洞600内的一体灌注混凝土连接起来，最大限度地确保了处理后的断桩满足设计及使用需求。
以下将结合一个具体的某高速公路特大桥钻孔灌注桩施工所述断桩处施工示例对本发明的上述技术方案进行更为详细的描述。
该高速公路特大桥钻孔灌注桩的施工桩径为2.8米，桩长为55米，设计为摩擦桩，成孔为旋挖孔成孔，水下混凝土灌注(c30)，桩四周均匀预埋有四根金属声测管，混凝土灌注7天后，利用超声波进行检测，发现距离桩顶35米处出现断桩，经过超声波图形分析，断桩长达2米，断桩位置处在地下水位以下，地下水位的标高此时距离例桩顶8米，断桩处的土质为粉砂土。
根据本发明的钻孔灌注桩断桩处理施工方法，由于断桩位置处在地下水位以下，因此需要先做止水隔水帷幕。采用直径100mm的旋喷咬合桩对断桩处四周进行隔水帷幕防水处理，断桩处上下隔水帷幕与桩身的搭接长度各为1.5米，旋喷材料为425#水泥浆加速凝剂和防水剂，采用对桩混凝土四周进行定向摆喷，使混合有速凝剂和防水剂的水泥浆与断桩处的桩身混凝土紧密结合，使之不渗水漏水。
在该施工示例中，隔水帷幕的壁厚为0.8米，速凝剂采用水玻璃，其掺入量为水泥用量的4％；防水剂采用环氧树脂，其掺入量为水泥用量的4％，水灰比为0.45，以同时增强隔水帷幕墙的整体刚度和强度，防止隔水帷幕出现裂缝而渗水。
做好上述断桩的隔水帷幕后，以桩顶混凝土中心为圆心进行放样，钻取直径为0.6米的空洞，即取芯孔，以供人工作业。然后采用钻筒直径φ20cm的混凝土取芯机，每次以一米进度进行分层分段取芯，做成直径0.6米的中心孔洞(即人工孔)，直至断桩顶部，使中心孔洞和断桩空洞连通，以便后期下人工或者机器人至断桩空洞作业。
然后人工对断桩处的浮浆进行清理：一人下去断桩空洞，用微型电锤将断桩空洞的上下混凝土面和周边钢筋笼上的浮浆和碴土凿除，然后并清除凿除的浮浆和碴土，用铁桶运出孔外。清理过程中，中心孔洞内用通风管通风以保持空气流通，用36伏的弱电进行照明，同时做好下去的人员的其他安全措施，如戴好安全帽、系好安全带和安全绳，穿好防水服和救生衣等，防止渗水、透水事故发生。如发现渗水应尽快对止水帷幕四周进行压浆密封处理。
在断桩处的碴土和浮浆清除干净后，下放钢导管(φ300)至断桩距离中心孔洞的孔底200cm处，采用c30混凝土，坍落度为19cm，采用小混凝土漏斗对中心孔洞进行混凝土连续灌注，直至中心孔洞内包括断桩处及人工孔内均充满混凝土为止。
在上述断桩处理施工7天后，再次对处理后的钻孔灌注桩进行超声波检测，确定为ⅰ类桩。
通过上述对本发明技术方案及具体实施方式的描述，可以确定，与传统断桩处处理方法相比，本发明提供的钻孔灌注桩断桩处理施工方法，有如下优点：
1)速度快。传统方法需要先利用冲击凿冲掉全桩，再重新浇筑钻孔灌注桩，前后需要工期2个月，而采用本发明的钻孔灌注桩断桩处理施工方法，只需要工期7天；
2)节约成本。传统方法处理上述断桩大约需要120万元，而采用本发明的钻孔灌注桩断桩处理施工方法只需要大约20万元，可以节约费用100万元；
3)节能降噪。本发明的钻孔灌注桩断桩处理施工方法避免了传统的施工工艺中的冲击成孔的噪声，能够有效节约电能，节省材料；
4)更安全环保。本发明的钻孔灌注桩断桩处理施工方法，比传统的方法更安全，更环保，避免了大量的建筑垃圾产生。
5)质量优量。通过诸多的应用实例表明，采用发明的钻孔灌注桩断桩处理施工方法，断桩处理后通过超声波检查，处理后的断桩均为ⅰ类桩。
如上参照附图以示例的方式描述根据本发明的钻孔灌注桩断桩处理施工方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的钻孔灌注桩断桩处理施工方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。
技术特征：
1.一种钻孔灌注桩断桩处理施工方法，其特征在于，包括：
通过混凝土取芯机对钻孔灌注桩断桩的上部份混凝土的中心部分进行分层分段取芯，逐个移除取芯混凝土直至抵达钻孔灌注桩的断桩顶部，以在所述钻孔灌注桩内形成自桩顶向下至断桩空洞的中心孔洞，其中，所述中心孔洞的直径为φ50～70cm；
由人工或机器人下至所述中心孔洞内，使用电锤将所述断桩位置的上下混凝土面和断桩处的钢筋笼上的浮浆凿除；
对所述断桩处的浮浆进行清理后运出所述中心孔洞；
将钢导管伸入中心孔洞至所述断桩处，通过所述钢导管连续灌注混凝土使所述中心孔洞和所述断桩空洞内充满与所述钻孔灌注桩原设计同标号的混凝土。
2.如权利要求1所述的钻孔灌注桩断桩处理施工方法，其特征在于，在通过混凝土取芯机对钻孔灌注桩断桩处的上部份混凝土的中心部分分层分段取芯之前，还包括：
检测确定所述断桩的下端部分的位置；其中，
如果所述断桩的下端部分在地下水水位标高以下，则先在所述断桩的四周做止水隔水帷幕，然后再由人工操作混凝土取芯机对钻孔灌注桩断桩处的上部份混凝土的中心部分分层分段取芯。
3.如权利要求2所述的钻孔灌注桩断桩处理施工方法，其特征在于，在人工或机器人下至所述中心孔洞内进行作业的过程中，
如果发现中心孔洞内有渗水透水现象，则立即停止中心孔洞内的人工施工，在所述断桩外围对所述止水帷幕进行压浆密封处理。
4.如权利要求2所述的钻孔灌注桩断桩处理施工方法，其特征在于，在所述断桩的四周做止水隔水帷幕的过程中，
采用高压旋喷钻机沿所述断桩的四周高压喷涂隔水浆使所述断桩四周形成筒状隔水帷幕。
5.如权利要求3或4所述的钻孔灌注桩断桩处理施工方法，其特征在于，
所述隔水帷幕的长度大于所述断桩的高度。
6.如权利要求3或4所述的钻孔灌注桩断桩处理施工方法，其特征在于，
所述隔水浆为含有速凝剂和防水剂的水泥浆。
7.如权利要求1所述的钻孔灌注桩断桩处理施工方法，其特征在于，
所述混凝土取芯机为直径φ15～20cm钻孔取芯机。
8.如权利要求1所述的钻孔灌注桩断桩处理施工方法，其特征在于，
所述中心孔洞的直径为φ50-70cm。
9.如权利要求1所述的钻孔灌注桩断桩处理施工方法，其特征在于，在人工下至所述中心孔洞内进行作业的过程中，
在所述中心孔洞内用通风管通风以保持空气流通，用36伏的弱电进行照明。
10.如权利要求1所述的钻孔灌注桩断桩处理施工方法，其特征在于，在人工下至所述中心孔洞内进行作业之前，下至所述中心孔洞内进行作业的职工人员佩戴戴好安全帽、安全带、安全绳，身穿防水服和救生衣。
技术总结
本发明提供一种钻孔灌注桩断桩处理施工方法，通过混凝土取芯机对钻孔灌注桩断桩的上部份混凝土的中心部分进行分层分段取芯，逐个移除取芯混凝土直至抵达断桩顶部，以在钻孔灌注桩内形成自桩顶向下至断桩空洞的中心孔洞，中心孔洞的直径为Φ50～70cm；由人工或机器人下至中心孔洞内，使用电锤将断桩位置的上下混凝土面和断桩处的钢筋笼上的浮浆凿除；对断桩处的浮浆进行清理后运出所述中心孔洞；将钢导管伸入中心孔洞至断桩处，通过钢导管连续灌注混凝土使中心孔洞和断桩空洞内充满与原设计同标号的混凝土。本发明不需要去除全桩，只需在原有灌注桩中取芯成孔，然后填充混凝土即可，施工成本低、速度快，而且节能降噪，更加环保。
技术研发人员：刘思谋;刘文昌;白士新;江卫华
受保护的技术使用者：中冶交通建设集团有限公司
技术研发日：2020.11.23
技术公布日：2021.03.19
声明：
“钻孔灌注桩断桩处理施工方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：中冶交通建设集团有限公司
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2024年08月07日 ~ 09日 
