1.本发明涉及桩基础施工技术领域，特指一种植入预应力高强混凝土管桩的施工方法。
背景技术：
2.预应力高强混凝土管桩以其单桩承载力高、设计选用范围、单桩承载力造价便宜等优点广泛用于地基与基础施工阶段桩基础的施工。对于沿海地区，地质土层分布复杂，地底孤石发达，采用锤击法沉桩的方式施工，会出现成桩有效桩长不足、桩身垂直度偏差较大、桩身完整性难以得到保证等问题，给桩基础施工的质量控制造成了不利影响。
技术实现要素：
3.本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种植入预应力高强混凝土管桩的施工方法，解决现有的锤击法沉桩遇到地底孤石发达的地层时会出现成桩有效桩长不足、桩身垂直度偏差较大以及桩身完整性难以得到保证的问题。
4.实现上述目的的技术方案是：
5.本发明提供了一种植入预应力高强混凝土管桩的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.在设定位置利用旋挖桩机施工形成桩孔，在桩孔形成的过程中向所述桩孔内注入泥浆；
7.对形成的桩孔进行清孔并下放导管；
8.利用所述导管向所述桩孔内灌注混凝土，在灌注混凝土的过程中一边提升所述导管一边灌注混凝土；以及
9.利用锤桩机向所述桩孔内锤入高强混凝土管桩至设计位置，从而完成了高强混凝土管桩的施工。
10.本发明通过旋挖桩机成孔穿越地底孤石等障碍物，解决了锤击法沉桩过程中遇到孤石等障碍物难以沉桩的难题，对加快工程进度和提高管桩成桩质量有很大帮助。
11.本发明植入预应力高强混凝土管桩的施工方法的进一步改进在于，在施工桩孔之前还包括：
12.利用全站仪放出桩位控制点及控制轴线，并在桩位控制点处插入定位桩做标记。
13.本发明植入预应力高强混凝土管桩的施工方法的进一步改进在于，在施工桩孔之前还包括：
14.于设定位置处铺设钢承载板，所述钢承载板对应待形成的桩孔处设有贯穿孔；
15.将钢护筒自所述贯穿孔处打入到土体内。
16.本发明植入预应力高强混凝土管桩的施工方法的进一步改进在于，进行清孔的步骤包括：
17.向所述桩孔内注入泥浆，通过溢出的泥浆将所述桩孔内的泥块、土屑一并带出，从
而完成清孔作业。
18.本发明植入预应力高强混凝土管桩的施工方法的进一步改进在于，在下放导管时，于所述桩孔处设置导管架，利用设置的导管架对下放的导管进行限位。
19.本发明植入预应力高强混凝土管桩的施工方法的进一步改进在于，导管下放完成后，向所述导管内注入低比重泥浆以置换出所述桩孔内的泥浆。
20.本发明植入预应力高强混凝土管桩的施工方法的进一步改进在于，在向桩孔内灌注混凝土时，于所述导管的顶部安装料斗；
21.利用隔水塞将所述料斗的底部出料口塞住；
22.向所述料斗内灌注混凝土，在混凝土灌满所述料斗后拔出所述隔水塞，让料斗内的混凝土通过导管注入到所述桩孔内。
23.本发明植入预应力高强混凝土管桩的施工方法的进一步改进在于，在锤入高强混凝土管桩之前，于所述桩孔的顶部安装定位装置，利用所述定位装置对所述高强混凝土管桩进行限位。
24.本发明植入预应力高强混凝土管桩的施工方法的进一步改进在于，在锤入高强混凝土管桩的过程中，将多节高强混凝土管桩对接连接，并在连接处进行二氧化碳保护气体满焊，并在对接处涂抹防腐沥青。
25.本发明植入预应力高强混凝土管桩的施工方法的进一步改进在于，在高强混凝土管桩的顶部距所述桩孔的孔口的距离接近50cm时，于所述高强混凝土管桩的顶部焊接端封板以封闭所述高强混凝土管桩的桩口。
附图说明
26.图1为本发明植入预应力高强混凝土管桩的施工方法的流程图。
27.图2至图6为本发明植入预应力高强混凝土管桩的施工方法的分解过程的结构示意图。
28.图7为本发明植入预应力高强混凝土管桩的施工方法中导管与料斗的结构示意图。
29.图8为本发明植入预应力高强混凝土管桩的施工方法中沉入高强混凝土管桩的结构示意图。
30.图9为本发明植入预应力高强混凝土管桩的施工方法中定位装置的结构示意图。
具体实施方式
31.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
32.参阅图1，本发明提供了一种植入预应力高强混凝土管桩的施工方法，用于地底孤石发达、岩土不均匀、障碍物发达等沿海地区的地质条件，能有效穿越地底孤石等不良障碍物、增加成桩直径及单桩侧向承载力，避免施工过程中由于地质问题对其施工的影响，保证了预应力高强混凝土管桩基础的施工质量，并且本发明对于其他复杂地质区域也可以推广使用。下面结合附图对本发明植入预应力高强混凝土管桩的施工方法进行说明。
33.参阅图1，显示了本发明植入预应力高强混凝土管桩的施工方法的流程图。下面结合图1，对本发明植入预应力高强混凝土管桩的施工方法进行说明。
34.如图1所示，本发明的植入预应力高强混凝土管桩的施工方法，包括如下步骤：
35.执行步骤s11，在设定位置利用旋挖桩机施工形成桩孔，在桩孔形成的过程中向桩孔内注入泥浆；接着执行步骤s12；
36.执行步骤s12，对形成的桩孔进行清孔并下放导管；接着执行步骤s13；
37.执行步骤s13，利用导管向桩孔内灌注混凝土，在灌注混凝土的过程中一边提升导管一边灌注混凝土；接着执行步骤s14；
38.执行步骤s14，利用锤桩机向桩孔内锤入高强混凝土管桩至设计位置，从而完成了高强混凝土管桩的施工。
39.本发明通过旋挖桩机成孔穿越地底孤石等障碍物，解决了锤击法沉桩过程中遇到孤石等障碍物难以沉桩的难题，对加快工程进度和提高管桩成桩质量有很大帮助。
40.在本发明的一种具体实施方式中，在施工桩孔之前还包括：
41.利用全站仪放出桩位控制点及控制轴线，并在桩位控制点处插入定位桩做标记。在测量放样桩位时，控制放样的偏差不大于1cm，钢护筒中心与桩位中心的偏差也不大于1cm。
42.在本发明的一种具体实施方式中，在施工桩孔之前还包括：
43.于设定位置处铺设钢承载板，钢承载板对应待形成的桩孔处设有贯穿孔；
44.将钢护筒自贯穿孔处打入到土体内。
45.如图2所示，开挖桩孔前，利用打拔机31在桩位处施工钢承载板21和钢护筒22，钢承载板21的中心开设直径为φ800mm的圆孔，该钢承载板21采用1000mm*1000mm*10mm厚的钢板，钢护筒22的直径为φ800mm的圆形筒，该钢护筒22的顶部与钢承载板21焊接固定连接。本发明中的桩孔设计直径为φ600mm。
46.进一步地，结合图3所示，旋挖桩机32的钻头321的直径为φ800mm，在成孔时，旋挖桩机32的钻头321对准孔位中心，保持机身运转的水平度和垂直度，桩孔垂直度偏差小于1％。成孔过程中利用泥浆泵边钻孔边不断的补充泥浆，保持泥浆液面高于地下水位0.5m以上，以防止塌孔。在钻进过程中要根据具体的地质条件：土层、砂层、砂砾层、强/中/微风化层选择并及时更换土层捞砂斗、嵌岩捞砂斗和筒钻等旋挖钻头，以提高成孔效率，最终成孔控制深度一般在桩底深度往上1.0m～1.5m。
47.在本发明的一种具体实施方式中，进行清孔的步骤包括：
48.向桩孔内注入泥浆，通过溢出的泥浆将桩孔内的泥块、土屑一并带出，从而完成清孔作业。
49.结合图4所示，下放导管24之前，先进行一次清孔，向桩孔23内注入泥浆，将桩孔内的泥块、土屑携出孔外，清孔应达到排出孔外泥浆无泥块悬浮的标准。
50.进一步地，在下放导管时，于桩孔处设置导管架，利用设置的导管架对下放的导管进行限位。较佳地，将导管架安装到钢护筒上。利用履带吊33吊放导管24。
51.下放导管24时，控制导管24的底部距孔底高度在30cm左右，且第一节导管的长度大于4m，以保证初灌时埋入砼面在0.8m～1.3m。
52.在本发明的一种具体实施方式中，导管24下放完成后，向导管24内注入低比重泥浆以置换出桩孔内的泥浆。利用低比重泥浆实现对桩孔23的二次清孔，二次清孔应清至孔内返出的泥浆密度为1.15～1.20、粘度为18～22秒，沉渣厚度≤50mm，第二次情况时间宜为
30min～40min。
53.在本发明的一种具体实施方式中，如图4和图7所示，在向桩孔23内灌注混凝土25时，于导管24的顶部安装料斗26；
54.利用隔水塞261将料斗26的底部出料口塞住；
55.向料斗26内灌注混凝土，在混凝土灌满料斗后拔出隔水塞261，让料斗26内的混凝土通过导管24注入到桩孔23内。
56.灌注的混凝土应充满预应力高强混凝土管桩与桩孔的孔壁之间的空隙，混凝土的灌注高度不小于有效桩孔长度的2/3。混凝土的浇筑量可按下式计算：上式中d为旋挖成孔的直径，d为管桩的外径，l为旋挖成孔的孔底至管桩设计顶标高的距离。例如对于phc600-130-ab管桩，d＝600mm，d＝d+200mm，其他类型的管桩类似。
57.混凝土采用水下c25细石混凝土，塌落度控制在200
±
20mm，浇筑完毕移除导管架并清洗导管及料斗。
58.在本发明的一种具体实施方式中，在锤入高强混凝土管桩之前，于桩孔的顶部安装定位装置，利用定位装置对高强混凝土管桩进行限位。
59.如图8和图9所示，定位装置28为柱状结构，该柱状结构的顶部设有环状的连接板，该环状的连接板与钢承载板21固定连接，柱状结构插置于钢护筒22内。
60.如图5所示，利用步履式柴油锤桩基34进行沉桩，该步履式柴油锤桩基34就位复核桩位中心，用钢丝绳将高强混凝土管桩27吊起喂桩，当高强混凝土管桩27下落产生摩擦阻力时开始落锤，高强混凝土管桩27植入应在混凝土浇筑后的3h至4h内完成沉桩施工。
61.在锤桩的过程中采用全站仪随时双向检测沉桩垂直度，垂直度偏差小于1％。
62.在本发明的一种具体实施方式中，在锤入高强混凝土管桩的过程中，将多节高强混凝土管桩对接连接，并在连接处进行二氧化碳保护气体满焊，并在对接处涂抹防腐沥青。
63.高强混凝土管桩若为两节或多节，在沉桩的过程中应进行接桩，事先准备好下一节预应力高强混凝土管桩并安装机械螺栓连接，待上一节预应力高强混凝土管桩沉桩至钢护筒标高以上50cm时，将上一节预应力高强混凝土管桩固定牢固，吊起下一节预应力高强混凝土管桩并利用机械螺栓将两节管桩机械连接，随后利用电焊机对接桩处的桩端进行co2保护气体满焊，焊接完成后对接桩桩端位置涂抹防腐沥青，要求盖住整金属桩头并涂两次。冷却8min后，再落锤沉桩，利用单节桩的方式完成送桩并沉桩到底。
64.在本发明的一种具体实施方式中，在高强混凝土管桩的顶部距桩孔的孔口的距离接近50cm时，于高强混凝土管桩的顶部焊接端封板以封闭高强混凝土管桩的桩口。
65.通过端封板封闭高强混凝土管桩的桩口，以防止送桩后杂物落入桩心中，沉入过程中观察垂直度、标高、贯入度变化情况，直到将管桩锤击压入设计地层，达到收锤标准后停止沉桩。
66.结合图6所示，沉桩完成后，利用打拔机32将钢承载板21及钢护筒22移除。
67.本发明通过采用旋挖桩机引孔施工穿越地底孤石等障碍物的方法，解决了预应力混凝土管桩沉桩过程中遇孤石等障碍物难以沉桩的难题，对加快工程进度和提高管桩成桩质量有很大帮助。
68.本发明采用由1000mmx1000mmx10mm的厚钢承载板配合直径大于管桩桩径200mm的辅助定位装置作为预应力高强混凝土管桩植入的定位装置，解决了预应力高强混凝土管桩植入过程中垂直度难以控制的问题。
69.本发明采用旋挖成孔过程中采用泥浆护壁成孔施工，成孔桩长依据持力层情况确定其成孔深度，依据不同土层调节泥浆比重，解决了成孔过程中成孔质量较差、塌孔等问题，同时也解决了预应力高强混凝土管桩施工过程中有效桩长较短的问题。
70.本发明先完成旋挖成孔施工，再灌注水下混凝土，最后完成预应力混凝土管桩沉桩，沉桩完成后预先灌注的水下混凝土将向上溢，填满预应力混凝土管桩桩身四周与土体间100mm的间隙，提高了桩身的抗倾覆能力。
71.本发明在预应力高强混凝土管桩接桩过程中，采用咬合式机械连接并采用co2保护气体焊接预应力高强混凝土管桩桩间的接缝并涂刷防腐沥青，提高了预应力高强混凝土管桩接桩过程中的桩身质量。
72.以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。技术特征：
1.一种植入预应力高强混凝土管桩的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：在设定位置利用旋挖桩机施工形成桩孔，在桩孔形成的过程中向所述桩孔内注入泥浆；对形成的桩孔进行清孔并下放导管；利用所述导管向所述桩孔内灌注混凝土，在灌注混凝土的过程中一边提升所述导管一边灌注混凝土；以及利用锤桩机向所述桩孔内锤入高强混凝土管桩至设计位置，从而完成了高强混凝土管桩的施工。2.如权利要求1所述的植入预应力高强混凝土管桩的施工方法，其特征在于，在施工桩孔之前还包括：利用全站仪放出桩位控制点及控制轴线，并在桩位控制点处插入定位桩做标记。3.如权利要求1所述的植入预应力高强混凝土管桩的施工方法，其特征在于，在施工桩孔之前还包括：于设定位置处铺设钢承载板，所述钢承载板对应待形成的桩孔处设有贯穿孔；将钢护筒自所述贯穿孔处打入到土体内。4.如权利要求1所述的植入预应力高强混凝土管桩的施工方法，其特征在于，进行清孔的步骤包括：向所述桩孔内注入泥浆，通过溢出的泥浆将所述桩孔内的泥块、土屑一并带出，从而完成清孔作业。5.如权利要求1所述的植入预应力高强混凝土管桩的施工方法，其特征在于，在下放导管时，于所述桩孔处设置导管架，利用设置的导管架对下放的导管进行限位。6.如权利要求1所述的植入预应力高强混凝土管桩的施工方法，其特征在于，导管下放完成后，向所述导管内注入低比重泥浆以置换出所述桩孔内的泥浆。7.如权利要求1所述的植入预应力高强混凝土管桩的施工方法，其特征在于，在向桩孔内灌注混凝土时，于所述导管的顶部安装料斗；利用隔水塞将所述料斗的底部出料口塞住；向所述料斗内灌注混凝土，在混凝土灌满所述料斗后拔出所述隔水塞，让料斗内的混凝土通过导管注入到所述桩孔内。8.如权利要求1所述的植入预应力高强混凝土管桩的施工方法，其特征在于，在锤入高强混凝土管桩之前，于所述桩孔的顶部安装定位装置，利用所述定位装置对所述高强混凝土管桩进行限位。9.如权利要求1所述的植入预应力高强混凝土管桩的施工方法，其特征在于，在锤入高强混凝土管桩的过程中，将多节高强混凝土管桩对接连接，并在连接处进行二氧化碳保护气体满焊，并在对接处涂抹防腐沥青。10.如权利要求1所述的植入预应力高强混凝土管桩的施工方法，其特征在于，在高强混凝土管桩的顶部距所述桩孔的孔口的距离接近50cm时，于所述高强混凝土管桩的顶部焊接端封板以封闭所述高强混凝土管桩的桩口。
技术总结
本发明涉及一种植入预应力高强混凝土管桩的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：在设定位置利用旋挖桩机施工形成桩孔，在桩孔形成的过程中向所述桩孔内注入泥浆；对形成的桩孔进行清孔并下放导管；利用所述导管向所述桩孔内灌注混凝土，在灌注混凝土的过程中一边提升所述导管一边灌注混凝土；利用锤桩机向所述桩孔内锤入高强混凝土管桩至设计位置，从而完成了高强混凝土管桩的施工。本发明通过旋挖桩机成孔穿越地底孤石等障碍物，解决了锤击法沉桩过程中遇到孤石等障碍物难以沉桩的难题，对加快工程进度和提高管桩成桩质量有很大帮助。快工程进度和提高管桩成桩质量有很大帮助。快工程进度和提高管桩成桩质量有很大帮助。
技术研发人员：朱茂茂 潘宁 刘涛 韩旭 马国梁 黄亮 张世阳
受保护的技术使用者：中国建筑第八工程局有限公司
技术研发日：2022.01.21
技术公布日：2022/4/12
声明：
“植入预应力高强混凝土管桩的施工方法与流程” 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：中国建筑第八工程局有限公司
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2024年08月01日 ~ 03日 
