在卵石层、砂层中施工的沉管灌注桩施工方法.pdf

一种在卵石层、圆砾层、砂层、强风化泥岩中施工的沉管挤密混凝土灌注桩施工的方法，采用锤击双重套管，同时进入地层中，抽出内管，然后向外管灌注混凝土，再将内管放入外管内，并压住混凝土表面，然后匀速起拔外管，从而完成混凝土灌注桩形成。成孔不出土使桩问土的密实度大大提高，同时灌注桩体混凝土时，外管在孔内不产生塌孔现象，更不必采用泥浆护壁，而且桩底端不存在沉渣现象，从而保证了单桩承载力高的特点，具有现场无污染，施工速度快的特点。

1.  在卵石层、砂层中施工的沉管灌注桩施工方法，其特征在于，利用内外双重套管，具体施工步骤是：第一，将内管放在外管内并将重锤的底座放在内管上顶端的园形钢板上；第二，启动重锤，锤击内管上顶端的园形钢板，使内、外管同时沉入卵石层、圆砾层、砂层或强风化泥岩的地层土中，沉管的深度由两方面因素确定：一是按设计要求确定桩长；二是按锤击贯入度确定桩长，即最后锤击十次，内外管贯入度小于一定量，即为终止锤击沉管的控制目标，一般按最后锤击十次，沉管贯入度小于10厘米时为终孔深度；第三，抽出内管，向外管内灌入混凝土，混凝土灌注高度以保证外管拔出土层后桩顶标高符合设计要求为宜；第四，用内管压住外管内的混凝土表面，缓慢匀速拔出外管。第五，待外管全部拔出后，用振动棒对桩体进行振捣。

2.  根据权利要求1所说的施工方法，其特征在于，所说的内外双重套管的外管底端开口，内管底端封闭，在内管上顶端配置一个比外管直径大的圆板，内管比外管短5～25cm，内管底端封口的园形板直径比外管内径小0.5～2.5cm。

3.  根据权利要求1所说的施工方法，其特征在于，当沉管成孔深度大于设计桩长时，而且锤击十次内外管贯入度还大于等于10厘米时，既可采用内外管工艺在桩底端夯击一个混凝土扩大头，混凝土扩大头的大小以使最后锤击十次内外管贯入度小于10厘米为宜，也可继续捶击内外管，使内外管进入更密实的持力层，直到使最后锤击十次内外管贯入度小于10厘米为宜。

4.  根据权利要求1所说的施工方法，其特征在于，当沉管成孔深度小于设计桩长且最后锤击十次内外管贯入度小于10厘米时，沉管成孔深度可作为终孔深度。

5.  根据权利要求1所说的施工方法，其特征在于，当设计为钢筋混凝土桩时，则在抽出内管后，先将钢筋笼放入外管内，然后再向外管内灌注桩体混凝土。

6.  根据权利要求1所说的施工方法，其特征在于，混凝土的塌落度为14～22cm。

7.  根据权利要求1所说的施工方法，其特征在于，在开始施工的桩位堆放干硬性混凝土，然后将内外管底端对准桩位放在已堆放的干硬性混凝土上，再启动锤击内外管，在双重钢套管底端形成一个5-25cm厚的混凝土水封。

8.  根据权利要求1所说的施工方法：其特征在于，所说的外管直径范围是Φ250-Φ550mm，外管的长度为2m-25m。

在卵石层、砂层中施工的沉管灌注桩施工方法
技术领域
本发明涉及一种混凝土灌注桩施工方法，特别涉及一种在卵石层、砂层等坚硬的土层中施工的沉管灌注桩施工方法。
技术背景
随着工业和民用建设的不断发展，高层建筑物越来越多，同时也经常遇到不同类型的地层土，如卵石层、圆砾层、砂层、强风化泥岩等，在此类地层上建设高层建筑，因天然地基承载力偏低、地层不均匀，通常采用冲击成孔和钻孔灌注桩；而在上述地层中施工桩基，周期长，费用高，质量难控制；且因成孔塌方而必须采用泥浆护壁工艺，严重污染施工现场，并且降低单桩的承载力。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出一种在卵石层、砂层等坚硬的土层中施工的沉管灌注桩施工方法，成孔时采用沉管挤密的方法，成孔不出土使桩间土的密实度大大提高，同时采用锤击双套钢管成孔，灌注桩体混凝土时，外管在孔内不产生塌孔现象，更不必采用泥浆护壁，而且桩底端不存在沉渣现象，从而保证了单桩承载力高的特点，具有现场无污染，施工速度快的特点。
本发明的施工方法是利用内外双重套管，该内外双重套管的外管底端开口，内管底端封闭，在内管上顶端配置一个比外管直径大的圆板，内管比外管短5～25cm，内管底端封口的园形板直径比外管内径小0.5～2.5cm，确定园形板直径大小主要作用避免沉管时泥土从内管底端缝隙中挤入外管内。具体施工步骤是：第一，将内管放在外管内并将重锤的底座放在内管上顶端的园形钢板上，第二，启动重锤，锤击内管上顶端的园形钢板，使内、外管同时沉入卵石层、圆砾层、砂层或强风化泥岩的地层土中，沉管的深度由两方面因素确定：一是按设计要求确定桩长；二是按锤击贯入度确定桩长，即最后锤击十次，内外管下沉量小于一定量，即为终止锤击沉管的控制目标，一般按最后锤击十次，沉管深度小于10厘米时为终孔深度：(1)当沉管成孔深度大于设计桩长时，而且锤击十次内外管贯入度还大于等于10厘米时，既可采用内外管工艺在桩底端夯击一个混凝土扩大头，混凝土扩大头的大小以使最后锤击十次内外管贯入度小于10厘米为宜，以此提高单桩承载力。也可继续捶击内外管，使内外管进入更密实的持力层，直到使最后锤击十次内外管贯入度小于10厘米为宜；(2)当沉管成孔深度小于设计桩长且最后锤击十次内外管贯入度小于10厘米时，也可作为终孔深度；第三，抽出内管，向外管内灌入混凝土，混凝土灌注高度以保证外管拔出土层后桩顶标高符合设计要求为宜。第四，用内管压住外管内的混凝土表面，缓慢匀速拔出外管。当设计为钢筋混凝土桩时，则在抽出内管后，先将钢筋笼放入外管内，然后再向外管内灌注桩体混凝土。混凝土的塌落度为14～22cm。第五，待外管全部拔出后，用振动棒对桩体进行振捣。
由于在卵石层，园砾层、砂层、强风化泥岩层中施工沉管挤密混凝土灌注桩，沉管及拔管阻力大，本发明施工时必须采用专用的设备，如挤土夯扩钢筋混凝土大头桩设备，而且若重锤采用柴油锤，则重锤的重量为3吨-10吨，若重锤采用液压锤，则重锤的重量大于15吨。内外管的壁厚和强度要保证锤击时不变形。桩体混凝土灌注完后，匀速起拔外管的力量应大于桩间土对外管外壁的摩擦力。
另外，在地下水位比较高，即桩底端进入地下水时，施工时容易发生地下水浸入外管内，应采取封水措施。因内管比外管短5-25cm，在开始施工的桩位堆放干硬性混凝土，然后将内外管底端对准桩位放在已堆放的干硬性混凝土上，再启动锤击内外管，这样可在双重套管底端形成一个5-25cm厚的混凝土水封，以防地下水进入外管内，保证混凝土灌注质量。制作水封也可采用预制锥形或园柱形混凝土桩等实现封水效果。
施工时所采用的外管直径范围是Φ250-Φ550mm，外管的长度一般为2m-25m。内管底端封口的园钢板直径稍小于外管内经0.5-2.5cm。确定园板直径主要避免沉管时泥土从内管底端缝隙中挤入外管内。较小量的泥土挤入外管内，在抽出内管时可同时带出，不影响灌注混凝土质量。
卵石层、圆砾层、砂层、强风化泥岩等上述的地质土天然承载力高，一般特征值大于220kpa以上，同时也存在不均匀情况，对高层建筑物不宜采用天然地基。本发明对这样天然强度比较高的地基进行适当的处理，使复合地基的承载力大大提高，从而保证高层建筑物对地基强度的要求。这种充分利用了天然地基承载力高的特点，又采用锤击双重套管施工混凝土灌注桩的方法，经处理后复合地基承载力特征值可达350～750kpa，完全满足高层建筑物对地基承载力的要求。其经济造价与现有技术通常采用的冲击成孔或钻孔灌注桩相比可节约费用40％～70％，施工工期节约50％以上，如完整施工桩长为13米，桩径为Φ400毫米的一根桩只需20～30分钟。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的工作原理作进一步的详细说明。
实施例一：
本实施例概况为：某工程地面上28层，地下室一层，基础埋深6.2m，天然地基方案不成立。建筑面积47000平方米，设计要求复合地基承载力特征值大于560kpa。原地基土为细砂层，基础底下①层砂承载力特征值为180kpa，标贯击数为11～17击，厚度为1.5～2m，②层细砂的承载力特征值220kpa，标贯击数为18～27击，厚度为1.8～3.5m，③层细砂的承载力特征值250kpa，标贯击数为27～31击，厚度大于20m。
采用本发明的方法进行施工，设计素混凝土桩径Φ350mm，桩长6.5m，进入③层细砂2.5m。桩距为1.6m，等边三角形布桩。施工后按规范进行检测。复合地基承载力特征值大于560kpa，沉降量为9.5～16mm，单桩竖向极限承载力值为2200KN，沉降量为15～22mm。
本实施例的具体步骤是：第一，将长度为7.35m的内管放在长度为7.5m的外管内并将4吨重的柴油锤底座放在内管上顶端的园形钢板上，第二，启动柴油锤，锤击内管上顶端的园形钢板，使内、外管同时沉入砂层中，沉管的深度为6.5m，并保证最后锤击十次内外管贯入度小于5厘米；第三，抽出内管，向外管内灌入混凝土，混凝土灌注高度为7.5m。第四，用内管压住外管内的混凝土表面，缓慢匀速拔出外管。混凝土的塌落度为16cm。第五，待外管全部拔出后，用振动棒对桩体进行振捣。
实施例二：
本实施例概况为：某工程地面上30层，地下两层，框剪结构。基础埋深10米。天然地基方案不成立。原地质概况为基础底下②层卵石层，天然承载力特征值200kpa，该层厚度为4～5.5m，标贯击数为15～25m。地层分布不均匀，③泥岩层，厚度为1.5～2m。标贯击数为31～54击，承载力特征值为350kpa。④强风化砂岩，厚度大于4m。
采用本发明的方法进行施工，设计采用素混凝土灌注桩，桩径Φ350mm，桩长6米，进入泥岩层1.5米，桩距1.5米，且锤击十次贯入度不大于5cm为终孔标准。施工后按规范进行检测，处理后的复合地基承载力特征值大于600kpa，单桩竖向极限承载力大于1600KN。满足设计要求。
本实施例的具体步骤是：第一，将长度为7m的内管放在长度为7.15m的外管内并将4吨重的柴油锤底座放在内管上顶端的园形钢板上，第二，启动柴油锤，锤击内管上顶端的园形钢板，使内、外管同时沉入卵石层及泥岩层中，沉管的深度为6m，并保证最后锤击十次内外管贯入度小于5厘米；第三，抽出内管，向外管内灌入混凝土，混凝土灌注高度为7.15m。第四，用内管压住外管内的混凝土表面，缓慢匀速拔出外管。混凝土的塌落度为16cm。第五，待外管全部拔出后，用振动棒对桩体进行振捣。
实施例三：
本实施例概况为：某工程地面上3层，地下室一层，基础埋深5.8m，柱距9m×9m，建筑面积33000平方米。设计要求采用独立桩基基础，桩径450mm，桩长6m，钢筋笼主筋为6Φ14，单桩竖向极限承载力大于2800KN。原地基土为细砂层，基础底下①层砂承载力特征值为180kpa，标贯击数为11～17击，厚度为1.5～2m，②层细砂的承载力特征值220kpa，标贯击数为18～27击，厚度为1.8～3.5m，③层细砂的承载力特征值250kpa，标贯击数为27～31击，厚度大于20m。
采用本发明的方法进行施工，设计钢筋混凝土灌注桩，桩径Φ450mm，桩长6m，进入③层细砂1.5m。施工后按规范进行检测，单桩竖向极限承载力值为2800KN，沉降量为10～18mm。
本实施例的具体步骤是：第一，将长度为7m的内管放在长度为7.15m的外管内并将20吨的液压锤的底座放在内管上顶端的园形钢板上，第二，启动液压锤，锤击内管上顶端的园形钢板，使内、外管同时沉入砂层中，沉管的深度为6m，并保证最后锤击十次，内外管贯入度小于5厘米：第三，抽出内管，先将钢筋笼放入外管内，然后再向外管内灌入混凝土，混凝土灌注高度以保证外管拔出土层后桩顶标高符合设计要求为宜。第四，用内管压住外管内的混凝土表面，缓慢匀速拔出外管。混凝土的塌落度为16cm。第五，待外管全部拔出后，用振动棒对桩体进行振捣。