敞口钢管桩土塞清理方法与流程

1.本发明属于建筑施工技术领域，具体涉及一种敞口钢管桩土塞清理方法。


背景技术：

2.敞口钢管桩在沉桩过程中，桩端部分土体将涌入管内形成“土塞”。土塞的性状会降低桩端承载力，常采用清理土塞后对钢管桩全长混凝土灌芯，形成钢管灌注桩，达到和实心桩同等的桩端承载力效果。因此土塞清理技术至关重要，现有常规的土塞清理方法一是采用高压水枪对着钢管桩内的土塞直接冲，二是采用地质钻机带三叶钻用清水置换泥浆，上述两种土塞清理方法均存在清理不干净的问题，尤其是对于几十米长度的钢管桩，由于其深度较深，上述两种方式很难清理彻底。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的问题，本发明设计的目的在于提供一种敞口钢管桩土塞清理方法。
4.本发明通过以下技术方案加以实现：所述的敞口钢管桩土塞清理方法，其特征在于，该方法采用高压气举反循环清孔法进行土塞的清理，具体包括以下步骤：1） 高压旋喷钻杆机就位、钻杆校正及固定；2） 通过接头将空压机出风口与钻杆内部连通；3） 接长下放钻杆至钢管桩清孔深度；4） 钢管桩内注水至桩顶；5）空压机开启送风，送风量由小到大；风压大于钢管桩孔底水头压力；6）高压旋喷钻杆机开启，持续旋转清渣，同步跟进注水，直至钢管桩底部土塞清理完毕；7）及时清理排出的泥浆，清孔后提钻，用潜水泵抽排钢管桩内的积水，完成钢管桩土塞清理工作。
5.进一步地，步骤1）中钻杆校正及固定是指将高压旋喷桩机钻杆中心对准钢管桩中心，校准高压旋喷桩机钻杆垂直度和中心线，固定钻机。
6.进一步地，钻杆的下端沿周壁均布设置有送风孔。
7.进一步地，空压机的送风量为6-9m3/min。
8.进一步地，步骤6）中注水量与送风量保持平衡。
9.进一步地，所述钻杆旋喷气压水的压力为0.6-0.8mpa,转速为30r/min。
10.本发明高压气举反循环清孔法具有清渣速度快、清理彻底干净、泥浆排放量少的特点，同时还可减少对环境的污染，降低施工处理成本，易于实现。
附图说明
11.图1为本发明土塞清理过程结构图;图2为实施例桩位平面布置图；图3为实施例桩身详图。
具体实施方式
12.以下结合说明书附图对本发明做进一步详细描述，应当理解，以下所描述的具体实施方式仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
13.如图1所示，本发明敞口钢管桩土塞清理方法，该方法采用高压气举反循环清孔法进行土塞的清理，其工艺流程为钻机就位、校准、固定
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下钻杆
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管内充水
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高压气举（钻进）清孔（土塞）
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泥浆清理
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抽排水。
14.具体包括以下步骤：1） 高压旋喷钻杆机就位、钻杆校正及固定；具体为将高压旋喷桩机钻杆中心对准钢管桩中心，校准高压旋喷桩机钻杆垂直度和中心线，固定钻机；2） 通过接头将空压机出风口与钻杆内部连通，且钻杆的下端沿周壁均布设置有送风孔；3） 接长下放钻杆至钢管桩清孔深度；4） 钢管桩内注水至桩顶；5）空压机开启送风，送风量由小到大，风压大于钢管桩孔底水头压力；当钢管桩孔底沉渣较厚，块度较大，或沉淀板结时，可适当加大送风量，以利排渣，空压机的送风量为6-9m3/min，具体以实际清孔效果动态进行调整；6）高压旋喷钻杆机开启，持续旋转清渣，同步跟进注水，且注水量与送风量保持平衡，使孔内沉渣能持续上升，直至钢管桩底部土塞清理完毕，其中，钻杆旋喷气压水的压力为0.6-0.8mpa,转速为30r/min；7）及时清理排出的泥浆，清孔后，提钻抽排钢管桩内的积水，完成钢管桩土塞清理工作。
15.本发明高压气举反循环清孔土塞的方法，可以彻底清理钢管桩内的土塞，其原理是利用空压机的压缩空气，通过钻杆送风至桩孔内，高压气与泥浆混合，在钢管桩内形成一种密度小于泥浆的浆气混合物，浆气混合物因其比重小而上升，在钢管桩底端形成负压，下面的泥浆在负压的作用下上升，并在气压动量的联合作用下，不断补水（浆），经高压旋喷切片后的泥浆与气体形成气浆混合物后持续上升，从而形成流速、流量极大的反循环，携带沉渣从钢管桩内反出，排出导管以外。
16.实施例：江西某项目8#楼基础控沉处理工程概况：8#楼位于小区的东北侧，为点式高层住宅，地上18层、地下1层，房屋总高度54.45m,总建筑面积9081.1
㎡
，主楼地下室西侧与大地库相连。结构形式：剪力墙结构；采用天然地基，筏板基础，筏板厚750mm,c35混凝土。以
②
号粉质粘土层为持力层，基底下各土层性状描述及物理力学指标见表1。
17.表1：基底下各土层性状描述及物理力学指标
该楼临近竣工交付时发现建筑物倾斜且沉降未有收敛趋势，亟需加固控沉处理。
18.控沉设计方案：采用锚杆静压桩托换加固，其中本次桩型采用桩身强度高、土层穿透力强、地基扰动小的开口钢管桩，通过分批补入，预加载封桩，主动分担上部荷载，降低基底土的应力，能显著控制后期沉降，大幅度提高地基基础安全度。桩径采用
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355，壁厚12mm,ra=1000kn,有效桩长12.0m,共补入112支。桩位平面布置图见下图2；桩身详图见图3。
19.锚杆静压钢管桩施工：单根锚杆静压钢管桩成桩步骤：步骤一：钢管桩加工制作及下料；步骤二：锚杆埋设及开压桩孔；步骤三：引孔沉桩、接桩；步骤四: 土塞清理；步骤五：埋注浆管和灌芯；步骤六：桩端注浆；步骤七：封桩。
20.1、钢管桩加工制作选择合格的供应厂家，使用钢材必须三证齐全且经进场检验合格后方可投入使用。钢管桩标准桩节长度1.5～2.0m/节，并对每桩节进行编号，钢管切口要求下料平整、光滑、无毛刺。
21.2、锚杆埋设、桩位开孔根据设计要求定位压桩孔位及锚杆孔位，定位完成后，开设压桩孔、锚杆孔，开孔采用水钻取孔。锚杆孔采用60孔径水钻取孔，每边各埋设10支
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32反力锚杆，锚杆埋入底板砼内700mm，板面外露不少于150mm，孔洞内灌注高强无收缩灌浆料，控制好垂直度，养护时间不少于3天；压桩孔采用100孔径连排水钻取孔开设压桩孔，取孔后要求上口孔径400mm，下口孔径450mm。
22.3、压桩施工1）检查锚杆和桩机，清理桩孔，并对桩孔壁清理干净；2）压桩架要保持竖直，应均衡拧紧锚固螺杆的螺帽，在压桩施工过程中，应随时拧紧松动的螺帽；3） 桩节就位必须保持垂直，使千斤顶与桩节及压桩孔轴线重合，不得偏压。压桩时，桩节顶垫30-40mm厚的钢垫板；
4）分节进行桩节沉压，桩节沉压与桩节焊接交错进行。前三节应缓慢压入，且必须保持良好的垂直度，倾斜率＜0.5%；5）后续的连接必须保证桩体上下顺直，禁止纠直压桩，禁止塞填片搭接，压桩施工不得中途停顿，应一次到位，如必须中途停顿时，桩尖应停留在软土层中（可以根据压力表读书判断），且停顿时间不宜超过12小时。当压至持力层附近时，应根据压力曲线判断，并调换千斤顶加压，将桩压入持力层设计规定深度，并进行不少于6次的复压，然后及时更换反力架临时加载封固，以控制附加沉降。
23.6）桩节焊接质量尤为重要，每套压桩机械专门配备1名专业焊工，负责钢管桩的焊接作业施工。上下桩节竖直对齐后，采用二氧化碳气体保护焊坡口焊焊接连接。焊接质量应符合国家现行标准《钢结构工程施工质量验收规范》gb5025和《建筑钢结构焊接技术规程》jgj81的规定。
24.7) 压桩过程中应派专人负责指挥作业，并有专人进行压力表读数记录、绘制压力曲线，发现异常应立即向技术员报告相关记录情况，以便判断沉桩质量是否符合要求。
25.8）压桩终止标准：采取双控制标准，既要控制压桩深度，又要控制最终压桩力。最终需按本工程试桩情况决定，一般不小于2.5ra，且最终复压6次，每次复压间隔时间控制在5分钟左右。
26.4、引孔施工因本场地地质条件复杂，含较坚硬的砂岩层，且室内高度较低，压桩时需采用专用引孔钻机进行孔内引孔法沉桩。
27.引孔施工工艺：钢管桩内钻机、钻杆定位
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下钻杆
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引孔
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提杆
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沉桩
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下钻杆
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引孔
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提杆
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沉桩
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反复以上操作至设计深度。
28.1） 沉压钢管桩桩顶安装钻机，在钢管桩内最中心定位准确钻杆、并接长下放钻杆、调度。每个孔位施工前，钻机底座垫平，钻杆角度进行校核；2）钻机就位调试完成后开始引孔施工，场地受限因砂岩层内引孔较为困难，预计很难一次性引孔到位，故需多次反复引孔、压桩，引孔至一定深度后压入钢管桩，待钢管桩压不下去时再次引孔，反复进行以上操作。
29.5、土塞清理当桩端进入持力层时，进行土塞清理。采用高压气举反循环清孔法清理土塞，即用高压旋喷桩机+管内充水闭气，通过在管内反复喷高压空气，吹出管内土体。
30.6、桩端注浆、灌芯土塞清理完成后，插入2φ32
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3.5的注浆镀锌管，注浆管下至桩底后对钢管桩底部2.5m范围内填入碎石，碎石填完后即下钢筋笼，插入桩内1000mm，然后浇筑混凝土进行灌芯，灌芯采用人工浇筑，并采用12m超长振捣棒进行振捣，确保管内上段砼振捣密实，灌芯混凝土浇至钢管桩桩顶后采用反力架配100t自锁式千斤顶重新加载锁定，自然养护桩芯内混凝土。灌芯养护后进行注浆。
31.注浆浆液采用p.o42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比0.45～0.55，配置好的浆液应过滤，滤网网眼应小于40um，注浆流量不大于75l/min，注浆压力1～2.5mpa。终止注浆条件：注浆量大于理论吸浆量，或注浆量达到理论吸浆量的80%，且压力不小于2mpa。
32.7、封桩
采用两次封桩，确保压桩孔不渗漏。
33.1）第一次封桩浇筑c45高强无收缩灌浆料，浇筑高度400mm，自然养护约5天后可撤除千斤顶，然后进行第二次封桩。
34.2）封桩前必须对压桩孔口内壁进行凿毛和湿润，保证孔内洁净，孔壁凿毛可在沉桩前完成；3）第二次封桩前根据设计节点要求焊接恢复底板面面筋钢筋；4）封桩完成后做好养护工作。