一種復雜水域傾斜巖面大直徑鉆孔灌注樁及施工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種復雜水域傾斜巖面大直徑鉆孔灌注粧及施工方法。屬于基礎工程領域，適用于急流水域、傾斜巖面等復雜情況下建筑、橋梁等工程中的水下鉆孔灌注粧施工。
【背景技術】
[0002]鉆孔灌注粧是通過機械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基土中形成粧孔，并在其內放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的粧，是深基礎中最常用的形式。與其他類基礎相比它具有不受地域、地質條件、氣候條件、地下水位的高低、粧徑大小及粧身長度等條件的限制，承載力高、建筑費用低等優點，因而在工程中得到廣泛的應用。
[0003]實際應用中，部分鉆孔灌注粧身位于水位以下或在水流無法封閉的地方澆注混凝土，必須采用水下灌注法施工。水下混凝土灌注由于施工的隱蔽性、工藝的復雜性和連續性，容易出現鋼筋籠浮起、堵管、斷管、塌孔等灌注施工事故，若粧位處在急流水域、傾斜巖面上，鉆孔平臺鋼管粧的施沉與穩定性是難題，鋼護筒的施工更是一個難題，處理不當必將給工程帶來了極大的經濟損失與安全隱患。因此，在復雜水域的鉆孔灌注粧施工質量問題，亟待探討、研宄和解決。
[0004]鑒于此，目前亟需發明一種在復雜水域能保證鉆孔平臺穩定性的同時，也便于鋼護筒的安裝，同時承載性能突出、經濟技術效益好的復雜水域傾斜巖面大直徑鉆孔灌注粧及施工方法。本發明在急流水域內的鉆孔平臺鋼管粧內外設置混凝土袋及壓重鋼板，將鋼管粧懸空未接觸巖面的部位堵塞，增大鋼管粧與巖面接觸面積，提高平臺支撐穩定性；并將鋼護筒二次施沉入巖，有效防止因傾斜巖面導致護筒內外聯通；同時在鉆孔灌注粧粧身上部設置有永久性的鋼套管，作為勁性鋼骨架約束混凝土變形，改善了粧身上部混凝土的受力性能，提高了粧身承載能力，具有較好的經濟技術效益。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種在復雜水域能保證鉆孔平臺穩定性的同時，也便于鋼護筒的安裝，同時承載性能突出、經濟技術效益好的復雜水域傾斜巖面大直徑鉆孔灌注粧及施工方法。為實現上述技術目的，本發明采用了以下技術方案:
一種復雜水域傾斜巖面大直徑鉆孔灌注粧，主要包括鉆孔平臺、鋼管粧、鋼護筒和鉆孔灌注粧，鋼管粧設置于傾斜巖面上，頂部與鉆孔平臺連接，底部設置內、外囊袋及分離式壓重鋼板；鉆孔平臺上設有限位鋼板及與鋼護筒外徑相同的圓形槽口，鋼護筒穿過圓形槽口伸入傾斜巖面；鉆孔平臺通過工字型鋼梁與下部鋼管粧連接；鋼護筒包括原護筒及二次跟進護筒，兩者通過加勁鋼板焊接固定，二次跟進護筒內壁設有限位塊；鋼護筒內部設置鋼筋籠，通過灌注混凝土形成鉆孔灌注粧。
[0006]所述的鋼管粧底部的內、外囊袋通過出漿孔貫通，分離式壓重鋼板等弧長設置于外囊袋底部，且與鋼管粧外壁鉸接連接；鋼管粧頂部預設調節螺栓，鋼管粧之間設置有剪刀撐。
[0007]所述的鉆孔平臺設置有限位鋼板，限位鋼板下設置可調式底座。
[0008]所述的鉆孔平臺與工字型鋼梁焊接連接，工字型鋼梁通過連接套筒與鋼管粧頂部的調節螺栓及錨固螺栓連接。
[0009]所述的原護筒與二次跟進護筒滿焊連接，連接處側壁等間距焊接加勁鋼板，原護筒底部環向包裹防水橡膠墊圈，并嵌入傾斜巖面，二次跟進護筒內壁的限位塊為可折疊式。
[0010]所述的鋼筋籠頂部外圍焊接永久性鋼套管，鋼套管表面均勻布設混凝土出氣孔，鋼套管頂部與限位塊底面接觸。
[0011]本發明還提供了所述復雜水域傾斜巖面大直徑鉆孔灌注粧的施工方法，其主要施工步驟如下:
1)施工準備:采用全站儀直接從控制點按極坐標法測設每根粧的粧位，并及時引設好護粧；
2)鉆孔平臺搭設:先采用懸臂導向架對鋼管粧進行定位，鋼管粧每打設完成一根立即與就近的鋼棧橋鋼管粧或者平臺鋼管粧連接，再依次由下而上搭設鉆孔平臺；鉆孔平臺上設置限位鋼板及與鋼護筒外徑相同的圓形槽口 ；限位鋼板下設置可調式底座；
3)鋼管粧灌注混凝土:灌注混凝土填充內外土工布袋，利用混凝土袋將鋼管粧懸空未接觸巖面的部位堵塞，結合壓重鋼板使鋼管粧與巖面接觸面積增大形成穩定的支撐；
4)鋼護筒安裝及二次跟進施工:加大鉆錘直徑在圓形槽口內進行擴孔施工，利用平臺導向架臨時固定原護筒，施沉到位后焊接二次跟進護筒，并設置加勁鋼板；
5)泥漿循環鉆進成孔:使用反循環鉆機在傾斜巖層內進行鉆孔施工，直至達到設計標尚;
6)鋼筋籠制作:鋼筋籠采用現場焊接，制作完成后，在鋼筋籠頂端套接鋼套管，鋼套管直徑大于鋼筋籠直徑，小于鋼護筒的內徑；
7)吊放鋼筋籠:鋼筋籠連接好后運到施工現場，用汽車吊緩緩豎立吊起鋼筋籠放入孔內，完成后穿兩根橫擔將骨架臨時支撐于鉆機平臺上；
8)水下混凝土灌注:粧基混凝土采用罐車運輸配合導管灌注，直至鉆孔灌注粧達到設計標尚;
9)拆除護筒、泥漿處理:護筒拆除時，先通過鉆孔平臺上的可調式限位鋼板固定鋼護筒，減小鋼護筒的晃動，并使其保持豎直狀態拔出；泥漿經泥漿分離器處理后排放。
[0012]本發明具有以下的特點和有益效果:
(I)在復雜急流水域先采用懸臂導向架對鉆孔平臺鋼管粧進行定位，并在鋼管粧內外設置混凝土袋及壓重鋼板，利用混凝土袋將鋼管粧懸空未接觸巖面的部位堵塞，結合壓重鋼板使鋼管粧與巖面接觸面積增大，有效提高鉆孔平臺的穩定性。
[0013](2)在傾斜巖面處采用加大鉆錘擴孔施工，使粧孔與鋼護筒的直徑相同，將鋼護筒施沉入巖，并在鋼護筒底部包裹橡膠墊片，有效防止因傾斜巖面導致護筒內外聯通，孔內泥漿被河水稀釋而達不到懸浮鉆渣的要求。
[0014](3)在鉆孔平臺頂部安裝可滑移式限位鋼板，有效防止在鉆孔灌注粧澆筑完成回拔鋼護筒時，鋼護筒出現偏移、晃動，影響成粧質量。
[0015](4)在鉆孔灌注粧粧身上部設置有永久性的鋼套管，鋼套管焊接在鋼筋籠上形成勁性鋼骨架，并隨鋼筋籠一體安裝澆筑在粧身內部，同時表面均勻布設混凝土出氣孔，鋼套管的設置為水中混凝土澆筑起到模板作用，而且作為勁性鋼骨架約束混凝土變形，改善了粧身上部混凝土的受力性能，提高了粧身承載能力。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明復雜水域傾斜巖面大直徑鉆孔灌注粧結構示意圖；
圖2是本發明中鉆孔平臺上限位鋼板布置示意圖；
圖3是本發明中分離式壓重鋼板結構示意圖；
圖4是本發明中工字型鋼梁與鋼管粧連接示意圖。
[0017]圖中:1-傾斜巖層，2-防水橡膠墊圈，3-淺覆蓋層，4-出漿孔，5-原護筒，6-剪刀撐錨固螺栓，7-水域，8-調節螺栓，9-加筋鋼板，10-鉆孔平臺，11-限位鋼板底座，12-限位鋼板，13-鋼筋籠，14- 二次跟進護筒，15-限位塊，16-工字型鋼梁，17-連接套筒，18-出氣孔，19-剪刀撐，20-鋼套管，21-鋼管粧，22-混凝土囊袋，23-壓重鋼板，24-橡膠墊片，25-限位板調節螺栓，26-限位板滑槽，27-壓重鋼板鉸接桿，28-錨固螺栓。
【具體實施方式】
[0018]本實施方式中鋼管粧、鋼套管以及鋼梁等材料的生產工藝要求，注漿施工技術要求，鉆孔施工工藝要求等不再贅述，重點闡述本發明的涉及的復雜水域傾斜巖面大直徑鉆孔灌注粧的實施方式。
[0019]圖1是本發明復雜水域傾斜巖面大直徑鉆孔灌注粧結構示意圖，圖2是本發明中鉆孔平臺上限位鋼板布置示意圖，圖3是本發明中分離式壓重鋼板結構示意圖，圖4是本發明中工字型鋼梁與鋼管粧連接示意圖。參照圖1所示的復雜水域傾斜巖面大直徑鉆孔灌注粧，主要由鉆孔平臺10、鋼管粧21、原護筒5、二次跟進護筒14、鋼套管20等組成，實施例以i>=1000mm的鉆孔灌注粧為例進行說明:
施工前先采用全站儀直接從控制點按極坐標法測設每根粧的粧位，并及時引設好護粧。鉆架就位調平后測量粧架平臺標高以控制粧深和粧長，開鉆前報監理驗收粧位。
[0020]鋼管粧21規格為630mmX 10mm，底部內、外依次綁扎混凝土囊袋22，并等間距留設4個直徑為40mm的出漿孔4，同時在外壁距管底30mm處等間距鉸接4塊厚15mm，