矩形灌注桩气举反循环多头钻成槽施工方法

1、矩形灌注桩气举反循环多头钻成槽施工方法技术交底书一、发明创造名称矩形灌注桩气举反循环多头钻成槽施工方法二、所属技术领域工程施工技术三、现有技术矩形灌注桩现有技术有三种：1、同步提土压灌矩形灌注桩成桩装置与方法；2、液压抓斗矩形灌注桩施工方法；3、矩形灌注桩气举反循环多头钻成槽施工方法其中同步提土压灌矩形灌注桩成桩装置与方法（已有专利）施工主要是干取土同步灌注混凝土然后下压钢筋笼的施工工艺。该工艺主要存在施工速度慢、钢筋笼下压困难尤其是现在的桩基施工尺寸断面越来越大、深度越来越深，该施工工艺的适应性不强。液压抓斗施工采用直抓成槽施工，其主要存在的问题和缺点是对矩形灌注桩界面尺寸的适应性不强。一种

2、矩形灌注桩截面尺寸要做一套新的斗体和导板，非常不经济。另外液压抓斗由于一抓施工，如果垂直度控制不好在上下提升斗体时将会比较困难，会造成孔径不断放大，严重情况下会产生埋斗等机损现象。四、发明内容本发明可以很好地适应各种地质条件（选用不同的钻头稍加改造）以及各种矩形灌注桩的截面尺寸（钻头排布调整）。本发明的施工工艺由于施工荷载小，采用膨润土泥浆护壁矩形灌注桩施工质量能保证成槽过程中槽壁稳定，导向精确高可以满足桩基垂直度要求以及施工速度快。因此是一种可以广泛推广使用的矩形灌注桩施工方法。本发明的核心是以喷导管兼具成桩定位装置和气举反循环出渣通道的多头钻破碎取土，气举反循环出渣，边成槽边修槽，重叠槽位

3、连续施工完成矩形灌注桩成槽施工方法。本发明采用成槽机架、喷导管、潜水钻机和笼式钻头等主要设备竖向从上到下切削土层。喷导管底部设置的进浆口和喷导管底部设置的气水混合区利用空压机通过喷导管旁边的风道连通气水混合区在喷导管内部产生负压将钻头破碎的泥土通过喷导管排出地面，同时在自重作用下通过与钻头相连的修槽器的修理钻头形成的圆弧重叠槽壁为直线槽壁。然后根据矩形灌注桩截面尺寸重叠连续成槽，直到成槽完毕。本发明成槽机架采用轨道式，可以沿矩形桩长边方向滑动成槽。喷导管采用无缝钢管制作并加装外侧风道和轨道式的钻头限位装置。喷导管通过固定在成槽机架上的固定限位装置锁定，下端通过喷导管底部的靴子插入土层固定。喷导

4、管的安装垂直度可以通过经纬仪控制。喷导管的平面位置通过成槽机架控制；钻头通过型钢架子限位在喷导管滑槽中卷扬机驱动；型钢架子上根据矩形桩短边尺寸设置透空式的钢制修槽器，能够在钻头成槽的同时修理不规则的弧形槽壁，同步完成矩形桩截面尺寸成槽施工。由于矩形灌注桩相比圆形灌注桩有在相同截面积情况下侧面摩擦桩承载力提高16%以上的特点以及在矩形灌注桩截面进行配筋更加合理，在相同抗弯要求的情况下可以比圆形灌注桩节省相当程度的钢筋用量。因此矩形灌注桩随着施工工艺的不断完善正在目前的市政、桥梁、工业民用建筑和码头桩基工程设计施工中在逐步推广使用。采用本发明能够在矩形灌注桩的施工中做到进度有保证、质量可靠，精度满

5、足设计要求，显著降低施工成本。采用本发明在矩形灌注桩的施工中可以根据不同矩形桩的截面组合设计钻头的排布，快速进行适应性改造，节约改造费用，提高整个施工的效益。五、具体实施方案（一）施工步骤：1、引导孔施工：由于采用喷导管进行气举反循环出渣，因此喷导管的引导孔必须先行施工。根据目前工程桩基的截面尺寸，引导孔直径可以等同于矩形灌注桩的短边宽度，但不宜小于60cm。引导孔的深度等于成槽深度。引导孔的施工可采用普通钻机或旋挖钻机。2、桩机安装施工：首先进行轨道安装，然后把机架安装到轨道上。再进行喷导管的安装，把喷导管插入到先期施工的引导孔内。其中喷导管内径与外径应根据土层条件以及矩形灌注桩成槽深度、在

6、整体起吊安装喷导管施工中确保喷导管不变形的刚度等要求综合来确定；喷导管长度大于成桩深度23m；喷导管底部设置靴子，靴子上有喷导管吸口，通过靴子的土层嵌固以及喷导管与成槽机架的上端固定形成垂直体。喷导管一侧设有滑道，起到限位钻头以及修槽器的作用；喷导管还要设置封闭的风道，风道上端开孔连接空气压缩机软管，下端在高于喷导管吸口的管壁上开一定直径的孔洞在喷导管内部形成气水混合区。导管顶部弯曲90º方便出渣，外设渣土沉淀渣斗或围堰，形成一套气举反循环出渣系统，其中钻头一般采用潜水多头钻也可采用冲击钻等钻头。3、破碎取土和出渣施工驱动钻头沿着喷导管导向限位自上而下的破碎切削土层，破碎的渣土自上而

7、下落入引导孔孔底。通过开启气举反循环出渣装置在喷导管内部气水混合区形成负差，利用压差将渣土从喷导管内部随泥浆喷出地面，同时将修槽器剥落的渣土也同样排出槽位。4、全断面施工一个断面自上而下成槽施工完毕后成槽桩架沿着轨道在矩形灌注桩的长边移动定位，一般情况成槽施工断面要重叠至少1/3钻头施工直径。重复以上3个步骤直到槽孔几何尺寸满足设计要求为止，整个施工过程要及时补充新鲜、熟化的泥浆防止喷出泥浆量过大，槽内泥浆液面过低，槽壁不稳造成坍孔情况。泥浆液面高度一般要高于施工地下水位1.5m，施工作业面以下不大于50cm；（二）矩形灌注桩气举反循环多头钻成槽施工特点：1、施工机具简单，拼装容易；2、断面适应性强，改装方便快捷，费用小；2、成槽效率高，可适应于砂性土层，粘性土层，砾砂等地层，成槽效率一般在每小时1520立方米左右；3、成槽垂直度精度高，可以达到1/300；4、成修槽一体节省了单独修槽时间，清浆置换工作量也同时减小。（三）工程实例：首钢京唐联合有限责任公司成品码头一期一步工程和一期二步工程（国家重点工程）码头矩形灌注桩的截面尺寸1.0m×1.7m、根数500根、地质构造是以粉砂和粉细砂为主的地层，采用本法施矩形灌注桩截面符合设计要求，沉渣厚度小于设计要求，垂直度达到了1/300。六、附