(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 105002915 A (43)申请公布日 2015.10.28
(21)申请号 201510430375.6(22)申请日 2015.07.21
(71)申请人中厦建设集团有限公司
地址312050 浙江省绍兴市柯桥区平水镇环
镇东路77号(72)发明人金开建 潘国桥 林庆芳 陈伟
祝立锋(74)专利代理机构北京众合诚成知识产权代理
有限公司 11246
代理人连平(51)Int.Cl.
E02D 17/08(2006.01)
权利要求书2页 说明书6页 附图2页
(54)发明名称
一种人工挖孔桩钢护筒护壁的施工工法(57)摘要
本发明公开了一种人工挖孔桩钢护筒护壁的施工工法，在开挖孔口用钢管插入的方法测量出软弱土层深度，用一定厚底的钢板卷成圆形钢护筒，其内径与桩外径一致，然后采用静压或机械的方法压入并穿透软弱土层，再人工挖除钢护筒内的软弱土层并按常规方法继续向下开挖、护壁直到浇砼完成。上述技术方案简单易行，不需要特殊机械，对工期及工程造价基本无影响，保证地层中夹杂软弱土层的人工挖孔桩基础顺利进行，保证桩基工程的施工安全和质量。
C N 1 0 5 0 0 2 9 1 5 A CN 105002915 A
权 利 要 求 书
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1.一种人工挖孔桩钢护筒护壁的施工工法，包括如下施工步骤：
第一，在地表层或地基上挖孔，在孔口施工直形砼护壁至软弱土层；第二，使用一定直径的钢管探测软弱土层的深度；其特征在于：第三，定制钢护筒并编号；所述钢护筒的长度值为软弱土层的深度值与一深度附加值的和，所述钢护筒的外径值为人工挖孔桩的外径值与一外径附加值的和，所述钢护筒的内径值等于人工挖孔桩的外径值；
第四，所述钢护筒的内侧壁上焊接加劲箍，所述钢护筒的上端开口处沿圆周向等距焊接四个吊环；
第五，将钢护筒吊装定位在直形砼护壁内；第六，将钢护筒下压入软弱土层，直到钢护筒的底端的深度值大于软弱土层最底层的深度值，所述钢护筒底端的深度值与软弱土层最底层的深度值之差值为深度附加值；
第七，人工清理软弱土层；第八，按常规方法继续向下挖孔并施工护壁；第九，在开挖的孔内安装钢筋笼；第十，向开挖的孔内浇砼。
2.如权利要求1所述的一种人工挖孔桩钢护筒护壁的施工工法，其特征在于：所述直形砼护壁的内径值为人工挖孔桩的外径值与外径附加值的和。
3.如权利要求2所述的一种人工挖孔桩钢护筒护壁的施工工法，其特征在于：所述深度附加值为300毫米；所述外径附加值为10毫米。
4.如权利要求1所述的一种人工挖孔桩钢护筒护壁的施工工法，其特征在于：所述孔口的直形砼护壁完成后，用直径为30毫米的钢管探测软弱土层的深度，经复核后下达钢护筒加工计划，以提前加工备料。
5.如权利要求1所述的一种人工挖孔桩钢护筒护壁的施工工法，其特征在于：在将钢护筒吊装定位在直形砼护壁内之前，采用直径同钢护筒一致的圆环检查器对孔口的直形砼护壁的内径及垂直度进行检查，对不符合要求的进行凿除或补砼处理，以保证其对钢护筒起到定位的作用。
6.如权利要求1所述的一种人工挖孔桩钢护筒护壁的施工工法，其特征在于：所述钢护筒采用挖掘机吊装定位在直形砼护壁内，之后，用10毫米厚的圆形钢盖板封盖在钢护筒的顶端，以做好下压钢护筒的准备。
7.如权利要求6所述的一种人工挖孔桩钢护筒护壁的施工工法，其特征在于：通过挖掘机的铲斗置于圆形钢盖板的中心垂直向下压钢护筒，使钢护筒垂直、缓慢下沉；下压过程中跟踪检查圆形钢盖板的水平度，当发现有倾斜时，将铲斗向圆形钢盖板较高的一侧移动50至100毫米后再下压钢护筒；所述铲斗下压至孔口时，在圆形钢盖板上放置一节井架标准节，铲斗通过井架标准节继续下压钢护筒。
8.如权利要求6所述的一种人工挖孔桩钢护筒护壁的施工工法，其特征在于：通过在圆形钢盖板上对称均匀地堆置砂袋的方法将钢护筒静压到位；静压过程中跟踪检查圆形钢盖板的水平度，当发现有倾斜时，向圆形钢盖板较高的一侧堆放砂袋，直至其恢复水平为止，然后再均匀对称地放置砂袋。
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权 利 要 求 书
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9.如权利要求1所述的一种人工挖孔桩钢护筒护壁的施工工法，其特征在于：当钢护筒的底端的深度值大于软弱土层最底层的深度值，且所述钢护筒底端的深度值与软弱土层最底层的深度值之差值为深度附加值时，人工挖除钢护筒内的软弱土层；人工挖除钢护筒内的软弱土层至钢护筒底部时，先挖除钢护筒中间的土方，再按顺时针方向或逆时针方向连续挖除接近钢护筒内侧壁的土方，随挖随按350毫米的间距向孔的侧壁水平打入400毫米长的直径为14毫米的钢筋，以托住钢护筒。
10.如权利要求1所述的一种人工挖孔桩钢护筒护壁的施工工法，其特征在于：所述砼内掺入FGHI-20000高分子复合纤维。
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说 明 书
一种人工挖孔桩钢护筒护壁的施工工法
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技术领域：
[0001] 本发明涉及的是一种地下建筑工程技术领域中的施工技术，具体而言，涉及一种人工挖孔桩钢护筒护壁的施工工法。
背景技术：
[0002] 人工挖孔桩指采用人工挖土、现场浇捣的钢筋混凝土桩。人工挖孔桩一般直径较大，最小的也在800mm以上，能够承载基底压力较大的结构主体。人工挖孔桩因具有施工工艺简单、施工方便快捷、不需大型机械设备、可多桩同时施工、节省设备投资等优点而被广泛应用。而且，人工挖孔桩又具有单桩承载力高、可直接检查桩外形尺寸和持力层情况。钢筋受力性能可靠、抗震能力强等特点。人工挖孔桩施工程序一般为：先进行场地平整、放线、定桩位等一系列准备工作，然后开始向下挖孔直到工程所需要的深度。挖孔的过程中应注意清理桩孔周壁及校核桩孔的直径和垂直度，并随着开挖的进行设置支撑护壁模板。然后绑扎和验收钢筋笼，排除孔底积水并放入串筒。最后灌注桩芯混凝土至设计顶标高。[0003] 但在地层中夹杂有软弱土层时，人工挖孔则难以进行。
[0004] 申请号为CN201110452047.8的发明专利申请公开了一种人工挖孔桩与钢管混凝土柱一体化的施工方法，该方法将人工挖孔桩施工中将用于避免流沙的钢护筒直接用于上部结构钢管混凝土柱的施工，采用边挖土边下沉钢管的方式，下沉钢管的过程中，当前一节钢管全部进入土层后，套上第二节钢管，待挖到设计深度后停止，钢管每节之间采用雌雄口螺旋连接，并通过销钉与内部混凝土固定。上述发明申请采用边挖土边下沉钢管的方式下沉钢管，即，孔挖到一定的深度，钢管才下沉至与孔相同的深度，如此，在地层中夹杂有软弱土层时，在人工挖孔难以进行的情况下，上述发明申请所述的技术方案就不能够顺利地进行。
[0005] 申请号为CN201310155470.0的发明专利申请公开了一种人工挖孔桩及其施工方法，特点是该桩体包括一个圆柱形的主干桩体和若干个圆柱形的分支桩体；所述主干桩体相应的土体主要在圆筒形主干钢护筒内人工挖除，分支桩体相应的土体主要在圆筒形分支钢护筒内人工挖除。在实际操作中，首先开挖护筒坑眼，再采用静压法压入主干钢护筒，之后，人工开挖主干钢护筒内的软土，边开挖边抽水，直至达到预定深度。因若干个圆柱形的分支桩体的存在，所述主干钢护筒的侧壁上需开设多个切口，以供安装分支护筒，因此，在地层中夹杂有软弱土层时，软弱土层中的泥沙不可避免地通过所述多个切口进入主钢护筒内，影响主干桩体的浇注，或影响主干桩体的质量。发明内容：
[0006] 本发明所解决的技术问题：在建筑工程技术领域，局部地表层含有流塑质软弱土质而导致人工挖孔桩基础施工难以顺利进行；以及不适于人工挖孔桩施工的局部地基处理和塔吊基础施工。
[0007]
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
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CN 105002915 A[0008]
说 明 书
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一种人工挖孔桩钢护筒护壁的施工工法，包括如下施工步骤：[0009] 第一，在地表层或地基上挖孔，在孔口施工直形砼护壁至软弱土层；[0010] 第二，使用一定直径的钢管探测软弱土层的深度；[0011] 第三，定制钢护筒并编号；所述钢护筒的长度值为软弱土层的深度值与一深度附加值的和，所述钢护筒的外径值为人工挖孔桩的外径值与一外径附加值的和，所述钢护筒的内径值等于人工挖孔桩的外径值；[0012] 第四，所述钢护筒的内侧壁上焊接加劲箍，所述钢护筒的上端开口处沿圆周向等距焊接四个吊环；[0013] 第五，将钢护筒吊装定位在直形砼护壁内；[0014] 第六，将钢护筒下压入软弱土层，直到钢护筒的底端的深度值大于软弱土层最底层的深度值，所述钢护筒底端的深度值与软弱土层最底层的深度值之差值为深度附加值；[0015] 第七，人工清理软弱土层；[0016] 第八，按常规方法继续向下挖孔并施工护壁；[0017] 第九，在开挖的孔内安装钢筋笼；[0018] 第十，向开挖的孔内浇砼。[0019] 按上述技术方案，其工艺原理在于：在开挖孔口用钢管插入的方法测量出软弱土层深度，用一定厚底的钢板卷成圆形钢护筒，其内径与桩外径一致，然后采用静压或机械的方法压入并穿透软弱土层，再人工挖除钢护筒内的软弱土层并按常规方法继续向下开挖、护壁直到浇砼完成。
[0020] 上述技术方案简单易行，不需要特殊机械，对工期及工程造价基本无影响，保证地层中夹杂软弱土层的人工挖孔桩基础顺利进行，保证桩基工程的施工安全和质量。[0021] 作为本发明的一种说明，所述直形砼护壁的内径值为人工挖孔桩的外径值与外径附加值的和。所述深度附加值为300毫米；所述外径附加值为10毫米。[0022] 作为本发明的一种说明，所述孔口的直形砼护壁完成后，用直径为30毫米的钢管探测软弱土层的深度，经复核后下达钢护筒加工计划，以提前加工备料。[0023] 作为本发明的一种说明，在将钢护筒吊装定位在直形砼护壁内之前，采用直径同钢护筒一致的圆环检查器对孔口的直形砼护壁的内径及垂直度进行检查，对不符合要求的进行凿除或补砼处理，以保证其对钢护筒起到定位的作用。[0024] 作为本发明的一种说明，所述钢护筒采用挖掘机吊装定位在直形砼护壁内，之后，用10毫米厚的圆形钢盖板封盖在钢护筒的顶端，以做好下压钢护筒的准备。[0025] 基于上述准备，下压钢护筒的方法有两种。第一种，机械方法，通过挖掘机的铲斗置于圆形钢盖板的中心垂直向下压钢护筒，使钢护筒垂直、缓慢下沉；下压过程中跟踪检查圆形钢盖板的水平度，当发现有倾斜时，将铲斗向圆形钢盖板较高的一侧移动50至100毫米后再下压钢护筒；所述铲斗下压至孔口时，在圆形钢盖板上放置一节井架标准节，铲斗通过井架标准节继续下压钢护筒。第二种，静压方法，通过在圆形钢盖板上对称均匀地堆置砂袋的方法将钢护筒静压到位；静压过程中跟踪检查圆形钢盖板的水平度，当发现有倾斜时，向圆形钢盖板较高的一侧堆放砂袋，直至其恢复水平为止，然后再均匀对称地放置砂袋。作为本发明的一种说明，当钢护筒的底端的深度值大于软弱土层最底层的深度值，且所述钢护筒底端的深度值与软弱土层最底层的深度值之差值为深度附加值时，人工
[0026]
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说 明 书
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挖除钢护筒内的软弱土层；人工挖除钢护筒内的软弱土层至钢护筒底部时，先挖除钢护筒中间的土方，再按顺时针方向或逆时针方向连续挖除接近钢护筒内侧壁的土方，随挖随按350毫米的间距向孔的侧壁水平打入400毫米长的直径为14毫米的钢筋，以托住钢护筒，防止下部土方挖空后下沉。穿过软弱土层后，后续施工按常规方法进行。[0027] 作为本发明的一种改进，所述砼内掺入FGHI-20000高分子复合纤维。[0028] 随着现代建筑向着高、大、精、尖的大步迈进，传统的钢筋混凝土结构面临了众多现代建筑结构上的极限挑战，传统的混凝土内掺入膨胀剂的施工方法已不能很好的满足现代超大混凝土等开裂问题。人工挖孔桩，作为现代建筑的地基支撑，其对混凝土的要求之高甚于建筑本身。本发明在浇注人工挖孔桩的砼内，即混凝土内掺入FGHI-20000高分子复合纤维，使FGHI-20000高分子复合纤维与传统混凝土充分混合形成新型混凝土，以防止人工挖孔桩在任何危急情况(如地震)下发生开裂。
[0029] 所述FGHI-20000高分子复合纤维是一种以独特生产工艺制造而成的高强度束状单丝纤维，其主要截面形状为O型、Y型两种，本发明选用Y型。与中国传统泥墙掺加植物纤维增加泥墙抗裂、抗冲击和柔韧性的原理相似，在混凝土内掺入FGHI-20000高分子复合纤维工艺是利用纤维与混凝土的握裹力有效的控制混凝土塑性裂缝的产生与发展，同时提高混凝土和砂浆抗渗、抗冲击、柔韧性和耐磨性。
[0030] 所述FGHI-20000高分子复合纤维的表面极性与混凝土相近，二者结合力强，其长径比达1000以上。1kg纤维数目巨大，达5800万根。其庞大的数字能够在量方面很好的控制混凝土早期产生的收缩裂缝。在这两方面因素的作用下使混凝土中的大量缺陷被消除；水泥水合反应引起的应力收缩被转变成热能而散发。FGHI-20000高分子复合纤维带有大量的极性基因，具有“储水”功能。在混凝土内部可以引起养护的作用，提高了混凝土的内在品质，高强度的复合纤维能够更好的分担钢筋混凝土中钢筋不能分担的应力。[0031] 作为本发明对FGHI-20000高分子复合纤维的一种说明，FGHI-20000高分子复合纤维理化指标如下表：
[0032]
序号项目名称1234567
密度，kg/m3熔点，℃抗碱性强度≥抗拉强度，MPa≥杨氏弹性模量，MPa≥断裂伸长率，％长度，mm
控制指标900～1300220～2458001000200005～126～19
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[0033]
与水泥亲合力
说 明 书
极强
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作为本发明对FGHI-20000高分子复合纤维的一种说明，掺加FGHI-20000高分子复合纤维混凝土复合体系性能指标如下表：
[0034]
序号12345678
[0035]
项目名称抗压强度，MPa抗折强度，MPa干缩率，×10-6劈拉强度，C40，1.2MPa抗渗高度，C40，cm，1.2MPa抗冻性，D50，强度损失率％抗冲磨性能，C40，h/g/m2抗冲击性，次
普通混凝土掺纤维混凝土33.03.761502.798.350.91.7825
36.45.3883.962.050.41.83113
在混凝土中掺入FGHI-20000高分子复合纤维施工工法在施工方法上有显著特
点：首先，工序简单，混凝土掺入FGHI-20000高分子复合纤维操作方便无须增加施工工序，纤维均匀分散时间短无须单独增加搅拌时间；其二，质量可靠，具有长径比大、抗拉性能好、与混凝土砂浆等材料结合力强的特性，极大的保证了施工质量等特点。其与混凝土内加设普通钢丝网工艺及混凝土内加入UEA微膨胀剂施工工艺相比，在工期、质量、安全、造价、节能环保等方面有明显的实用性和先进性。
附图说明：
[0036] 下面结合附图对本发明做进一步的说明：[0037] 图1为本发明所述钢护筒支护大样图；[0038] 图2为图1中A-A断面图。[0039] 图中符号说明：[0040] 10、钢护筒；20、直形砼护壁；30、砼护壁；40、加劲箍。
具体实施方式：[0041] 参考图1、图2，一种人工挖孔桩钢护筒护壁的施工工法，由定制钢护筒10、安装钢护筒10及清理软弱土层三道工序组成，具体施工顺序为：[0042] 第一，开挖并施工直形砼护壁20至软弱层；[0043] 第二，直径30毫米钢管探测软弱土层深度；[0044] 第三，按软弱土层深度加300毫米及人工挖孔桩直径加10毫米的尺寸定制钢护筒
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说 明 书
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10并编号；[0045] 第四，现场增设加劲箍40及焊接吊环；[0046] 第五，吊装钢护筒10定位入直形砼护壁20；[0047] 第六，通过堆载砂袋静压方式或机械压入方式将钢护筒10下压至软弱土层下300毫米；
[0048] 第七，人工清理钢护筒10内的软弱土层；[0049] 第八，按常规方法继续向下开挖并筑砼护壁；[0050] 第九，在开挖的孔内安装钢筋笼；[0051] 第十，在开挖的孔内浇砼。[0052] 在对上述钢护筒10施工前，需进行如下施工准备：第一，要严格按人工挖孔桩外径尺寸加10毫米的尺寸施工1至2圈直形砼护壁20，以完全清理出孔口块状障碍物和面层硬质土为准；第二，直形砼护壁20起到对钢护筒10定位及防止倾斜的作用，因此要保证其内径的圆滑度及直径符合要求，其内径允许的下偏差为0、上偏差为+20毫米；第三，孔口直形砼护壁20完成后，用直径为30毫米的钢管探测软弱土层的厚度，经复核后下达钢护筒10加工计划，以提前加工备料。[0053] 在完成上述施工准备后，定制加工钢护筒10。根据测量出的每个桩位的软弱土层的厚度，加长300毫米后在工厂里定制加工钢护筒10，经检查直径和长度符合要求后，焊接加劲箍40并在钢护筒10上口等距焊接四个直径为8毫米的吊环，以便于吊装。钢护筒10内外用油漆编号，以防止安装时混用。[0054] 钢护筒10加工完成后，进行钢护筒10的安装。第一，钢护筒10安装前，采用直径同钢护筒10一致的圆环检查器对孔口顶部直形砼护壁20直径及垂直度进行检查，对不符合要求的要进行凿除或补砼处理，以保证其起到定位和控制垂直度的作用。第二，钢护筒10采用挖掘机吊装就位，扶正后用直径为10毫米厚的圆形钢盖板与钢护筒10对正盖口，以做好机械下压准备。第三，安装准备就绪后将反铲挖掘机的铲斗置于钢盖板中心垂直向下压钢护筒10，使钢护筒10垂直、缓慢下沉；下压过程中跟踪检查钢护筒10垂直度，当发现有倾斜时，将铲斗向钢盖板较高的一侧移动50至100毫米后再加压。第四，下压至桩口时，在钢盖板上放置一节井架标准节，通过标准节再往下压，当钢护筒10下沉超过软弱土层底部300毫米以上时停止加压，然后检查其垂直度及轴线偏差，当偏差超出要求时用挖掘机吊出钢护筒10重新安装，直至符合要求为止。第五，当挖掘机因场地限制无法就位时，则采用在钢盖板上对称均匀地堆置砂袋的方法将钢护筒10静压到位；静压过程中，也要随时检查钢护筒10的垂直度，当钢盖板倾斜时，要向钢盖板较高的一侧堆放砂袋，直至其恢复水平为止，然后再均匀对称地放置砂袋。
[0055] 钢护筒10就位并经检查符合要求后，人工挖除钢护筒10内的软弱土层，至钢护筒10底部时，要先挖中间的土方，然后按顺序连续挖除钢护筒10四周的土方，随挖随按350毫米的间距水平打入400毫米长的直径为14毫米的钢筋，以托住钢护筒10，防止下部土方挖空后下沉。穿过软弱土层后，后续施工按常规方法进行。在工程桩基施工时，局部区域有软弱土层的现象比较普遍。如遇到此情况时再通知设计院更改桩型及进场其它桩基设备，往往对工程进度造成很大影响。且由于人工挖孔桩已施工一部分，即使更改桩型，也会造成一个建筑二种桩型而形成地基受力不均匀的情
[0056]
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况。采用钢护筒10施工后，可直接对软土层进行开挖，避免停工等待设计变更和重新进场大型桩基设备，使工程进度和质量均不受到影响，经济效益显著。[0057] 以上内容仅为本发明的较佳实施方式，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
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说 明 书 附 图
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