一种地铁站钢管桩的施工方法
阅读说明：本技术 一种地铁站钢管桩的施工方法 (Construction method of steel pipe pile of subway station ) 是由 尹学鑫 孟涛 高晓刚 王忠钊 吴思 武美容 王振华 崔凯 贺贤群 许光耀 吕帅 于 2021-06-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种地铁站钢管桩的施工方法,包括以下步骤：S1、导洞硬化平整；S2、定桩位、开孔；S3、钢管桩取芯；S4、钻孔：取芯完成后再采用履带式钻机钻孔,钻孔过程中,检查钻机的平整度和主动钻杆的垂直度,定期检查钻头、钻杆接头,钻孔时应低速低压钻进,并通过在钻臂上设吊锤控制垂直度；S5、一次清孔；S6、测孔深、检孔；S7、安放钢管；S8、吊放注浆管；S9、检查沉查厚度；S10、混凝土灌注；S11、接桩浇筑、桩顶纵筋安装；S12、桩底后注浆。本专利解决了钻孔垂直度不符合设计规范要求、沉渣厚度控制难的问题以及钢管桩混凝土的不够密实的难题。(The invention discloses a construction method of a steel pipe pile of a subway station, which comprises the following steps: s1, hardening and flattening the pilot hole; s2, positioning the pile and opening the hole; s3, coring the steel pipe pile; s4, drilling: after coring is finished, drilling by adopting a crawler-type drilling machine, checking the flatness of the drilling machine and the verticality of a driving drill rod in the drilling process, regularly checking a drill bit and a drill rod joint, drilling at low speed and low pressure in the drilling process, and controlling the verticality by arranging a hanging hammer on a drill boom; s5, primary hole cleaning; s6, measuring the hole depth and detecting the hole; s7, placing a steel pipe; s8, hanging a grouting pipe; s9, checking and checking the thickness; s10, pouring concrete; s11, pile splicing and pouring, and pile top longitudinal bar installation; and S12, grouting the pile bottom. The problem that the straightness that hangs down of drilling is not conform to the design standard requirement, sediment thickness control is difficult and steel pipe pile concrete closely knit inadequately has been solved to this patent.)
技术领域
本发明涉及一种地铁工程
技术领域
，具体是涉及一种地铁站钢管桩的施工方法。背景技术
地铁站钢管桩的施工中存在以下难题：1、钻机不平整，钻杆接头间隙太大，钻压过高等容易造成钻孔垂直度不符合设计规范要求；2、钻杆拆除及吊装钢管时间长，易造成塌孔、沉渣厚度控制难的问题；3、钢管桩是结构中的承载构件，混凝土的质量关系到整个结构的安全与稳定。因导洞断面较小，受作业空间限制，钢管桩桩身混凝土的施工质量较难保证。
发明内容
本发明的目的在于提出一种地铁站钢管桩的施工方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种地铁站钢管桩的施工方法，包括以下步骤：
S1、导洞硬化平整：导洞初期支护完成后，对导洞底硬化15cm厚C20混凝土，使地面坚实平整，并修筑排水沟，便于钻孔施工过程中钻渣泥浆的排放；
S2、定桩位、开孔：根据施工图纸及现场导线控制点，使用全站仪对边桩钢管桩位置进行放样，采用换点施测的方法对桩位坐标，高程进行复测，确保桩位坐标、高程的准确，测量放样完成后，先采用开孔设备对准孔位，破除导洞底初支进行开孔；
S3、钢管桩取芯：采用XY-1A地质钻机进行取芯，记录桩底岩样，以确保桩底地层满足设计要求；
S4、钻孔：取芯完成后再采用履带式钻机钻孔，钻孔过程中，检查钻机的平整度和主动钻杆的垂直度，定期检查钻头、钻杆接头，钻孔时应低速低压钻进，并通过在钻臂上设吊锤控制垂直度；
S5、一次清孔：钻进至设计孔深后，停止进尺，采用高压风循环将孔底沉渣吹出，为保证最大程度清孔，需往孔内注入清水，再将液体抽出，保证沉渣厚度能够满足设计和规范要求；
S6、测孔深、检孔：清孔结束后，进行孔径、孔垂直度、孔深和沉渣厚度检查，如测出清孔后桩底沉渣厚度不符合要求，安排再次清孔，直至测出的沉渣厚度符合要求；
S7、安放钢管：当钻孔达到设计深度符合要求后，采用卷扬机吊放钢管，用管卡将钢管固定在孔口，管长露出50cm，接着吊装下一节，采用丝扣将两节连接在一起；下管时相邻孔内的管接头应前后错开，避免接头在同一断面受力；
S8、吊放注浆管：为保证钢管桩桩底密实，需进行桩底后注浆施工，灌注混凝土之前在钢管桩内吊放注浆管，注浆管沿桩深通长布置，设置1根，注浆管需伸出桩顶20cm，便于后期注浆连接；管节之间采用丝扣连接，管底采用胶带密封，防止浇筑混凝土时堵塞注浆管；
S9、检查沉查厚度：检查孔底的沉渣厚度，当沉渣厚度能够满足设计和规范要求时，进入到下一工序；当沉渣厚度不满足设计和规范要求时，进行第二次清孔，采用高压风循环将孔底沉渣吹出，直到沉渣厚度能够满足设计和规范要求；
S10、混凝土灌注：混凝土灌注前排出孔底积水，采用地泵灌入足量砼，灌入砼至孔口时进行振捣，直至有新鲜砼从孔口返出为止；为确保钢管桩混凝土的密实，在混凝土中掺缓凝剂，严格控制水灰比，并加强捣固；
S11、接桩浇筑、桩顶纵筋安装：混凝土浇筑完成后，在钢管桩内埋入6C20纵筋，纵筋的长度根据钢管桩锚入冠梁的长度而定，钢管桩锚入冠梁内550mm时，桩顶纵筋总长为1.95m；钢管桩锚入冠梁内1200mm时，桩顶纵筋总长为2.60m；
S12、桩底后注浆：注浆作业宜在成桩2天后进行，并不迟于成桩30天后；注浆作业点与成孔作业点的距离不小于8-10m；注浆浆液的水灰比为0.5～0.6，水泥采用P.O.42.5R普通硅酸盐水泥，注浆压力不低于1MPa，保证压力压破胶带，使浆液压出管外，注浆流量不超过75L/min；当注浆压力达到或超过设计要求时，终止注浆；当注浆压力长时间低于正常值或出现冒浆或周围桩孔串浆，应改为间歇注浆，间歇时间为30—60min，或调低浆液水灰比。
进一步地，所述步骤S7中，钢管主材采用A273mm，壁厚t＝12mm的热轧无缝钢管加工而成，每节钢管采用丝扣进行连接，丝扣长度为80mm。在钢管桩桩顶2.2m以下钻设20mm溢浆孔，间距1.0m，并呈梅花型布置。
进一步地，所述步骤S7中，钢管主材应符合下列要求：①钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85；②钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率不应小于20％；③钢材应有良好的焊接性和合格的冲击韧性。
进一步地，所述步骤S7中，当地铁站钢管桩长度为16.80m时，对于奇数孔：由2.0m底管1根，2.08m中管7根和0.88m顶管1根组成，安装后的总长度为16.80m；对于偶数孔：由1.0m底管1根，2.08m中管7根和1.96m顶管1根组成，安装后的总长度为16.80m。
进一步地，所述步骤S7中，当地铁站钢管桩长度为16.15m时，对于奇数孔：由2.08m底管1根，2.08m中管6根和2.15m顶管1根组成，安装后的总长度为16.15m；对于偶数孔：由1.08m底管1根，2.08m中管7根和1.15m顶管1根组成，安装后的总长度为16.15m。
进一步地，所述步骤S7中，当地铁站钢管桩长度为8.85m时，对于奇数孔：由2.0m底管1根，2.08m中管3根和0.93m顶管1根组成，安装后的总长度为8.85m；对于偶数孔：由1.0m底管1根，2.08m中管3根和1.93m顶管1根组成，安装后的总长度为8.85m。
进一步地，所述步骤S7中，当地铁站钢管桩长度为8.20m时，对于奇数孔：由2.0m底管1根，2.08m中管2根和2.28m顶管1根组成，安装后的总长度为8.20m；对于偶数孔：由1.0m底管1根，2.08m中管3根和1.28m顶管1根组成，安装后的总长度为8.20m。
进一步地，所述步骤S8中，注浆管采用的是φ21.3*2.8mm镀锌钢管的注浆管。
进一步地，所述步骤S7中，同一断面内的接头数量不得超过总钢管数的50％，相邻两孔钢管接头至少错开1m。
进一步地，所述步骤S4中，钻头直径为330mm，钻杆规格为Φ89×1500mm。
本发明的有益效果在于：
本专利在钻孔工序(步骤S4)中，钻孔时应低速低压钻进，并通过在钻臂上设吊锤控制垂直度，解决了钻机不平整，钻杆接头间隙太大，钻压过高等容易造成钻孔垂直度不符合设计规范要求的难题；
本专利采用两次清孔的方式，易造成塌孔、沉渣厚度控制难的问题；
本专利在混凝土灌注工序(步骤S10)中，为确保钢管桩混凝土的密实，在混凝土中掺缓凝剂，严格控制水灰比，并加强捣固，解决了导洞断面较小，受作业空间限制，钢管桩桩身混凝土的施工质量较难保证的难题。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图：
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上表面”、“下表面”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“正转”、“反转”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，一种地铁站钢管桩的施工方法，包括以下步骤：
S1、导洞硬化平整：导洞初期支护完成后，对导洞底硬化15cm厚C20混凝土，使地面坚实平整，并修筑排水沟，便于钻孔施工过程中钻渣泥浆的排放；
S2、定桩位、开孔：根据施工图纸及现场导线控制点，使用全站仪对边桩钢管桩位置进行放样，采用换点施测的方法对桩位坐标，高程进行复测，确保桩位坐标、高程的准确，测量放样完成后，先采用开孔设备对准孔位，破除导洞底初支进行开孔；
S3、钢管桩取芯：采用XY-1A地质钻机进行取芯，记录桩底岩样，以确保桩底地层满足设计要求；
S4、钻孔：取芯完成后再采用履带式钻机钻孔，钻头直径为330mm，钻杆规格为Φ89×1500mm；
S5、一次清孔：钻进至设计孔深后，停止进尺，采用高压风循环将孔底沉渣吹出，同时，为保证最大程度清孔，需往孔内注入清水，保证沉渣厚度能够满足设计和规范要求；
S6、测孔深、检孔：清孔结束后，进行孔径、孔垂直度、孔深和沉渣厚度检查，如测出清孔后桩底沉渣厚度不符合要求，安排再次清孔，直至测出的沉渣厚度符合要求；
S7、安放钢管：当钻孔达到设计深度符合要求后，采用卷扬机吊放钢管，用管卡将钢管固定在孔口，管长露出50cm，接着吊装下一节，采用丝扣将两节连接在一起；下管时相邻孔内的管接头应前后错开，避免接头在同一断面受力；同一断面内的接头数量不得超过总钢管数的50％，相邻两孔钢管接头至少错开1m。钢管主材采用A273mm，壁厚t＝12mm的热轧无缝钢管加工而成，每节钢管采用丝扣进行连接，丝扣长度为80mm。在钢管桩桩顶2.2m以下钻设20mm溢浆孔，间距1.0m，并呈梅花型布置。钢管主材应符合下列要求：①钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85；②钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率不应小于20％；③钢材应有良好的焊接性和合格的冲击韧性。
当地铁站钢管桩长度为16.80m时，对于奇数孔：由2.0m底管1根，2.08m中管7根和0.88m顶管1根组成，安装后的总长度为16.80m；对于偶数孔：由1.0m底管1根，2.08m中管7根和1.96m顶管1根组成，安装后的总长度为16.80m。
当地铁站钢管桩长度为16.15m时，对于奇数孔：由2.08m底管1根，2.08m中管6根和2.15m顶管1根组成，安装后的总长度为16.15m；对于偶数孔：由1.08m底管1根，2.08m中管7根和1.15m顶管1根组成，安装后的总长度为16.15m。
当地铁站钢管桩长度为8.85m时，对于奇数孔：由2.0m底管1根，2.08m中管3根和0.93m顶管1根组成，安装后的总长度为8.85m；对于偶数孔：由1.0m底管1根，2.08m中管3根和1.93m顶管1根组成，安装后的总长度为8.85m。
当地铁站钢管桩长度为8.20m时，对于奇数孔：由2.0m底管1根，2.08m中管2根和2.28m顶管1根组成，安装后的总长度为8.20m；对于偶数孔：由1.0m底管1根，2.08m中管3根和1.28m顶管1根组成，安装后的总长度为8.20m。
S8、吊放注浆管：为保证钢管桩桩底密实，需进行桩底后注浆施工，灌注混凝土之前在钢管桩内吊放注浆管，注浆管沿桩深通长布置，设置1根，注浆管需伸出桩顶20cm，便于后期注浆连接；管节之间采用丝扣连接，管底采用胶带密封，防止浇筑混凝土时堵塞注浆管；注浆管采用的是φ21.3*2.8mm镀锌钢管的注浆管。
S9、检查沉查厚度：检查孔底的沉渣厚度，当沉渣厚度能够满足设计和规范要求时，进入到下一工序；当沉渣厚度不满足设计和规范要求时，进行第二次清孔，采用高压风循环将孔底沉渣吹出，直到沉渣厚度能够满足设计和规范要求；
S10、混凝土灌注：混凝土灌注前排出孔底积水，采用地泵灌入足量砼，灌入砼至孔口时进行振捣，直至有新鲜砼从孔口返出为止；
具体来说，混凝土灌注应满足以下要求：
(1)钻孔及钢管内应灌注C35细石混凝土，混凝土应密实填充钻孔及钢管内，严格配合比的设计及试配；混凝土的坍落度可根据浇灌工艺确定，坍落度为满足塌落度小于160mm，大于180mm。混凝土通过试配及试验，取得充分依据后，为减少混凝土收缩量，混凝土内可加入适量的减水剂及膨胀剂。
(2)钢管内混凝土必须连续浇灌，不得中断。
(3)桩混凝土的浇筑应高于设计标高，桩顶混凝土强度等级必须满足设计要求。
(4)边桩施工应满足桩长、桩径、混凝土强度等级等设计要求，不应有断桩、混凝土离析、夹泥等现象发生，混凝土粗骨料最大粒径不得大于主筋间最小净距的1/3，桩底沉渣不大于50mm。
(5)浇筑完混凝土后，安放桩顶纵筋到设计位置时，检测其水平位置和高程是否达到设计要求，检查合格后应立即固定。
S11、接桩浇筑、桩顶纵筋安装：混凝土浇筑完成后，在钢管桩内埋入6C20纵筋，纵筋的长度根据钢管桩锚入冠梁的长度而定，钢管桩锚入冠梁内550mm时，桩顶纵筋总长为1.95m；钢管桩锚入冠梁内1200mm时，桩顶纵筋总长为2.60m；
S12、桩底后注浆：注浆作业宜在成桩2天后进行，并不迟于成桩30天后；注浆作业点与成孔作业点的距离不小于8-10m；注浆浆液的水灰比为0.5～0.6，水泥采用P.O.42.5R普通硅酸盐水泥，注浆压力不低于1MPa，保证压力压破胶带，使浆液压出管外，注浆流量不超过75L/min；当注浆压力达到或超过设计要求时，终止注浆；当注浆压力长时间低于正常值或出现冒浆或周围桩孔串浆，应改为间歇注浆，间歇时间为30—60min，或调低浆液水灰比。
地铁站钢管桩的施工完成后，需要进行承载力检验，单桩承载力不应小于设计的单桩承载力750KN。检测方法和数量同时需满足《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)和《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2014)要求。
此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
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