复杂交互粉砂地质水中钢管桩及其施工方法与流程

本发明涉及桥梁领域，具体涉及一种复杂交互粉砂地质水中钢管桩及其施工方法。

背景技术：

1、粉砂地层受到振动时颗粒结构有压密趋势，但土颗粒间的孔隙全部被水充填，因此这种趋于紧密的作用将导致孔隙水压力的骤然上升，粉砂会完全丧失抗剪强度和承载能力，变成像液体一样的状态，桩侧和桩端阻力较低，使钢管桩承载力下降。因此采用常规施工技术，如利用液压振动锤插打钢管桩会与粉砂发生共振，继而引起液化现象。另外在深水粉砂地层中施工钢管桩的过程中，钢管桩定位、成孔、接长等易出现施工风险，造成钢管桩的不稳定性。

2、综上，针对粉砂地层中出现的易液化、稳定性差，综合提出一种安全、高效的复杂交互粉砂地质水中钢管桩及其施工方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了复杂交互粉砂地质水中钢管桩及其施工方法。

2、为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：复杂交互粉砂地质水中钢管桩施工方法包括以下步骤：

3、步骤一、导向架安装：

4、采用钢管及型钢安装成水陆双层导向架，通过连接杆使若干水陆双层导向架形成整体。通过安装接长杆、三角支撑及锚固钉形成陆地双层导向架，或将双拼工字钢与顶部u型卡槽连接，悬挂安装于钢栈桥上，形成水中双层导向架。

5、步骤二、钢管桩无振动成孔下沉：

6、钢管桩插打地层时，先搭设好导向架后，潜孔钻机在钢管桩孔位上先钻定位孔，再将钢管桩吊入导向架中，沿着导向架垂直方向下放，将潜孔钻机的钻杆沿钢管桩中心下放，通过转动潜孔钻机上的钻头对地层进行扰动开孔，同时采用葫芦对钢管桩施加向下的应力，在钻头进行开孔的同时下沉钢管桩。

7、步骤三、钢管桩打入抛石层：

8、钢管桩插打局部抛石层后，采用冲击钻进行引孔，冲孔时采用较小冲击力，待到抛石层再加快冲击速度，连续冲击抛石层，冲孔的同时回填黏性土，利用冲击力将黏土挤压到抛石层的孔隙中，增加石块间的粘结力。钢管桩的桩尖进行加强，直接打设钢管桩穿透最后留置的1m抛石层。

9、步骤四、安全操作平台搭设：

10、第一钢管桩顶下沉至指定高程后，在双层导向架四周安装护栏，在定位框格上铺设钢板，形成安全操作平台，施工人员站立于钢板上进行钢管桩接长。

11、步骤五、钢管桩接长：

12、吊车将第二钢管吊至指定位置，两节钢管大致对接后，将接长导向装置包裹两节钢管对接处，将焊缝处对齐焊接窗中心线，再用螺栓拧紧接长导向装置，轻微拧松接长导向装置，旋转90°后将裸露剩余未焊接部分焊接。

13、步骤六、钢管桩桩底锚固：

14、钢管桩下沉至设计标高后，由于局部粉砂地质并不稳定，在该地层上方的钢管桩顶部设置施工平台，利用地质钻探在钢管内成孔，植入工字钢，并浇筑混凝土进行锚固。

15、进一步地，陆地双层导向架包括定位框格、延长杆、紧固卡扣、连接杆、连接板、u型卡槽、接长杆、三角支撑及锚固钉。四根延长杆两端分别安装于定位框格上，定位框格两端焊接u型卡槽，相邻定位框格间使用第一螺栓将连接板两端固定于u型卡槽上，延长杆一侧焊接紧固卡扣，相邻延长杆使用连接杆固定于紧固卡扣上，多个导向架连接成整体。底层处的定位框格安装若干接长杆，接长杆另一端安装三角支撑，三角支撑底部焊接若干锚固钉。

16、进一步地，水中双层导向架包括定位框格、延长杆、紧固卡扣、连接杆、连接板、u型卡槽、双拼工字钢、高强螺栓、附着杆。按陆地双层导向架安装方式组成若干导向架连接成整体，双拼工字钢通过机械连接安装于定位框格上，采用高强螺栓将双拼工字钢安装于钢栈桥上，附着杆焊接于延长杆上，另一端固定于贝雷梁上。

17、进一步地，钢管桩底部焊接空心圆台桩头，空心圆台桩头另一端安装若干柳叶形刀片，在连接处焊接加固环补强。

18、进一步地，接长导向装置包括前半圆筒、后半圆筒、侧连接板，钢板制作成半圆形，将中间部分切割成焊接窗，两端焊接侧连接板，制作成半圆筒，侧连接板上设置若干螺栓孔，利用螺栓穿过螺栓孔，连接前半圆筒和后半圆筒。

19、进一步地，沿钢管桩中心打入定位钢管，若干工字钢顶部和底部设置u型滑块，u型滑块对牢定位钢管凹槽向下打入粉砂地层中，再抽出定位钢管，向钢管桩内灌入混凝土。

20、复杂交互粉砂地质水中钢管桩，运用上述的复杂交互粉砂地质水中钢管桩施工方法制得。

21、与现有技术相比，本发明的工作原理及有益效果如下：

22、1、本发明采用水陆双层导向架，在导向架主体结构不变的情况下，安装不同构件，分别形成陆地双层导向架和水中双层导向架，提高了导向架的利用率。

23、2、本发明采用多种技术和装置辅助钢管桩下沉，通过采用无振动成孔技术，使钢管桩在自身重力和外界施加应力下，主动下沉至粉砂地层中，避免了粉砂地层液化现象；通过优化和加强钢管桩桩尖，使钢管桩顺利穿透抛石层；通过设置接长导向装置，提高了钢管桩接长精度和质量。

24、3、本发明采用先沉桩后植桩锚固技术，通过向钢管桩桩底打入若干工字钢，并灌入混凝土，保证了钢管桩的稳定性。

技术特征：

1.复杂交互粉砂地质水中钢管桩施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的复杂交互粉砂地质水中钢管桩施工方法，其特征在于，步骤一中，所述陆地双层导向架(1)包括定位框格(2)、延长杆(3)、紧固卡扣(6)、连接杆(8)、连接板(5)、u型卡槽(4)、接长杆(9)、三角支撑(10)及锚固钉(11)，四根所述延长杆(3)两端分别安装于定位框格(2)上，定位框格(2)两端焊接u型卡槽(4)，相邻定位框格(2)间使用第一螺栓(7)将连接板(5)两端固定于u型卡槽(4)上，延长杆(3)一侧焊接紧固卡扣(6)，相邻延长杆(3)使用连接杆(8)固定于紧固卡扣(6)上，若干个导向架连接成整体，底层处的定位框格(2)安装若干接长杆(9)，接长杆(9)另一端安装三角支撑(10)，三角支撑(10)底部焊接若干锚固钉(11)。

3.根据权利要求2所述的复杂交互粉砂地质水中钢管桩施工方法，其特征在于，步骤一中，水中双层导向架(14)包括定位框格(2)、延长杆(3)、紧固卡扣(6)、连接杆(8)、连接板(5)、u型卡槽(4)、双拼工字钢(13)、高强螺栓(12)、附着杆(15)，按所述陆地双层导向架(1)安装方式组成若干导向架连接成整体，所述双拼工字钢(13)安装于定位框格(2)上，采用高强螺栓(12)将双拼工字钢(13)安装于钢栈桥上，附着杆(15)焊接于延长杆(3)上，另一端固定于贝雷梁上。

4.根据权利要求1所述的复杂交互粉砂地质水中钢管桩施工方法，其特征在于，步骤二中，所述钢管桩(18)底部焊接空心圆台桩头(21)，空心圆台桩头(21)另一端安装若干柳叶形刀片(24)，在连接处焊接加固环(23)补强。

5.根据权利要求1所述的复杂交互粉砂地质水中钢管桩施工方法，其特征在于，步骤五中，所述接长导向装置(25)包括前半圆筒(26)、后半圆筒(27)、侧连接板(28)，钢板制作成半圆形，将中间部分切割成焊接窗(29)，两端焊接侧连接板(28)，制作成半圆筒，侧连接板(28)上设置若干螺栓孔(30)，利用螺栓穿过螺栓孔(30)，连接前半圆筒(26)和后半圆筒(27)。

6.根据权利要求1所述的复杂交互粉砂地质水中钢管桩施工方法，其特征在于，步骤六中，沿所述钢管桩(18)中心打入定位钢管(35)，若干工字钢(34)顶部和底部设置u型滑块(36)，u型滑块(36)对牢定位钢管(35)凹槽向下打入粉砂地层中，再抽出定位钢管(35)，向钢管桩内灌入混凝土(37)。

7.复杂交互粉砂地质水中钢管桩，其特征在于，运用权利要求1-7任意一项所述的复杂交互粉砂地质水中钢管桩施工方法施工制得。

技术总结本发明涉及复杂交互粉砂地质水中钢管桩及其施工方法，包括拼装水陆双层导向架分别用于陆地和水中的钢管桩施工；采用先沉入钢管桩再打入工字钢于钢管桩底部并浇筑混凝土进行锚固；采用无振动成孔技术将钢管桩打入湍急深水中；采用冲击钻引孔，并加强钢管桩桩尖穿透抛石层；设置接长导向装置接长钢管桩，同时利用水陆双层导向架作为悬挑式安全平台辅助钢管桩接长。本发明通过系列改进技术实现无振动成孔、精准接长、植桩锚固、桩尖加强、水陆双定位等，提高钢管桩的施工效率和质量，应用于实际工程中可取得较好的技术经济效益。技术研发人员：夏玮豪,刘建军,刘怡然,陈燚,袁文蓉,胡昂昂,张康康,韦屾,宁波,李宇,张丹,张健受保护的技术使用者：安徽建工集团股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11