一种移动式钻孔灌注桩施工平台及方法
技术领域
本发明涉及桥梁施工技术领域，具体涉及一种移动式钻孔灌注桩施工平台及方法。
背景技术
随着桥梁技术的发展，对于跨越江河湖海的特大型桥，其主墩钻孔灌注桩的布置形式呈现多样化。主墩钻孔灌注桩采用梅花型布置时，钻孔平台作业面需根据桩位布置在钻孔平台的作业面上预留钻孔孔位，从而使钻孔平台作业面难于布置，甚至需要先将部分钻孔灌注桩成孔后，再根据成形的孔位，重新调整作业面的布置，才能完成余下的钻孔灌注桩施工。基于以上原因，对于梅花型布置的钻孔灌注桩，其钻孔平台作业面往往会耗费更多的材料，施工过程中还会增加工序，工作量大，工期较长。
目前，行业内多采用旋挖钻机钻孔，旋挖钻机具有成孔效率高的优点，但是其使用费用高，在保证工期的前提下，现场钻孔灌注桩施工时，多使用1套旋挖钻机进行钻孔灌注桩施工，以节约成本。针对梅花型布置的钻孔灌注桩，本领域内现有的钻孔平台施工方案存在以下问题：
(1)钻孔平台的结构设计较为困难；
(2)投入较大，钻孔平台作业面覆盖大，投入材料多；
(3)工序繁琐，为适应梅花型布置的钻孔灌注桩施工，需在既有钻孔平台作业面上先部分成孔，然后重新调整钻孔平台作业面的布置，而后再进行余下的钻孔灌注桩施工。
有鉴于此，急需对现有的钻孔灌注桩施工方式进行改进，减少其材料用量，化简工序，进而降低成本，提升施工效率。
发明内容
本发明提供一种移动式钻孔灌注桩施工平台及方法，对现有的钻孔灌注桩施工方式进行改进，减少其材料用量，化简工序，进而降低成本，提升施工效率。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种移动式钻孔灌注桩施工平台，包括：主栈桥，所述主栈桥为一段横跨桩基施工区长度方向的水平通道，所述主栈桥通过设置在所述桩基施工区域的一侧；支栈桥，所述支栈桥为一段横跨桩基施工区宽度方向的水平通道；所述主栈桥任意的一端与运输通道连接，所述支栈桥的两端的底部设有与所述主栈桥长度方向的横滑轨，所述支栈桥通过驱动装置在所述横滑轨上自由移动；并且所述支栈桥靠近所述主栈桥的一端与所述主栈桥构成连续的施工通道。
优选的，所述主栈桥及所述横滑轨分别通过钢管桩架设在所述桩基施工区域的四周。
优选的，所述驱动装置为分别固定设置在所述横滑轨两端的电葫芦构成，各个所述电葫芦的牵引钩分别与对应的所述支栈桥两侧固定连接。
优选的，所述支栈桥中部沿长度方向设有上下贯通的灌注施工槽；所述支栈桥靠近所述主栈桥的一端设有辅助料斗，所述辅助料斗为6-8立方米；所述支栈桥顶部设有与所述灌注施工槽平行的滑道，所述滑道上设有沿所述滑道自由滑动的孔口料斗，所述孔口料斗为3-4立方米；所述孔口料斗与所述辅助料斗之间设有泵送装置；还包括沿所述支栈桥长度方向运动在运输车。
优选的，一种移动式钻孔灌注桩施工方法应用于权利要求1-4中任意一项，包括如下步骤：
S1、制备混凝土、对导管预拼接，并座防水测试；
S2、通过驱动装置使支栈桥与孔口料斗就位，并校准探测绳；
S3、孔口料斗采用双料斗形式灌注，孔口料斗为3-4立方米，辅助料斗为6-8立方米；
S4、混凝土灌注时超出设计桩顶标高，直至孔口溢出混凝土为止；
S5、对桩顶3m范围内的混凝土进行振捣，确保桩顶混凝土密实；
S6、灌注完成后，对导管及所述辅助料斗、孔口料斗进行清洗；
S7、桩基施工完毕后，采用声测管进行检测；四根声测管呈90°均匀布置，声测管与桩基钢筋相连。
优选的，一种移动式钻孔灌注桩施工方法应用于权利要求1-4中任意一项，包括如下步骤：
S1、制备混凝土、对导管预拼接，并座防水测试；
S2、通过驱动装置使支栈桥与孔口料斗就位，并校准探测绳；
S3、将辅助料斗装满混凝土，打开孔口料斗球阀，同时两辆混凝土车同时向孔口料斗以最大流速注入混凝土开始灌注封底混凝土，直至封底完成；
S4、通过测绳检测混凝土灌注高度，计算导管埋置深度；
S5、导管埋置深度达到6m时，拔一节3m导管，混凝土浇筑过程中共拔12节导管，剩余导管一次性拔完；
S6、混凝土灌注到桩顶时，将顶部离析部分全部翻出，直至露出真实、合格混凝土，对桩头进行机械振捣密实，振捣深度3～5m。
本发明有益效果为：通过支栈桥在横滑轨上的移动，满足了对桩基施工过程中的混凝土移动运输问题，从而缩短了施工步骤，提高施工效率，降低施工难度。另外电葫芦从对支栈桥的四角进行约束，在移动支栈桥的过程中保证了支栈桥的运动稳定性，同时还实现了对支栈桥的锁定作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明施工平台俯视图；
图2为本发明施工平台侧视图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据图1、图2所示，一种移动式钻孔灌注桩施工平台，包括：主栈桥1，所述主栈桥1为一段横跨桩基施工区3长度方向的水平通道，所述主栈桥1通过设置在所述桩基施工区3域的一侧；支栈桥2，所述支栈桥2为一段横跨桩基施工区3宽度方向的水平通道；所述主栈桥1任意的一端与运输通道连接，所述支栈桥2的两端的底部设有与所述主栈桥1长度方向的横滑轨4，所述支栈桥2通过驱动装置在所述横滑轨4上自由移动；并且所述支栈桥2靠近所述主栈桥1的一端与所述主栈桥1构成连续的施工通道。所述主栈桥1及所述横滑轨4分别通过钢管桩5架设在所述桩基施工区3域的四周。所述驱动装置为分别固定设置在所述横滑轨4两端的电葫芦6构成，各个所述电葫芦6的牵引钩分别与对应的所述支栈桥2两侧固定连接。所述支栈桥2中部沿长度方向设有上下贯通的灌注施工槽7；所述支栈桥2靠近所述主栈桥1的一端设有辅助料斗8，所述辅助料斗8为6-8立方米；所述支栈桥2顶部设有与所述灌注施工槽7平行的滑道10，所述滑道10上设有沿所述滑道10自由滑动的孔口料斗9，所述孔口料斗9为3-4立方米；所述孔口料斗9与所述辅助料斗8之间设有泵送装置11；还包括沿所述支栈桥2长度方向运动在运输车12。
实施例一：
一种移动式钻孔灌注桩施工方法应用于权利要求1-4中任意一项，包括如下步骤：
S1、制备混凝土、对导管13施工；
S2、通过驱动装置使支栈桥2与孔口料斗9就位，并校准探测绳；
S3、孔口料斗9采用双料斗形式灌注，孔口料斗9为3-4立方米，辅助料斗8为6-8立方米；
S4、混凝土灌注时超出设计桩顶标高，直至孔口溢出混凝土为止；
S5、对桩顶3m范围内的混凝土进行振捣，确保桩顶混凝土密实；
S6、灌注完成后，对导管13及所述辅助料斗8、孔口料斗9进行清洗；
S7、桩基施工完毕后，采用声测管进行检测；四根声测管呈90°均匀布置，声测管与桩基钢筋相连。
在上述方法用于水下混凝土：根据现场实际情况，在灌注水下混凝土前，准备好导管13、料斗、水泵、泥浆泵等设备；所述导管13采用壁厚5-7mm，内径φ290-310mm的钢管分节段拼接而成；单孔灌注现场中的每节标准钢管的长度为3m，另还需要0.5m、1.0m和1.5m长的钢管各一节；安装后的导管13，其下口距孔底0.5m深度左右；将各个钢管连接成导管13，确保垂直，接头处采用密封圈垫予以密封；密封圈厚度为3-5mm；其中的混凝土由多个搅拌站提供，混凝土生产能力至少达到60m3/h的连续混凝土供应量、运输至孔口灌注；并且混凝土应有良好的和易性，在运送和灌注过程中应无明显离析、泌水现象；在运输过程中，罐车配备外加剂。混凝土应保持足够的流动性，坍落度必须满足水下砼的灌注要求，本工程坍落度控制在18～22cm，不符合标准的砼不得灌入孔内；混凝土坍落度的测控：正常灌注时一次/每桩、出现明显异常时及时取样并测坍落度；混凝土的初凝时间，不宜小于16h。另外，导管13最小埋深不低于2米，导管13最大埋深不超过6米。
对于混凝土初灌量计算：
初灌混凝土量V应根据设计桩径、导管13管径、导管13安装长度进行计算，且V≥V0+V1。V0为1m桩长的混凝土量，V0＝1.3πD2/4(单位：m3)；D－设计桩径(m)。
V0＝1.3πD2/4＝1.3×3.14×9/4＝9.2m3；
V1为初灌时导管13内积存的混凝土量，V1＝(hπd2/4)(ρ+0.55πd)/2.4(单位：m3)；
h－导管13安装长度(m)；
d－导管13直径(m)；
ρ－水密度(t/m3)；
0.55－导管13内壁的摩阻力系数；
2.4－混凝土的密度(t/m3)。
V1＝(hπd2/4)(ρ+0.55πd)/2.4＝(39×3.14×0.32/4)×(1.0+0.55×3.14×0.3)/2.4＝1.68m3
初灌混凝土量V≥V0+V1＝9.2+1.68＝10.88m3；
混凝土灌注时超出设计桩顶标高，直至孔口溢出混凝土为止。
桩顶3m范围内混凝土采用振捣棒进行振捣，确保桩顶混凝土密实。
孔口料斗9采用双料斗形式灌注，孔口料斗9为3m3，辅助料斗8为7m3。
最后在桩基施工完毕后，对桩按设计要求采用声测管进行检测。四根声测管呈90°均匀布置，并且声测管与桩基钢筋相连。
实施例二：
一种移动式钻孔灌注桩施工方法应用于权利要求1-4中任意一项，包括如下步骤：
S1、制备混凝土、对导管13预拼接，并座防水测试；
S2、通过驱动装置使支栈桥2与孔口料斗9就位，并校准探测绳；
S3、将辅助料斗8装满混凝土，打开孔口料斗9球阀，同时两辆混凝土车同时向孔口料斗9以最大流速注入混凝土开始灌注封底混凝土，直至封底完成；
S4、通过测绳检测混凝土灌注高度，计算导管13埋置深度；
S5、导管13埋置深度达到6m时，拔一节3m导管13，混凝土浇筑过程中共拔12节导管13，剩余导管13一次性拔完；
S6、混凝土灌注到桩顶时，将顶部离析部分全部翻出，直至露出真实、合格混凝土，对桩头进行机械振捣密实，振捣深度3～5m。
上述方法应用于桩基水下混凝土灌注，并且采用料斗形式+运输车12辅助形式进行，其中选用的是5m3料斗，具体施工过重中，还包括：
通过测绳检测混凝土灌注高度，计算导管13埋置深度，然后再进行下步施工；正常灌注混凝土，定点测定混凝土导管13埋置深度；混凝土灌注时，超灌桩头高度1m，确保桩身完整、密实、强度合格；由于孔口高程，亦是桩顶高程，灌注水下混凝土时，顶部无压力，为了确保桩基灌注质量，采用如下措施：混凝土灌注到桩顶时，将顶部离析部分全部翻出，直至露出真实、合格混凝土，对桩头进行机械振捣密实，振捣深度3～5m；最后清理现场残余混凝土及泥浆。另外在混凝土灌注过程中，拔出导管13和停用料斗需要及时冲洗，便于再次使用。
实施例三：
对于灌注前的导管13进水的处理方法：
首先，造成导管13进水主要原因有：
①封底混凝土储量不足，或虽然混凝土储量已够，但导管13底口距孔底的间距过大，混凝土下落后不能埋设导管13底口，以致泥水从底口进入；
②导管13接头不严，接头间橡皮垫被导管13高压气囊挤开，或焊缝破裂，水从接头或焊缝中流入；
③导管13提升过猛，或测探出错，导管13底口超出原混凝土面，底口涌入泥水。
处理方法有：
①若是上述第一种原因引起的，应立即将导管13提出，将散落在孔底的混凝土拌和物用空气吸泥机、水力吸泥机以及抓斗清出，不得已进需要将钢筋笼提出采取复钻清除。然后重新下放骨架、导管13并投入足够储量的首批混凝土，重新灌入；
②若是第二、三种原因引起的，应视具体情况，拔换原管重下新管；或有原导管13插入续灌，但灌注前均应将进入导管13内的水和沉淀土用吸泥和抽水的方法吸出。如系重下新管，必须用潜水泵将管内的水抽干，才可继续灌注混凝土。为防止抽水后导管13外的泥水穿透原灌混凝土从导管13底口翻入，导管13插入混凝土内应有足够深度，应大于200cm。由于潜水泵不可能将导管13内的水全部抽干，续灌的混凝土配合比应增加水泥量，提高稠度后灌入导管13内，灌入前将导管13进行小幅度抖动或挂振捣器予以振动片刻，使原混凝土损失的流动性得以弥补。以后灌注的混凝土可恢复正常的配合比。
实施例四：
对于灌注前发生卡管的处理方法：
在灌注过程中，混凝土在导管13中下不去，称为卡管。卡管有以下两种情况：
①初灌时隔水栓卡管；或由于混凝土本身的原因，如坍落度过小、流动性差夹有大卵石、拌和不均匀，以及运输途中产生离析、导管13接缝处漏水、雨天运送混凝土未加遮盖等，使混凝土中的水泥浆补冲走，粗集料集中而造成导管13堵塞。
处理办法可用长杆冲捣管内混凝土，用吊绳抖动导管13，或在导管13上安装附着式振捣器等使隔水栓下落。如仍不能下落时，则须将导管13连同其内的混凝土提出钻孔，进行清理修整(注意切勿使导管13内的混凝土落入井孔)，然后重新吊装导管13，重新灌注。一旦有混凝土拌和物落入井孔，须按第2项处理方法将散落在孔底的拌和物粒料等予以清除。提管时应注意到导管13上重下轻，要采取可靠措施防止翻倒伤人。
②机械发生故障或其它原因使和混凝土在导管13内停留时间过久，或灌注时间持续过长，最初灌注的混凝土已经初凝，增大了导管13内混凝土下落的阻力，混凝土堵在管内。其预防方法是灌注前应仔细检修灌注机械，并准备备用机械，发生故障时立即调换备用机械；同时采取措施，加速混凝土灌注速度，必要时，可在首批混凝土中掺入缓凝剂，以延缓混凝土的初凝时间。当灌注时间已久，孔内首批混凝土已初凝，导管13内又堵塞有混凝土，此时应将导管13拔出，重新安设钻机，利用较小钻头将钢筋笼以内的混凝土钻挖吸出，用冲抓锥将钢筋骨架逐一拔出。然后以粘土掺砂砾填塞井孔，待沉实后重新钻孔成桩。
实施例五：
对于塌孔的处理方法：
在灌注过程中如发现井孔内水位忽然上升溢出护筒，随即骤降并冒出气泡，应怀疑是塌孔征象，可用测深仪探头或测深锤探测。如测深锤原系停挂在混凝土表面上未取出的现被埋不能上提，或测深仪探头测得的表面深度达不到原来的深度，相差很多，均可证实发生塌孔。
塌孔原因可能由于孔口周围堆放重物或机械振动等，有可能引起塌孔。发生塌孔后，应查明原因，采取相应的措施。如保持或加大水头，移开重物、排除振动等，防止继续塌孔。如不继续塌孔，可恢复正常灌注。如塌孔仍不停止，坍塌部位较深，宜将导管13拔出，将混凝土钻开抓出，同时将钢筋抓出，只求保存孔位，再以粘土掺砂砾回填，待回填土沉实时机成熟后，重新钻孔成桩。
实施例六：
对于埋管的处理方法：
导管13无法拔出称为埋管，其原因是：导管13埋入混凝土过深，或导管13内外混凝土已初凝使导管13与混凝土间摩阻力过大，或因提管过猛将导管13拉断。
预防办法：应按前述要求严格控制埋管深度，一般不得超过6m；在导管13上端安装附着式振捣器，拔管前或停灌时间较长时，均应适当振捣，使导管13周围的混凝土不致过早地初凝；首批混凝土掺入缓凝剂，加速灌注速度；导管13接头螺栓事先应检查是否稳妥；提升导管13时不可猛。
若埋管事故已发生，初时可用链滑车、千斤顶试拔。如仍拔不出，凡属并非因混凝土初凝流动性损失过大的情况，可插入一直径稍小的护筒至已灌混凝土中，用吸泥机吸出混凝土表面泥渣；派潜水工至混凝土表面，在水下将导管13齐混凝土面切断，拔出小护筒，重新下导管13灌注。此桩灌注完成后，上下断层间，应照下面所述方法予以补强。
实施例六：
对于钢筋笼上浮的处理方法：
引起灌注混凝土过程钢筋笼上浮的原因主要有如下三方面：
①混凝土初凝和终凝时间太短，使孔内混凝土过早结块，当混凝土面上升至钢筋笼底时，混凝土结块托起钢筋笼。
②清孔时孔内泥浆悬浮的砂粒太多，混凝土灌注过程中砂粒回沉在混凝土面上，形成较密实的砂层，并随孔内混凝土逐渐升高，当砂层上升至钢筋笼底部时便托起钢筋笼。
③混凝土灌注至钢筋笼底部时，灌注速度太快，造成钢筋笼上浮。
处理方法：
①采用型钢扁担梁固定在钢护筒上，以防止其在混凝土灌注过程中产生上浮及偏移；
②当导管13底口低于钢筋底部3m至高于钢筋笼底1m之间，且混凝土表面在钢筋笼底部上下1m之间时，应放慢混凝土灌注速度。
实施例七：
对于混凝土灌注过程因故中断的处理办法：
混凝土灌注过程中断的原因较多，在采取抢救措施后仍无法恢复正常灌注的情况下，可采用如下方法进行处理：
①若刚开灌不久，孔内混凝土较少，可拔起导管13和吊起钢筋笼，重新钻孔至原孔底，安装钢筋笼和清孔后再开始灌注混凝土。
②迅速拔出导管13，清理导管13内积存混凝土和检查导管13后，重新安装导管13和隔水栓，然后按初灌的方法灌注混凝土，待隔水栓完全排出导管13后，立即将导管13插入原混凝土内，此后便可按正常的灌注方法继续灌注混凝土。此法的处理过程必须在混凝土的初凝时间内完成。
③混凝土灌注过程因故中断后拔除钢筋笼，待已灌混凝土强度达到C15后，先用同级钻头重新钻孔，并钻除原灌混凝土的浮浆，再用φ500钻头在桩中心钻进300～500mm深，这样就完成了接口的处理工作，然后便可按新桩的灌注程序灌注混凝土。
实施例八：
对于断柱的处理办法：
1.断桩后如果能够提出钢筋笼，可迅速将其提出孔外，然后用冲击钻重新钻孔，清孔后下钢筋笼，再重新灌注混凝土。
2.如果因严重堵管造成断桩，且已灌混凝土还未初凝时，在提出并清理导管13后可使用测锤测量出已灌混凝土顶面位置，并准确计算漏斗和导管13容积，将导管13下沉到已灌混凝土顶面以上大约10cm处，加球胆。继续灌注时观察漏斗内混凝土顶面的位置，当漏斗内混凝土下落填满导管13的瞬间(此时漏斗内混凝土顶面位置可以根据漏斗和导管13容积事先计算确定)将导管13压入已灌混凝土顶面以下，即完成湿接桩。
3.若断桩位置处于距地表10m以下处，且混凝土已终凝，可使用直径略小于钢筋笼内径的冲击钻在原桩位进行冲击钻孔至钢筋笼底口以下1m处，然后往孔内投放适量炸药，待钢筋笼松动后整体吊出或一根根吊出。然后再进行二次扩孔至设计直径，清孔后重新灌注混凝土。
4.若断桩位置处于距地表5m以内，且地质条件良好时，可开挖至断桩位置，将泥浆或掺杂泥浆的混凝土清除，露出良好的混凝土并凿毛，将钢筋上的泥浆清除干净后，支模浇筑混凝土。拆模后及时回填并夯实。
5.若断桩位置处于地表5m以下、10m以内时，或虽距地表5m以内但地质条件不良时，可将比桩径略大的混凝土管或钢管一节节接起来，直到沉到断桩位置以下0.5m处，清除泥浆及掺杂泥浆的混凝土，露出良好的混凝土面并对其凿毛，清除钢筋上泥浆，然后以混凝土管或钢管为模板浇筑混凝土。
6.若因坍孔、导管13无法拔出等造成断桩而无法处理时，可由设计单位结合质量事故报告提出补桩方案，在原桩两侧进行补桩。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
