一种高填方施工区域桩基双护筒及其施工方法与流程

本发明涉及桩基施工，具体涉及一种高填方施工区域桩基双护筒及其施工方法。

背景技术：

1、在山区公路桥梁工程、平原高填方工程、山地高填方等工程建设中，常因场地条件限制或既有结构保护要求，需先完成大面积回填土施工，再开展地下桩基作业。回填土层多由松散杂填土、碎石土或粉质黏土构成，具有结构松散、稳定性差、承载力不足的特点，给后续桩基施工带来了诸多挑战。

2、传统桩基施工多采用单护筒护壁工艺。施工时，先将单层钢护筒打入或沉入土层中，再在护筒内进行成孔作业，依靠单层护筒提供孔壁支撑。然而，单护筒护壁工艺在已回填的松散土层中存在明显局限性。其一，单护筒的护壁刚度不足，面对松散回填土的侧向压力易发生变形、偏位，导致桩孔垂直度超标，甚至引发塌孔事故；经现场试验验证，采用泥浆护壁成孔法和干作业成孔法在高填方区域施工时，桩身垂直度难以满足设计要求。其二，在先回填后桩基施工的场景下，回填土的不均匀沉降会对护筒产生额外侧压力，土体沉降期内对桩基产生的负摩阻力与桩基基础设计荷载共同作用，进一步威胁桩基承载能力，而传统单护筒难以适应此类复杂的土层应力变化。

3、因此，现有技术中单护筒护壁刚度不足、难以适应回填土不均匀沉降应力变化的问题亟需解决。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高填方施工区域桩基双护筒及其施工方法，以克服现有技术中存在的问题，本发明能够有效避免刚性连接导致的应力集中，降低了回填土沉降和负摩阻力对桩基质量及承载能力的不利影响。

2、为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

3、第一方面，本发明提供了一种高填方施工区域桩基双护筒施工方法，包括以下步骤：

4、将外护筒、内护筒按设计图纸进行加工，在外护筒外侧沿轴向间隔设置若干可拆卸的第一临时骨架，在内护筒两端外侧设置若干可拆卸的第二临时骨架，在内护筒两端内侧设置支撑结构，得到带有临时加强结构的待用外护筒和待用内护筒；

5、将带有临时加强结构的待用外护筒和待用内护筒运输至高填方施工区域现场，在地下桩基开挖完成后进行扩孔，形成孔径大于地下桩基设计孔径的桩基孔；

6、拆除已运输至高填方施工区域现场的待用外护筒上的第一临时骨架，将外护筒吊装放置于桩基孔内，得到安装就位的外护筒；

7、在拆除已运输至高填方施工区域现场的待用内护筒上的第二临时骨架和支撑结构，在内护筒外侧设置柔性连接支撑装置，将带有柔性连接支撑装置的内护筒吊装放置于安装就位的外护筒内部，使安装就位的外护筒与带有柔性连接支撑装置的内护筒同轴布置，柔性连接支撑装置填充外护筒与内护筒之间的环向间隙，形成双层护筒结构。

8、在一些实施例中，所述第一临时骨架为第一加肋钢板；所述第二临时骨架为第二加肋钢板；所述支撑结构为十字型支撑架。

9、在一些实施例中，相邻第一加肋钢板之间的间距为2m；相邻第二加肋钢板之间的间距为2m；第一加肋钢板与第二加肋钢板的宽度为5cm。

10、在一些实施例中，所述柔性连接支撑装置为沿内护筒轴向间隔布置的若干道塑胶条。

11、在一些实施例中，所述塑胶条包括若干在内护筒外壁沿轴向设置的轴向环形结构，以及若干在内护筒外壁沿竖向设置的竖向条状结构。

12、在一些实施例中，每个所述轴向环形结构的厚度为3cm，相邻轴向环形结构之间的间距为2-3m；相邻竖向条状结构之间的间距为50-60cm。

13、在一些实施例中，所述外护筒为圆柱形钢制筒体，所述外护筒的外径大于桩基设计孔径；所述内护筒为圆柱形钢制筒体。

14、在一些实施例中，所述扩孔后形成的桩基孔底部标高低于或等于外护筒的底部设计标高，所述安装就位的外护筒的底部深入原状土大于或等于1m。

15、在一些实施例中，在形成双层护筒结构之后，还包括：

16、在双层护筒结构内进行桩基钢筋笼的放置与焊接，钢筋笼安装完成后进行混凝土浇筑。

17、第二方面，本发明提供了一种高填方施工区域桩基双护筒装置，包括：

18、外护筒，设置于桩基成孔内壁；

19、内护筒，设置于外护筒内部，与外护筒同轴布置；

20、柔性连接支撑装置，设置于外护筒与内护筒之间的环向间隙中。

21、上述技术方案具有如下优势或者有益效果：

22、第一方面，本发明提供了一种高填方施工区域桩基双护筒施工方法，采用外护筒与内护筒的双层协同护壁结构，外护筒承担阻挡松散回填土侧向压力的主要荷载，内护筒在内部保障桩孔成型精度，二者协同工作有效解决了单护筒护壁刚度不足导致的桩孔偏位和垂直度超标问题，避免了塌孔事故的发生。通过在内护筒外侧设置塑胶条作为柔性连接支撑装置，填充内外护筒之间的环向间隙，实现了间隙的密封与适配，同时在回填土不均匀沉降时能够提供柔性缓冲，有效避免刚性连接导致的应力集中，降低了回填土沉降和负摩阻力对桩基质量及承载能力的不利影响。在运输过程中，外护筒上可拆卸的第一临时骨架以及内护筒上可拆卸的第二临时骨架和支撑结构对护筒形成有效支撑加固，防止护筒在运输中受挤压变形，保证了护筒的加工精度和到场后的安装精度；现场安装时只需将临时骨架和支撑结构拆除即可吊装就位，无需复杂调整，施工流程简单高效。采用本申请方法，有效提升了高填方施工区域桩基施工的成孔质量和施工效率，经实际工程应用验证，每根桩可节约施工成本约3137.6元，具有显著的经济效益。

23、第二方面，本发明提供了一种高填方施工区域桩基双护筒，通过外护筒与内护筒的双层协同护壁结构，显著提升了松散回填土层中桩基施工的护壁刚度和桩身垂直度控制精度，解决了单护筒刚度不足的难题；设于内外护筒之间的柔性连接支撑装置有效填充环向间隙，并在回填土不均匀沉降时提供柔性缓冲，避免了刚性连接导致的应力集中，保证了桩基施工质量和承载能力。装置结构合理，与施工方法高度匹配，施工质量可控性强。

1.一种高填方施工区域桩基双护筒施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的高填方施工区域桩基双护筒施工方法，其特征在于，所述第一临时骨架为第一加肋钢板（2）；所述第二临时骨架为第二加肋钢板（4）；所述支撑结构为十字型支撑架（5）。

3.根据权利要求2所述的高填方施工区域桩基双护筒施工方法，其特征在于，相邻第一加肋钢板（2）之间的间距为2m；相邻第二加肋钢板（4）之间的间距为2m；第一加肋钢板（2）与第二加肋钢板（4）的宽度为5cm。

4.根据权利要求1所述的高填方施工区域桩基双护筒施工方法，其特征在于，所述柔性连接支撑装置为沿内护筒（3）轴向间隔布置的若干道塑胶条（6）。

5.根据权利要求4所述的高填方施工区域桩基双护筒施工方法，其特征在于，所述塑胶条（6）包括若干在内护筒（3）外壁沿轴向设置的轴向环形结构，以及若干在内护筒（3）外壁沿竖向设置的竖向条状结构。

6.根据权利要求5所述的高填方施工区域桩基双护筒施工方法，其特征在于，每个所述轴向环形结构的厚度为3cm，相邻轴向环形结构之间的间距为2-3m；相邻竖向条状结构之间的间距为50-60cm。

7.根据权利要求1所述的高填方施工区域桩基双护筒施工方法，其特征在于，所述外护筒（1）为圆柱形钢制筒体，所述外护筒（1）的外径大于桩基设计孔径；所述内护筒（3）为圆柱形钢制筒体。

8.根据权利要求1所述的高填方施工区域桩基双护筒施工方法，其特征在于，所述扩孔后形成的桩基孔底部标高低于或等于外护筒（1）的底部设计标高，所述安装就位的外护筒（1）的底部深入原状土大于或等于1m。

9.根据权利要求1所述的高填方施工区域桩基双护筒施工方法，其特征在于，在形成双层护筒结构之后，还包括：

10.一种高填方施工区域桩基双护筒装置，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的高填方施工区域桩基双护筒施工方法得到，包括：