用于砂卵石河床建坝的钻孔灌注桩施工方法与流程

1.本技术涉及水利水电工程的领域，尤其是涉及一种用于砂卵石河床建坝的钻孔灌注桩施工方法。


背景技术：

2.大坝，指截河拦水的堤堰，水库、江河等的的拦水大堤。一般水库大坝主要由主坝、副坝、正常溢流洪道、非常溢洪道、新增非常溢洪道、灵正渠涵管及电站组成。由于大坝所处的地理环境结构复杂，因此大坝的坝基尤为重要。
3.相关技术公开了大坝坝基处理的施工方法，包括以下步骤，坝基处理：对河床建基面的土层进行开挖；灌浆施工：在河床坝基钻设桩孔，直至贯入岩层，然后插入钢筋笼，再往桩孔内灌注混凝土，形成钻孔灌注桩；坝基填筑，对坝基进行土方回填并碾压夯实；坝体浇筑，对土方回填后的坝基浇筑。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为河床虽然是大坝坝基主要的部分，但是河床两岸也是坝基的一部分，在河床建基面进行钻孔灌注，大坝在建成后易出现地下水渗透使钻孔灌注桩下沉，造成大坝后续沉降的风险。


技术实现要素：

5.为了改善大坝后续沉降的问题，本技术提供一种用于砂卵石河床建坝的钻孔灌注桩施工方法。
6.本技术提供的一种用于砂卵石河床建坝的钻孔灌注桩施工方法采用如下的技术方案：一种用于砂卵石河床建坝的钻孔灌注桩施工方法，包括以下步骤：s1、固结灌浆：两岸坝基钻设多个固结孔，向固结孔灌浆，以填充地基浅层裂隙；s2、高压旋喷灌浆：根据图纸或实际量测，在河床位于指定位置钻设单排灌浆孔，向灌浆孔进行高压旋喷灌浆，以形成高压旋喷防渗墙，用于覆盖层、软基基础深层防渗；s3、帷幕灌浆：在固结灌浆和高压旋喷灌浆完成后，在坝基上游指定位置处钻设单排帷幕孔，单排帷幕孔从两岸坝基延伸至高压旋喷防渗墙，向帷幕孔灌浆，以形成挡水帷幕，用于岩质地基深层防渗；s4、冲孔灌注桩：根据图纸或实际量测，在坝段基础位于指定位置钻设多个冲孔，而后向冲孔内放入钢筋限位笼，所述钢筋限位笼铰接有多个钩爪，多个所述钩爪沿所述钢筋限位笼的周向排布设置；所述钩爪用于嵌设于冲孔的孔壁；所述钢筋限位笼设置有驱使多个所述钩爪翻转的驱动件，在所述钩爪嵌入冲孔的孔壁后，再往冲孔灌浆，形成桩基础。
7.通过采用上述技术方案，固结灌浆提高两岸坝基基岩的的完整性，提高两岸坝基的承载力，高压旋喷防渗墙提高基础深层的防渗效果，帷幕灌浆提高岩质地基深层的防渗效果，通过固结灌浆、高压旋喷灌浆和帷幕灌浆，提高坝基的承载力和防渗效果，并且在灌注桩基础时，施工人员在将钢筋限位笼放入冲孔内后，通过驱动件便可使钩爪翻转嵌入冲
孔的孔壁内，提高成型后的桩基础与冲孔孔壁的摩擦力，提高桩基础与冲孔孔壁的连接稳定性，进而改善大坝后续沉降的问题。
8.可选的，冲孔钻设完成后，在冲孔的孔口插设钢护筒，再将所述钢筋限位笼穿过钢护筒放入冲孔内。
9.通过采用上述技术方案，钢护筒的的引入，在钢筋限位笼放入冲孔内时，降低钩爪刮蹭冲孔孔口边缘的风险，从而降低冲孔塌陷的风险，提高冲孔的结构稳定性。
10.可选的，冲孔的孔口开挖稳固坑，然后向稳固坑内填筑黏土并夯实，以使黏土粘附于钢护筒的周侧。
11.通过采用上述技术方案，稳固坑和黏土的设置，降低后续向冲孔灌浆时钢护筒相对冲孔孔壁滑动的风险，提高钢护筒与冲孔的连接稳定性。
12.可选的，所述驱动件包括驱动杆和多根铰接于所述驱动杆外周侧的连杆；所述驱动杆位于所述钢筋限位笼的轴心；所述驱动杆沿所述钢筋限位笼的长度方向延伸设置；多根所述连杆对应多个所述钩爪；所述连杆远离所述驱动杆的一端铰接有滑块；所述滑块滑移连接于所述钩爪。
13.通过采用上述技术方案，基于摆动导杆机构的原理，按压或提拉驱动杆，通过连杆和滑块，迫使多个钩爪收拢或展开，实现驱动件驱使钩爪翻转的效果。一方面驱动杆和连杆的引入，可以通过人力驱使钩爪嵌入冲孔的孔壁，减少外界驱动设备的应用，使该驱动件适应不同的施工环境，另一方面驱动杆位于钢筋限位笼的轴心，移动驱动杆并搭配连杆和滑块，使多个钩爪可以以钢筋限位笼的轴心展开，降低钢筋限位笼在冲孔内偏位的风险。
14.可选的，多个所述钩爪分为多组；每组所述钩爪沿所述钢筋限位笼的长度方向排布设置。
15.通过采用上述技术方案，提高多个钩爪嵌入冲孔孔壁的数量，进一步提高成型后的桩基础与冲孔孔壁的摩擦力，从而进一步降低桩基础沉降的风险。
16.可选的，所述钩爪面向所述连杆的表面铰接有限位板，所述限位板用于限制嵌入冲孔孔壁的所述钩爪向所述钢筋限位笼的轴心翻转；所述限位板相互背离的表面分别具有有第一接触面和第二接触面；所述第一接触面供所述钩爪面向所述连杆的表面抵接；所述第一接触面和所述第二接触面均供所述钢筋限位笼的钢筋周侧抵接；所述钩爪设置有迫使所述第一接触面抵接于所述钩爪面向所述连杆表面的扭簧。
17.通过采用上述技术方案，在钢筋限位笼还未放入冲孔内时，施工人员将多个钩爪收拢于钢筋限位笼内，在钢筋限位笼放入冲孔内后，施工人员按压驱动杆，通过连杆和滑块，迫使多个处于收拢状态的钩爪展开，随着钩爪的展开，钩爪逐渐翻转出钢筋限位笼外，在钩爪翻转出钢筋限位笼外的过程中，第一接触面接触到钢筋限位笼的钢筋后，限位板翻转，扭簧扭转，钩爪翻转出钢筋限位笼外后，扭簧恢复扭转前的状态并迫使第二接触面抵于钩爪的表面，施工人员的手部离开握持的驱动杆后，由于冲孔孔壁周围土体的弹性模量，嵌入冲孔孔壁的钩爪有向钢筋限位笼轴心翻转的趋势，通过第二接触面抵于钢筋限位笼的钢筋周侧，限制多个钩爪向钢筋限位笼的轴心收拢，从而实现限位板限制嵌入冲孔孔壁的钩爪向钢筋限位笼轴心翻转的效果，降低钩爪嵌入冲孔孔壁后脱落的风险，提高钩爪与冲孔孔壁的连接稳定性，进而进一步提高成型的桩基础与冲孔孔壁的连接稳定性。
18.可选的，所述钩爪的表面开设有供所述滑块滑移连接的滑槽；所述滑槽沿所述钢
筋限位笼的周向延伸设置；所述滑槽的两端分别贯穿所述钩爪相互背离的侧壁；所述滑槽两端的端口均供所述滑块穿过。
19.通过采用上述技术方案，一方面滑槽两端的端口供滑块穿过，便于滑块与钩爪的安装，另一方面施工人员按压驱动杆或冲压设备捶打驱动杆，驱使钩爪翻转嵌入冲孔的孔壁后，施工人员旋转驱动杆，在驱动杆旋转的过程中，通过连杆带动滑块向滑槽的端口滑动，滑块脱离滑槽，施工人员便可提拉驱动杆，使驱动杆移出冲孔外，便于后续的冲孔灌浆施工，同时驱动杆还可反复使用，减少制造成本。
20.可选的，所述滑槽的槽底设置有第一导向面；所述滑块设置有第二导向面；所述第一导向面滑移连接于所述第二导向面；所述滑块具有弹性；所述滑槽内的所述滑块向所述滑槽的端口滑动时，所述第一导向面引导所述第二导向面挤压所述滑块。
21.通过采用上述技术方案，施工人员在旋动驱动杆时，滑块在滑槽内滑动，通过第一导向面和第二导向面的引导，滑块在滑槽内受挤压，在相互作用力的作用下，滑块在滑槽内的弹性恢复力迫使钩爪翻转，使钩爪嵌入冲孔孔壁的部位更深，降低驱动杆旋转时钩爪脱离与冲孔孔壁连接的风险。
22.可选的，所述连杆的侧壁设置有磁块；所述磁块供所述连杆磁吸固定于所述驱动杆的外周壁。
23.通过采用上述技术方案，磁块的引入，不仅增加连杆的重量，在滑块脱离滑槽时，能快速地向驱动杆周侧翻转，降低驱动杆转动时与钩爪脱离连接的连杆刮擦钢筋限位笼的风险，而且再将驱动杆抽离冲孔外时，降低连杆随意摆动的风险，从而减少随意摆动的的连杆对施工人员造成生命威胁的隐患。
24.可选的，所述驱动件还包括多根连接绳；所述连接绳的一端连接于所述驱动杆的周侧，另一端连接于所述钢筋限位笼的钢筋；所述连接绳用于限制所述驱动杆受重力影响驱使所述钩爪翻转。
25.通过采用上述技术方案，在钢筋限位笼放入冲孔内时，连接绳的牵扯，改善驱动杆受重力影响驱使钩爪翻转的问题，降低钢筋笼放入冲孔内时翻转的钩爪刮擦冲孔孔壁的风险，从而降低冲孔塌陷的风险，进而改善钢筋限位笼放入冲孔内时冲孔结构稳定性降低的问题，后续将连接绳脱离与驱动杆的连接，便可按压驱动杆驱使钩爪翻转。
26.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：通过固结灌浆、高压旋喷灌浆和帷幕灌浆，提高坝基的承载力和防渗效果，并且在灌注桩基础时，施工人员在将钢筋限位笼放入冲孔内后，通过驱动件便可使钩爪翻转嵌入冲孔的孔壁内，提高成型后的桩基础与冲孔孔壁的摩擦力，提高桩基础与冲孔孔壁的连接稳定性，进而改善大坝后续沉降的问题；滑槽和滑块的搭配，一方面滑槽两端的端口供滑块穿过，便于滑块与钩爪的安装，另一方面施工人员旋转驱动杆，通过连杆带动滑块向滑槽的端口滑动，滑块脱离滑槽，施工人员便可提拉驱动杆，使驱动杆移出冲孔外，便于后续的冲孔灌浆施工，同时驱动杆还可反复使用，减少制造成本；通过连接绳的牵扯，改善驱动杆受重力影响驱使钩爪翻转的问题，降低钢筋笼放入冲孔内时翻转的钩爪刮擦冲孔孔壁的风险，从而降低冲孔塌陷的风险，进而改善钢筋限位笼放入冲孔内时冲孔结构稳定性降低的问题。
附图说明
27.图1是用于砂卵石河床建坝的钻孔灌注桩施工方法的工艺流程图。
28.图2是用于展示本技术实施例坝基处理的平面图。
29.图3是用于展示申请实施例钢筋限位笼和驱动件的结构示意图。
30.图4是图3在a部的放大图。
31.图5是用于展示申请实施例第一导向面和第二导向面的结构示意图。
32.附图标记说明：1、固结孔；2、高压旋喷防渗墙；3、帷幕孔；4、冲孔；5、钢筋限位笼；6、钩爪；61、滑槽；62、第一导向面；7、驱动件；71、驱动杆；72、连杆；73、连接绳；74、滑块；741、第二导向面；8、磁块；9、限位板；91、第一接触面；92、第二接触面；10、扭簧。
具体实施方式
33.以下结合附图1-5对本技术作进一步详细说明。
34.本技术实施例公开一种用于砂卵石河床建坝的钻孔灌注桩施工方法。
35.参照图1至图5，用于砂卵石河床建坝的钻孔灌注桩施工方法，包括以下步骤：s1、固结灌浆：a、两岸坝基使用风钻钻设多个固结孔1，相邻固结孔1距2.5m、排距2.5m、孔深5.0m，呈梅花形布置，固结孔1孔向与岩石节理方向正交，固结孔1的孔径≥42mm，终孔孔径≥36mm。
36.b、使用高压水将固结孔1内冲洗干净，完整基岩地段采用单孔冲洗，在破碎地段进行群孔冲洗，冲洗至出水澄清为止，冲洗压力为灌浆压力的的80%。
37.c、表面不漏水即可进行灌浆，若表面漏水，则需要先浇筑混凝土垫层，然后通过导出管进行灌浆。灌浆方法采用一次填塞式，在岩石破碎地段采用孔口循环式灌浆，岩石裂隙不均匀部分，采用单孔灌浆，对于岩石透水率相近的孔眼，当灌浆泵的生产率大于各孔吸浆量的总和时，采用二孔或三孔串联灌浆，以填充地基浅层裂隙。
38.s2、高压旋喷灌浆：根据图纸或实际量测，在河床位于指定位置使用双管或三管高压旋喷机钻设单排灌浆孔和灌浆，以形成高压旋喷防渗墙2，用于覆盖层、软基基础深层防渗。旋喷桩直径≥1.2m，灌浆孔孔距0.8m，钻孔偏斜率≤1%、灌浆孔孔径大于高压旋喷机喷射管的外径20mm以上、灌浆孔孔深超过设计高压旋喷防渗墙2墙底深度0.3m。
39.s3、帷幕灌浆：a、在固结灌浆和高压旋喷灌浆完成后，在坝基上游指定位置处使用回转式地质转 机钻设单排帷幕孔3，单排帷幕孔3从两岸坝基延伸至高压旋喷防渗墙2，帷幕孔3的孔径91mm，终孔孔径56mm，孔位分序逐步加密。
40.b、使用高压水对帷幕孔3进行强烈冲洗，而后进行压水实验。
41.c、使用泥浆泵向帷幕孔3灌浆，以形成挡水帷幕，用于岩质地基深层防渗；灌浆采用分段循环灌浆法，并通过试验确定灌浆压力。
42.s4、冲孔灌注桩：a、根据图纸或实际量测，在坝段基础位于指定位置使用冲击成孔设备钻设多个冲孔4，多个冲孔4呈梅花型布置，冲孔4穿过砂砾石层，并深入岩层2.0m以上。
43.b、在冲孔4的孔口开挖稳固坑，稳固坑以冲孔4的轴心向冲孔4的四周开挖，然后向稳固坑内填筑黏土，分层夯实。
44.c、使用吊装设备吊装钢护筒，将钢护筒插入冲孔4内，再向稳固坑内对称回填最佳含水量黏土并夯实，以使黏土粘附于钢护筒的周侧。
45.d、使用吊装设备吊装钢筋限位笼5，将钢筋限位笼5穿过钢护筒放入冲孔4内，钢筋限位笼5铰接有多个钩爪6，多个钩爪6分为多组，多组钩爪6沿钢筋限位笼5的轴线延伸方向排布设置，每组钩爪6内的多个钩爪6沿钢筋限位笼5的周向间隔排布设置。钩爪6用于嵌设于冲孔4的孔壁，钢筋限位笼5设置有驱使多个钩爪6翻转的驱动件7，通过驱动件7驱使钢筋限位笼5的多个钩爪6收拢或展开。
46.e、驱动件7驱使钩爪6嵌入冲孔4的孔壁后，使用灌浆设备往冲孔4灌浆，形成桩基础。
47.参照图3、图4，上述所提及驱动多个钩爪6收拢或展开的驱动件7包括驱动杆71、多根铰接于驱动杆71外周侧的连杆72和多根绑扎于驱动杆71周侧的连接绳73，其中驱动杆71位于钢筋限位笼5的轴心，驱动杆71沿钢筋限位笼5的轴向延伸设置，驱动杆71可以是管状结构，也可以是杆状结构。连杆72用于将驱动杆71和钩爪6连接。连接绳73用于限制驱动杆71受重力影响沿钢筋限位笼5轴向的移动，多根连接绳73沿驱动杆71的周向排布设置，连接绳73远离驱动杆71的一端绑扎于钢筋限位笼5的钢筋周侧。在需要钩爪6嵌入冲孔4孔壁时，松开绑扎于钢筋限位笼5的连接绳73，通过驱动杆71的自重以及后续施工人员的按压或冲压设备的捶打，便可使多个处于收拢状态的钩爪6展开。
48.参照图4，具体地，多根连杆72对应多个钩爪6，连杆72远离驱动杆71的一端铰接有滑块74，滑块74具有弹性，滑块74可以是橡胶材料制成，也可以是硅胶材料制成，滑块74滑移连接于钩爪6。钩爪6的表面开设有供滑块74滑移连接的滑槽61，滑槽61沿钢筋限位笼5的周向延伸设置，滑槽61的两端分别贯穿钩爪6相互背离的侧壁，滑槽61两端的端口均供滑块74穿过。连杆72的周侧粘接固定有磁块8，磁块8用于将连杆72和驱动杆71磁吸固定，以在滑块74脱离滑槽61时，多根连杆72能迅速聚拢于驱动杆71的周侧，减少随意摆动的的连杆72对施工人员造成生命威胁的隐患。
49.参照图4、图5，需要说明的是，滑槽61结构，滑槽61的槽口限制滑块74移出滑槽61外，滑槽61的槽宽大于滑块74的宽度，以使滑块74在滑槽61内沿钢筋限位笼5的轴线和周向滑移。基于摆动导杆机构的原理，按压或提拉驱动杆71，通过连杆72和滑块74，便可迫使多个钩爪6收拢或展开，实现驱动件7驱使钩爪6翻转并嵌入冲孔4孔壁的效果。
50.参照图2、图5，滑槽61的槽底设置有第一导向面62，滑块74设置有第二导向面741，第一导向面62与第二导向面741滑移连接。当滑槽61内的滑块74向滑槽61的端口滑动时，第一导向面62引导第二导向面741挤压滑块74，如此设计，施工人员按压驱动杆71，驱使钩爪6翻转并嵌入冲孔4的孔壁后，施工人员旋转驱动杆71，在驱动杆71旋转的过程中，连杆72带动滑块74向滑槽61的端口滑动，通过第一导向面62和第二导向面741，滑块74在滑槽61内受挤压，在相互作用力的作用下，滑块74在滑槽61内的弹性恢复力迫使钩爪6翻转，使钩爪6嵌入冲孔4孔壁的部位更深，提高钩爪6与冲孔4孔壁的连接稳定性，而后滑块74脱离滑槽61，施工人员便可提拉驱动杆71，使驱动杆71抽离冲孔4外，便于后续的冲孔4灌浆施工。
51.参照图2、图4，在本实施例中，钩爪6嵌于冲孔4的孔壁时，松开驱动杆71，冲孔4孔壁周围土体的弹性模量，存在有迫使嵌入冲孔4孔壁的钩爪6向钢筋限位笼5轴心翻转的趋势，使钩爪6与冲孔4孔壁脱离连接，为了改善钩爪6与冲孔4孔壁脱离连接的问题，钩爪6开设有滑槽61的表面铰接有两块限位板9，两块限位板9分别对应钢筋限位笼5相邻的钢筋，限位板9用于限制嵌入冲孔4孔壁的钩爪6向钢筋限位笼5的轴心翻转。
52.参照图2、图4，具体地，限位板9相互背离的表面分别具有第一接触面91和第二接触面92，第一接触面91供钩爪6开设有滑槽61的表面抵接，第一接触面91和第二接触面92均供钢筋限位笼5的钢筋周侧抵接。钩爪6设置有迫使第一接触面91抵接于钩爪6面向连杆72表面的扭簧10，扭簧10套设于限位板9与钩爪6铰接的铰接轴周侧，扭簧10的一端焊接固定于钩爪6的表面，另一端焊接固定于限位板9的表面。借此设计，在钢筋限位笼5还未放入冲孔4内时，多个钩爪6收拢于钢筋限位笼5内，在钢筋限位笼5放入冲孔4内后，施工人员解开连接绳73并按压驱动杆71，多个处于收拢状态的钩爪6展开，随着钩爪6的展开，钩爪6逐渐翻转出钢筋限位笼5外，在钩爪6翻转出钢筋限位笼5外的过程中，第一接触面91接触到钢筋限位笼5的钢筋后，限位板9翻转，扭簧10扭转。钩爪6翻转出钢筋限位笼5外后，扭簧10恢复扭转前的状态并迫使第二接触面92抵于钩爪6的表面，冲孔4孔壁周围土体的弹性模量迫使钩爪6向钢筋限位笼5的轴心翻转时，第二接触面92抵于钢筋限位笼5的钢筋周侧，第一接触面91和钩爪6相抵，限制限位板9翻转，便可限制多个钩爪6向钢筋限位笼5的轴心收拢，从而改善钩爪6与冲孔4孔壁脱离连接的问题。
53.本技术实施例一种用于砂卵石河床建坝的钻孔灌注桩施工方法的实施原理为：通过固结灌浆、高压旋喷灌浆和帷幕灌浆，提高坝基的承载力和防渗效果。并且在灌注桩基础时，施工人员在将钢筋限位笼5放入冲孔4内后，解开连接绳73并按压驱动杆71，多个处于收拢状态的钩爪6便可翻转并嵌入冲孔4的孔壁内，再转动驱动杆71，使滑块74脱离钩爪6。将驱动杆71抽离冲孔4后，向冲孔4灌浆，便可使钩爪6和浆液一同浇筑于冲孔4内，提高成型后的桩基础与冲孔4孔壁的摩擦力，提高桩基础与冲孔4孔壁的连接稳定性，改善大坝后续沉降的问题。
54.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。