深水钻孔灌注桩护筒环向刚度安全补偿设施及其施工方法技术

本发明专利技术涉及一种深水钻孔灌注桩护筒环向刚度安全补偿设施及其施工方法。该补偿设施包括用于围设深水钻孔灌注桩的深水钻孔灌注桩护筒，以及设于所述深水钻孔灌注桩护筒内壁上的护筒环向刚度补偿机构；所述护筒环向刚度补偿机构包括竖直设于所述深水钻孔灌注桩护筒内壁上的多根刚性轨道，设于所述刚性轨道上、并位于所述深水钻孔灌注桩护筒环向的护筒环向内衬刚性垫圈结构，以及与所述护筒环向内衬刚性垫圈结构连接的升降装置，所述升降装置设于所述深水钻孔灌注桩护筒顶部或外侧。本发明专利技术提供的技术方案，预防深水与不良地质条件的耦合造成钻孔失稳安全事故，确保深水桩基础施工安全。

Safety Compensation Facility for Ring Rigidity of Deep Water Bored Pile and Its Construction Method

The invention relates to a safety compensation facility for circumferential stiffness of deep-water bored pile retaining barrel and a construction method thereof. The compensation facility includes a deep-water bored pile retaining barrel for enclosing the deep-water bored pile, and a ring stiffness compensation mechanism for the barrel on the inner wall of the deep-water bored pile retaining barrel. The ring stiffness compensation mechanism for the barrel includes a plurality of rigid tracks vertically arranged on the inner wall of the deep-water bored pile retaining barrel, which are arranged on the rigid track and are located in the deep-water bored pile retaining barrel. The ring-wise inner rigid washer structure of bored cast-in-place pile retaining barrel and the lifting device connected with the ring-wise inner rigid washer structure of bored cast-in-place pile retaining barrel are arranged on the top or outside of the deep-water bored cast-in-place pile retaining barrel. The technical scheme provided by the invention can prevent the borehole instability safety accident caused by the coupling of deep water and bad geological conditions, and ensure the construction safety of deep water pile foundation.

【技术实现步骤摘要】
深水钻孔灌注桩护筒环向刚度安全补偿设施及其施工方法
本专利技术涉及桥梁建设
，特别是涉及一种深水钻孔灌注桩护筒环向刚度安全补偿设施及其施工方法。
技术介绍
湖北是全国水库最多的省份，拥有水库6275座，其中特大型水库如三峡水库、丹江口水库，大(一)型水库8座，大(二)型水库61座，中型水库280座；库区容量占全国总量的12.％。水库国家经济建设的发展做出了巨大的贡献，随着国家经济建设的发展，库区的桥梁建设也随之越来越多，然而，库区建桥面临着比一般河湖建桥更多的困难和风险，水深且地质条件复杂就是桥梁桩基础建设的最大的风险隐患，大江大河桥梁建设基础工程是重要的关键工程，特别是深水桩基础的施工安全，更是重中之重。随着我国桥梁建设的能力提高，大型复杂的桥梁越建越多，桥梁的桩基础是桥梁的重要部位，大江大河桥梁建设基础工程是重要的关键工程，往往在复杂的水文地质条件下进行，再加上其本身建设周期长、结构复杂、技术难度大、大型桥梁建设期间存在着大量的不确定的施工风险，特别是深水桩基础的施工安全，存在较大隐患。深水钻孔灌注桩施工由于地质条件的复杂性，在钻孔施工过程中，如果遇到穿越砂卵石层或是其他不良地质条件，可能导致护筒内水头突然下降，将产生的重大安全隐患如下：一般情况下可能造成塌孔埋钻等安全风险；在深水基础施工与不良地质条件的耦合作用下，可能造成护筒失稳，甚至垮塌，造成重大安全事故。如，秭归县三峡库区童庄河大桥深水桩基础施工，水深80多米以上，当钻孔穿越不良地质层时，造成护筒内泥浆突然大量严重失水，在深水的强大的环向水压力作用下，施工中的护筒被严重挤瘪，险些造成失稳垮塌安全事件。
技术实现思路
基于此，本专利技术提供一种深水钻孔灌注桩护筒环向刚度安全补偿设施及方法，预防深水与不良地质条件的耦合造成钻孔失稳安全事故，确保深水桩基础施工安全。为实现上述目的，本专利技术提出如下技术方案：一种深水钻孔灌注桩护筒环向刚度安全补偿设施，包括用于围设深水钻孔灌注桩的深水钻孔灌注桩护筒，以及设于所述深水钻孔灌注桩护筒内壁上的护筒环向刚度补偿机构；所述护筒环向刚度补偿机构包括竖直设于所述深水钻孔灌注桩护筒内壁上的多根刚性轨道，设于所述刚性轨道上、并位于所述深水钻孔灌注桩护筒环向的护筒环向内衬刚性垫圈结构，以及与所述护筒环向内衬刚性垫圈结构连接的升降装置，所述升降装置设于所述深水钻孔灌注桩护筒顶部或外侧。可选地，所述护筒环向刚度补偿机构还包括设于所述护筒环向内衬刚性垫圈结构上、用于感应所述深水钻孔灌注桩护筒内的泥浆层面的护筒泥浆层面感应装置，所述护筒泥浆层面感应传感装置与所述升降装置连接。可选地，所述护筒泥浆层面感应装置包括设于所述护筒环向内衬刚性垫圈结构底部的多个泥浆水头感应传感器，所述泥浆水头感应传感器用于感应所述深水钻孔灌注桩护筒内的泥浆层面，每个所述泥浆水头感应传感器均与所述升降装置连接。可选地，所述升降装置包括升降控制器，以及与所述升降控制器连接的卷扬机；所述护筒泥浆层面感应装置与所述升降控制器连接，所述卷扬机与所述护筒环向内衬刚性垫圈结构连接。可选地，所述护筒环向内衬刚性垫圈结构包括设于所述深水钻孔灌注桩护筒内壁上的移动环形内衬垫圈，所述移动环形内衬垫圈与所述升降装置连接、并滑动设置于所述刚性轨道上；或者，所述护筒环向内衬刚性垫圈结构包括设于所述深水钻孔灌注桩护筒底部的固定环向内衬垫圈、以及设于所述固定环向内衬垫圈顶部上方的移动环形内衬垫圈，所述移动环形内衬垫圈与所述升降装置连接、并滑动设置于所述刚性轨道上。可选地，还包括设于所述刚性轨道上的监测检测装置，所述监测检测装置用于跟进检测钻孔施工过程。此外，本专利技术还提出一种深水钻孔灌注桩护筒环向刚度安全补偿施工方法，包括如下步骤：围设深水钻孔灌注桩护筒于需要设置深水钻孔灌注桩的位置周围，竖直设置多根刚性轨道于所述深水钻孔灌注桩护筒内壁上，设置护筒环向内衬刚性垫圈结构于多根所述刚性轨道之间；设置护筒泥浆层面感应传感装置于所述护筒环向内衬刚性垫圈结构上，当所述深水钻孔灌注桩护筒中的泥浆层面上升或下降时，所述护筒泥浆层面感应传感装置感应获取泥浆层面的高度位置；所述护筒环向内衬刚性垫圈结构根据获取的泥浆层面的高度位置信息，沿着所述刚性轨道上下移动，与泥浆层面的高度位置保持一致。可选地，在设置所述护筒环向内衬刚性垫圈结构时，还包括如下步骤：所述护筒环向内衬刚性垫圈结构根据所述深水钻孔灌注桩护筒的内径尺寸，以及在突然大量失水后最不利情况下护筒内外水头差产生的最大环向压力进行设计。可选地，在设置所述深水钻孔灌注桩护筒和所述护筒环向内衬刚性垫圈结构时，还包括如下步骤：三根或四根所述刚性轨道均匀布设于所述深水钻孔灌注桩护筒内壁上，所述护筒环向内衬刚性垫圈结构四周分别滑动设于三根或四根所述刚性轨道上。可选地，所述护筒环向内衬刚性垫圈结构沿着所述刚性轨道上下移动时，还包括如下步骤：所述护筒泥浆层面感应传感装置设置于所述护筒环向内衬刚性垫圈结构底部的多个泥浆水头感应传感器感应到所述深水钻孔灌注桩护筒内的泥浆层面的高度位置后，输送泥浆层面的高度位置信息于升降控制器，所述升降控制器控制升降装置工作，所述升降装置驱动所述护筒环向内衬刚性垫圈结构沿着所述刚性轨道上升或下降，使所述护筒环向内衬刚性垫圈结构保持在泥浆层面的高度位置处。本专利技术提出的技术方案中，通过在深水钻孔灌注桩护筒内壁竖向增设的刚性轨道，本身可作为护筒的纵向加筋肋，可增加深水长大护筒的纵横向刚度，可起到较好的增强长大护筒稳定性作用；通过在深水钻孔灌注桩护筒环向增设可移动的护筒环向内衬刚性垫圈结构，可增加护筒的环向刚度，使之足以抵抗深水钻孔与不良地质条件耦合的偶然破坏荷载的作用，确保护筒稳定，保护钻孔桩孔井稳定，确保钻孔施工平台的稳定，确保安全施工；竖向设置的刚性轨道还可作为深水钻孔灌注桩成孔后钢筋笼安放的重要导向装置，增设的护筒环向内衬刚性垫圈结构也可作为钢筋笼悬挂和下放的辅助和助力装置，使钻孔灌注桩钢筋笼得以方便下放，精准定位；在进行水下混凝土浇筑时，竖向刚性轨道和护筒环向内衬刚性垫圈结构还可作为水下混凝土导管的良好的辅助定位装置和助力装置；部分实现智能化施工和施工控制。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。图1为本专利技术实施例所述深水钻孔灌注桩护筒环向刚度安全补偿设施的横截面结构示意简图；图2为本专利技术实施例所述深水钻孔灌注桩护筒环向刚度安全补偿设施的俯视结构示意简图；图3为为图2的局部A的局部放大结构示意简图；图4为本专利技术实施例所述深水钻孔灌注桩护筒环向刚度安全补偿施工方法的步骤示意框图。附图标号说明：本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中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专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深水钻孔灌注桩护筒环向刚度安全补偿设施，其特征在于，包括用于围设深水钻孔灌注桩的深水钻孔灌注桩护筒，以及设于所述深水钻孔灌注桩护筒内壁上的护筒环向刚度补偿机构；所述护筒环向刚度补偿机构包括竖直设于所述深水钻孔灌注桩护筒内壁上的多根刚性轨道，设于所述刚性轨道上、并位于所述深水钻孔灌注桩护筒环向的护筒环向内衬刚性垫圈结构，以及与所述护筒环向内衬刚性垫圈结构连接的升降装置，所述升降装置设于所述深水钻孔灌注桩护筒顶部或外侧。

【技术特征摘要】
1.一种深水钻孔灌注桩护筒环向刚度安全补偿设施，其特征在于，包括用于围设深水钻孔灌注桩的深水钻孔灌注桩护筒，以及设于所述深水钻孔灌注桩护筒内壁上的护筒环向刚度补偿机构；所述护筒环向刚度补偿机构包括竖直设于所述深水钻孔灌注桩护筒内壁上的多根刚性轨道，设于所述刚性轨道上、并位于所述深水钻孔灌注桩护筒环向的护筒环向内衬刚性垫圈结构，以及与所述护筒环向内衬刚性垫圈结构连接的升降装置，所述升降装置设于所述深水钻孔灌注桩护筒顶部或外侧。2.根据权利要求1所述的深水钻孔灌注桩护筒环向刚度安全补偿设施，其特征在于，所述护筒环向刚度补偿机构还包括设于所述护筒环向内衬刚性垫圈结构上、用于感应所述深水钻孔灌注桩护筒内的泥浆层面的护筒泥浆层面感应装置，所述护筒泥浆层面感应传感装置与所述升降装置连接。3.根据权利要求2所述的深水钻孔灌注桩护筒环向刚度安全补偿设施，其特征在于，所述护筒泥浆层面感应装置包括设于所述护筒环向内衬刚性垫圈结构底部的多个泥浆水头感应传感器，所述泥浆水头感应传感器用于感应所述深水钻孔灌注桩护筒内的泥浆层面，每个所述泥浆水头感应传感器均与所述升降装置连接。4.根据权利要求2所述的深水钻孔灌注桩护筒环向刚度安全补偿设施，其特征在于，所述升降装置包括升降控制器，以及与所述升降控制器连接的卷扬机；所述护筒泥浆层面感应装置与所述升降控制器连接，所述卷扬机与所述护筒环向内衬刚性垫圈结构连接。5.根据权利要求1所述的深水钻孔灌注桩护筒环向刚度安全补偿设施，其特征在于，所述护筒环向内衬刚性垫圈结构包括设于所述深水钻孔灌注桩护筒内壁上的移动环形内衬垫圈，所述移动环形内衬垫圈与所述升降装置连接、并滑动设置于所述刚性轨道上；或者，所述护筒环向内衬刚性垫圈结构包括设于所述深水钻孔灌注桩护筒底部的固定环向内衬垫圈、以及设于所述固定环向内衬垫圈顶部上方的移动环形内衬垫圈，所述移动环形内衬垫圈与所述升降装置连接、并滑动设置于所述刚性轨道上。6.根据权利要求1所述的深水钻孔灌注桩护筒环向刚度安全补偿...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑义，何秄僷，覃作伟，郑宏伟，张豪，梅元，王建华，钟进，宋辉，马爱民，姜鸿，林涛，韩庆雄，王兴国，朱骏方，田家兴，王君健，邓学春，张重，乔素云，马尚钦，王永红，何晓鸣，
申请(专利权)人：秭归县交通运输局，中铁大桥局第七工程有限公司，秭归县屈乡交通建设开发有限公司，武汉工大研究所有限责任公司，武汉轻工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42