本发明涉及一种大粒径碎块石高填区桩基快速成孔结构及其施工工艺，属于建筑桩基工程施工技术领域。
背景技术：
大粒径碎块石高填区桩基成孔工艺，较为成熟的施工工艺较少，本工程桥梁桩基区域处于松散石渣回填区，粒径最大为100cm，填层最深处填筑厚度为26m，平均厚度14m，主要为隧道开挖的粒径较大的松散碎块石，空隙大，填筑时间较短，周边地势较高，此位置相对较低，地下水位高。
桩基施工过程中存在以下难点：
1.桩基施工过程中由于碎块石粒径较大，粘结能力差，容易发生塌孔，造成孔径扩大，带来工程成本增加。
2.由于容易发生塌孔，大量碎块石掉入浇筑的桩基混凝土中，导致桩基质量问题，带来质量及安全隐患。
3.浇筑混凝土后，水泥浆向弃渣层较大空隙中渗漏，在混凝土硬化后完全与周边弃渣层成为一体，而填土层由于自然作用将会发生缓慢整体下沉，增加桩基的负摩阻力，给桥梁带来不利影响。
技术实现要素：
本发明的目的在于保护开挖过程中孔壁垮塌损坏以及在防止浇筑混凝土时漏浆而提供一种大粒径碎块石高填区桩基快速成孔结构及其施工工艺。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种大粒径碎块石高填区桩基快速成孔结构，包括在碎块石高填区通过旋挖钻机形成的桩基孔，在桩基孔中设有随着钻孔下压跟进的钢护筒，所述钢护筒采用焊接接长构成在桩基孔中的整体性永久结构，上一节护筒与下一节护筒之间的焊接连接缝处竖向按50cm间距设置60cm长的加强钢筋焊接加强。
其中，所述钢护筒的内径比桩基孔的桩径大20cm。
该大粒径碎块石高填区桩基快速成孔结构的施工工艺包括如下步骤：
步骤1.场地平整、测放桩位：对于填渣虚土区域先在现场测量出待施工桩位、确定旋挖钻机的施工位置和渣车的运土通道，用震动压路机进行压实；根据设计图纸提供的坐标计算桩中心点坐标，采用全站仪根据地面导线控制点进行实地放样，并埋设护桩，保护好桩位中心点；
步骤2.机械就位：在施工场地平整好及定位好后，机械及材料入场就位；
步骤3.成孔、清孔、验收：旋挖钻机就位开钻，校直垂直度满足规范要求，用旋挖钻机带驱动套链接钢护筒将其垂直压入土中，然后用旋挖钻机从套管内取土，一边取土、一边继续下压钢护筒；第一节钢护筒压入土中后，检测垂直度，如不合格则进行纠偏调整，如合格则安装第二节钢护筒继续钻进取土，钢护筒之间采用焊接连接，如此循环，钢护筒直到下放至原状岩层面结束下放钢护筒，然后继续采用旋挖钻机钻进即可成孔，确认持力层并清理干净孔底沉渣后验收；
步骤4.安置钢筋笼：在钢筋笼加工场地，钢筋笼加工按设计规范及图纸要求，加工成若干段，安装时采用设计图纸要求工艺或规范要求工艺进行分段接长；在旋挖钻机最后一次清理沉渣完成并验收合格后吊放钢筋笼；
步骤5.浇筑混凝土：混凝土浇筑采用水下浇筑法；施工中利用导管灌注连续灌注，中断时间不超过30分钟；钢套管随混凝土灌注逐段上拔，起拔套管摇动慢拔，保持套管竖直，套管埋深保持2-6m以内；桩基混凝土浇筑完成后移走机械及设备，完成桩基施工。
本发明的技术方案采用一种钢护筒，通过在成孔过程中保护孔侧土体稳定性，每钻进20cm-50cm就进行护筒下压跟进，护筒接长采用焊接，焊接口处竖向按50cm间距设置60cm长的钢筋焊接加强，避免施工过程中发生焊口脱落，护筒永久性埋置在孔内，利用钢护筒避免孔壁发生坍塌，顺利的完成孔桩施工，从而解决了背景技术中提到的一系列技术问题，值得推广。
附图说明
图1是本发明整体结构剖面大样图；
图2是本发明的断面图；
图3是本发明的护筒细部连接图。
附图中的标记为：1-碎块石高填区，2-桩基孔，3-钢护筒，4-旋挖钻机，5-上一节护筒，6-加强钢筋，7-焊接连接缝，8-下一节护筒。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的任何限制。
如图1-图3所示：本发明的结构包括在碎块石高填区1通过旋挖钻机4形成的桩基孔2，在桩基孔2中设有随着钻孔下压跟进的钢护筒3，所述钢护筒3采用焊接接长构成在桩基孔2中的整体性永久结构，上一节护筒5与下一节护筒8之间的焊接连接缝7处竖向按50cm间距设置60cm长的加强钢筋6焊接加强。其中，钢护筒3的内径比桩基孔2的桩径大20cm。
采用直径为设计的桩基孔2的桩径加20cm、壁厚为1.2cm(填渣层15m以上的采用2.0cm壁厚，视情况加厚)的钢护筒3下放到原状岩层面作为护壁不再提起，旋挖钻机4取土成孔的施工方案，可有效避免塌孔，成桩速度快，安全性较好，水泥浆渗漏小，能保证施工质量，也有效减小了填渣长期负摩阻力，消除桥梁竣工后的安全隐患。
施工工艺：场地平整---放线定位---钻机就位---下护筒---钻进、校护筒---施工至设计深度---清孔、验收---安置钢筋笼---下导管---浇灌混凝土、提导管---浇灌桩身砼至桩顶——成桩、养护及检测。
具体步骤如下：
1.场地平整、测放桩位
对于填渣虚土区域先在现场测量出待施工桩位、确定旋挖钻机4的施工位置和渣车的运土通道，用20t震动压路机进行压实，防止施工时钻机扰动导致地面下沉，影响桩基施工质量。
测放桩位：根据设计图纸提供的坐标计算桩中心点坐标，采用全站仪根据地面导线控制点进行实地放样，并埋设护桩，保护好桩位中心点。
2.机械就位
在施工场地平整好及定位好后，旋挖钻机4入场就位，之后合理选取汽车吊，挖掘机，混凝土罐车的位置，及钢护筒3、套管、钢筋笼的堆放位置，总体布置原则是现场布置有序，各种机械能合理的协调配合，互不影响，满足现场安全文明施工要求。
3.成孔、清孔、验收
旋挖就位开钻，校直垂直度满足规范要求，用旋挖钻机4带驱动套链接护筒将其垂直压入土中，然后用旋挖钻机4从套管内取土，一边取土、一边继续下压钢护筒3，取土钻渣不得堆积在孔口周边，挖机配合随时装车运走。第一节护筒压入土中后(留1m在地面上，以便于接管)，检测垂直度，如不合格则进行纠偏调整，如合格则安装第二节钢护筒3继续钻进取土，钢护筒3之间采用焊接连接，如此循环，钢护筒3直到下放至原状岩层面结束下放钢护筒3，然后继续采用旋挖钻机4钻进即可成孔，确认持力层并清理干净孔底沉渣后验收。
钢护筒3用1.2cm厚钢板卷制成，对于填筑层大于15m的采用壁厚2.0的钢护筒3，护筒内径比桩径大20cm，施工过程中钢护筒3高出地面0.3m以上。钢护筒3中心与桩位中心线偏差不应大于50mm，钢护筒3斜度宜为1％。在埋入过程中以及钻进过程中应碎石检查钢护筒3垂直度，若发现偏斜，应及时纠正。钢护筒3接长采用焊接，焊接连接缝7处竖向按50cm-100cm间距设置一道40cm长的加强钢筋6焊接加强，避免施工过程中发生焊口破坏，同时可以废旧钢筋再利用。
钻孔深度的检测：利用旋挖钻机4自身的深度检测与绳尺测量得出实际钻孔深度数值相比较，均达到设计要求的深度后停止钻进，进行清孔作业。
清孔：钻至设计深度后即可清孔，更换平底钻头，反复旋转将底部沉渣清理干净，至提出钻头基本为泥浆为止。清孔完成并验收后，开始进行钢筋笼吊放。
4.安置钢筋笼：在钢筋笼加工场地，钢筋笼加工按设计规范及图纸要求，加工成若干段，安装时采用设计图纸要求工艺或规范要求工艺进行分段接长。在旋挖钻机4最后一次清理沉渣完成并验收合格后，立即吊放钢筋笼。吊装过程中，应防止扭转、弯曲，防止钢筋笼纵向失稳，缓慢下放，避免碰撞钢护管壁。
5.浇筑混凝土
水下混凝土浇筑工艺：桩成孔完成经验收合格----下验收合格的桩钢筋笼-----放入第一节导管于孔口临时固定，吊第二节导管与第一节导管连接，依次作业直至导管接入桩底以上300-500mm为宜(每节导管2m长)---混凝土浇筑施工----导管提升保持埋入混凝土深度2-6m-----依次作业直至混凝土浇筑完成满足设计要求-----提出导管清洗并吊放至规定位置。
混凝土浇筑采用水下浇筑法。混凝土采用设计要求强度等级。施工中利用导管灌注连续灌注，中断时间不得超过30分钟，导管提升时不得碰撞钢筋笼。钢套管随混凝土灌注逐段上拔，起拔套管应摇动慢拔，保持套管竖直，套管埋深保持2-6m以内。混凝土浇筑桩顶比设计高度高0.8m以确保桩头部分混凝土质量，桩基混凝土浇筑完成后移走机械及设备，完成桩基施工。
以上只是本发明的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。