CN102220759A

CN102220759A - 钻(冲)孔灌注桩施工新法

Info

Publication number: CN102220759A
Application number: CN2010101281729A
Authority: CN
Inventors: 谢世尊; 谢刚
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-02-07
Filing date: 2010-02-07
Publication date: 2011-10-19

Abstract

钻(冲)孔灌注桩施工新法，解决了现有钻(冲)孔灌注桩施工法中泥浆、孔壁与桩体钢筋、混凝土接触、摩擦产生污染导致质量缺陷的难题。该施工新法是凭借专用膜囊及清洁浆液或淡水两者共同作用，将泥浆、孔壁与钢筋、混凝土隔离，不接触摩擦，不产生污染彻底清除了导致造成质量缺陷的根源。本发明对提高钻(冲)孔灌注桩的质量、延长工程使用寿命起到重要作用。

Description

钻(冲)孔灌注桩施工新法

所属技术领域

本发明属于土木工程桩基施工技术领域，涉及一种从根本上保证工程质量，延长建筑物使用寿命新的施工方法。

背景技术：

钻(冲)孔灌注桩(简称钻孔桩，下同。)是国内外重要、大型或特大型建筑物首选或不可替代的基础结构。长时期以来，它被按现有的施工方法制成于水下、地层深处钻(冲)孔的污泥浊水中。

该法分三道工序制造钻孔桩：1、钻(冲)孔、泥浆循环输排钻碴、泥浆维护孔壁稳定；2、钻孔成形后泥浆继续护壁、将钢筋笼不做任何防护处理吊入孔中，浸泡在泥浆里等待灌注混凝土；3、钢筋笼置放就位后，泥浆继续留在孔中护壁、采用导管在泥浆中灌注混凝土。以上三道工序的全部操作均在泥浆中进行(附图1所示)。

经分析研究和实物证据证明，第二道工序将钢筋笼不做任何防护处理直接吊入钻孔中，浸泡在泥浆里，这是一个错误操作。因为，在施工中配制泥浆非常不规范，在滨海、缺水或水质恶劣地区，甚至有引用海水、污水拌合泥浆的。因此，泥浆中富含钠盐、氯离子和其他腐蚀性物质及土粒。这些有害物质粘糊沉淀在钢筋的螺纹里，挥之不去，无法清除，日后势必对钢筋产生腐蚀，留下隐患。

第三道工序采用导管在泥浆中灌注混凝土，在桩体形成的过程中，混凝土沿四周孔壁向上运动，不可避免地要与孔壁接触、产生摩擦。孔壁表面坑洼凹凸、粗糙不平、满布泥泞、浆液，势必与混凝土掺合混杂。这些受污染了的混凝土停留在孔壁与钢筋笼之间，无法更换、无法清除，凝固后正是桩体保护层的组成物。它们过多地含泥、含水、含盐，以致质地疏松、渗透性增大、强度低劣，大大降低了保护钢筋、保护桩身的作用。

钻(冲)孔桩的钢筋笼、混凝土在施工中普遍受泥浆污染，产生严重质量缺陷，是现有施工方法本身不周密、不完善、无有效措施应对的结果。

由于钻(冲)孔桩在大型建筑物中的重要地位，它不可能身带严重的质量缺陷，在恶劣的环境中安全、持久地承载上部结构的巨大荷重。

因此，必须想方设法纠正现在施工方法的错误并弥补其不足。

发明内容：

为了克服现有施工方法的错误和不足，本发明提供一种新的施工方法，它将能解决施工过程中钢筋笼、混凝土在水下、地层深处(数十米以至百米)的钻(冲)孔中不受泥浆及其他有害物质污染，从根本上避免产生质量缺陷的技术难题。

本发明解决上述技术难题所采取的技术方案如下：

1、既利用泥浆钻孔、排碴并维护孔壁稳定，成孔之后及时将之排除，用其他浆液或超水头淡水替代护壁；

2、首选塑料(PVC)或其他材料薄膜制成圆柱形囊体(简称膜囊，下同)，沉入孔中；

3、调配一种比重略大于孔中泥浆的清洁浆液(简称清浆，下同)或淡水，对钢筋、混凝土均无污染作用。将之注入膜囊中，使囊体膨胀将孔中泥浆基本挤压排出孔外。实现两浆(泥浆、清浆)置换。从此清浆替代泥浆护壁。如囊中注入的是淡水，则其水位应高于囊外泥浆水位，即所谓的超水头，形成囊内压力大于囊外压力，保持孔壁稳定；

4、在囊内清浆或淡水中置放钢筋笼，完全不受任何污染；

5、采用导管插入囊中进行水(清浆)下混凝土灌注，此时的膜囊可视为钻孔桩浇注时成形的模板，也可认为是一道圆形密封的帷幕。一膜之隔，它挡住了孔壁与钢筋笼、混凝土之间的接触、摩擦，完全避免了孔壁上的泥泞土粒、浆液、盐分掺合混进混凝土里。同时囊中贮存的清浆起着支撑维护孔壁稳定的作用。

塑料(PVC)膜囊，清洁浆液两者共同作用，彻底消除了产生质量缺陷的根源，为钻孔桩的灌注施工造就了一个既安全又无任何污染的环境，这是现有施工法不可比拟的。

本发明施工新法所产生的有益效果是：

1、凭借一袭塑料(PVC)膜囊，一孔清洁浆液，两者共同作用清除了钻孔桩产生严重质量缺陷的根源，大大提高了桩的质量，从而延长了建筑物的使用寿命。

2、打破传统，创新施工方法。结束了长期以来，钻孔桩一直受泥浆等污染困扰的历史，使钻孔桩得以在安全、清洁的环境中被浇制出来。是钻孔桩施工技术上一大进步。

3、本发明的施工新法，简单易行，取材方便，安全可靠，低投入高收益。

可以在国内外，陆地、水域钻孔桩施工中广泛推广，提升工程质量、产生巨大社会经济效益。

附图说明：

图1是现有施工方法三道工序及所制成钻(冲)孔桩的示意图。其中：

图1-1所示：利用泥浆钻(冲)孔、循环排碴、护壁。

图1-2所示：泥浆护壁、直接吊放钢筋笼入孔，钢筋笼遭受泥浆污染。

图1-3所示：导管灌注水(泥浆)下混凝土与孔壁接触摩擦遭受污染。

图1-4所示：现有施工法制成的钻(冲)孔桩、钢筋笼、混凝土保护层因受污染，产生严重质量缺陷。

图2是本发明施工新法五道工序及所制成钻(冲)孔桩的示意图。其中：

图2-1所示：利用泥浆(3)钻(冲)孔、循环排碴、护壁。

图2-2所示：泥浆(3)护壁，沉入膜囊(9)。

图2-3所示：膜囊(9)中注入清浆或超水头淡水(12)，进行两浆置换。

图2-4所示：膜囊(9)内清浆或淡水(12)替代泥浆护壁，吊入钢筋笼(4)，不再受泥浆污染。

图2-5所示：膜囊(9)内清浆或淡水(12)护壁，囊内进行水下混凝土(14)灌注，混凝土(14)不与孔壁接触摩擦，免受污染。

图2-6所示：本发明施工新法所制成不受污染，无质量缺陷的优良钻(冲)孔桩(15)。

图中标记：1，钢护筒、2，钻(冲)具、3，泥浆、4，钢筋笼、5，导管、6，混凝土保护层、7，孔壁、8，有质量缺陷的钻(冲)孔桩、9，(PVC)膜囊、10，绳索、11，坠块、12，清浆或淡水、13，残余泥浆、14，灌注混凝、15，无质量缺陷优良钻(冲)孔桩。

具体实施方式：

第一步：

1、测定桩位，埋设钢护筒；

2、钻(冲)孔、排碴、泥浆护壁(图2-1所示)；

第二步：

1、向厂家订购塑料(PVC)薄膜，用吹制或热合搭接制成膜囊，其口径等于桩径设计尺寸，长度略大于桩底到钢护筒顶距离。膜厚0.14mm(可根据桩径及长度增减调整)。现场少量的粘接及破损修补可用胶水，堪称方便；

2、膜囊下端口可用绳绑扎封闭并系挂一坠块(混凝土块重约50公斤)，上端口用绳绑扎固定在钢护筒顶部，将膜囊沉入孔中(图2-2所示)；

3、现场用淡水，配以水泥(膨润土)、增粘剂(羧甲基纤维素CMC)、增重剂(重晶石、粉煤灰)、缓凝剂(木钙)等物料，调制成其比重略大于孔中泥浆比重的清洁浆液(简称清浆，对钢筋、混凝土均无污染)；

4、用小型立式水泵将清浆注入膜囊，囊体逐渐膨胀张开，将孔中泥浆挤排于外。当注入清浆达到满囊数量或囊内水位高于囊外水位时，停止注入。此时膜囊已完全张开，贴近孔壁(孔壁与膜囊之间仍有残余泥浆)。囊中清浆替代泥浆支撑着孔壁稳定，实现了两浆(清浆、泥浆)置换(图2-3所示)。

第三步：

1、钢筋笼不需防护处理，将其缓缓吊入囊中，笼底距离囊底约30cm，勿与囊底接触。钢筋笼搁置在钢护筒顶上，其重量不落在囊上以免戮破(图2-4所示)。

第四步：

1、囊中插入导管进行水(清浆)下混凝土灌注，囊中清浆替代泥浆护壁不坍塌，也不污染囊中之物。同时膜囊隔断了孔壁与钢筋笼、混凝土之间的接触、摩擦，为钻孔桩灌注施工造就了一个既安全又清洁无污染的空间环境。此时混凝土沿着膜囊光滑柔软的内表面向上爬升，构成桩身保护层部分的混凝土，不再受到任何污染(图2-5所示)；

2、在灌注过程中，用水泵分次将囊内清浆输入邻近桩孔的膜囊中储存起来，以便周转使用；

3、灌注结束待混凝土凝固后，清理桩头以上剩余膜囊，拼接起来再利用。此道工序做完，一根不受任何污染，质量优良的钻孔桩即宣告制成(图2-6所示)。

主要用料：

1、塑料(PVC)膜囊

首选塑料(PVC)或其他材质薄膜，由厂家直接吹制或电热合搭接粘制成口径、长度符合设计尺寸的膜囊，口径与桩体设计直径相同，其长度可任意裁剪。膜囊厚度0.1～0.2mm，一般用0.14mm厚度，膜囊重量180g/m²，膜囊单价：2.0元/m²。

塑料(PVC)薄膜与制成的膜囊，其技术特性及规格，表列如下：

塑料(PVC)薄膜技术特性(表一)

厚度：0.1～0.4mm
	拉伸强度：(纵/横)≥20/18.5Mpa
断裂伸长率：(纵/横)≥220/200％
	撕裂强度(纵/横)≥60KN/M
顶破强度：≥150N
	渗透系数：≤10^-11cm/s
低温弯折性：(-20℃)无裂纹
	颜色：黑色(可抗日光紫外线)，其他颜色可选择

塑料(PVC)膜囊规格(表二)

项目	参数	备注
			口径	0.6-3.0m	与桩体设计直径等同
长度	桩底到钢护筒顶长度	+2.0m
			厚度	0.14mm(0.1-0.2mm)	可根据情况增减厚度
重量	170-200g/m²	可根据情况增减
			粘接方式	电热合搭接，胶水粘接	大量搭接应首选电热粘合
下端封口	用绳子与坠块绑牢	如回收，下端口应松开

膜囊可以回收再利用，非一次性耗材，其由工厂予制，造价便宜，回收利益不大。不如留在孔中紧紧包裹桩身，要经若干年才降解消失，无异于给桩身增加了一层保护，延长了桩的使用寿命，其利远大于回收。

2、清洁浆液

所谓清洁浆液(简称清浆)是指对钢筋和混凝土都不产生污染的浆液，用以取代泥浆维护孔壁稳定。

清浆主要引用淡水、配以水泥(膨润土)、增粘剂(CMC羧甲基纤维素)、增重剂(重晶石)、缓凝剂(木钙)等物料调制而成。其配合的比例应依据实验而定。本发明推荐如下配合比，可供参考。

清洁浆液配合比(比重1.4)

项目	淡水	水泥	CMC	增重剂
					配合比	100	10	0.30	0.04

配制成的清洁浆液其比重略大于孔中泥浆比重，清浆拌合物各种原材料引入的氯离子总质量不应超过胶凝材料总质量的0.1％。

为节省淡水资源和缩短施工时间、降低成本，清浆应泵入邻近桩孔囊中储存，以便周转使用。

4、也可向囊中充注淡水，膨胀膜囊挤排泥浆进行置换。此时囊内水位必须高于囊外水位，保证囊内水压大于囊外泥浆压力，才能实现清水置换、维持孔壁稳定。

质疑与回应：

质疑：塑料(PVC)膜囊薄如纸，更像“肠衣”，它能在粗旷的现场、水下地层深处完成人们所付予的工作使命(维护孔壁稳定，清除泥浆污染)吗？

答疑：膜囊可以安全完满地完成人们所付予它的工作使命。理由如下：

1、孔壁经钻(冲)头切割，不存在尖锐器物，膜囊不致被戳破，顶破；

2、膜囊沉入孔中，系挂坠块及自身重量，在泥浆中受浮力作用，半飘半沉，膜囊不会被拉断；

3、囊中注浆时冲力不大，注入数量预先设定，膜囊不至被水力冲破、胀破；

4、向囊中吊入钢筋笼，膜囊口径比笼径大14cm(保护层设计厚度)，而且已膨胀张开，钢筋笼系无棱角的圆柱体(绑扎铅丝已处理弯入笼内)，对准桩位中心缓缓吊入，两者即使接触其中有浆液润滑也不至于大面积划破膜囊；

5、灌注水(清浆)下混凝土时，第一罐混凝土灌入冲向膜囊底端，冲力较大。膜囊即使被冲破，混凝土瞬间即将破口填埋堵塞，囊外泥浆、土粒也无法进入囊内造成污染。

纵观膜囊在上述5种情况下受外力作用，其力度都不大。而塑料(PVC)薄膜具有纵、横抗拉力强、伸长率大，直角撕断强度高、耐低温、不易被杂物、石块顶破等优点，能抵抗各种外力作用所造成的损伤。因此，膜囊在施工过程中被戳破、顶破、拉破、撕破、胀破、磨破等损伤的可能性很小。

即使膜囊有所损伤，也是小面积的破口，勿须修补。由于囊内清浆、混凝土的比重大于囊外残余泥浆比重，侧压强度内大于外，泥浆及土粒不可能从破损处涌入囊中。当然，事实上偶有局部渗透，相互掺杂，其量之微，也是不足为患的。

正是塑料(PVC)膜囊所具有的轻柔和材质的韧劲，成就了本发明施工新法理想的实现。

Claims

1.一种钻(冲)孔灌注桩施工新法，利用泥浆钻孔循环输送钻碴，同时维护孔壁稳定，其特征在于钻(冲)孔形成后，向成孔投入专用膜囊，并向该膜囊内注入清洁浆液(简称清浆)或淡水，使膜囊膨胀将孔中泥浆挤排孔外，实现用清浆或淡水置换泥浆，由囊中清浆替代泥浆维护孔壁稳定。

2.根据权利要求1所述的专用膜囊，其特征采用塑料薄膜或其他材料制成的膜囊。

膜囊长度为略大于钢护筒顶至桩底的距离；膜囊口径等于钻(冲)孔桩的设计直径。

3.根据权利要求1所述的清浆或淡水，其特征在于对钢筋和混凝土没有危害作用的清浆或淡水。

4.根据权利要求1所述的成孔置换清浆后，其特征在于钢筋笼安装于专用膜囊中，然后在囊内清浆或淡水中灌注混凝土。混凝土不与孔壁接触、磨擦，彻底不受污染，避免产生质量缺陷。