CN105297732B - 超厚黏土层正循环灌注桩排渣促进装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超厚黏土层正循环灌注桩排渣促进装置及其施工方法，装置包括搅碎钢丝绳束、钢丝绳卡、固定压条和钻杆，其中搅碎钢丝绳束由若干根钢丝绳组成，且每根钢丝绳通过钢丝绳卡连接成环状，搅碎钢丝绳束通过固定压条依次固定在钻杆上，钢丝绳束分两排沿钻杆对称布置。施工方法:依据桩孔直径计算每根钢丝绳下料长度；用钢丝绳卡将每根钢丝绳锁成环状，并在钻杆表面标出每根钢丝绳所处位置；用固定压条将每根搅碎钢丝绳束按照扩散直径大小依次固定在钻杆上；利用普通正循环钻机进行钻进至接近黏土层；更换第一节普通钻杆为步骤中制作好的钻杆，进行后续钻进施工作业。本发明有效提升正循环施工工艺在超厚黏土层中钻进的排渣能力与钻进效率。

Description

超厚黏土层正循环灌注桩排渣促进装置及其施工方法

技术领域

本发明属桩基工程施工技术领域，特别是涉及一种超厚黏土层正循环灌注桩排渣促进装置及其施工方法。

背景技术

我国应用钻孔灌注桩已有50多年历史，常用的泥浆护壁钻孔灌注桩具有适应各种土层条件、成桩直径与成桩长度灵活、单桩承载力大等优点，已成为各种建筑桩基形式的首选。其中正循环施工工艺由于操作简单，配套设备器具少，工程费用低等优点，在具体的施工过程中应用最为广泛。但正循环施工工艺也存在排渣能力差、孔底沉渣多、钻进效率低等缺点。特别是在黏土层中钻进时，切削下来的黏土钻渣块径较大，泥浆比重大，上返速度慢。大量黏土钻渣沉积于孔底钻头处，使钻头不能始终处于新鲜土层面，并且沉积的黏土钻渣极易包住钻头，造成糊钻、憋泵等问题的出现，造成在黏土层中的钻进效率大为降低，极大地影响工程施工进度。因此，如何提高在超厚黏土层中正循环施工工艺的排渣能力成为摆在桩基施工面前的首要问题。

实际施工过程中，通常采用多次反复钻进的方式解决上述问题。每钻进进尺一定距离，孔底黏土沉渣沉积到一定厚度，便将钻杆重新提起再钻进。通过钻头的多次切削使黏土钻渣块径逐渐变小直至较易排出，但是该施工处理方法仍然未能解决在黏土层中钻进效率低的问题。

查阅有关文献显示，针对正循环钻孔桩在黏土层中排渣能力差的问题大部分采用反循环施工工艺的方式解决。如郭剑峰在《钻孔灌注桩反循环钻孔工艺浅析》(《科技信息》2010年第21期)一文中否定正循环施工工艺并提倡推广反循环施工工艺。但目前正循环施工工艺仍被大量采用，且反循环施工工艺操作繁琐，配套设备器具多，造成桩基施工成本的大幅增加。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种超厚黏土层正循环灌注桩排渣促进装置及其施工方法，利用施工现场常见的施工材料圆钢与钢丝绳，从造成正循环施工工艺在超厚黏土层中排渣能力差问题的根源出发，通过及时减小黏土钻渣块径，降低黏土钻渣沉积厚度，以达到提升正循环施工工艺在超厚黏土层中钻进的排渣能力与钻进效率的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种超厚黏土层正循环灌注桩排渣促进装置，包括搅碎钢丝绳束、钢丝绳卡、固定压条和钻杆，其中所述的搅碎钢丝绳束由若干根钢丝绳组成，且每根钢丝绳通过钢丝绳卡连接成环状，所述的搅碎钢丝绳束通过固定压条依次固定在钻杆上、且扩散直径从下到上逐级加大，所述的钢丝绳束分两排沿钻杆对称布置。

所述的搅碎钢丝绳束由24根直径18.5mm的钢丝绳组成。

所述的固定压条为圆钢，且圆钢为2.4m长和HPB300Φ8mm。

所述的固定压条与钻杆采用满焊方式固定连接，且固定压条底端与钻杆下端距离为200mm。

所述的搅碎钢丝绳束扩散直径从下到上逐级加大，每级差值为10mm，且最大扩散直径小于桩孔直径50mm。

所述的搅碎钢丝绳束每排12道，且每道间距为200mm。

一种所述的一种超厚黏土层正循环灌注桩排渣促进装置的施工方法，其中所述的方法包括：

(a)依据桩孔直径计算每根钢丝绳下料长度，确保最大扩散直径小于桩孔直径50mm；

(b)用钢丝绳卡将每根钢丝绳锁成环状，制成搅碎钢丝绳束，并在钻杆表面标出每根钢丝绳所处位置；

(c)用固定压条将每根搅碎钢丝绳束按照扩散直径大小依次固定在钻杆上；

(d)利用普通正循环钻机进行钻进至接近黏土层；

(e)起拔钻杆和钻头至地面，更换第一节普通钻杆为步骤(c)中制作好的钻杆，连接钻头及其他钻杆，进行后续钻进施工作业。

所述的方法(b)中，所述的固定压条(3)为圆钢。

所述的方法(c)中，所述的搅碎钢丝绳束扩散直径从下到上逐级加大，且固定压条与钻杆采用满焊方式固定连接。

有益效果

本发明利用施工现场常见的施工材料圆钢与钢丝绳，就地取材，降低施工成本，且制作简单，通过钻削过程中及时减小黏土钻渣块径，降低黏土钻渣沉积厚度，有效提升正循环施工工艺在超厚黏土层中钻进的排渣能力与钻进效率。

附图说明

图1为本发明装置正立面图；

图2为本发明装置剖面图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

如图1和2所示，某桩基工程采用正循环施工工艺，桩长65m，桩径700mm。根据工程地质报告显示，该桩将穿越厚达近50m黏土层。在钻进过程中，出现进尺缓慢甚至不进尺的现象，大为影响工程施工进度，于是决定采用所述超厚黏土层正循环灌注桩排渣促进装置及其施工方法来加快工程施工进度，节约工程施工成本。

一种超厚黏土层正循环灌注桩排渣促进装置，它包括搅碎钢丝绳束1、钢丝绳卡2与固定压条3和钻杆4，利用钻杆的高速旋转，带动搅碎钢丝绳束，从而对大粒径黏土钻渣搅碎。

所述搅碎钢丝绳束1由24根直径18.5mm的钢丝绳组成，每根钢丝绳首先通过钢丝绳卡2连接成环状，再用2根2.4m长HPB300Φ8mm圆钢，通过与钻杆4采用满焊方式，且圆钢底端距离钻杆下端距离为200mm，将每根钢丝绳固定到第一根钻杆表面，钢丝绳分两排沿钻杆对称布置，每排12道，间距为200mm，搅碎钢丝绳束扩散直径从下到上逐级加大，每级差值10mm，以便搅碎不同块径大小的黏土钻渣，但最大扩散直径应小于桩孔直径50mm，以免造成对孔壁的破坏。

所述一种超厚黏土层正循环灌注桩排渣促进装置的施工方法，包括下述步骤：

步骤1、依据桩孔直径700mm确定24根钢丝绳下料长度，上部最大扩散直径位650mm，级差10mm，下部最小扩散直径为540mm；

步骤2、用钢丝绳卡2将每根钢丝绳锁成环状，制成钢丝绳束1，并在钻杆表面标出每根钢丝绳所处位置；

步骤3、用圆钢将每根钢丝绳按照扩散直径大小依次固定在钻杆4上，固定方式采用满焊方式；

步骤4、利用普通正循环钻机正常钻进至接近黏土层；

步骤5、起拔钻杆、钻头至地面，更换第一节普通钻杆为步骤3中制作好的钻杆4，连接钻头及其他钻杆，进行后续钻进施工作业。

Claims (7)

1.一种超厚黏土层正循环灌注桩排渣促进装置，包括搅碎钢丝绳束(1)、钢丝绳卡(2)、固定压条(3)和钻杆(4)，其特征在于：所述的搅碎钢丝绳束(1)由若干根钢丝绳组成，且每根钢丝绳通过钢丝绳卡(2)连接成环状，所述的搅碎钢丝绳束(1)通过固定压条(3)依次固定在钻杆(4)上、且扩散直径从下到上逐级加大，所述的固定压条(3)与钻杆(4)采用满焊方式固定连接，且固定压条(3)底端与钻杆(4)下端距离为200mm，所述的搅碎钢丝绳束(1)扩散直径从下到上逐级加大，每级差值为10mm，且最大扩散直径小于桩孔直径50mm，所述的钢丝绳束(1)分两排沿钻杆(4)对称布置。

2.根据权利要求1所述的一种超厚黏土层正循环灌注桩排渣促进装置，其特征在于：所述的搅碎钢丝绳束(1)由24根直径18.5mm的钢丝绳组成。

3.根据权利要求1所述的一种超厚黏土层正循环灌注桩排渣促进装置，其特征在于：所述的固定压条(3)为圆钢，且圆钢为2.4m长和HPB300Φ8mm。

4.根据权利要求1所述的一种超厚黏土层正循环灌注桩排渣促进装置，其特征在于：所述的搅碎钢丝绳束(1)每排12道，且每道间距为200mm。

5.一种如权利要求1所述的一种超厚黏土层正循环灌注桩排渣促进装置的施工方法，其特征在于，包括下列步骤：

(a)依据桩孔直径计算每根钢丝绳下料长度，确保最大扩散直径小于桩孔直径50mm；

(b)用钢丝绳卡(2)将每根钢丝绳锁成环状，制成搅碎钢丝绳束(1)，并在钻杆表面标出每根钢丝绳所处位置；

(c)用固定压条(3)将每根搅碎钢丝绳束(1)按照扩散直径大小依次固定在钻杆(4)上；

(d)利用普通正循环钻机进行钻进至接近黏土层；

(e)起拔钻杆和钻头至地面，更换第一节普通钻杆为步骤(c)中制作好的钻杆(4)，连接钻头及其他钻杆，进行后续钻进施工作业。

6.根据权利要求5所述的一种超厚黏土层正循环灌注桩排渣促进装置的施工方法，其特征在于：所述的方法(b)中，所述的固定压条(3)为圆钢。

7.根据权利要求5所述的一种超厚黏土层正循环灌注桩排渣促进装置的施工方法，其特征在于：所述的方法(c)中，所述的搅碎钢丝绳束(1)扩散直径从下到上逐级加大，且固定压条(3)与钻杆(4)采用满焊方式固定连接。