CN106120709A - 一种伪膏浆及深厚软基钻孔伪膏浆高压挤劈桩工法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种伪膏浆及深厚软基钻孔伪膏浆高压挤劈桩工法。所述伪膏浆，为普通混合浆液中添加SH植物胶与氢氧化钠所形成的一种瞬间絮凝状膏浆，而并非常规的混合浆液水泥初凝后形成的不可逆膏浆。所述深厚软基钻孔伪膏浆高压挤劈桩工法包括如下步骤：S1、采用一种小口径满孔钻进技术与复合泥浆冲洗护壁工艺进行深厚松软基础全孔快速钻孔；S2、采用一种变频变量脉冲高压膏浆泵向孔内泵入所述的伪膏浆，自下而上分段回转提压，通过伪膏浆高压泌水固结与对高压冲挤钻具组挤压自封性能，对软弱基础进行脉冲高压伪膏浆挤扩与挤劈成桩，形成一种伪膏浆高压挤扩桩与高压挤劈浆脉，并连同桩间高压挤密土体形成一种桩、脉、土复合基础，可有效的提高深厚软弱基础力学性能。

Description

一种伪膏浆及深厚软基钻孔伪膏浆高压挤劈桩工法

技术领域

本发明涉及一种伪膏浆及深厚软基钻孔伪膏浆高压挤劈桩工法，属于松软基础加固处理领域，尤其适用于对50以上的深厚松软基础的加固处理，可广泛用于水电、市政、铁道与公路桥梁、港口、机场等建筑工程基础加固领域。

背景技术

我国在进行西部水电开发建设中，会遇到各种复杂的深厚覆盖层，部分覆盖层深部分布有一种堰塞湖细颗粒沉积物，其结构软弱力学特性极差，直接影响到水工建筑物基础的稳定。国内外现有的各种松软基础加固处理技术，由于工法特性、地层条件、设备结构等制约，一般多应用于30m以内浅层松软基础加固处理。而对于50m以上的深厚软弱基础加固，目前还没有成熟的加固处理工法与成功的施工经验。

发明内容

本发明旨在针对目前常规的软基处理工法进行深厚软基处理时，普遍存在的深度有限、钻孔困难，难以分段、可控性差等技术问题，提供一种伪膏浆及深厚软基钻孔伪膏浆高压挤劈桩工法，本工法对于深厚软弱基础处理可进行快速成孔固壁与高压挤劈成桩，能形成一种伪膏浆高压挤扩桩与高压挤劈浆脉，并连同桩间高压挤密土体形成一种桩、脉、土复合基础，可有效的提高深厚软弱基础力学性能。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种伪膏浆，其特点是，所述伪膏浆为普通混合浆液中添加SH植物胶与氢氧化钠所形成的瞬间絮凝状伪膏浆，所述SH植物胶加入氢氧化钠交联絮凝后形成一种网状分子结构；所述伪膏浆的初始浆液流动度＜150mm。

由此，所述伪膏浆为一种瞬间絮凝状膏浆，而并非常规的混合浆液中水泥初凝后形成的不可逆膏浆，这是由于本发明的伪膏浆通过加入SH植物胶与氢氧化钠交联絮凝后形成一种网状分子结构，一方面可对膏浆中水泥颗粒进行分散隔离，阻止与延缓水泥产生水化凝胶；另一方面因交联絮凝网状分子结构受压剪切后容易产生降解破胶泌水固结，从而可有效的控制伪膏浆高压挤劈扩散范围，确保伪膏浆挤扩桩与挤劈浆脉的有效可控性。

根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

优选地，所述普通混合浆液包括水泥、粉煤灰、细砂、膨润土和水；所述普通混合浆液重量配比按水(5-10)：水泥(5-10)：粉煤灰(3-6)：细砂(0-5)：膨润土(2-4)进行配置。

所述SH植物胶加量为水泥重量的0.5％-3％，氢氧化钠加量为SH植物胶重量的10％-30％。

所述伪膏浆对松软地层进行高压挤劈灌注时，瞬间产生降解破胶泌水固结。换句话说，本发明的伪膏浆所具有受压剪切后容易产生降解破胶泌水固结特性。

基于同一个发明构思，本发明还提供了一种深厚软基钻孔伪膏浆高压挤劈桩工法，其包括如下步骤：

S1、采用一种小口径满孔钻进技术与复合泥浆冲洗固壁工艺进行深厚松软基础全孔快速钻孔；

S2、采用一种变频变量脉冲高压膏浆泵向孔内泵入所述的伪膏浆，自下而上分段回转提压，通过伪膏浆高压泌水固结及其对高压冲挤钻具组挤压自封性能，对软弱基础进行脉冲高压伪膏浆挤扩与挤劈成桩，依次形成连续均一的挤扩桩与挤劈浆脉；自下而上每个分段挤劈控灌注制标准如下：

i当单位灌入量达到设定最大单位灌入量、且挤劈压力大于设定最小挤劈压力时，或当单位灌入量达到设定最大单位灌入量的150％、而挤劈压力仍小于设定最小挤劈压力时，结束本段伪膏浆的挤劈灌注；

ii当挤劈压力达到设定最大挤劈压力、且单位灌入量大于设定最小单位灌入量时，或当挤劈压力超过设计最大挤劈压力的20％，而单位灌入量仍小于设定最小单位灌入量时，结束本段伪膏浆的挤劈灌注。

由此，采用一种钻孔伪膏浆高压挤劈桩工法，对深厚软弱基础自下而上分段回转提压进行伪膏浆高压挤扩与挤劈，形成一种伪膏浆挤扩桩、挤劈浆脉与桩间挤密土体复合基础，可有效的提高深厚软弱基础力学性能。

采用一种小口径满孔钻进技术与复合泥浆冲洗固壁工艺进行深厚松软基础全孔快速钻孔，较目前常规的覆盖层跟管钻进与普通泥浆冲洗护壁工艺，其钻孔工效可提高几倍,且经济、安全，基本无孔内事故。

所述深厚软基，是指覆盖层厚度超过50m以上的深厚松散软弱复杂地层。

为实现对深厚复杂软基的快速成孔，所述小口径满孔钻进技术，是指采用一种与钻杆外径同级且直径小于Φ91mm小口径高压冲挤灌浆钻具组，进行全孔无台阶小间隙满孔钻进。由此，本发明采用一种与钻杆外径同级且直径小于Φ91mm小口径高压冲挤灌浆钻具组，进行全孔无台阶小间隙满孔钻进，可有效防止深厚覆盖层钻孔坍塌卡钻与埋钻事故。同时采用一种膨润土优质泥浆，并在泥浆中按膨润土重量比掺加(5-10)％水泥、(1-5)％SH植物胶、(0.1-0.5)氢氧化钠形成一种复合型泥浆，该复合泥浆具有较稠的粘度、良好的润滑性、适中的固结强度，可有效的进行深厚覆盖层钻进冲洗排渣、润滑钻具组、固结孔壁。

所述伪膏浆高压挤劈，是指对深厚软基自下而上分段回转提压进行伪膏浆挤劈成桩时，有效脉冲灌注压力≥3MPa，并借助伪膏浆高压泌水固结与对高压冲挤钻具组挤压自封性能，通过调控脉冲高压膏浆泵脉冲频率与脉冲量进行控制。由此，借助伪膏浆高压泌水固结与对高压冲挤钻具组挤压自封特性，并通过调控脉冲高压膏浆泵脉冲频率与脉冲量进行有效控制，实现了对深厚软基实施3MPa以上的脉冲高压挤劈压力。

为实现伪膏浆高压挤劈桩连续性与均一性，采用一种自下而上、分段回转提压脉冲高压挤劈成桩技术，全孔挤劈成桩依次自下而上按照≤1.0m分段回转提压进行，段内回转提压挤劈灌注标准按照规定的伪膏浆单位灌入量与脉冲挤劈压力进行控制。

为实现伪膏浆高压挤劈成桩过程中挤劈孔段内伪膏浆具有稳定的泌水固结压应力，所采用的高压冲挤灌浆钻具组设有专门的高压冲挤单项接头，可有效的阻止挤劈孔段内已产生的脉冲高压应力不因脉冲高压膏浆泵脉冲回零而消散。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明较好的解决了深厚松软基础加固处理工程中存在的成孔工艺复杂、分段封闭困难、加固可控性差等系列技术问题。初步工程应用实践充分表明，本发明具有深厚松软基础钻孔快捷孔壁稳定、膏浆挤劈成桩可控，挤劈桩体浆脉均匀，技术质量指标先进，经济安全绿色环保。

附图说明

图1是本发明一个实施例的成桩原理与结构示意图，其中a)为全孔钻孔步骤示意图，b)为孔底段挤扩成桩步骤示意图；c)为自下而上、分段回转提压依次完成的全孔挤劈桩结构示意图；

图2是某工程深厚软基钻孔伪膏浆高压挤劈桩抽芯检查芯样的实物图；

图3是某工程深厚软基钻孔伪膏浆高压挤劈桩桩间复合体检查取样的实物图；

图4是采用深厚软基钻孔伪膏浆挤劈桩工法对深厚松软基础加固后所形成的一种桩、脉、土复合基础结构示意图。

在图中

1-地表浅层粗颗粒层；2-覆盖层深部松软层；3-挤扩桩体；4-挤劈浆脉。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

一种伪膏浆，由普通混合浆液添加SH植物胶与氢氧化钠絮凝交联制得。其中所述普通混合浆液包括水泥、粉煤灰、细砂、膨润土和水；所述普通混合浆液重量配比按水(5-10)：水泥(5-10)：粉煤灰(3-6)：细砂(0-5)：膨润土(2-4)进行配置，SH植物胶加量为水泥重量的0.5％-3％，氢氧化钠加量为SH植物胶重量的10％-30％。

伪膏浆配比选择主要根据地层条件与工程要求通过现场试验确定，以下为优选的两种配比。

本发明两种伪膏浆配比与主要性能

注：1、水泥采用强度等级为42.5MPa普通硅酸盐水泥。

2、粉煤灰采用Ⅱ级灰，密度2.7g/cm³，比表面积380㎡/kg。

3、细沙采用河砂。

4、膏浆流动度采用电动跳桌仪进行测定。

实施例2

本发明的深厚软基钻孔伪膏浆高压挤劈桩工法具体要求如下：

(1)本发明采用的主要设备与机具配置如下表：

深厚软基钻孔伪膏浆高压挤劈桩工法设备机具配套一览表

(2)“深厚软基钻孔伪膏浆高压挤劈桩”工法钻孔结构为≤Φ91mm小口径一径到底；为起下钻与泥浆回收方便，孔口可设置大于孔径一级长2m的孔口管。

(3)采用与钻杆同级的高压冲挤灌浆钻具组满孔回转钻进，配合复合泥浆高压冲挤固壁快速成孔。钻进采用低转速、中压力、中泵量。钻进过程中每钻进一个立轴行程，上下回转活动钻具组对已钻孔段进行复合泥浆冲抹加强固壁。全孔钻孔一径到底。

(4)按照上述的伪膏浆组分与配比进行伪膏浆配置与拌制，并依据伪膏浆搅拌性状调整伪膏浆稠度，测定与记录伪膏浆流动度。

(5)按照自下而上分段回转提压挤劈工艺依次进行逐段伪膏浆高压挤劈成桩，分段段长≤1.0m。挤劈成桩工艺参数主要包括脉冲频率、脉冲量、最小挤劈压力、最大挤劈压力、最小单位灌入量、最大单位灌入量等，可根据工程要求结合地层条件试验研究确定。每分段伪膏浆高压挤劈灌注控制标准如下：

i当单位灌入量达到设定最大单位灌入量、且挤劈压力大于设定最小挤劈压力时，或当单位灌入量达到设定最大单位灌入量的150％、而挤劈压力仍小于设定最小挤劈压力时，结束本段伪膏浆的挤劈灌注；

ii当挤劈压力达到设定最大挤劈压力、且单位灌入量大于设定最小单位灌入量时，或当挤劈压力超过设计最大挤劈压力的20％，而单位灌入量仍小于设定最小单位灌入量时，结束本段伪膏浆的挤劈灌注。

本实施例采用一种变频变量脉冲高压膏浆泵向孔内泵入所述的伪膏浆，自下而上分段回转提压，并借助伪膏浆高压泌水固结自封性能，对分段孔周软弱基础进行脉冲高压伪膏浆挤扩与挤劈灌注，形成一种伪膏浆高压挤扩桩与高压挤劈浆脉，并连同桩间高压挤密土体形成一种桩、脉、土复合基础，可有效的提高深厚软弱基础力学性能。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (9)

1.一种伪膏浆，其特征在于，所述伪膏浆为普通混合浆液中添加SH植物胶与氢氧化钠所形成的瞬间絮凝状伪膏浆，所述SH植物胶加入氢氧化钠交联絮凝后形成一种网状分子结构；所述伪膏浆的初始浆液流动度＜150mm。

2.根据权利要求1所述的伪膏浆，其特征在于，所述普通混合浆液包括水泥、粉煤灰、细砂、膨润土和水；所述普通混合浆液重量配比按水（5-10）：水泥（5-10）：粉煤灰（3-6）：细砂（0-5）：膨润土（2-4）进行配置。

3.根据权利要求2所述的伪膏浆，其特征在于，所述SH植物胶加量为水泥重量的0.5%-3%，氢氧化钠加量为SH植物胶重量的10%-30%。

4.根据权利要求1或2所述的伪膏浆，其特征在于，所述伪膏浆对松软地层进行高压挤劈灌注时，瞬间产生降解破胶泌水固结。

5.一种深厚软基钻孔伪膏浆高压挤劈桩工法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、采用一种小口径满孔钻进技术与复合泥浆冲洗固壁工艺进行深厚松软基础（2）全孔快速钻孔；

S2、采用一种变频变量脉冲高压膏浆泵向孔内泵入权利要求1-4之一所述的伪膏浆，自下而上分段回转提压，通过伪膏浆高压泌水固结及其对高压冲挤钻具组挤压自封性能，对软弱基础进行脉冲高压伪膏浆挤扩与挤劈成桩，依次形成连续均一的挤扩桩（3）与挤劈浆脉（4）；自下而上每个分段挤劈控灌注制标准如下：

i当单位灌入量达到设定最大单位灌入量、且挤劈压力大于设定最小挤劈压力时，或当单位灌入量达到设定最大单位灌入量的150%、而挤劈压力仍小于设定最小挤劈压力时，结束本段伪膏浆的挤劈灌注；

ii当挤劈压力达到设定最大挤劈压力、且单位灌入量大于设定最小单位灌入量时，或当挤劈压力超过设计最大挤劈压力的20%，而单位灌入量仍小于设定最小单位灌入量时，结束本段伪膏浆的挤劈灌注。

6.根据权利要求5所述的深厚软基钻孔伪膏浆高压挤劈桩工法，其特征在于，所述深厚软基，是指覆盖层厚度超过50m以上的深厚松散软弱复杂地层。

7.根据权利要求5所述的深厚软基钻孔伪膏浆高压挤劈桩工法，其特征在于，所述小口径满孔钻进技术，是指采用一种与钻杆外径同级且直径小于Φ91mm小口径高压冲挤灌浆钻具组，进行全孔无台阶小间隙满孔钻进。

8.根据权利要求5-7之一所述的深厚软基钻孔伪膏浆高压挤劈桩工法，其特征在于，所述伪膏浆高压挤劈，是指对深厚软基自下而上分段回转提压进行伪膏浆挤劈成桩时，有效脉冲灌注压力≥3MPa，并借助伪膏浆高压泌水固结与对高压冲挤钻具组挤压自封性能，通过调控脉冲高压膏浆泵脉冲频率与脉冲量进行控制。

9.根据权利要求5-7之一所述的深厚软基钻孔伪膏浆高压挤劈桩工法，其特征在于，全孔挤劈成桩依次自下而上按照≤1.0m分段回转提压进行。