CN108677932B - 一种桩身可加热的赤泥粉煤灰地质聚合物桩的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种桩身可加热的赤泥粉煤灰地质聚合物桩的施工方法。包括以下步骤：（1）根据桩施工工艺进行室内桩身材料配比试验；（2）钻孔；根据桩身设计尺寸、地层条件选择钻孔工艺；（3）桩身加热装置制作；（4）灌注桩体材料；（5）安放加热装置；（6）桩身加热；（7）自然养护至预定龄期，进行桩体取芯，测试RFP桩身强度。本发明针对桩身是赤泥‑粉煤灰（RFP）桩，通过在桩身安放加热装置，实现了RFP桩的现场加热，使赤泥粉煤灰地质聚合物快速生成强度，有效保证了RFP桩的质量。本发明可消耗大量赤泥，为赤泥粉煤灰地质聚合物桩的施工提供了可行的方法，为赤泥的资源化利用提供了新的思路。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑桩的施工方法，具体是一种桩身可加热的赤泥粉煤灰地质聚合物桩的施工方法，属于废弃物综合利用和土木工程技术领域。
背景技术
赤泥是制备氧化铝过程中产生的红褐色粉泥状含水的强碱性固体废弃物，每生产1t氧化铝将同时产生0.8~1.5t干赤泥。目前，据不完全统计，我国赤泥综合利用率很低，仅为4%，累积储量已达几亿吨。目前，大量的赤泥主要依靠大面积的堆场堆放，占用大量土地，也对环境造成严重污染。最大限度的减少赤泥的危害，实现赤泥多渠道、大规模的资源化利用已势在必行。目前，关于赤泥综合利用的研究已得到学者们的广泛关注，也取得了一定科学数据和实践价值，如回收提取有价金属，利用赤泥生产水泥，用于环境修复，制作陶瓷材料、玻璃等。但由于受到技术工艺的限制，大部分的研究工作还处于实验室阶段，用于工程实际较少。研究表明，赤泥粉煤灰在碱激发下能获得较高的强度，掺加一定量中砂后其性状相当于混凝土，如果能将其用于桩身材料无疑将能促进赤泥的综合利用，对废弃物资源化利用具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种桩身可加热的赤泥粉煤灰地质聚合物桩的施工方法，以赤泥为主要原料，可广泛应用于土木工程建设。
本发明是在赤泥粉煤灰地质聚合物可行性研究的基础上开发而成的，用长螺旋钻机或振动沉管桩机为施工机械，并配以搅拌机、运输机械和计量器械等，桩体材料以赤泥-粉煤灰地质聚合物为基本材料，河砂作为填充料，桩体材料可根据设计要求的强度组成不同的配合比，同时为保证桩体材料快速生成强度和保证桩身质量，在桩体内设置了可加热装置。
具体的，本发明的桩身可加热的赤泥粉煤灰地质聚合物桩的施工方法，包括以下步骤：
（1）根据桩施工工艺进行室内桩身材料配比试验
桩体材料以赤泥和粉煤灰为基本材料，河砂作为填充料，配以合理浓度和掺量的碱溶液用于激发作用，按照室内试验配合比制备相应流动性桩体材料；
（2）钻孔
根据桩身设计尺寸、地层条件选择钻孔工艺；
A、当用长螺旋钻孔工艺施工时，桩体材料塌落度控制在160-200mm，按照布置好的桩位点，利用长螺旋钻机钻进达到设计深度，成孔过程中注意控制钻孔的桩位偏差、孔径、垂直度、出料口单向筏密封状态、钻压、转速和钻进速度和电流值等，进行终孔验收；
B、用振动沉管工艺施工时，桩体材料塌落度控制在80-110mm，桩机到位后，首先将沉管对准桩位并调好垂直度，沉管过程观察沉管的下沉速度是否异常，当沉管到达设计深度或持力层时，应判定该深度或贯入度是否已达到规范规定和设计要求，满足了这些要求和规定，方可终止沉管，记录沉管过程和沉管所耗的总时间，记录和控制最后30s锤头电机的电流电压值，该电流电压值按设计要求或根据试桩和当地经验确定；
（3）桩身加热装置制作
材料：钢筋笼骨架、绝缘导线、变压器、电温度计及开关；
制作：桩身加热装置包括圆筒形钢筋笼骨架，其由4-8根φ8-12mm的钢筋作为纵向主筋，圆筒形钢筋笼骨架直径小于桩径100-200mm，长度短于桩长0-500mm，钢筋笼分段制作，分段长度根据桩长确定，在焊接好的钢筋笼骨架上均匀缠绕螺旋箍筋，相邻每圈箍筋在纵向钢筋方向的间距为100-200mm，箍筋绑扎在主筋上，将绝缘电线提前均匀的缠绕在箍筋上，导线缠绕间距不大于3mm，绝缘导线分段缠绕，每段导线在地面的预留长度不少于1.0m，每段按顺序编码，并做好标记，留在地面的导线与变压器相连，沿钢筋骨架纵向均匀布置适当数量的电子温度计用于监控桩体温度，间距1.0-2.0m一个，每个电温度计预留在地面的导线不少于500mm，电子温度计应按顺序编码，并做好标记；
（4）灌注桩体材料
对于长螺旋钻机施工情况，边提升钻杆边泵送压灌RFP桩体材料，直至成桩结束，作业过程中，注意泵管与高强柔性管连接、管道畅通性、泵送连续性、提钻速度、泵工作压力、充盈系数和超灌高度；
对于振动沉管施工，沉管达到要求深度后，在沉管内灌注RFP桩体材料，然后启动振动锤，先振动5～10s，再开始拔管，边拔边振，每拔0.5～1.0m，停拔留振5～10s，如此反复，直至沉管拨出地面，拔管速度要均匀；
（5）安放桩身加热装置
用人力或振动方式将制作好的桩身加热装置压入桩体内，安放过程中实时监测电子温度计读数，避免破坏加热系统；
（6）桩身加热
连接绝缘导线和变压器，通过变压器调节适当的安全电压，24V，对桩
体进行加热，定时观测各电子温度计读数，待其温度稳定在55-65℃后，加热24-36小时，停止加热；
（7）自然养护至预定龄期，进行桩体取芯，测试RFP桩身强度。
本发明的有益效果在于，桩身材料使用赤泥粉煤灰地质聚合物，利用长螺旋钻机或振动沉管钻机制桩，并在桩身内安装加热装置，保证赤泥粉煤灰地质聚合物快速形成强度，保证桩身质量。本发明以赤泥和粉煤灰为基本原材料，可大量消耗赤泥，为赤泥资源化利用提供了新途径。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明。
一种桩身可加热的赤泥粉煤灰地质聚合物桩的施工方法，通过以下步骤完成：
1、桩体材料准备
所用原材料包括山东某铝厂的原状赤泥(RM)、某电厂的一级粉煤灰(F1)、5 mol/L的碱溶液（NaOH溶液）和河砂，将赤泥、粉煤灰自然风干，至含水量30%-35%，过0.3mm～0.6mm圆孔筛。根据室内试验试配成果，按照质量比赤泥：粉煤灰：砂：碱溶液=1:1:2:（0.8-1）加入搅拌机搅拌5～10分钟，根据拌制实际情况，适度调节碱溶液的掺量，保证桩体材料可靠的工作性，塌落度控制在160-200mm；
2、钻孔
根据勘察资料，本地区地下水位较深，约为地下40m，选用JZL-90型长螺旋钻机进行钻孔作业，RFP桩径400 mm，桩长10 m。钻进过程中，应根据地层变化和动力头工作电流显示的结果，及时对钻压、转速和钻进速度进行合理调整，正常钻进电流值控制在100A左右，不超过140A的额定电流。钻进速度控制在1.0-1.5m/min，并严格控制孔径和垂直度。钻至设计深度10m后，空钻30-60s，待电流稳定后停钻；
3、桩身加热装置制作
制作圆筒形钢筋笼骨架，由于本加热装置的钢筋笼主要提供支撑作用，无设计要求时，按照构造配筋，选取φ12的钢筋4根作为纵筋，每隔2米布置一加强圈。为对桩身进行通长加热，并考虑现场施工工艺，钢筋骨架长度宜为9.5m，外径为300 mm；提前将把2AWG（0.643mm外径）绝缘电线均匀缠绕在φ6螺旋箍筋上，缠绕间距约为3mm，每段导线的缠绕长度约68m，在焊接好的钢筋笼上，均匀缠绕螺旋箍筋，箍筋间距约100mm（沿纵向每米均匀缠绕9.7m长的螺旋箍筋），按照不同的桩身长度，每段导线在地面的预留长度不少于1.0m，每段应按顺序编码，并做好标记。留在地面的每段导线连接一变压器；另外，沿钢筋笼纵向从下至上-9.5m、-8.5m、-7.5m、-6.5m、-5.5m、-4.5m、-3.5m、-2.5m、-1.5m和-0.5m的位置设置了一电子温度计，用于监控桩体温度，电子温度计绑在钢筋笼骨架主筋上，并按顺序编号，并做好标记；
4、压灌RFP桩体材料作业
压灌之前，提前开启输送泵，提前将拌和好的RFP桩体材料充满整个输送管道和输送泵料斗，钻孔至桩底标高后，停止钻进，然后立即向孔内泵送已拌制合格的RFP桩体材料，利用灌注料的冲击力，打开出料口阀门，以使桩底充满RFP桩体材料，随后边泵送边提钻杆，直到设计桩顶标高，RFP桩制作完成。提钻时应注意提杆速度与泵送量相一致，充盈系数满足设计要求；
5、安放桩身加热装置
桩身材料灌注完毕后，用人力或振动方式将桩身加热装置压入桩身内，安放过程中应实时监测电子温度计读数，确保加热系统不被破坏。
6、桩身加热
接通电源，利用加热装置对桩体进行加热，通过变压器使加热系统的工作电压为安全电压24V，定时观测各电子温度计读数。经过约10h，各电子温度计的读数达到稳定，分布在55-65℃之间，继续加热24h后，关闭电源；
7、自然养护至28d龄期，去除桩体表面50 cm的材料，进行桩体取芯，测试其强度可达40 MPa。
实施例说明本施工方法简单有效。
Claims (1)
1.一种桩身可加热的赤泥粉煤灰地质聚合物桩的施工方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）根据桩施工工艺进行室内桩身材料配比试验
桩体材料以赤泥和粉煤灰为基本材料，河砂作为填充料，配以合理浓度和掺量的碱溶液用于激发作用，按照室内试验配合比制备相应流动性桩体材料；具体步骤为：将赤泥、粉煤灰自然风干，至含水量30%-35%，过0.3mm-0.6mm圆孔筛，按照质量比赤泥：粉煤灰：砂：碱溶液=1:1:2:（0.8-1）加入搅拌机搅拌5-10分钟；所述碱溶液为5mol/L的NaOH溶液；
（2）钻孔
根据桩身设计尺寸、地层条件选择钻孔工艺；
A、当用长螺旋钻孔工艺施工时，桩体材料塌落度控制在160-200mm，按照布置好的桩位点，利用长螺旋钻机钻进达到设计深度，成孔过程中注意控制钻孔的桩位偏差、孔径、垂直度、出料口单向阀密封状态、钻压、转速、钻进速度和电流值，进行终孔验收；
B、用振动沉管工艺施工时，桩体材料塌落度控制在80-110mm，桩机到位后，首先将沉管对准桩位并调好垂直度，沉管过程观察沉管的下沉速度是否异常，当沉管到达设计深度或持力层时，判定该深度或贯入度是否已达到规范规定和设计要求，满足了这些要求和规定，方可终止沉管，记录沉管过程和沉管所耗的总时间，记录和控制最后30s锤头电机的电流、电压值，该电流、电压值按设计要求或根据试桩和当地经验确定；
（3）桩身加热装置制作
材料：钢筋笼骨架、绝缘导线、变压器、电温度计及开关；
制作：桩身加热装置包括圆筒形钢筋笼骨架，其由4-8根φ8-12mm的钢筋作为纵向主筋，圆筒形钢筋笼骨架直径小于桩径100-200mm，长度短于桩长0-500mm，钢筋笼分段制作，分段长度根据桩长确定，在焊接好的钢筋笼骨架上均匀缠绕螺旋箍筋，相邻每圈箍筋在纵向钢筋方向的间距为100-200mm，箍筋绑扎在主筋上，将绝缘电线提前均匀的缠绕在箍筋上，导线缠绕间距不大于3mm，绝缘导线分段缠绕，每段导线在地面的预留长度不少于1.0m，每段按顺序编码，并做好标记，留在地面的导线与变压器相连，沿钢筋骨架纵向均匀布置适当数量的电子温度计用于监控桩体温度，间距1.0-2.0m一个，每个电温度计预留在地面的导线不少于500mm，电子温度计应按顺序编码，并做好标记；
（4）灌注桩体材料
对于长螺旋钻机施工情况，边提升钻杆边泵送压灌桩体材料，直至成桩结束，作业过程中，注意泵管与高强柔性管连接、管道畅通性、泵送连续性、提钻速度、泵工作压力、充盈系数和超灌高度；
（5）安放桩身加热装置
用人力或振动方式将制作好的加热装置压入桩体内，安放过程中实时监测电子温度计读数，避免破坏加热系统；
（6）桩身加热
连接绝缘导线和变压器，通过变压器调节到适当的安全电压24V，对桩体进行加热，定时观测各电子温度计读数，待其温度稳定在55-65℃后，加热24-36小时，停止加热；
（7）自然养护至预定龄期，进行桩体取芯，测试桩身强度。
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