CN110029660A - 一种旋挖钻机施工过程中使用聚合物泥浆护壁的施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋挖钻机施工过程中使用聚合物泥浆护壁的施工工艺，其包括步骤一，场地勘察；步骤二，设备检查；步骤三，施工放样、定桩位；步骤四，聚合物泥浆材料制备；步骤五，泥浆制备；步骤六，开钻下放护筒；步骤七，注浆到护筒范围内，正常钻进；步骤八，钻进到设计深度‑0.3米处，停钻等待孔内悬浮的钻屑沉淀下去；步骤九，正常钻进到设计深度，倾倒聚合物泥浆；步骤十，测绳测量实际孔深是否达到设计要求；步骤十一，下放钢筋笼、导管、料斗；步骤十二，灌注混凝土到设计高度；步骤十三，混凝土初凝前拔出护筒，完成。本发明具有增强泥浆护壁承载力的效果。

Description

一种旋挖钻机施工过程中使用聚合物泥浆护壁的施工工艺

技术领域

本发明涉及旋挖钻机施工的技术领域，尤其是涉及一种旋挖钻机施工过程中使用聚合物泥浆护壁的施工工艺。

背景技术

灌注桩是指通过机械钻孔、挤土或人工挖掘等手段在土中形成桩孔，并在桩孔内下放钢筋笼、灌注混凝土成桩。根据成孔方法的不同，灌注桩又分沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。

其中钻孔灌注桩又因食用不同的机械设备施工而有更详细的分类。常见的有旋挖钻孔灌注桩、循环钻孔灌注桩、冲击钻孔灌注桩等。旋挖钻孔灌注桩在实际施工中常被称之为旋挖桩。

近年来，随着旋挖钻孔灌注桩的出现和越来越广泛的应用，桩基础工程有了飞速发展。桩基工程成桩速度、质量和安全性有了长足提高。但是在旋挖桩施工过程中也会有很多疑难问题，例如中国幅员辽阔，地质千变万化，在众多地区都存在砂层、粉土、卵石等易坍塌地质，在这些地质条件下采用旋挖钻机进行钻孔灌注桩的施工，容易产生塌孔、超方、桩身摩擦力／承载力达不到设计要求等问题。要解决这些问题的首要控制要点是需要泥浆护壁，防止塌孔。

现有技术中，可参考的申请公告号为CN107724383A的专利文件，其公开了一种旋挖灌注桩施工工艺，包括如下步骤：A:埋设护筒；B:制备泥浆；C：钻第二孔；D：第一次清孔；E：吊装钢筋笼；F：第二次清孔；G：灌注混凝土。本发明的施工工艺，没有泥浆污染，有利于保护环境，尤其适宜人口和建筑密集的城市；保证了桩基质量；解决了孔底沉渣和孔壁泥皮问题，改善了由于孔壁土体应力松弛造成的孔壁土体疏松以及桩身混凝土与桩侧的不密实接触。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：该对比文件能够提高施工速度，但是传统的护壁泥浆常用膨润土、红土制备泥浆后进行旋挖桩成桩，容易出现前期制备泥浆对场地、时间、人工有较高需求；缩颈；沉渣超标；泥浆会对环境造成二次污染；泥浆外运成本较高；且二次清孔时间长、终孔质量差等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种增强泥浆护壁承载力的使用聚合物泥浆护壁的旋挖钻机施工工艺。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种旋挖钻机施工过程中使用聚合物泥浆护壁的施工工艺，其包括步骤一，场地勘察；步骤二，设备检查；步骤三，施工放样、定桩位；步骤四，聚合物泥浆材料制备，将丙烯酰胺及功能性单体混合到水溶液中，并加入单一偶氮醚类引发剂和增链剂、增溶剂以及增粘剂；该氮醚类引发剂为水溶性引发剂，并通入氮气进行水溶液共聚，聚合完成后经过造粒、干燥、粉碎、筛分后生产出来耐温抗盐的聚合物泥浆材料；步骤五，泥浆制备，布设空压机和打孔的管道，布设泥浆泵和水管，向泥浆池中注入预估量的清水，开启泥浆泵和空压机，用工业用氢氧化钠调整PH值到9-10区间，加设聚合物泥浆材料，通过泥浆泵和空压机的工作溶化形成聚合物泥浆，采用700-500ml的漏斗形泥浆粘度计测粘度；步骤六，开钻下放护筒；步骤七，注浆到护筒范围内，正常钻进；步骤八，钻进到设计深度-0.3米处，停钻等待孔内悬浮的钻屑沉淀下去；步骤九，正常钻进到设计深度，倾倒聚合物泥浆；步骤十，测绳测量实际孔深是否达到设计要求；步骤十一，下放钢筋笼、导管、料斗；步骤十二，灌注混凝土到设计高度；步骤十三，混凝土初凝前拔出护筒，完成。

通过采用上述技术方案，在对泥浆制备之前，先将通过加入丙烯酰胺来制备聚合物泥浆，丙烯酰胺就有良好的水溶解性能，在碱性环境中能够将炫富的物质过点中和，并将钻屑絮凝，泥浆护壁的表面更加光滑，旋挖钻机在进行下挖时的摩擦阻力更小，并且通过加入单一偶氮醚类引发剂和增链剂、增溶剂以及增粘剂，所制成的泥浆护壁的强度更高，聚合物泥浆材料在制备时通过空气机吹气进行搅拌，以保证混合均匀，并通过氢氧化钠与聚合物泥浆材料一同搅拌，以制成碱性的泥浆，在泥浆搅拌时，通过泥浆泵将泥浆从侧方抽出并回流到泥浆池内，加速泥浆的流动，混合效率更高。

本发明进一步设置为：所述水管的一端连接于泥浆池的侧壁上，其另一端连接至泥浆池的上方，泥浆泵连接于水管下部的一侧。

通过采用上述技术方案，通过泥浆泵将泥浆池内的泥浆抽出，而后通过水管将泥浆从泥浆池的上部流出，以提高泥浆的流速，稳定高效。

本发明进一步设置为：在泥浆池的一侧设置投放箱，投放箱内设有氢氧化钠粉末，投放箱的内部设有升降板，投放箱的下部设有气缸，气缸的活塞杆与升降板固定连接，投放箱的上部连接有倾斜设置的出料槽，出料槽的出口处朝向泥浆池。

通过采用上述技术方案，气缸的活塞杆伸张，将升降板向上顶出，升降板带动氢氧化钠粉末向上移动，在到达出料槽的高度时通过重力而自动从出料槽内流出，并落到泥浆池内，较为方便。

本发明进一步设置为：管道水平布设于泥浆池，并在管道的外环面上开孔，在每个开孔处均设置单向阀，管道的下部连接连接管，连接管从泥浆池的底部伸出到泥浆池的外侧，连接管的另一端连接空压机，空压机设于泥浆池的外侧。

通过采用上述技术方案，空气机工作并向管理内吹气，气体通过开孔内的单向阀之后从管道内吐出，泥浆则无法通过单向阀进入到管道内，稳定方便。

本发明进一步设置为：所述空压机每次搅拌时间不能小于2个半小时，搅拌速度为220转/分钟。

通过采用上述技术方案，通过对泥浆充分的搅拌以保证氢氧化钠和聚合物泥浆材料与泥浆混合均匀。

本发明进一步设置为：若测得的泥浆粘度大于25S，加水稀释；如果测得的泥浆粘度小于20S，继续加入聚合物泥浆材料，并且泥浆泵与空压机对泥浆进行搅拌，若聚合物泥浆粘度在20-25S之间，则进行下放护筒。

通过采用上述技术方案，泥浆粘度在一定范围内的情况下形成泥浆护壁的效果更好，在泥浆粘度过大或过小时分别通过加水和加入聚合物泥浆材料来使泥浆的粘度合适，较为方便。

本发明进一步设置为：所述聚合物泥浆材料加设在水管上并能够与水管喷出的水流接触。

通过采用上述技术方案，通过将聚合物泥浆材料与水管上喷出的水流接触，聚合物泥浆材料能够更加快速地混合到泥浆中。

本发明进一步设置为：将溢出的聚合物泥浆通过水泵+水管的方式回收到泥浆池中。

通过采用上述技术方案，通过水泵架水管的方式对聚合物泥浆进行回收，避免浪费，同时防止污染环境。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.本发明通过调配聚合物泥浆材料并混入到泥浆内从而提高泥浆护壁的硬度，减少旋挖钻机与泥浆护壁之间的摩擦；

2.本发明通过将水管从一侧延伸至泥浆池的上部，并通过泥浆泵将泥浆抽出实现循环，简单方便；

3.本发明通过在投放箱内设置升降板，并在投放箱的下部设置与升降板相连的气缸从而实现氢氧化钠的自动出料，较为方便。

附图说明

图1是本发明的整体流程示意图。

图2是本发明泥浆池的结构示意图。

图3是本发明空压机与管道的结构示意图。

图4是本发明气缸与投料箱的剖视示意图。

图中，1、泥浆池；2、管道；21、开孔；23、单向阀；23、连接管；24、空压机；3、投放箱；31、升降板；32、气缸；33、出料槽；35、支架；4、水管；41、泥浆泵。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，为本发明公开的一种旋挖钻机施工过程中使用聚合物泥浆护壁的施工工艺，包括：

步骤一，场地勘察，调查施工范围内有无地上、地下管线和构建物，地下管线或构建物必须经过探查沟通确认后方可施工。施工工作平台相对平整，场地密实且场地大小能满足旋挖钻机及其他辅助工程设备的正常工作状态下所需的大小。施工作业区域要有明显的标识，对深基坑、泥浆池要采用围栏保护并悬挂明显警示牌。同时，旋挖钻机的操作手必须经过学习、持证上岗。熟悉旋挖钻机结构、性能、操作方法、保养规程、各种指挥信号、钻孔基本知识。

步骤二，设备检查，应保证旋挖钻机及其他辅助工程设备的良好性能，时刻检查仪器仪表指示灯是否正常。周期性检查旋挖钻机及其他辅助工程设备的发动机、液压系统、钢丝绳等部件的良好程度。对于出现磨损的情况必须进行及时修补。旋挖钻机转移过程中必须保证钻机桅杆放倒，重心适当，倾斜度不允许超过规定值，以保证钻机安全。旋挖钻机运输过程中必须把履带收回到最小2700mm，工作中把履带伸出到4300mm的工作位置方可开始操作。

步骤三，施工放样、定桩位，沿中心点按设计要求布置桩位，为便于埋设护筒及校正桩位，采用“+”字交叉，以桩位为中心，向四周引伸4个点。嵌入底下的木桩（或钢筋）质量要好，桩顶平整，便于标记。必要时要采取保护措施，防止桩位因车辆碾压或人为破坏而造成位移出现偏差。如发现桩位有不符其他桩位尺寸时，必须通知现场技术人员复查。校正以后，方可进行下一步操作。根据现场桩位最低为±0.00，对每根桩护筒进行水准测量，水准测量必须依据《工程测量规范》应按照四等水准测量，使用DS3水准仪进行往返闭合测量。根据设计图纸进行反算，计算出旋挖钻孔灌注桩的实际孔深，以满足设计桩长及承台深度。

步骤四，聚合物泥浆材料制备，将丙烯酰胺及功能性单体混合到水溶液中，并加入单一偶氮醚类引发剂和增链剂、增溶剂以及增粘剂。该氮醚类引发剂为水溶性引发剂，并通入氮气进行水溶液共聚，聚合完成后经过造粒、干燥、粉碎、筛分后生产出来耐温抗盐的聚合物泥浆材料。

步骤五，泥浆制备，如图2和图3所示，将管道2水平布设于泥浆池1／泥浆箱，并在管道2的外环面上开孔21，在每个开孔21处均设置单向阀23，管道2的下部连接连接管23，连接管23从泥浆池1／泥浆箱的底部伸出到泥浆池1／泥浆箱的内部，管道2共有多个并均与连接管23相连，连接管23的另一端连接空压机24，空压机24设于泥浆池1／泥浆箱的外侧。向泥浆池1／泥浆箱中注入预估量的清水。在泥浆池1／泥浆箱的一侧设置投放箱3，投放箱3的下方设有支架35，投放箱3内设有氢氧化钠粉末，投放箱3的内部设有升降板31，投放箱3的下部设有气缸32，气缸32的活塞杆与升降板31固定连接，投放箱3的上部连接有倾斜设置的出料槽33，出料槽33的出口处朝向泥浆池1／泥浆箱，气缸32的活塞杆伸张，带动氢氧化钠粉末从出料槽33内流出，并落到泥浆池1／泥浆箱内。

如图3和图4所示，在泥浆池1／泥浆箱的侧壁上连接水管4，水管4的另一端连接至泥浆池1／泥浆箱的上方，水管4上连接泥浆泵41，开启空压机24对泥浆池1／泥浆箱内的泥浆进行搅拌，每次搅拌时间不能小于2个半小时，搅拌速度为220转/分钟。对用工业用氢氧化钠调整PH值到9-10之间，用PH试纸伸入到泥浆内对PH值进行检测，保证检测合格。在喷射水流上加聚合物泥浆材料，通过泥浆泵41和空压机24的工作溶化形成聚合物泥浆。采用700-500ml的漏斗形泥浆粘度计对泥浆的粘度进行测量。

步骤六，若测得的泥浆粘度大于25S，加水稀释；如果测得的泥浆粘度小于20S，继续加入聚合物泥浆，并且泥浆泵与空压机对泥浆进行搅拌，若聚合物泥浆粘度在20-25S之间，开钻下放护筒。

步骤七，注浆到护筒范围内，正常钻进。过程中保证孔内泥浆液面不得低于护筒上沿0.5米。

步骤八，钻进到设计深度-0.3米处，停钻等待孔内悬浮的钻屑沉淀下去。

步骤九，正常钻进到设计深度。此次取土无论钻头内有多少聚合物泥浆都要快速一并倾倒。

步骤十，测绳测量实际孔深是否达到设计要求。

步骤十一，下放钢筋笼、导管、料斗。

步骤十二，灌注混凝土到设计高度，将溢出的聚合物泥浆通过沟渠／水泵+水管的方式回收到泥浆池／泥浆箱中。

步骤十三，混凝土初凝前拔出护筒，完成。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种旋挖钻机施工过程中使用聚合物泥浆护壁的施工工艺，其特征在于：包括步骤一，场地勘察；

步骤二，设备检查；

步骤三，施工放样、定桩位；

步骤四，聚合物泥浆材料制备，将丙烯酰胺及功能性单体混合到水溶液中，并加入单一偶氮醚类引发剂和增链剂、增溶剂以及增粘剂；该氮醚类引发剂为水溶性引发剂，并通入氮气进行水溶液共聚，聚合完成后经过造粒、干燥、粉碎、筛分后生产出来耐温抗盐的聚合物泥浆材料；

步骤五，泥浆制备，布设空压机(24)和打孔的管道(2)，布设泥浆泵(41)和水管(4)，向泥浆池(1)中注入预估量的清水，开启泥浆泵(41)和空压机(24)，用工业用氢氧化钠调整PH值到9-10区间，加设聚合物泥浆材料，通过泥浆泵(41)和空压机(24)的工作溶化形成聚合物泥浆，采用700-500ml的漏斗形泥浆粘度计测粘度；

步骤六，开钻下放护筒；

步骤七，注浆到护筒范围内，正常钻进；

步骤八，钻进到设计深度-0.3米处，停钻等待孔内悬浮的钻屑沉淀下去；

步骤九，正常钻进到设计深度，倾倒聚合物泥浆；

步骤十，测绳测量实际孔深是否达到设计要求；

步骤十一，下放钢筋笼、导管、料斗；

步骤十二，灌注混凝土到设计高度；

步骤十三，混凝土初凝前拔出护筒，完成。

2.根据权利要求1所述的一种旋挖钻机施工过程中使用聚合物泥浆护壁的施工工艺，其特征在于：所述水管(4)的一端连接于泥浆池(1)的侧壁上，其另一端连接至泥浆池(1)的上方，泥浆泵(41)连接于水管(4)下部的一侧。

3.根据权利要求1所述的一种旋挖钻机施工过程中使用聚合物泥浆护壁的施工工艺，其特征在于：在泥浆池(1)的一侧设置投放箱(3)，投放箱(3)内设有氢氧化钠粉末，投放箱(3)的内部设有升降板(31)，投放箱(3)的下部设有气缸(32)，气缸(32)的活塞杆与升降板(31)固定连接，投放箱(3)的上部连接有倾斜设置的出料槽(33)，出料槽(33)的出口处朝向泥浆池(1)。

4.根据权利要求1所述的一种旋挖钻机施工过程中使用聚合物泥浆护壁的施工工艺，其特征在于：管道(2)水平布设于泥浆池(1)，并在管道(2)的外环面上开孔(21)，在每个开孔(21)处均设置单向阀(23)，管道(2)的下部连接连接管(23)，连接管(23)从泥浆池(1)的底部伸出到泥浆池(1)的外侧，连接管(23)的另一端连接空压机(24)，空压机(24)设于泥浆池(1)的外侧。

5.根据权利要求4所述的一种旋挖钻机施工过程中使用聚合物泥浆护壁的施工工艺，其特征在于：所述空压机(24)每次搅拌时间不能小于2个半小时，搅拌速度为220转/分钟。

6.根据权利要求1所述的一种旋挖钻机施工过程中使用聚合物泥浆护壁的施工工艺，其特征在于：若测得的泥浆粘度大于25S，加水稀释；如果测得的泥浆粘度小于20S，继续加入聚合物泥浆，并且泥浆泵(41)与空压机(24)对泥浆进行搅拌，若聚合物泥浆粘度在20-25S之间，则进行下放护筒。

7.根据权利要求1所述的一种旋挖钻机施工过程中使用聚合物泥浆护壁的施工工艺，其特征在于：所述聚合物泥浆材料加设在水管(4)上并能够与水管(4)喷出的水流接触。

8.根据权利要求1所述的一种旋挖钻机施工过程中使用聚合物泥浆护壁的施工工艺，其特征在于：将溢出的聚合物泥浆通过水泵+水管的方式回收到泥浆池(1)中。