CN110563396A - 一种钢板桩围堰引孔回填材料、制备方法以及回填方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢板桩围堰引孔回填材料，其原料按照重量份数计，包括水2000份、膨润土1670份、水泥220份、木屑90份。本发明还提供了一种钢板桩围堰引孔回填材料的制备方法以及回填方法。与现有技术相比，采用本实施例的回填材料具有更好的抗渗性，可以更有效地解决钢板桩中部以及引孔垂直渗水导致底部漏水的情况，提高工程质量；此外，回填材料还能减少钢板桩打设时的损伤，保证钢板桩的回收利用，符合绿色工程和可持续发展的理念；本发明采用高压泵加硬管灌注方式进行回填，施工过程简单，经济性和实用性较高。

Description

一种钢板桩围堰引孔回填材料、制备方法以及回填方法

技术领域

本发明涉及围堰应用领域，尤其涉及一种钢板桩围堰引孔回填材料、制备方法以及回填方法。

背景技术

近年来，我国交通飞速发展，带动了桥梁技术的不断迭代更新，很多复杂的桥梁设计也逐渐提高了对围堰技术的要求。在围堰工程的应用中，钢板桩的目的主要是挡水，保证施工作业环境的干燥。钢板桩技术由于其经济性、便利性及高效性，被广泛用于各种工程当中。钢板桩引孔技术已经是这些年来应对由于地质层硬度大(存在难以贯穿的硬夹层)导致钢板桩打入困难或是打入后桩身变形导致达不到预期工程效果的主要措施。其目的是保证钢板桩的打设质量达到预期的工程效果。引孔技术与钢板桩技术的结合处在不断发展的过程中，现已拥有多种成熟的钢板桩引孔施工方案和措施，已在城市地下改造、水工围堰、基坑工程等工程上有所运用。

在当前常见的钢板桩和双壁围堰技术中，钢板桩引孔技术的使用与完善还在不断进行中。引孔技术在围堰工程中由于其需要预先打孔回填，因此解决桩基渗水性增加、经济性与实用性、围堰变形受力要求的问题显得尤为重要。

现在一般采用打入钢板桩后利用钢板桩上焊接的注浆管注浆封闭底部透水通道，引导施工时用震动锤和长护筒配合孔内闭水，尽量采取干挖工艺，成孔以后，立即用粉碎的中风化岩层钻渣或用碎石和粘土的混合料进行回填，并用旋挖机挤压密实，保证回填密实且有止水效果；实际引孔深度定为比钢板桩底部高20～40cm，利用120振动锤强行插打钢板桩，确保其底部与岩层的紧密结合，提高整体的稳定性和止水效果，旋挖钻引完的孔位用黏土回填密实，以便钢板桩的插打；利用环保编织袋填入透水性材料回填引孔槽，经过沉淀密实后再打设钢板桩。引孔预留入岩方案示意图如图1所示。

其存在的问题是：

1、底部注浆的施工过程较复杂，对于预留孔堵塞等实际施工问题解决较为繁琐，经济性和实用性较低。

2、钢板桩在打设入岩时容易损坏和变形，对于钢板桩的回收利用不利。

3、回填材料虽然强度符合要求，但止水性差，需要配合其他的防渗方案。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种钢板桩围堰引孔回填材料、制备方法以及回填方法，以解决上述问题。

本发明实施例提供了一种钢板桩围堰引孔回填材料，其原料按照重量份数计，包括水2000份、膨润土1670份、水泥220份、木屑90份。

本发明实施例还提供了一种如上述的回填材料的制备方法，包括：

S1：确认回填材料的组分；其中，所述组分包括水、膨润土、水泥以及木屑；

S2：调整各个组分的重量比并进行混合；

S3：对混合后的材料一次进行流动性试验、压缩性试验、凝结性试验、搅拌性试验以及强度试验，以判断混合后的材料是否符合设定的要求；

S4：当在任一试验过程中发现不符合要求时，返回步骤S2；

S5：当混合后的材料通过所有试验后，记录此时的各个组分的重量比。

优选地，设定的要求包括：混合后的材料的强度能够满足刚度>200kPa，又能满足抗渗性能<1.0×10^-7 m/s。

本发明实施例还提供了一种钢板桩围堰引孔回填方法，包括：

根据具体围堰工程的施工参数，进行引孔位置的确定，并根据地面标高和桩体设计深度，确定引孔深度；

准备回填材料，其中，所述回填材料是如权利要求1所述的回填材料；

将旋挖钻机移动至引孔位置，将钻头向下顶钻，形成桩体以便进行插管注浆；

当引孔达到预定深度后，布置好回填硬管，通过密封连接的导管进入到初期灌注的回填材料下面，顶托着初期灌注的回填材料及其上面的泥浆逐步上升，使得形成的回填材料连续密实。

优选地，在将旋挖钻机移动至引孔位置，将钻头向下顶钻，形成桩体以便进行插管注浆时，需在孔位上垫平、稳定、使得钻头对准孔位中心。

优选地，开钻前必须进行水平和垂直位置校核，使得钻头位置偏离钻孔中心不得大于50mm；钻杆轴线与钻孔轴线的倾斜率不得大于1％。

优选地，还包括：

在钻机钻进前检查高压设备和管路系统的压力和排量是否满足设计要求；各连接处密封性能是否良好；注浆管路内部是否有杂物堵塞；

在钻进过程中每前进5m，应进行机身水平和钻杆垂直度的检查。

优选地，还包括：

在注入回填材料后，将注浆设备采用清水冲洗干净，防止注浆凝固导致堵塞，其中，通过把浆液换成清水在地面上喷射，以便将注浆设备中全部的浆液清除。

本发明实施例相比现有技术具有如下优点：

(1)采用本实施例的回填材料具有更好的抗渗性，可以更有效地解决钢板桩中部以及引孔垂直渗水导致底部漏水的情况，提高工程质量；此外，回填材料还能减少钢板桩打设时的损伤，保证钢板桩的回收利用，符合绿色工程和可持续发展的理念；

(2)采用高压泵加硬管灌注方式进行回填，施工过程简单，经济性和实用性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有的引孔预留入岩剖面示意图。

图2是本发明实施例提供的回填材料的制备方法的流程示意图。

图3是本发明实施例提供的钢板桩围堰引孔回填方法的流程示意图。

图4是本发明实施例提供的旋挖钻机钻孔示意图。

图5是本发明实施例提供的在引孔注入回填材料的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

实施例中提及的“第一\第二”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

本发明第一实施例提供了一种钢板桩围堰引孔回填材料，其原料按照重量份数计，包括水2000份、膨润土1670份、水泥220份、木屑90份。

在本实施例中，钢板桩围堰引孔回填材料最重要的两个属性是其强度要求以及抗渗性能，例如，通常来说，需要回填材料的强度能够满足刚度>200kPa，又能满足抗渗性能<1.0×10^-7 m/s。

在本实施例中，综合工程实际应用的可行性和经济性等因素，确定主料为膨润土、水泥和木屑。

其中，膨润土是一种天然无机材料，不会老化、耐久性好，无毒、无腐蚀性，绿色环保；其吸水膨胀形成的胶凝体质量好，防水防渗效果好，能阻止水分的渗入，并具有强的吸湿性和膨胀性，它与水、泥或细沙的掺和物具有可塑性和黏结性。膨润土是本发明的回填材料的主要成分，起到防渗作用，同时易于适应引孔的形状。

水泥属于水硬性无极胶凝材料，水泥与水混合后，经过一系列物理化学作用，由可塑性浆体变成坚硬的石状固体。水泥是本发明的回填材料的配料，主要起到粘结作用，提高混合物的刚度、强度和稳定性。

木屑的密度小，是木材加工的废弃粉料。木屑是本发明的回填材料的配料，用于减少膨润土的用量，降低混合料的成本，提高其经济效益。

在本实施例中，在确定好好材料的组分后，需要确定各个组分的重量比，以达到所需的强度和抗渗性能。

具体地，如图2所示，在本实施例中：

首先，先调整各个组分的重量比并进行混合。

然后，依次对混合后的材料进行流动性试验、压缩性试验、凝结性试验、搅拌性试验以及强度试验，以判断混合后的材料是否符合设定的要求。

其中，在进行任一试验过程中，若发现混合后的材料不符合设定的要求，则回到调整重量比的步骤，并再重新进行每个试验。

最后，当混合后的材料通过所有试验后，记录此时的各个组分的重量比。

在本实施例中，当混合后的材料通过所有试验后，则说明当前各个组分的重量比满足所需的强度要求以及渗水性能，此时，记录该试验结果以供实际施工时使用。

具体地，请参阅图3至图5，本发明实施例还提供了一种钢板桩围堰引孔回填方法，包括：

S101，根据具体围堰工程的施工参数，进行引孔位置的确定，并根据地面标高和桩体设计深度，确定引孔深度。

其中，具体地，根据具体围堰工程的设计图纸、施工现场坐标网点，进行引孔位置的确定，编注序号以便旋挖钻机准确就位，并根据地面标高和桩体设计深度，确定引孔深度。

S102，准备回填材料。

其中，回填材料可采用90型混凝土搅拌机按照试验得到的比例进行拌合。将混合好的回填料主料加入相对应质量比的水后即可进行拌合，过程中注意拌合均匀，可以通过多次加水等方式提高浆液质量。

在搅拌好后，利用水泥混凝土罐车运输至现场泥浆储存罐，泥浆罐内采用气举搅拌，现场储存于浆液池，等待引孔灌浆。

S103，将旋挖钻机移动至引孔位置，将钻头向下顶钻，形成桩体以便进行插管注浆。

其中，将旋挖钻机移动至引孔位置，其必须在孔位上垫平、稳定、并且钻头对准孔位中心。开钻前必须进行水平和垂直位置校核：钻头位置偏离钻孔中心不得大于50mm；钻杆轴线与钻孔轴线的倾斜率不得大于1％。

在旋钻引孔时，先将钻头向下顶钻，形成桩体以便进行插管注浆。钻进前必须检查高压设备和管路系统的压力和排量是否满足设计要求；各连接处密封性能是否良好；注浆管路内部是否有杂物堵塞。在钻进过程中每前进5m，应进行机身水平和钻杆垂直度的检查。

S104，当引孔达到预定深度后，布置好回填硬管，通过密封连接的导管进入到初期灌注的回填材料下面，顶托着初期灌注的回填材料及其上面的泥浆逐步上升，使得形成的回填材料连续密实。

具体地，当引孔达到预定深度后，布置好回填硬管，按照施工要求检查引孔质量，确认无误后进行引孔回填。回填原理与水下灌注混凝土原理类似，通过密封连接的回填硬管进入到初期灌注的回填材料下面，顶托着初期灌注的回填材料及其上面的回填材料逐步上升，使得形成的回填材料连续密实。注浆至河床面，之后进行检测。由于导管法施工技术要求非常严格，为确保质量，回填完成后可进一步测量现场情况，如果效果不佳应及时对施工过程进行检查改进。

此外，在注入回填材料后，还需将注浆设备采用清水冲洗干净，防止注浆凝固导致堵塞，其中，可以通过把浆液换成清水在地面上喷射，以便将注浆设备中全部的浆液清除。

本发明实施例相比现有技术具有如下优点：

1、采用本实施例的回填材料具有更好的抗渗性，可以更有效地解决钢板桩中部以及引孔垂直渗水导致底部漏水的情况，提高工程质量；此外，回填材料还能减少钢板桩打设时的损伤，保证钢板桩的回收利用，符合绿色工程和可持续发展的理念；

2、采用高压泵加硬管灌注方式进行回填，施工过程简单，经济性和实用性较高。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种钢板桩围堰引孔回填材料，其特征在于，其原料按照重量份数计，包括水2000份、膨润土1670份、水泥220份、木屑90份。

2.一种如权利要求1所述的回填材料的制备方法，其特征在于，包括：

S1：确认回填材料的组分；其中，所述组分包括水、膨润土、水泥以及木屑；

S2：调整各个组分的重量比并进行混合；

S3：对混合后的材料一次进行流动性试验、压缩性试验、凝结性试验、搅拌性试验以及强度试验，以判断混合后的材料是否符合设定的要求；

S4：当在任一试验过程中发现不符合要求时，返回步骤S2；

S5：当混合后的材料通过所有试验后，记录此时的各个组分的重量比。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，设定的要求包括：混合后的材料的强度能够满足刚度>200kPa，又能满足抗渗性能<1.0×10^-7 m/s。

4.一种钢板桩围堰引孔回填方法，其特征在于，包括：

根据具体围堰工程的施工参数，进行引孔位置的确定，并根据地面标高和桩体设计深度，确定引孔深度；

准备回填材料，其中，所述回填材料是如权利要求1所述的回填材料；

将旋挖钻机移动至引孔位置，将钻头向下顶钻，形成桩体以便进行插管注浆；

当引孔达到预定深度后，布置好回填硬管，通过密封连接的导管进入到初期灌注的回填材料下面，顶托着初期灌注的回填材料及其上面的泥浆逐步上升，使得形成的回填材料连续密实。

5.根据权利要求4所述的钢板桩围堰引孔回填方法，其特征在于，在将旋挖钻机移动至引孔位置，将钻头向下顶钻，形成桩体以便进行插管注浆时，需在孔位上垫平、稳定、使得钻头对准孔位中心。

6.根据权利要求5所述的钢板桩围堰引孔回填方法，其特征在于，还包括：

在开钻前进行水平和垂直位置校核，使得钻头位置偏离钻孔中心不大于50mm；钻杆轴线与钻孔轴线的倾斜率不大于1％。

7.根据权利要求5所述的钢板桩围堰引孔回填方法，其特征在于，还包括：

在钻机钻进前检查高压设备和管路系统的压力和排量是否满足设计要求；各连接处密封性能是否良好；注浆管路内部是否有杂物堵塞；

在钻进过程中每前进5m，应进行机身水平和钻杆垂直度的检查。

8.根据权利要求4所述的钢板桩围堰引孔回填方法，其特征在于，还包括：

在注入回填材料后，将注浆设备采用清水冲洗干净，防止注浆凝固导致堵塞，其中，通过把浆液换成清水在地面上喷射，以便将注浆设备中全部的浆液清除。