CN112197658A - 一种通过水下微型爆破辅助冲孔桩桩锤泥浆中脱困的方法 - Google Patents

Abstract

一种通过水下微型爆破辅助冲孔桩桩锤泥浆中脱困的方法，涉及冲孔桩施工技术领域，包括以下步骤：制作起爆装置；将起爆装置沉入至桩孔深处的桩锤位置；翘起桩机尾部并悬空，使桩机具有尾部下坠的惯性力，启动桩机卷扬机最大限度张紧钢丝绳，形成对所述桩锤的预拉力，预拉力小于桩锤和泥浆粘聚力之和；对所述起爆装置通电引爆，桩孔深处产生高压气体冲刷桩锤表面，一瞬间削弱泥浆对桩锤的粘聚力，预拉力和桩机自身重量之和大于桩锤和泥浆粘聚力之和，桩机翘起的一侧下沉，加大卷扬机拉力，把桩锤从泥浆中拉出，本发明能够有效的解决桩锤黏锤的问题，提升了冲孔桩施工的效率及质量，提高施工效率，缩短工期，节约成本，其经济效益、社会效益显著。

Description

一种通过水下微型爆破辅助冲孔桩桩锤泥浆中脱困的方法

技术领域

本发明涉及冲孔桩施工技术领域，具体涉及一种通过水下微型爆破辅助冲孔桩桩锤泥浆中脱困的方法。

背景技术

在路桥施工行业，冲孔桩施工工艺作为一种大直径桩基础的施工工法，是非常常见的，它能适应大多数的复杂地质条件，进度比较快，能入岩，是一种很成熟的施工工法。但是，复杂的地质条件通常会给这种传统工艺带来一些困扰，例如强风化泥岩就是其中一种。

强风化泥岩，摩擦角及粘聚力都比较大，一般干燥情况下强度比较高，但是遇到水，强度会迅速降低。如果是在冲孔桩的桩孔内，则在桩锤的反复冲击及泥浆循环的作用下，很容易就形成黏稠的泥浆，在深孔高水压的环境下，桩孔底的泥浆对桩锤形成很大的粘聚力，一但冲桩过程中桩锤稍微停顿，孔内泥浆循环减缓，浓泥浆下沉，往往会出现桩锤被黏住，卡锤，桩机靠自身卷扬机力量无法把把桩锤提起的问题。

为了回收桩锤，恢复正常的冲进成孔施工，施工队通常采用以下几种效果并不好的办法：

1、强行加大卷扬机马力往上硬拽，往往拉断钢丝绳也不一定能拉上来；

2、安排潜水员下孔去清障，打捞，并通过桩机或大功率起重机拉上来(这种方法对作业潜水员比较危险)；

3、用更大马力的起重机拉锤；

4、用水管伸进桩孔底部进行高压水冲洗桩锤表面。

以上的方法一般效率低下，效果比较差，且存在相当的安全隐患，同时费用较高，影响施工效率进而影响到工程进度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中的冲孔桩桩锤发生被桩孔内的泥浆黏住时，发生卡锤的情况，桩机无法把桩锤提起的技术问题。现有技术中所采用的将桩锤从桩孔中提起的方法效果差且存在安全隐患，同时费用较高、影响施工效率进而影响到工程进度的技术缺陷。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种通过水下微型爆破辅助冲孔桩桩锤泥浆中脱困的方法，包括以下步骤：

S1.制作起爆装置；

S2.将起爆装置沉入至桩孔深处的桩锤位置；

S3.翘起桩机尾部并悬空，使桩机具有尾部下坠的惯性力，启动桩机卷扬机最大限度张紧钢丝绳，形成对所述桩锤的预拉力，预拉力小于桩锤和泥浆粘聚力之和；

S4.对所述起爆装置通电引爆，桩孔深处产生高压气体冲刷桩锤表面，一瞬间削弱泥浆对桩锤的粘聚力，预拉力和桩机自身重量之和大于桩锤和泥浆粘聚力之和，桩机翘起的一侧下沉，加大卷扬机拉力，把桩锤从泥浆中拉出。

进一步的，在步骤S1中，包括以下步骤：

S11.采用玻璃瓶作为起爆容器；

S12.采用起爆钨丝作为电火花引爆导体，起爆钨丝的两极分别连接双股电线，连接处要求滴胶并用电工胶布包裹严实；

S13.将连接好的起爆钨丝放入玻璃瓶内，将定量的黑火药装入玻璃瓶内，埋住放入的钨丝，双股电线穿出玻璃瓶瓶口，接入断电的闸刀开关上；

S14.玻璃瓶瓶口采用软木塞塞紧，不贴合处滴蜡密封，最外层采用一圈玻璃胶进行二次密封；

S15.玻璃瓶的瓶口侧绑扎吊挂绳。

进一步的，步骤S2中，安装起爆装置时，将装好黑火药的玻璃瓶通过吊挂绳慢慢沉入桩孔泥浆，沉入过程中记录吊挂绳长度，直至玻璃瓶沉至桩孔内深处的桩锤位置，然后将吊挂绳系在桩锤的钢缆上。

进一步的，在步骤S12中，所述双股电线为胶皮电线。

进一步的，在步骤S15中，所述吊挂绳为钢丝绳或者尼龙绳，能沉入泥浆、具有一定强度。

进一步的，在步骤S13中，所述闸刀开关所采用的工作电压为常见的380V交流电。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明适用于桥梁桩基础在强风化泥质粉砂岩地质条件下冲孔桩基施工过程桩锤黏锤处理的整个过程，能够有效的解决桩锤黏锤的问题，提升了冲孔桩施工的效率及质量，提高施工效率，缩短工期，节约成本，其经济效益、社会效益显著。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的起爆装置结构示意图；

图2为本发明起爆装置的电路连接示意图；

图3为本发明起爆装置的安装结构示意图。

图中：1.玻璃瓶、2.黑火药、3.软木塞、4.双股电线、5.起爆钨丝、6.吊挂绳、7.桩锤。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-3所示，一种通过水下微型爆破辅助冲孔桩桩锤7泥浆中脱困的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.制作起爆装置；

S2.将起爆装置沉入至桩孔深处的桩锤7位置；

S3.翘起桩机尾部并悬空，使桩机具有尾部下坠的惯性力，启动桩机卷扬机最大限度张紧钢丝绳，形成对所述桩锤7的预拉力，以便在泥浆对桩锤7粘聚力减弱的瞬间提拉桩锤7摆脱困境，预拉力小于桩锤 7和泥浆粘聚力之和；

S4.对所述起爆装置通电引爆，桩孔深处产生高压气体冲刷桩锤 7表面，一瞬间削弱泥浆对桩锤7的粘聚力，预拉力和桩机自身重量之和大于桩锤7和泥浆粘聚力之和，桩机翘起的一侧下沉，加大卷扬机拉力，把桩锤7从泥浆中拉出。

在步骤S1中，包括以下步骤：

S11.采用玻璃瓶1作为起爆容器；采用玻璃瓶1、啤酒瓶作为爆炸物的装药容器，啤酒瓶作为玻璃容器，能承受一定的水下压强，不漏水，里面火工品不易受潮。

S12.采用起爆钨丝5作为电火花引爆导体，起爆钨丝5由一般电灯泡拆掉玻璃罩后取得，起爆钨丝5的两极分别连接双股电线4，连接处要求滴胶并用电工胶布包裹严实，防止短路和断路。

S13.将连接好的起爆钨丝5放入玻璃瓶1内，将定量的黑火药2 装入玻璃瓶1内，埋住放入的钨丝，双股电线4穿出玻璃瓶1瓶口，接入断电的闸刀开关上，采用黑火药2作为爆炸物，电火花起爆。黑火药2作为威力及爆速比较低的火工品，爆速底，能量密度小，威力可控，产生能量适宜，比较适合桩孔内爆破，不会对桩孔壁造成过大损害，但能产生高压气体冲击桩锤7表面，能达到预设的目的和效果。

值得一提的是，当桩径大小不同、桩长深度不同，黑火药2的用量也各不相同，黑火药2随桩径和液面深度消耗药量参考如下表：

S14.玻璃瓶1瓶口采用软木塞3塞紧，不贴合处滴蜡密封，最外层采用一圈玻璃胶进行二次密封；瓶口采用木塞、滴蜡作为防水堵塞物，并且在接线引出处封堵1～2cm厚的玻璃密封胶，确保瓶口封堵密实。

S15.玻璃瓶1的瓶口侧绑扎吊挂绳6。

玻璃瓶1瓶内装黑火药2，里面埋入接电线的灯泡钨丝，电线从玻璃瓶1孔口引出，电线和啤酒瓶之间采用炮泥和木塞滴蜡堵塞，并且瓶口处采用玻璃胶进行防水处理。以上措施保证了起爆装置不会因为受潮而发生盲炮哑炮隐患。从装药的玻璃瓶1内引出的一对胶皮包裹的电线从桩孔底部一直沿桩锤7钢丝绳引至孔外一闸刀开关，闸刀开关后设一道漏电保护开关。当起爆条件成熟，关上闸刀开关，瓶内灯泡钨丝通电380V交流电，产生电火花，点燃黑火药2，即发生爆炸，产生高压气体。

具体的，如图所示，步骤S2中，安装起爆装置时，将装好黑火药2的玻璃瓶1通过吊挂绳6慢慢沉入桩孔泥浆，沉入过程中记录吊挂绳6长度，直至玻璃瓶1沉至桩孔内深处的桩锤7位置，然后将吊挂绳6系在桩锤7的钢缆上。

具体的，如图所示，在步骤S12中，所述双股电线4为胶皮电线。

具体的，如图所示，在步骤S15中，所述吊挂绳6为钢丝绳或者尼龙绳，能沉入泥浆、具有一定强度。

具体的，如图所示，在步骤S13中，所述闸刀开关所采用的工作电压为常见的380V交流电。

操作人员对爆炸装置通电起爆，爆炸时，泥浆液面会振动，并且孔内深处的高压气体在冲刷桩锤7表面后，形成气泡，浮出泥浆液面，形成一个篮球大小的气泡。桩机操作手在起爆瞬间，感受之前因拉不动而绷紧的钢丝绳是否有松动，(因为此时刻爆破高压气体对桩锤7 的冲击，粘滞力减弱，卷扬机拉力和桩机自重之和大于桩锤7钢丝绳的向下拉力)。一般情况下，已经翘起来的桩机后会像跷跷板一样向下沉(原先因为张紧桩锤7拉绳而翘起)，加大卷扬机拉力，把桩锤 7从沉浆中拉出。

值得一提的是，本发明的技术方案的操作要求及注意事项如下：

(1)起爆装置制作要求严格按照火工品管理和使用要求进行相关操作。

(2)需要控制好起爆装置的药量，可以通过参数表结合试爆效果而定。

(3)玻璃瓶1主要防潮，要求装药前进行干燥。

(4)孔内爆破时，需要清场，无关人士不能靠近。

(5)拉锤前，桩机需要卷扬机收紧钢丝绳，直至尾部翘起，桩机自重有助于增加钢丝绳的拉力。

(6)吊起的钢铁桩锤7要求悬挂在液面上部，不能长时间沉入桩孔底部，以免再次发生黏锤和卡锤。

(7)正常桩锤7冲进成孔，对于这种强稠泥浆，要求快冲快提，桩锤7在桩底不能停留太长时间。

本发明的技术原理为：

(1)拔锤的技术原理：微型爆破装置水下爆破产生高压气体，冲刷钢铁桩锤表面，一瞬间将桩锤表面的泥浆冲开，在泥浆没有重新沉积在桩锤表面之前，削弱了泥浆的粘滞阻力，预施加拉力的钢丝绳在粘滞力削弱的瞬间将桩锤向上拉起，从而达到了辅助桩机卷扬机拉起桩锤的目的。

(2)小型爆破装置的技术原理：钨丝和导线的串联形成了一个通电回路，钨丝在大电流通电瞬间会发热氧化，产生电火花，类似于一个起爆器，激发针的作用。当导线和钨丝组成的电路，被开关合上形成电流短路，瓶内钨丝产生电火花点燃黑火药2。被点燃的黑火药 2在密闭空间内迅速爆燃，炸碎玻璃瓶1，产生水下高温、高压气体，冲击桩锤表面的粘稠泥浆，高压气体最终会因为形成气泡浮出泥浆液面。

本发明适用于桥梁桩基础在强风化泥质粉砂岩地质条件下冲孔桩基施工过程桩锤黏锤处理的整个过程，能够有效的解决桩锤黏锤的问题，提升了冲孔桩施工的效率及质量，提高施工效率，缩短工期，节约成本，其经济效益、社会效益显著。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种通过水下微型爆破辅助冲孔桩桩锤泥浆中脱困的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.制作起爆装置；

S2.将起爆装置沉入至桩孔深处的桩锤位置；

S3.翘起桩机尾部并悬空，使桩机具有尾部下坠的惯性力，启动桩机卷扬机最大限度张紧钢丝绳，形成对所述桩锤的预拉力，预拉力小于桩锤和泥浆粘聚力之和；

S4.对所述起爆装置通电引爆，桩孔深处产生高压气体冲刷桩锤表面，一瞬间削弱泥浆对桩锤的粘聚力，预拉力和桩机自身重量之和大于桩锤和泥浆粘聚力之和，桩机翘起的一侧下沉，加大卷扬机拉力，把桩锤从泥浆中拉出。

2.根据权利要求1所述的一种通过水下微型爆破辅助冲孔桩桩锤泥浆中脱困的方法，其特征在于，在步骤S1中，包括以下步骤：

S11.采用玻璃瓶作为起爆容器；

S12.采用起爆钨丝作为电火花引爆导体，起爆钨丝的两极分别连接双股电线，连接处要求滴胶并用电工胶布包裹严实；

S13.将连接好的起爆钨丝放入玻璃瓶内，将定量的黑火药装入玻璃瓶内，埋住放入的钨丝，双股电线穿出玻璃瓶瓶口，接入断电的闸刀开关上；

S14.玻璃瓶瓶口采用软木塞塞紧，不贴合处滴蜡密封，最外层采用一圈玻璃胶进行二次密封；

S15.玻璃瓶的瓶口侧绑扎吊挂绳。

3.根据权利要求2所述的一种通过水下微型爆破辅助冲孔桩桩锤泥浆中脱困的方法，其特征在于，步骤S2中，安装起爆装置时，将装好黑火药的玻璃瓶通过吊挂绳慢慢沉入桩孔泥浆，沉入过程中记录吊挂绳长度，直至玻璃瓶沉至桩孔内深处的桩锤位置，然后将吊挂绳系在桩锤的钢缆上。

4.根据权利要求3所述的一种通过水下微型爆破辅助冲孔桩桩锤泥浆中脱困的方法，其特征在于，在步骤S12中，所述双股电线为胶皮电线。

5.根据权利要求4所述的一种通过水下微型爆破辅助冲孔桩桩锤泥浆中脱困的方法，其特征在于，在步骤S15中，所述吊挂绳为钢丝绳或者尼龙绳，能沉入泥浆、具有一定强度。

6.根据权利要求5所述的一种通过水下微型爆破辅助冲孔桩桩锤泥浆中脱困的方法，其特征在于，在步骤S13中，所述闸刀开关所采用的工作电压为常见的380V交流电。

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