CN112323800A - 钻孔灌注桩桩头静力膨胀破除方法 - Google Patents

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孔德森
戴选锋
关盛杰
李小龙
高帅
王彦军
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李长作
张巍巍
杜庆伟
赵彦平
付光胜
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Shandong University of Science and Technology
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Abstract

本发明公开了一种钻孔灌注桩桩头静力膨胀破除方法，属于建筑工程桩头处理领域。根据现有桩头破除技术的缺陷，提出使用静态膨胀剂进行桩头破除的破除方法。具体包括以下步骤：绑扎灌注桩钢筋笼时，在顶部纵筋上套捆塑料泡沫筒，底部、顶部均用扎丝捆绑密闭；待混凝土浇灌结束并养护完成后，根据设计破除方案在桩顶面标注出充填膨胀剂的膨胀孔位置，利用气腿式手风钻在桩头顶部竖向钻孔；待钻孔工作结束后，用风管将膨胀洞内的粉尘、颗粒吹干净，用漏斗将拌制的膨胀剂浆液迅速倒入孔内灌满为止，最后用沙土进行封堵；膨胀剂灌注后24小时，桩头在膨胀压力作用下破碎，并开挖清理。该方法降低了噪音和粉尘污染，节省了施工工序，节约施工成本。

Description

钻孔灌注桩桩头静力膨胀破除方法
技术领域
本发明属于建筑施工领域，具体涉及一种钻孔灌注桩桩头静力膨胀破除方法。
背景技术
灌注桩是一种重要的基础形式，其施工工艺成熟、成本相对较低，现已被广泛应用于各种土木工程领域。在实际工程中，一般使混凝土灌注的标高高于桩顶设计标高500mm左右，以确保桩头的强度能够达到设计要求，桩顶超灌的部分则需要截掉，目前，通常用风镐进行人工凿除，施工过程中造成的噪音、飞石、粉尘严重污染现场环境，威胁施工人员安全。因此，急需一种操作可控、无噪音粉尘污染的桩头破除方法。静力膨胀处理技术借助静态膨胀剂反应时体积膨胀、从而使被处理物体涨裂的新型处理技术，是一种无公害的破碎技术。
静态膨胀剂以氧化钙和硅酸盐为主要原料，并配合其他无机、有机添加剂而制成的粉状材料。氧化钙(CaO)与水(H2O)发生化学反应时生成氢氧化钙Ca(OH)2，体积膨胀3-5倍，同时表面积增大近100倍，还释放出每摩尔64.8kJ的热能。若将静态膨胀剂注入孔中，膨胀剂膨胀受到孔壁的约束，短时间内压力可上升到50MPa，混凝土在这种压力作用下会产生径向应力和切向应力，从而使孔洞开裂。静力膨胀处理技术操作简便，破碎处理时可做到无飞石、无震动、无冲击波、无粉尘、无毒气排放等危害，该技术具有高效、快捷、安全、成本低等特点。
发明内容
本发明的目的是：针对现有的桩头破除方法的缺陷，提出使用静态膨胀剂破除灌注桩桩头，降低了施工过程中的噪音污染，减轻了粉尘对施工人员的健康危害，更好的控制桩头破除过程中裂隙发育，保证桩身质量。
本发明所采取的技术方案是：利用静态膨胀剂发生反应时体积膨胀，对膨胀孔孔壁处产生约50MPa的膨胀压，使得混凝土内部产生较大的拉应力而达到破碎效果。钻孔灌注桩桩头静力膨胀破除方法，具体实施步骤为：(1)绑扎灌注桩钢筋笼时，在顶部纵筋上套捆塑料泡沫筒，泡沫筒底部在桩顶设计标高处，顶部在钢筋笼纵筋顶端，底部、顶部均用扎丝捆绑密闭。(2)待混凝土浇灌结束并养护完成后，根据设计破除方案在桩顶面标注出充填膨胀剂的膨胀孔位置，利用气腿式手风钻在桩头顶部竖向钻孔，孔洞底部在桩头设计标高以上10cm位置处。(3)待钻孔工作结束后，用风管将孔洞内的粉尘、颗粒吹干净，等待充填灌注膨胀剂。(4)根据季节及气温选择相适应型号的膨胀剂，按实际膨胀剂用量多少，将膨胀剂倒入容器中，将水和膨胀剂以0.3：1的比例迅速搅拌成具有流动性的稠浆，并用漏斗将浆液迅速倒入孔内灌满为止，最后用沙土进行封堵。(5)膨胀剂灌注后24小时，桩头在膨胀压力作用下破碎，并开挖清理。
按照上述的技术方案，步骤(2)还包括：在桩顶面圆心位置竖向钻一个膨胀孔，用于破碎桩头内圈核心体混凝土。
按照上述的技术方案，步骤(2)还包括：在桩顶圆心处竖向钻孔后，在半径为桩身半径二分之一的同心圆上，均匀竖向钻出6个孔洞。
按照上述的技术方案，步骤(2)还包括：膨胀孔直径为40mm。
按照上述的技术方案，步骤(3)和步骤(4)之间还包括：钻孔结束后，须待混凝土温度降低到施工环境温度方可进行膨胀剂灌注。
按照上述的技术方案，步骤(4)还包括：搅拌后的膨胀剂需在5～10min内进行灌注，对于已经明显发生反应放热的膨胀剂，不允许继续灌注。
按照上述的技术方案，步骤(4)之后还包括以下步骤：为加快破除进度，膨胀剂灌注结束后的1～2h内，对桩头上浇冷水。
按照上述的技术方案，步骤(5)之后，还需要对桩顶部进行清理和修整。
本发明的工作原理是：混凝土属于脆性材料，其抗压强度较高，而抗拉强度仅为抗压强度十分之一左右，钻孔灌注桩桩头静力膨胀破除方法充分利用这一材料属性，借助膨胀剂的发生反应时对膨胀孔孔壁产生的膨胀压使得混凝土破碎，整个过程静态可控，保证了桩头破除质量，避免了噪音、粉尘污染。
本发明的有益效果是：利用膨胀剂发生化学反应时体积膨胀，挤压钻孔内壁从而在桩头内部产生拉应力，达到混凝土破碎效果，与传统人工破除方法相比，具有无飞石、无风镐噪音、降低粉尘污染的突出优势。静态膨胀剂静态膨胀剂属于建材类产品，产品标准归类于《水泥制品》中，代号为：JC506-92，属于安全级普通材料产品，可以和普通货物一样购买、运输和使用，方便施工。与火药爆破相比，静力膨胀处理技术可控制被破碎物体破碎后的形状，需破则破，需留则留，整个过程便于控制。
附图说明
图1为本发明实施例中膨胀孔布设俯视图。
图2为本发明实施例中对桩头钻孔的立面图。
图例说明：(1)-圆心处膨胀孔；(2)-环形均布膨胀孔；(3)-钻机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
针对现有的桩头破除方法的缺陷，提出使用静态膨胀剂破除灌注桩桩头，降低了施工过程中的噪音污染，减轻了粉尘对施工人员的健康危害，更好的控制桩头破除过程中裂隙发育，保证桩身质量。
参照图1－图2，本发明提供了钻孔灌注桩桩头静力膨胀破除方法，具体实施步骤为：
(1)绑扎灌注桩钢筋笼时，在顶部纵筋上套捆塑料泡沫筒，以消除钢筋与混凝土的粘结作用，泡沫筒底部在桩顶设计标高处，顶部在钢筋笼纵筋顶端，底部、顶部均用扎丝捆绑密闭。
(2)待桩基础浇灌结束并养护完成后，根据设计破除方案在桩顶面量测标注出充填膨胀剂的孔洞位置，利用气腿式手风钻在桩头顶部竖向钻孔，孔洞底部在桩头设计标高以上100mm位置处。
(3)待钻孔工作结束后，用风管将孔洞内的粉尘、颗粒吹干净，等待充填灌注膨胀剂。
(4)根据季节及气温选择相适应型号的膨胀剂，按实际膨胀剂用量多少，将膨胀剂倒入容器中，将水和膨胀剂以0.3：1的比例迅速搅拌成具有流动性的稠浆，并用漏斗将浆液迅速倒入孔内灌满为止，最后用沙土进行封堵。
(5)膨胀剂灌注后24小时，桩头在膨胀压力作用下破碎，并开挖清理。
所述的步骤(2)中还包括：在桩顶面圆心位置竖向钻一个膨胀孔，用于破碎桩头内圈核心体混凝土。
所述的步骤(2)中还包括：在桩顶圆心处竖向钻孔后，在半径为桩身半径二分之一的同心圆上，均匀竖向钻出6个孔洞。
所述的步骤(3)和步骤(4)之间还包括：钻孔结束后，须待混凝土温度降低到施工环境温度方可进行膨胀剂灌注。
所述的步骤(4)还包括：搅拌后的膨胀剂需在5～10min内进行灌注，对于已经明显发生反应放热的膨胀剂，不允许继续灌注。
所述的步骤(4)之后还包括以下步骤：为加快破除进度，膨胀剂灌注结束后的1～2h内，对桩头上浇冷水。
所述的步骤(5)之后，还需要对桩顶部进行清理和修整。
综上所述，通过本方法进行灌注桩桩头的破除，整个破除过程无飞石，降低了噪音污染，减少了粉尘对施工人员呼吸道的侵害，为绿色文明施工提供了新的途径。桩头在膨胀力的作用下，破碎成块体，可直接用挖掘机进行清理，省去了传统破除方法中的桩头吊放设备，节约了工程成本。
以上的案例仅为介绍本发明的实施过程，不能以此来限定本发明的权利范围。

Claims (5)

1.一种钻孔灌注桩桩头静力膨胀破除方法，其特征在于，使用静态膨胀剂进行桩头的破除。
2.具体实施步骤为：绑扎灌注桩钢筋笼时，在顶部纵筋上套捆塑料泡沫筒，泡沫筒底部在桩顶设计标高处，顶部在钢筋笼纵筋顶端，底部、顶部均用扎丝捆绑密闭。
3.待混凝土浇灌结束并养护完成后，根据设计破除方案在桩顶面标注出充填膨胀剂的膨胀孔位置，利用气腿式手风钻在桩头顶部竖向钻孔，孔洞底部在桩头设计标高以上10cm位置处.
待钻孔工作结束后，用风管将膨胀洞内的粉尘、颗粒吹干净，等待充填灌注膨胀剂。
4.根据季节及气温选择相适应型号的膨胀剂，按实际用量多少，将膨胀剂倒入容器中，将水和膨胀剂以0.3：1的比例迅速搅拌成具有流动性的稠浆，并用漏斗将浆液迅速倒入孔内灌满为止，最后用沙土进行封堵。
5.膨胀剂灌注后24小时，桩头在膨胀压力作用下破碎，并开挖清理。
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