CN113106970A - 一种化学泥浆配合旋挖钻机快速成孔的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑施工技术领域，尤其是涉及一种化学泥浆配合旋挖钻机快速成孔的施工方法，包括以下步骤：桩位测量放样；护筒埋设；旋挖钻机准备；浆液配制及旋挖成孔；成孔自检；钢筋笼下放；导管下放；水下混凝土灌注；护筒拔出。本发明化学泥浆能够提高砂层、淤泥质层孔壁的稳定性，根据地质的不同调整化学泥浆的用量、浆液的粘度，保障浆液的护壁性能，解决桩基钻孔效率低、成孔困难、塌孔的问题，且浆液还能够让钻屑迅速沉淀，无需进行二次清孔，提高施工效率，此外，浆液静置两天后可自动水解，对环境无污染，适用于各种地质条件。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，尤其是涉及一种化学泥浆配合旋挖钻机快速成孔的施工方法。
背景技术
近年来，建筑行业不断发展，尤其是道路、水利水电、桥梁、城镇建设等数量持续增加。传统建筑物桩基的桩孔常采用人工挖掘，操作简单、单桩承载力高、无环境污染，但存在钻孔过程中劳动强度大、施工速度慢、安全性差、易塌方等问题，在施工过程中存在安全隐患。
旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械，具有成孔速度快、污染少、机动性强等优点，常配合膨润土泥浆护壁应用于砂土、粘性土、粉质土等土层施工，在市政建设、公路桥梁、工艺、民用建筑、地下连续墙、水利和防渗护坡等基础施工中得到广泛的应用。
然而，采用传统的膨润土造桨存在以下缺陷：(1)钻孔过程中施工速度较慢，成孔效率较低；(2)浆液的配比和粘度不能根据地质结构层的变化而改变，影响护壁效果，容易出现塌孔、扩孔等情况，危害人们的生命安全；(3)钻孔完成后需清孔换浆，导致施工效率降低，影响施工进度，使桩基成孔效率、质量及产生的经济效益明显降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种化学泥浆配合旋挖钻机快速成孔的施工方法，解决桩基钻孔效率低、成孔困难、塌孔的问题，提高桩基成孔效率和质量，降低生产成本，适用于各种地质条件。
本发明提供一种化学泥浆配合旋挖钻机快速成孔的施工方法，包括以下步骤：
S1.根据桩位挖掘筒坑，设置护筒，使护筒中心对准桩位中心，护筒外侧与筒坑内壁之间用粘土填实；
S2.将旋挖钻机移至护筒处，使旋挖钻机的钻头中心对准桩位的中心；
S3.将化学泥浆、水和氢氧化钠混合，搅拌均匀，获得浆液，将浆液导入护筒内，启动旋挖钻机进行钻孔，先采用3～4米/小时的速度钻进，待钻孔深度达到6～7m时，采用4.5～5.5米/小时的速度钻进，待钻孔深度达到9～10m时，再采用6～6.5米/小时的速度持续钻进，获得成孔；
S4.采用全自动检孔仪检测成孔的直径、倾斜度和沉渣厚度；
S5.将钢筋笼吊装对准成孔中心，下放至成孔底部；
S6.将导管下放至成孔内部；
S7.将混凝土分多次灌注到导管内部；
S8.混凝土灌注完成后，拔出护筒。
钻孔过程中，旋挖钻机应保持平稳，不发生倾斜、位移，先采用3～4米/小时的速度钻进，待钻孔深度达到6～7m时，采用4.5～5.5米/小时的速度钻进，使孔壁坚实、垂直、圆滑，防止孔口坍塌，当钻孔深度达到9～10m时，再采用6～6.5米/小时的速度持续钻孔，钻孔完成后采用封底捞渣钻头进行掏渣，使孔底干净无沉渣，无需进行清孔，能够直接下放钢筋笼，大大提升了施工效率。
进一步地，步骤S3中，化学泥浆为奈普顿化学泥浆粉末。本发明采用的奈普顿化学泥浆粉末水解后分子链扩散会与其它分子链重新连接，形成一种黏稠、近似糊状的泥浆，粘度比较高，能够控制孔壁稳定，氢氧化钠为工业用氢氧化钠，能够加速奈普顿化学泥浆粉末的水解，将奈普顿化学泥浆粉末与水和氢氧化钠混合后制备的浆液黏附于孔壁时，能够在10秒内溶解，几分钟内即可达到较高的粘度值，对砂层和粉质黏土具有较好的护壁效果，能够防止钻孔过程中孔壁坍塌。
进一步地，步骤S3中，启动旋挖钻机进行钻孔时，导入护筒内的浆液根据旋挖钻机的钻头位置进行调整：
粉质黏土及岩层条件下：旋挖钻机的钻头在护筒内部及护筒底端以下3m内，浆液中奈普顿化学泥浆粉末的用量为0.45～1.4公斤/立方水，氢氧化钠的用量为0.3～0.64公斤/立方水，浆液的粘度为31～53s；旋挖钻机的钻头距离护筒底端3m以上，浆液中奈普顿化学泥浆粉末的用量为0.3～0.7公斤/立方水，氢氧化钠的用量为0.2～0.32公斤/立方水，浆液的粘度为18～31s；
淤泥、细砂、中砂条件下：旋挖钻机的钻头在护筒内部及护筒底端以下3m内，浆液中奈普顿化学泥浆粉末的用量0.6～2.2公斤/立方水，氢氧化钠的用量为0.35～0.88公斤/立方水，浆液的粘度为37～56s；旋挖钻机的钻头距离护筒底端3m以上，浆液中奈普顿化学泥浆粉末的用量为0.4～1.1公斤/立方水，氢氧化钠的用量为0.23～0.44公斤/立方水，浆液的粘度为22～33s；
粗砂、较小砾石条件下，旋挖钻机的钻头在护筒内部及护筒底端以下3m内，浆液中奈普顿化学泥浆粉末的用量为0.9～2.6公斤/立方水，氢氧化钠的用量为0.44～1.0公斤/立方水，浆液的粘度为46～61s；旋挖钻机的钻头距离护筒底端3m以上，浆液中奈普顿化学泥浆粉末的用量为0.6～1.3公斤/立方水，氢氧化钠的用量为0.29～0.5公斤/立方水，浆液的粘度为27～36s。
根据地质的不同，调整化学泥浆的用量、浆液的粘度，确保浆液的护壁效果。
进一步地，步骤S3中，启动旋挖钻机进行钻孔的过程中，采用测绳测量钻孔深度，当钻孔深度距离设计深度29～30cm时，静置，待浆液彻底沉淀或浆液与钻屑分离后，采用封底捞渣钻头钻进，将钻孔底部浓稠的浆液掏出，获得成孔。
进一步地，步骤S3中，启动旋挖钻机进行钻孔的过程中保证浆液面低于护筒顶端0.3～0.5m。钻孔过程中确保浆液面高于护筒底端。
进一步地，步骤S1中，护筒的长度为4～12m，护筒的内径大于桩内径200mm以上。
进一步地，步骤S1中，护筒中心与桩位中心的平面位置偏差为0～50mm，护筒的倾斜度偏差为0～1％。
进一步地，步骤S2中，旋挖钻机的钻头中心与桩位中心的平面位置偏差为0～10mm。将旋挖钻机的钻头对准桩位中心时，各项数据可以锁定，无需再进行调整。
进一步地，步骤S4中，采用全自动检孔仪检测成孔直径、倾斜度和沉渣厚度，能够更加直观的反应成孔的质量情况，确保成孔直径和成孔深度不低于设计值，成孔的倾斜度不高于桩位高度的1％，同时大于500mm，根据桩基类型规定成孔内的沉渣厚度，端承型桩不应大于50mm，摩擦型桩不应大于100mm。
进一步地，步骤S5中，采用钢筋笼滚焊机加工制备钢筋笼，将制备好的钢筋笼分节下放至成孔底部，确保下放过程顺直缓慢，避免碰撞孔壁，下落困难时，轻提轻放，严禁猛烈冲击，破坏孔壁的稳定性。
进一步地，步骤S6为：将导管逐节接长下放至距离成孔底部0.3～0.4m的位置，导管之间的接头处设置密封胶圈，导管为内径200～350mm的钢管。导管接头处设置密封胶圈，确保导管的水密性能够满足施工要求。
进一步地，步骤S7为：将混凝土分多次灌注到导管内部，首次灌注混凝土时，导管底端一次性埋入混凝土面的深度在1.0m以上，灌注过程中，确保导管埋入混凝土的深度为2～6m，混凝土灌注的完成时间小于首次灌注混凝土的初凝时间，灌注混凝土的高度高于桩位顶部设计高度0.5m以上。混凝土灌注过程应连续进行，不得中断，灌注过程中随时探测成孔内混凝土面的高度，及时调整导管埋入混凝土的深度，严禁将导管提出混凝土面。
进一步地，步骤S8中，采用吊车缓慢拔出钢护筒，严禁晃动钢护筒，防止填土杂物或淤泥进入混凝土中，影响桩基的质量。
本发明的有益效果：
(1)本发明能够解决桩基钻孔效率低、成孔困难、塌孔的问题，提高桩基成孔效率和质量，适用于各种地质条件，且制备的浆液无毒、易降解，静置两天后可自动水解，对环境无污染。
(2)本发明根据地质及施工的实际情况调整化学泥浆的用量、浆液的粘度，使制备的浆液在复杂地质情况下仍具有优异的护壁能力，保证成孔的质量和效率，提高施工进度。
(3)本发明化学泥浆能够增强浆液的粘度，提高孔壁的稳定性，防止孔壁坍塌，还能够让钻屑迅速沉淀，钻孔完成后无需进行二次清孔，大大提高了施工效率，且制备浆液可以循环使用，降低生产成本；氢氧化钠能够加速化学泥浆的水解，使其静置后可以自动水解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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为本发明实施例的流程图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
实施例
一种化学泥浆配合旋挖钻机快速成孔的施工方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1.桩位测量放样
确定桩位，根据桩位埋设十字护桩；
S2.护筒埋设
根据桩位挖掘筒坑，设置护筒，使护筒中心对准桩位中心，护筒的长度为4～12m，护筒的内径大于桩内径200mm以上，护筒中心与桩位中心的平面位置偏差为0～50mm，护筒的倾斜度偏差为0～1％，护筒外侧与筒坑内壁之间用粘土填实；
S3.旋挖钻机准备
将旋挖钻机移至护筒处，使旋挖钻机的钻头中心对准桩位中心，旋挖钻机钻头中心与桩位中心的平面位置偏差为0～10mm，锁定各项数据，无需再进行调整；
S4.浆液配制及旋挖成孔
(1)将水、化学泥浆和氢氧化钠混合，搅拌均匀，获得浆液，化学泥浆为奈普顿化学泥浆粉末，氢氧化钠为工业用氢氧化钠，将浆液导入护筒内，导入护筒内部的浆液根据旋挖钻机的钻头位置进行调整：
粉质黏土及岩层条件下：旋挖钻机的钻头在护筒内部及护筒底端以下3m内，浆液中奈普顿化学泥浆粉末的用量为0.45～1.4公斤/立方水，工业用氢氧化钠的用量为0.3～0.64公斤/立方水，浆液的粘度为31～53s；旋挖钻机的钻头距离护筒底端3m以上，浆液中奈普顿化学泥浆粉末的用量为0.3～0.7公斤/立方水，工业用氢氧化钠的用量为0.2～0.32公斤/立方水，浆液的粘度为18～31s；
淤泥、细砂、中砂条件下：旋挖钻机的钻头在护筒内部及护筒底端以下3m内，浆液中奈普顿化学泥浆粉末的用量为0.6～2.2公斤/立方水，工业用氢氧化钠的用量为0.35～0.88公斤/立方水，浆液的粘度为37～56s；旋挖钻机的钻头距离护筒底端3m以上，浆液中奈普顿化学泥浆粉末的用量为0.4～1.1公斤/立方水，工业用氢氧化钠的用量为为0.23～0.44公斤/立方水，浆液的粘度为22～33s；
粗砂、较小砾石条件下：旋挖钻机的钻头在护筒内部及护筒底端以下3m内，浆液中奈普顿化学泥浆粉末的用量为0.9～2.6公斤/立方水，工业用氢氧化钠的用量为0.44～1.0公斤/立方水，浆液的粘度为46～61s；旋挖钻机的钻头距离护筒底端3m以上，浆液中奈普顿化学泥浆粉末的用量为0.6～1.3公斤/立方水，工业用氢氧化钠的用量为0.29～0.5公斤/立方水，浆液的粘度为27～36s；
(2)启动旋挖钻机进行钻孔，先采用3～4米/小时的速度钻进，待钻孔深度达到6～7m时，采用4.5～5.5米/小时的速度钻进，待钻孔深度达到9～10m时，再采用6～6.5米/小时的速度持续钻进，钻孔过程中随时观察浆液浓度及成孔内水头高度，确保能够及时补浆，使浆液面低于护筒顶端0.3～0.5m；
(3)采用测绳测量钻孔深度，当钻孔深度距离设计深度29～30cm时，静置1h，待浆液彻底沉淀或浆液与钻屑分离后，采用封底捞渣钻头钻进，将钻孔底部浓稠的浆液掏出，获得成孔；
S5.成孔自检
采用全自动检孔仪检测成孔的直径、倾斜度和沉渣厚度，记录各项数据，确保成孔直径和成孔深度不低于设计值，成孔的倾斜度不高于桩位高度的1％，同时大于500mm，根据桩基类型规定成孔内的沉渣厚度，端承型桩不应大于50mm，摩擦型桩不应大于100mm；
S6.钢筋笼下放
采用钢筋笼滚焊机分节加工制备钢筋笼，检查钢筋笼质量，填写记录，检查无误后，将钢筋笼吊装对准成孔中心，分节对接下放至成孔底部，下放过程顺直缓慢，避免碰撞孔壁，下落困难时，轻提轻放，严禁猛烈冲击，破坏孔壁的稳定性；
S7.导管下放
将导管进行试拼检查，检查无误后，将导管逐节接长下放至成距离成孔底部0.3～0.4m的位置，导管接头处设置密封胶圈，保证导管水密性满足要求，导管为内径200～350mm的钢管；
S8.水下混凝土灌注
在导管的上方搭设平台，放置灰料斗，使灰料斗出口对准导管顶端，将制备好的混凝土倒入灰料斗中，分多次灌注到导管内部，首次灌注混凝土时，导管底端一次性埋入混凝土面的深度在1.0m以上，灌注过程中随时探测成孔内混凝土面的位置，及时调整导管埋入混凝土的深度，确保导管埋入混凝土面的深度为2～6m，严禁将导管提出混凝土面，混凝土灌注需连续进行，不得中断，混凝土灌注的完成时间不超过首批混凝土的初凝时间，灌注混凝土的高度高于桩位顶部设计高度0.5m以上；
S9.护筒拔出
混凝土灌注完成后，利用吊机缓慢提升护筒，严禁晃动钢护筒，防止填土杂物或淤泥进入混凝土中，影响桩身质量；
S10.清洗
整理现场，清除导管、灰料斗上的混凝土积物。
本发明化学泥浆能够提高孔壁的稳定性，根据地质的不同调整化学泥浆的用量、浆液的粘度，保障浆液的护壁性能，解决桩基钻孔效率低、成孔困难、塌孔的问题，且浆液还能够让钻屑迅速沉淀，无需进行二次清孔，提高施工效率，此外，浆液静置两天后可自动水解，对环境无污染，适用于各种地质条件。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种化学泥浆配合旋挖钻机快速成孔的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.根据桩位挖掘筒坑，设置护筒，使护筒中心对准桩位中心，护筒外侧与筒坑内壁之间用粘土填实；
S2.将旋挖钻机移至护筒处，使旋挖钻机的钻头中心对准桩位的中心；
S3.将化学泥浆、水和氢氧化钠混合，搅拌均匀，获得浆液，将浆液导入护筒内，启动旋挖钻机进行钻孔，先采用3～4米/小时的速度钻进，钻孔深度达到6～7m时，再采用4.5～5.5米/小时的速度钻进，钻孔深度达到9～10m时，采用6～6.5米/小时的速度持续钻进，获得成孔；
S4.采用全自动检孔仪检测成孔的直径、倾斜度和沉渣厚度；
S5.将钢筋笼吊装对准成孔中心，下放至成孔底部；
S6.将导管下放至成孔内部；
S7.将混凝土分多次灌注到导管内部；
S8.混凝土灌注完成后，拔出护筒。
2.根据权利要求1所述的一种化学泥浆配合旋挖钻机快速成孔的施工方法，其特征在于，步骤S3中，化学泥浆为奈普顿化学泥浆粉末。
3.根据权利要求2所述的一种化学泥浆配合旋挖钻机快速成孔的施工方法，其特征在于，步骤S3中，启动旋挖钻机进行钻孔时，导入护筒内的浆液根据旋挖钻机的钻头位置进行调整：
粉质黏土及岩层条件下：旋挖钻机的钻头在护筒内部及护筒底端以下3m内，浆液中奈普顿化学泥浆粉末的用量为0.45～1.4公斤/立方水，氢氧化钠的用量为0.3～0.64公斤/立方水，浆液的粘度为31～53s；旋挖钻机的钻头距离护筒底端3m以上，浆液中奈普顿化学泥浆粉末的用量为0.3～0.7公斤/立方水，氢氧化钠的用量为0.2～0.32公斤/立方水，浆液的粘度为18～31s；
淤泥、细砂、中砂条件下：旋挖钻机的钻头在护筒内部及护筒底端以下3m内，浆液中奈普顿化学泥浆粉末的用量为0.6～2.2公斤/立方水，氢氧化钠的用量为0.35～0.88公斤/立方水，浆液的粘度为37～56s；旋挖钻机的钻头距离护筒底端3m以上，浆液中奈普顿化学泥浆粉末的用量为0.4～1.1公斤/立方水，氢氧化钠的用量为0.23～0.44公斤/立方水，浆液的粘度为22～33s；
粗砂、较小砾石条件下：旋挖钻机的钻头在护筒内部及护筒底端以下3m内，浆液中奈普顿化学泥浆粉末的用量为0.9～2.6公斤/立方水，氢氧化钠的用量为0.44～1.0公斤/立方水，浆液的粘度为46～61s；旋挖钻机的钻头距离护筒底端3m以上，浆液中奈普顿化学泥浆粉末的用量为0.6～1.3公斤/立方水，氢氧化钠的用量为0.29～0.5公斤/立方水，浆液的粘度为27～36s。
4.根据权利要求1所述的一种化学泥浆配合旋挖钻机快速成孔的施工方法，其特征在于，步骤S3中，启动旋挖钻机进行钻孔的过程中，采用测绳测量钻孔深度，当钻孔深度距离设计深度29～30cm时，静置，待浆液彻底沉淀或浆液与钻屑分离后，采用封底捞渣钻头钻进，将钻孔底部浓稠的浆液掏出，获得成孔。
5.根据权利要求1所述的一种化学泥浆配合旋挖钻机快速成孔的施工方法，其特征在于，步骤S3中，启动旋挖钻机进行钻孔的过程中保证浆液面低于护筒顶端0.3～0.5m。
6.根据权利要求1所述的一种化学泥浆配合旋挖钻机快速成孔的施工方法，其特征在于，步骤S1中，护筒的长度为4～12m，护筒的内径大于桩内径200mm以上。
7.根据权利要求6所述的一种化学泥浆配合旋挖钻机快速成孔的施工方法，其特征在于，步骤S1中，护筒中心与桩位中心的平面位置偏差为0～50mm，护筒的倾斜度偏差为0～1％。
8.根据权利要求1所述的一种化学泥浆配合旋挖钻机快速成孔的施工方法，其特征在于，步骤S2中，旋挖钻机的钻头中心与桩位中心的平面位置偏差为0～10mm。
9.根据权利要求1所述的一种化学泥浆配合旋挖钻孔快速成孔的施工方法，其特征在于，步骤S6为：将导管逐节接长下放至距离成孔底部0.3～0.4m的位置，导管之间的接头处设置密封胶圈，导管为内径200～350mm的钢管。
10.根据权利要求1所述的一种化学泥浆配合旋挖钻机快速成孔的施工方法，其特征在于，步骤S7为：将混凝土分多次灌注到导管内部，首次灌注混凝土时，导管底端一次性埋入混凝土面的深度在1.0m以上，灌注过程中，确保导管埋入混凝土的深度为2～6m，混凝土灌注的完成时间小于首次灌注混凝土的初凝时间，灌注混凝土的高度高于桩位顶部设计高度0.5m以上。
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