CN113737782B - 一种钻孔灌注桩防腐保护层同步形成方法 - Google Patents

一种钻孔灌注桩防腐保护层同步形成方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于建筑桩基技术领域，具体涉及一种钻孔灌注桩防腐保护层同步形成方法，解决了目前盐渍土等地区桩基无有效防腐措施的问题，包括以下步骤：进行常规的钻孔灌注桩成孔工作；准备防腐保护层浆材：在准备灌注水下混凝土时，配制好防腐保护层浆材；下放环形注浆器：在下放钢筋笼的同时，通过提升设备将环形注浆器下放至孔底；提升注浆阶段：在灌注水下混凝土灌注完成后，立即进行提升注浆，边振动提升，边注浆，直至灌注至桩顶，桩身混凝土及防腐保护层同期养生；桩身防腐保护层既有效的提高桩基的抗腐蚀性，又提高桩基承载力，提高混凝土的耐久性，延长桥梁使用寿命。本发明具有原理简单、高效快捷、防腐效果显著等优点。

Description

一种钻孔灌注桩防腐保护层同步形成方法
技术领域
本发明属于建筑桩基技术领域，具体涉及一种钻孔灌注桩防腐保护层同步形成方法。
背景技术
钻孔灌注桩是指在工程现场通过机械钻孔在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩基，广泛应用于建筑工程、路桥工程、市政工程。随着我国高等级公路的大量建设，对桥梁的安全性和耐久性提出越来越高的要求。而在青海、辽宁及沿海等盐渍土分布地区，由于水土中存在SO4 2-、Mg2+、Cl-等有害粒子，对桩基混凝土会产生腐蚀，加上低温气候和冻融作用下极大的影响着桥梁桩基的使用寿命。因此，改善桩基抗腐蚀性能是满足桥梁的安全性和耐久性要求的重要保证。
目前，国内外对于桩基的抗腐蚀研究主要集中在桩身混凝土的抗腐蚀研究方面，主要通过加入外加剂提高桩基的抗腐蚀性。主要是由于桩基埋置于土中，不能像桥墩等外露的构造物可以在表面涂防腐层，因此桩基防腐的工艺措施比较难实现，桩基的抗腐蚀性及耐久性一直是公路桥梁研究的重点和难点。目前最新的技术是布袋桩施工技术用来进行桩基防腐的，但该工艺比较复杂，而且桩侧布袋对桩侧摩阻力损失很大，对桩基承载力有较大影响，因此，试点后没有大范围应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提出设计一种钻孔灌注桩防腐保护层同步形成方法，解决了目前盐渍土等地区桩基无有效防腐措施的问题。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
一种钻孔灌注桩防腐保护层同步形成方法，包括以下步骤：
步骤1、成孔工作：钻孔灌注桩成孔；
步骤2、下放环形注浆器：成孔后，在下放钢筋笼的同时，下放连接有注浆管和提升杆的环形注浆器至孔底；
步骤3、预处理：通过环形注浆器向孔底压注防腐浆材，将孔底封住；
步骤4、提升注浆阶段：在灌注水下混凝土灌注完成后，立即通过提升设备和提升杆进行提升注浆；提升过程中通过提升设备边振动提升，通过注浆管边注浆，振动有利于提升环形注浆器，同时对桩身混凝土起到密实作用，所述环形注浆器注浆后形成环形防腐保护层。桩身混凝土及防腐保护层同期养生，桩身防腐保护层既有效的提高桩基的抗腐蚀性，又提高桩基承载力，提高混凝土的耐久性，延长桥梁使用寿命。
进一步的，所述步骤1中，钻孔灌注桩成孔工作采用常规技术。
进一步的，进行所述步骤2之前，通过向环形注浆器中预压浆材来检查注浆通道是否通畅，如果有堵塞，可更换有堵塞的部件，所用浆材能够检查注浆通道是否通畅即可。
进一步的，步骤3中，所述防腐浆材压注高度为0.3m-0.5m。
进一步的，步骤4中，所述混凝土中加入缓凝剂，以延长混凝土的初凝时间；在桩身混凝土还未达到初凝之前完成防腐保护层的压注工作，按照一定的注浆压力、注浆量及提升速度进行注浆，直至桩顶，形成完整的桩身保护层。优选的，所述注浆管注浆压力为0.3MPa-0.6MPa,提升速度为 0.5mm/min-1.0m/min，注浆量为15000-30000ml/min，注浆压力、注浆量及提升速度可根据桩长、桩径进行调整。
进一步的，根据灌注桩设计直径选择合适的环形注浆器，所述环形注浆器的内径大于等于灌注桩的设计直径，环形注浆器的外径小于等于钻孔的直径；所述环形注浆器5注浆后形成的防腐保护层厚度不小于1cm。
进一步的，所述防腐浆材为聚合物水泥浆，优选的，所述聚合物水泥浆配比为：水泥：水：聚合物＝0.5-2:0.2-0.5:0.1-0.6。优选的，所述聚合物为丙烯酸酯乳液。
进一步的，所述防腐浆材的制备采用浆材搅拌机进行现场搅拌，搅拌过程为：先预搅拌2分钟，静停2分钟，再二次搅拌2分钟，以便充分搅拌，使搅拌更加均匀；避免一次搅拌太多，根据注浆速度确定搅拌量，搅拌好的浆材需在1小时内用完。施工中因环境温度、风力等因素影响可适量加水，以标准比例拌制的稠度为准(标准比例指水灰比＝1：0.35)。
进一步的，所述提升杆与具有振动功能的提升设备连接，在提升设备的驱动下，有助于提升和振动密实，所述环形注浆器注浆后能够形成连续的、无缝的环形防腐保护层。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明具有原理简单、高效快捷、防腐效果显著等优点，该技术提出了灌注桩防腐保护层同步形成的概念，开辟了一条桩基防腐技术的新路径，在工艺上进行了突破，解决了现有技术施工难度大，影响承载力的两大缺陷。本发明能够在钻孔灌注桩的桩周形成完整可靠的防腐保护层，防腐保护层和桩身混凝土同步施做，同时养生，能够很好的和桩身粘结，能够很好的和桩侧土粘结，在起到防腐效果的同时很好的提高了桩基的承载力。由于在进行环形注浆时有振动作用，提高了桩身混凝土的密实度，进而提高了桩身混凝土的抗腐蚀性。本技术适用于盐渍土地区或海水等腐蚀性环境下，公路铁路桥梁的钻孔灌注桩工程、港口工程的钻孔灌注桩工程、机场工程的钻孔灌注桩工程、水利工程的钻孔灌注桩工程、工民建的钻孔灌注桩工程等，应用广泛，适应性强。
附图说明
图1为本发明整体结构原理示意图；
图2为本发明环形注浆器横向剖面图；
图3为本发明环形注浆器纵向剖视图。
图中，喷头1、环形管2、外壁3、提升杆4、环形注浆器5、内壁6、注浆管7、注浆机8、输浆管9、提升设备10、出浆口11、环形隔板12。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1：
本实施例所述的钻孔灌注桩防腐保护层同步形成方法，包括以下步骤：
a.成孔工作：进行常规的钻孔灌注桩成孔工作。
b.确定环形注浆器5规格：根据灌注桩设计直径选择合适尺寸的环形注浆器5，要求环形注浆器5的内径大于等于灌注桩的设计直径，要求环形注浆器5的外径小于等于钻孔的直径，要求环形注浆器5注浆后形成的防腐保护层厚度不小于1cm。
c.检查部件连接与注浆通道是否通畅：检查注浆机8与注浆管7、注浆管 7与环形注浆器5、提升杆4与环形注浆器5之间的连接是否紧密；通过预压一定量的浆材来检查注浆通道是否通畅，如果有堵塞，可更换有堵塞的部件。
d.准备防腐保护层浆材：在准备灌注水下混凝土时，配制好防腐保护层浆材，搅拌须用浆材搅拌机进行现场搅拌，搅拌时间比普通浆材要延长2～3 分钟，先预搅拌2分钟，静停2分钟，再二次搅拌2分钟以便充分搅拌均匀。一次避免搅拌太多，根据注浆速度进行搅拌，搅拌好的浆材要在1小时内用完；施工中因环境温度、风力等因素影响可适量加水，以标准比例拌制的稠度为准。
e.下放环形注浆器5：成孔后，下放环形注浆器5，在下放钢筋笼的同时，通过提升设备10将环形注浆器5下放至孔底；在灌注水下混凝土之前先压注一定量的防腐浆材，将孔底封住；所述提升设备10具有震动功能，有助于提升和振动密实；所述环形注浆器5注浆后能够形成连续的、无缝的环形防腐保护层；所述环形注浆器5与注浆管7和提升杆4连接。
f.提升注浆阶段：在灌注水下混凝土灌注完成后，立即进行提升注浆；要求所灌注的混凝土必须是加入缓凝剂的，以延长混凝土的初凝时间；在桩身混凝土还未达到初凝之前完成防腐保护层的压注工作，按照一定的注浆压力、注浆量及提升速度进行注浆，直至桩顶，形成完整的桩身保护层；要边振动提升，边注浆，振动有利于提升环形注浆器5，同时对桩身混凝土起到密实作用；桩身混凝土及防腐保护层同期养生，桩身防腐保护层既有效的提高桩基的抗腐蚀性，又提高桩基承载力，提高混凝土的耐久性，延长桥梁使用寿命。
本实施例所述防腐浆材为聚合物水泥浆，优选的，所述聚合物水泥浆配比为：水泥：水：聚合物(丙烯酸酯乳液)＝1:0.35:0.3。
本实施例所述注浆管注浆压力0.3MPa-0.6MPa,提升速度 0.5mm/min-1.0m/min，注浆量15000-30000ml/min。注浆压力、提升速度及注浆量的协同配合能够增大和桩身粘结，较好的了保证注浆后能够形成连续的、无缝的环形防腐保护层，改变其中任何一个条件均会影响与桩身粘结度和环形防腐保护层的连续性。
本发明具有以下优点：
1、现有“仅在桩身混凝土里加入外加剂提高桩基的抗腐蚀性”技术缺点：外加剂掺量过大严重影响混凝土自身强度，外加剂掺量太少不能有效防腐。本发明与其相比，能形成一层环状保护层，该保护层由高性能防腐材料组成，能有效防止桩基腐蚀，而且不影响桩身混凝土自身强度。
2、现有布袋桩技术缺点：施工困难，严重影响桩基承载力。本发明与其相比，环状保护层与桩身混凝土同步施做，同时形成强度，施工方便，且对桩基承载力无影响。
3、现有技术对桩孔壁的泥皮进行预处理，实现难度大，对孔壁稳定影响很大。本发明是在桩身混凝土外侧同步形成环状保护层，不影响孔壁稳定，易于实现，防腐效果好。
实施例2：
一种用于实现实施例1所述方法的钻孔灌注桩防腐保护层同步形成设备，包括环形注浆器5、提升杆4、注浆管7和喷头1；所述注浆管7上端通过输浆管9与注浆机8连接，下端与环形注浆器5固定连接，并与环形注浆器5 内部设置的环形管2连通；所述环形管2底部圆周上设有多个喷头1，喷头1 与环形管2内部连通，环形注浆器5底部为出浆口11，通过注浆机8将防腐浆材注入注浆管7内，由此进入环形注浆器5中，由喷头1向孔内灌注防腐浆材；所述提升杆4与环形注浆器5连接，用于提升环形注浆器5。
优选的，所述提升杆4与具有振动功能的提升设备10连接，在防腐浆料灌注过程中，提升设备10带动提升杆4边提升边振动，由此带动环形注浆器 5边注浆边振动提升，一方面有利于提升环形注浆器5，另一方面能够对桩身混凝土起到密实作用，进而提高了桩身混凝土的抗腐蚀性。所述具有振动功能的提升设备10采用现有技术，只要能够实现边振动边提升功能的提升设备 10均可，本发明对提升设备10的结构不再赘述。
优选的，所述环形注浆器5的内径大于等于灌注桩的设计直径，环形注浆器5的外径小于等于钻孔的直径。
优选的，所述环形注浆器5注浆后形成的防腐保护层厚度不小于1cm。
作为可能的一种实施方式，所述环形注浆器5包括同轴设置的内壁6 和外壁3，所述注浆管7或/和提升杆4将内壁6和外壁3连接在一起。
作为可能的另外一种实施方式，所述环形注浆器5包括同轴设置的内壁6 和外壁3，所述内壁6和外壁3顶部之间通过盖板连接，所述盖板与内壁6和外壁3之间一体式连接或焊接或可拆卸式连接(螺栓连接)，当可拆卸式连接时，盖板与内壁6和外壁3连接处密封，防止防腐浆材从上面溢出。所述注浆管7贯穿盖板并与盖板固定连接，底部与环形管2连通并固定连接；所述提升杆4贯穿盖板并与盖板固定连接，底部与环形管2固定连接。上述两种实施方式均无需添加其他连接件即可实现环形管2与内壁6、外壁3之间的连接，有助于节约材料和成本。
所述环形注浆器5内部间隔交错设置有环形隔板12，有助于延长防腐浆材的注入时间，更好的与灌注混凝土配合。
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种钻孔灌注桩防腐保护层同步形成方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、成孔工作：钻孔灌注桩成孔；
步骤2、下放环形注浆器：成孔后，在下放钢筋笼的同时，下放连接有注浆管和提升杆的环形注浆器至孔底；
步骤3、预处理：通过环形注浆器向孔底压注防腐浆材，将孔底封住；
步骤4、提升注浆阶段：在灌注水下混凝土灌注完成后，立即通过提升设备和提升杆进行提升注浆；提升过程中通过提升设备边振动提升，通过注浆管边注浆，所述环形注浆器注浆后形成环形防腐保护层；
步骤3中，所述防腐浆材压注高度为0.3m-0.5m；
步骤4中，所述混凝土中加入缓凝剂，以延长混凝土的初凝时间；在桩身混凝土还未达到初凝之前完成防腐保护层的压注工作；
所述方法所采用的设备，其结构包括环形注浆器、提升杆、注浆管和喷头；所述注浆管上端通过输浆管与注浆机连接，下端与环形注浆器固定连接，并与环形注浆器内部设置的环形管连通；所述环形管底部圆周上设有多个喷头，喷头与环形管内部连通，环形注浆器底部为出浆口；所述提升杆与环形注浆器连接，用于提升环形注浆器。
2.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩防腐保护层同步形成方法，其特征在于：进行所述步骤2之前，通过向环形注浆器中预压浆材来检查注浆通道是否通畅，如果有堵塞，更换有堵塞的部件。
3.根据权利要求1或2所述的钻孔灌注桩防腐保护层同步形成方法，其特征在于：步骤4中，所述注浆管注浆压力为0.3MPa-0.6MPa,提升速度为0.5mm/min-1.0m/min，注浆量为15000-30000ml/min。
4.根据权利要求3所述的钻孔灌注桩防腐保护层同步形成方法，其特征在于：所述防腐浆材为聚合物水泥浆。
5.根据权利要求4所述的钻孔灌注桩防腐保护层同步形成方法，其特征在于：所述聚合物水泥浆配比为：水泥：水：聚合物＝0.5-2:0.2-0.5:0.1-0.6。
6.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩防腐保护层同步形成方法，其特征在于：所述环形注浆器注浆后形成的防腐保护层厚度不小于1cm。
7.一种钻孔灌注桩防腐保护层同步形成设备，其特征在于：用于实现如权利要求1、2、4、5、6任一项所述的钻孔灌注桩防腐保护层同步形成方法，其结构包括环形注浆器、提升杆、注浆管和喷头；所述注浆管上端通过输浆管与注浆机连接，下端与环形注浆器固定连接，并与环形注浆器内部设置的环形管连通；所述环形管底部圆周上设有多个喷头，喷头与环形管内部连通，环形注浆器底部为出浆口；所述提升杆与环形注浆器连接，用于提升环形注浆器。
8.根据权利要求7所述的钻孔灌注桩防腐保护层同步形成设备，其特征在于：所述提升杆与具有振动功能的提升设备连接，提升设备带动提升杆边提升边振动。
9.根据权利要求7所述的钻孔灌注桩防腐保护层同步形成设备，其特征在于：所述环形注浆器的内径大于等于灌注桩的设计直径，环形注浆器的外径小于等于钻孔的直径。
10.根据权利要求7所述的钻孔灌注桩防腐保护层同步形成设备，其特征在于：所述环形注浆器内部间隔交错设置有环形隔板。
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