CN114059560B - 一种倾斜桩施工方法 - Google Patents

一种倾斜桩施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种倾斜桩施工方法，属于工程建筑施工技术领域，依次包括以下步骤：场地平整与桩位测设、护筒埋设与角度复核、取土钻进、清孔及成孔检查、钢筋笼制作、将钢筋笼吊装入孔、导管安装及二次清孔、灌注混凝土和拔出钢护筒，所述聚合物泥浆由增稠剂、降滤失剂、固相成膜剂、分散剂、润滑剂、护壁稳定剂和沉渣剂复合而成，所述增稠剂为明胶改性的聚丙烯酰胺。本发明利用天然高分子明胶对丙烯酰胺进行改性并作为增粘组分，具有低掺量和高粘度的特点，使制备出的泥浆粘度适中，极大地提升了泥浆的匀质性。

Description

一种倾斜桩施工方法
技术领域
本发明涉及工程建筑施工技术领域，具体涉及一种倾斜桩施工方法。
背景技术
在基坑支护工程中，倾斜桩相比直桩具有更好的桩身弯矩且位移控制效果更好，可满足更大深度的基坑无支撑支护。倾斜灌注桩可实现更大桩长和桩径的施工，能进一步拓展倾斜桩的应用范围，特别是针对一些一体化装配式地下结构，在无法采用支撑支护的情况下，通过采用倾斜灌注桩无支撑支护，可更好实现绿色、经济建造。
目前的施工方法，钻机转孔时由于泥浆性能不佳，导致孔壁稳定性差，有造成桩孔坍塌的可能，同时现有制作的钢筋笼，在钢筋笼下放容易将孔壁损伤，以及导管下方时容易被钢筋笼损伤，使下放过程不够顺畅。
常用的护壁泥浆主要包括膨润土泥浆和聚合物泥浆。膨润土泥浆作为大面积应用的泥浆护壁材料，可快速形成泥膜，泥浆滤失量较低，一定程度解决了水敏性地质桩基施工出现的缩径和塌孔难题，但膨润土泥浆因携砂能力强，循环利用时比重上升快、易分层、泥膜变厚、且滤失量激增。常见聚合物泥浆为无固相清水泥浆，虽然环保性能优异，且具备一定的页岩抑制功能，但难以形成致密泥膜，滤失量过大。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种倾斜桩施工方法。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
一种倾斜桩施工方法，包括以下步骤：
S1、场地平整与桩位测设；
先将地面整平压实，然后将旋挖钻机放置到施工位置，对钻机桅杆进行定位设置；
S2、护筒埋设与角度复核；
将护筒斜向压入土体进行角度和定位控制，护筒压入土体的深度为2-12m，并检查护筒埋设后桩中心与钻头中心是否相重合；
S3、取土钻进；
钻机钻取桩孔，同时将聚合物泥浆泵入桩孔内；
S4、清孔及成孔检查；
用清孔钻头进行一次清孔，并对成孔质量检查；
S5、钢筋笼制作；
主筋上焊接箍筋，将定位托筋焊接于主筋上，所述定位托筋位于主筋外侧，所述定位托筋将按一定间距呈环形分布，然后将横向钢筋上套设滚筒，并将横向钢筋焊接于主筋上，当主筋水平放置时定位托筋位于滚筒下方；
S6、吊装灌注；
将钢筋笼吊装入孔，导管安装后进行二次清孔，再灌注混凝土，然后拔出钢护筒；
所述聚合物泥浆由增稠剂、降滤失剂、固相成膜剂、分散剂、护壁稳定剂和沉渣剂复合而成；所述聚合物泥浆中增稠剂、降滤失剂、固相成膜剂、分散剂、护壁稳定剂和沉渣剂的质量比例为(3-10)：(8-14)：100：(0.08-0.2)：(2-6)：(1-4)。
优选的，所述增稠剂为明胶改性的聚丙烯酰胺，其制备方法包括以下步骤：
分别称取锌和锰的水溶性盐并溶解在去离子水中，得到溶液A，分别称取明胶和过硫酸钾并加入所述溶液A中，升温搅拌至溶解完全，得到透明的溶液B，待所述溶液B的温度降低至40℃以下时，分别称取丙烯酰胺和N，N'-亚甲基双丙烯酰胺并加入所述溶液B中，保温搅拌反应1-2h，减压浓缩后制得所述明胶改性的聚丙烯酰胺；
其中，所述溶液A中锌离子和锰离子的浓度均为0.1-1mol/L，所述溶液B中明胶和过硫酸钾的浓度分别为0.05-0.1g/mL、0.75-1g/L，所述溶液B与所述丙烯酰胺、N，N'-亚甲基双丙烯酰胺的质量比例为100：(12-16)：(0.01-0.012)。
优选的，所述降滤失剂为腐植酸盐、聚丙烯酸盐或磺酸盐共聚物。
优选的，所述固相成膜剂为木质纤维粉或草本植物纤维粉。
优选的，所述固相成膜剂包括表面修饰处理，具体包括以下步骤：
(1)将所述木质纤维粉或草本植物纤维粉分散在混合酶的缓冲溶液中，升温至50-60℃并保温搅拌反应10-30min，反应完成后分离沉淀并以去离子水洗涤，真空干燥，得到产物A；
其中，所述混合酶溶液包括木瓜蛋白酶和纤维素酶，所述木瓜蛋白酶和纤维素酶的浓度均为3-5g/L，所述缓冲溶液为中性缓冲溶液；
(2)称取2-溴代异丁酰溴并溶解在四氢呋喃中，得到溶液C，将所述产物A分散在所述溶液C中，搅拌反应过夜，分离沉淀并以四氢呋喃洗涤，自然干燥后得到产物B，再将所述产物B分散在甲醇和水的混合溶剂中，在搅拌条件下加入联吡啶和磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯，通氮除氧后加入溴化亚铜，在保护气氛下升温至50-60℃，保温搅拌反应过夜，反应完成后分离沉淀并依次以去离子水和无水乙醇洗涤，干燥；
其中，所述产物A与所述2-溴代异丁酰溴的质量比例为(2-4)：1；所述产物B与所述联吡啶、磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯、溴化亚铜的质量比例为1：(0.4-0.5)：(2.4-2.8)：(0.1-0.12)。
优选的，所述护壁稳定剂为羧甲基纤维素钠和聚丙烯酸盐。
优选的，所述沉渣剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铁或明矾。
本发明的有益效果为：
(1)本发明利用天然高分子明胶对丙烯酰胺进行改性并作为增稠组分，相比单一的明胶或聚环氧乙烯，改性组分具有更低的掺量和更高的粘度，以该改性组分作为增稠剂，可以使制备出的泥浆粘度适中，极大地提升了泥浆的匀质性，使得泥浆的静置稳定性时长大于74h。
(2)针对现有技术中聚合物泥浆难以形成较致密的泥膜，且滤失量过大的缺陷，本发明通过外加固相成膜剂促进泥膜形成，进一步的，本发明在木质纤维粉、草本植物纤维粉的基础上，通过混合酶处理增加表面活性位点，再与2-溴代异丁酰溴进行接枝以获得引发活性，再通过与磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯的ATPR接枝反应引入两性离子位点，得到表面修饰的植物纤维粉，克服了膨润土泥浆呈现的泥膜厚和普通聚合物泥浆呈现的滤失量大的问题，提高泥膜形成速度和致密度。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
一种倾斜桩施工方法，包括以下步骤：
S1、场地平整与桩位测设；
先将地面整平压实，然后将旋挖钻机放置到施工位置，对钻机桅杆进行定位设置；
S2、护筒埋设与角度复核；
将护筒斜向压入土体进行角度和定位控制，护筒压入土体的深度为2-12m，并检查护筒埋设后桩中心与钻头中心是否相重合；
S3、取土钻进；
钻机钻取桩孔，同时将聚合物泥浆泵入桩孔内；
S4、清孔及成孔检查；
用清孔钻头进行一次清孔，并对成孔质量检查；
S5、钢筋笼制作；
主筋上焊接箍筋，将定位托筋焊接于主筋上，所述定位托筋位于主筋外侧，所述定位托筋将按一定间距呈环形分布，然后将横向钢筋上套设滚筒，并将横向钢筋焊接于主筋上，当主筋水平放置时定位托筋位于滚筒下方；
S6、吊装灌注；
将钢筋笼吊装入孔，导管安装后进行二次清孔，再灌注混凝土，然后拔出钢护筒；
所述聚合物泥浆由增稠剂、降滤失剂、固相成膜剂、分散剂、护壁稳定剂和沉渣剂复合而成；所述聚合物泥浆中增稠剂、降滤失剂、固相成膜剂、分散剂、护壁稳定剂和沉渣剂的质量比例为7：12：100：0.2：3：2；
所述增稠剂为明胶改性的聚丙烯酰胺，其制备方法包括以下步骤：
分别称取锌和锰的水溶性盐并溶解在去离子水中，得到溶液A，分别称取明胶和过硫酸钾并加入所述溶液A中，升温搅拌至溶解完全，得到透明的溶液B，待所述溶液B的温度降低至40℃以下时，分别称取丙烯酰胺和N，N'-亚甲基双丙烯酰胺并加入所述溶液B中，保温搅拌反应1-2h，减压浓缩后制得所述明胶改性的聚丙烯酰胺；
其中，所述溶液A中锌离子和锰离子的浓度均为0.2mol/L，所述溶液B中明胶和过硫酸钾的浓度分别为0.1g/mL、0.78g/L，所述溶液B与所述丙烯酰胺、N，N'-亚甲基双丙烯酰胺的质量比例为100：13：0.01；
所述降滤失剂为腐植酸盐、聚丙烯酸盐或磺酸盐共聚物；
所述固相成膜剂为木质纤维粉或草本植物纤维粉；
所述分散剂为聚乙二醇；
所述护壁稳定剂为羧甲基纤维素钠和聚丙烯酸盐；
所述沉渣剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铁或明矾。
实施例2
一种用于倾斜桩施工的聚合物泥浆，其制备方法同实施例1，区别在于，所述增稠剂为聚环氧乙烯。
实施例3
一种用于倾斜桩施工的聚合物泥浆，其制备方法同实施例1，区别在于，不含所述固相成膜剂。
实施例4
一种用于倾斜桩施工的聚合物泥浆，其制备方法同实施例1，区别在于，所述固相成膜剂包括表面修饰处理，具体包括以下步骤：
(1)将所述木质纤维粉或草本植物纤维粉分散在混合酶的缓冲溶液中，升温至50-60℃并保温搅拌反应10-30min，反应完成后分离沉淀并以去离子水洗涤，真空干燥，得到产物A；
其中，所述混合酶溶液包括木瓜蛋白酶和纤维素酶，所述木瓜蛋白酶和纤维素酶的浓度均为4g/L，所述缓冲溶液为中性缓冲溶液；
(2)称取2-溴代异丁酰溴并溶解在四氢呋喃中，得到溶液C，将所述产物A分散在所述溶液C中，搅拌反应过夜，分离沉淀并以四氢呋喃洗涤，自然干燥后得到产物B，再将所述产物B分散在甲醇和水的混合溶剂中，在搅拌条件下加入联吡啶和磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯，通氮除氧后加入溴化亚铜，在保护气氛下升温至50-60℃，保温搅拌反应过夜，反应完成后分离沉淀并依次以去离子水和无水乙醇洗涤，干燥；
其中，所述产物A与所述2-溴代异丁酰溴的质量比例为3：1；所述产物B与所述联吡啶、磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯、溴化亚铜的质量比例为1：0.45：2.48：0.11。
实施例5
一种用于倾斜桩施工的聚合物泥浆，其制备方法同实施例3，区别在于，不含所述降滤失剂。
实验例
1、取实施例1-2所制备的聚合物泥浆，分别溶于浓度为0g/L、50g/L、100g/L的盐水溶液(氯化钠溶液)中，通过Brookfield DV-II粘度计(转速20rpm)测得表观粘度。采用吴茵混调器在恒定剪切速率170s-1在100g/L盐水中剪切20s，测定溶液前后粘度变化，测定结果如下：
粘度(mPa·s) 0g/L盐溶液 50g/L盐溶液 100g/L盐溶液 剪切后
实施例1 394 433 468 420
实施例2 183 197 204 142
其静置稳定性时长分别为74h、53h。
2、取实施例1、3-5所制备的聚合物泥浆，测定其滤失量，测定结果如下：
测定结果 实施例1 实施例3 实施例4 实施例5
滤失量(30min，mL) 13.2 14.5 12.2 35.3
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (4)

1.一种倾斜桩施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、场地平整与桩位测设；
先将地面整平压实，然后将旋挖钻机放置到施工位置，对钻机桅杆进行定位设置；
S2、护筒埋设与角度复核；
将护筒斜向压入土体进行角度和定位控制，护筒压入土体的深度为2-12m，并检查护筒埋设后桩中心与钻头中心是否相重合；
S3、取土钻进；
钻机钻取桩孔，同时将聚合物泥浆泵入桩孔内；
S4、清孔及成孔检查；
用清孔钻头进行一次清孔，并对成孔质量检查；
S5、钢筋笼制作；
主筋上焊接箍筋，将定位托筋焊接于主筋上，所述定位托筋位于主筋外侧，所述定位托筋将按一定间距呈环形分布，然后将横向钢筋上套设滚筒，并将横向钢筋焊接于主筋上，当主筋水平放置时定位托筋位于滚筒下方；
S6、吊装灌注；
将钢筋笼吊装入孔，导管安装后进行二次清孔，再灌注混凝土，然后拔出钢护筒；
所述聚合物泥浆由增稠剂、降滤失剂、固相成膜剂、分散剂、护壁稳定剂和沉渣剂复合而成；所述聚合物泥浆中增稠剂、降滤失剂、固相成膜剂、分散剂、护壁稳定剂和沉渣剂的质量比例为(3-10)：(8-14)：100：(0.08-0.2)：(2-6)：(1-4)；
所述固相成膜剂为表面修饰处理的木质纤维粉或草本植物纤维粉，其制备方法包括以下步骤：
(1)将所述木质纤维粉或草本植物纤维粉分散在混合酶的缓冲溶液中，升温至50-60℃并保温搅拌反应10-30min，反应完成后分离沉淀并以去离子水洗涤，真空干燥，得到产物A；
其中，混合酶溶液包括木瓜蛋白酶和纤维素酶，所述木瓜蛋白酶和纤维素酶的浓度均为3-5g/L，所述缓冲溶液为中性缓冲溶液；
(2)称取2-溴代异丁酰溴并溶解在四氢呋喃中，得到溶液C，将所述产物A分散在所述溶液C中，搅拌反应过夜，分离沉淀并以四氢呋喃洗涤，自然干燥后得到产物B，再将所述产物B分散在甲醇和水的混合溶剂中，在搅拌条件下加入联吡啶和磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯，通氮除氧后加入溴化亚铜，在保护气氛下升温至50-60℃，保温搅拌反应过夜，反应完成后分离沉淀并依次以去离子水和无水乙醇洗涤，干燥；
其中，所述产物A与所述2-溴代异丁酰溴的质量比例为(2-4)：1；所述产物B与所述联吡啶、磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯、溴化亚铜的质量比例为1：(0.4-0.5)：(2.4-2.8)：(0.1-0.12)；
所述增稠剂为明胶改性的聚丙烯酰胺，其制备方法包括以下步骤：
分别称取锌和锰的水溶性盐并溶解在去离子水中，得到溶液A，分别称取明胶和过硫酸钾并加入所述溶液A中，升温搅拌至溶解完全，得到透明的溶液B，待所述溶液B的温度降低至40℃以下时，分别称取丙烯酰胺和N，N'-亚甲基双丙烯酰胺并加入所述溶液B中，保温搅拌反应1-2h，减压浓缩后制得所述明胶改性的聚丙烯酰胺；
其中，所述溶液A中锌离子和锰离子的浓度均为0.1-1mol/L，所述溶液B中明胶和过硫酸钾的浓度分别为0.05-0.1g/mL、0.75-1g/L，所述溶液B与所述丙烯酰胺、N，N'-亚甲基双丙烯酰胺的质量比例为100：(12-16)：(0.01-0.012)。
2.根据权利要求1所述的一种倾斜桩施工方法，其特征在于，所述降滤失剂为腐植酸盐、聚丙烯酸盐或磺酸盐共聚物。
3.根据权利要求1所述的一种倾斜桩施工方法，其特征在于，所述护壁稳定剂为羧甲基纤维素钠和聚丙烯酸盐。
4.根据权利要求1所述的一种倾斜桩施工方法，其特征在于，所述沉渣剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铁或明矾。
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