CN114134885A - 一种钻孔灌注桩的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及灌注桩领域，具体公开了一种钻孔灌注桩的施工方法。一种钻孔灌注桩的施工方法，包括：步骤1），压套管；步骤2），钻进形成桩孔；步骤3），注水清洗桩孔；步骤4），将桩孔中水抽出；步骤5），加热套管，恒温200‑250℃，保持10‑30min，停止加热，套管自然冷却；步骤6），在桩孔中放入钢筋笼，并向桩孔中注满混凝土拌和料；步骤7），拔出套管，静置10‑30min；步骤8），再次向桩孔中注满混凝土拌和料，养护，得钻孔灌注桩；混凝土拌和料包括：水、水泥、粉煤灰、砂、石、氮化硼粉末、不锈钢粉末、减水剂、缓凝剂。本发明具有降低施工难度的优点。
Description
技术领域
本发明涉及灌注桩领域，尤其是涉及一种钻孔灌注桩的施工方法。
背景技术
钻孔灌注桩是通过钻孔的手段在地基形成桩孔，然后在桩孔中放入钢筋笼，然后浇注混凝土拌和料，经养护后形成的钢筋混凝土桩体。
灌注桩由于没有挤土的过程，因此，土壤对桩体的摩擦力较少，主要靠灌注的混凝土拌和料在水化反应过程中与桩孔侧壁土壤产生胶结力以使得灌注桩与土壤紧密结合，从而提高桩体的稳定性以提高桩体承重能力。
但是，由于一般的钻孔灌注桩只能使得桩体侧壁与桩孔侧壁产生一定的胶结作用，产生胶结力的作用区域较少，虽然桩体自身强度较高，但土壤对桩体限制移动的效果相对较低，因此，为了提高钻孔灌注桩的承重能力，通常需要更深的桩孔深度或甚至将桩孔钻进至岩石层，使得桩体与土壤产生胶结作用的面积更大，或利用岩石层对桩体承重，从而保证桩体承受建筑重量的效果，由于桩孔越深，出现塌孔的可能性就越大，导致施工难度较大，因此还有改善空间。
发明内容
为了降低施工难度，本申请提供一种钻孔灌注桩的施工方法。
本申请提供的一种钻孔灌注桩的施工方法采用如下的技术方案：
一种钻孔灌注桩的施工方法，包括以下步骤：
步骤1)，压套管；
步骤2)，钻进形成桩孔；
步骤3)，注水清洗桩孔，具体如下：
通过注水管靠近桩孔孔底注入清水，注水压力(MPa)的计算公式如下：
注水持续时间10-30min；
步骤4)，将桩孔中水抽出；
步骤5)，加热套管，恒温200-250℃，保持10-30min，停止加热，套管自然冷却；
步骤6)，在桩孔中放入钢筋笼，并向桩孔中注满混凝土拌和料；
步骤7)，拔出套管，静置10-30min；
步骤8)，再次向桩孔中注满混凝土拌和料，养护，得钻孔灌注桩；
所述混凝土拌和料包括以下质量分数的组分：
水100份；
水泥324-326份；
粉煤灰27-29份；
砂395-340份；
石530-540份；
氮化硼粉末66-68份；
不锈钢粉末131-135份；
减水剂4.8-5.2份；
缓凝剂0.98-1.02份。
通过采用上述技术方案，通过加热套管，使得桩孔孔壁的土壤被加热，土壤中水分蒸发，使得桩孔孔壁的土壤产生更多孔隙，而且水分在高温蒸发的过程中会产生沸腾的状态，从而更好地撑开土壤的孔隙，使得混凝土拌和料得以大量填充至桩孔孔壁的土壤中的孔隙中，使得桩体与桩孔侧壁的土壤除了产生表面的胶结力外，还能因为混凝土拌和料的渗入使得桩体与土壤产生更大范围的胶结力，使得桩体与土壤的相互作用效果扩展至桩体外的一定半径范围内而不再局限于桩体与土壤的面连接，使得土壤能更好地限制桩体运动，对桩体的承重效果较好，使得桩体在长度不变的情况下，能承受更大的重力，在规定的承重要求下，可有效缩减桩孔深度，从而降低施工难度。
虽然土壤的孔隙较窄，但大量的孔隙被混凝土拌和料填满后，通过整体的承力，可产生非常大的承重力，同时，为了保证混凝土拌和料易于渗入土壤的孔隙中，在混凝土拌和料中加入了氮化硼粉末与减水剂配合，使得混凝土拌和料的流动性较佳，以使得混凝土拌和料注入桩孔中后，通过自重即可填充至桩孔侧壁土壤中的孔隙中，以实现提高桩体在土壤中的稳定性的效果。
另外，通过加入不锈钢粉末，使得不锈钢粉末可跟随水泥浆液流动而进入土壤的孔隙中，利用不锈钢粉末补强水泥石，由于水泥石在抗压能力上具有较好的性能但在抗裂能力上相对较弱，而通过不锈钢粉末的加入，利用不锈钢粉末提供抗拉力，其抗拉力提供的过程主要是当粘附在同一不锈钢粉末表面的水泥石欲发生分离运动时，通过不锈钢粉末抵抗拉伸形变的能力限制水泥石分离，虽然不锈钢粉末之间是相互独立的，但由于不锈钢粉末填充量较大，使得不锈钢粉末充满水泥石的各个角落，从宏观上看，水泥块的各处均具有不锈钢粉末提供的抗拉力，因此，虽然从微观上看不锈钢粉末是独立存在的，但在整体上依旧会体现出整体抗裂性能的提升，使得渗入土壤孔隙中的部分混凝土拌和料在固化后具有更强的抗裂性能，以使得土壤支撑桩体的效果更为稳定，不易出现渗入土壤中的部分混凝土断裂导致土壤对桩体的承重效果下降的情况。
通过缓凝剂的加入，使得混凝土拌和料的坍落度经时损失下降，在更长时间内保持较好的流动性，以使得混凝土拌和料更好地通过自重流入土壤的孔隙中，使得土壤支撑桩体的效果较佳。
通过在清孔时采用特定的注水压力，利用水压驱动水流运动，通过水流运动使得孔内及孔底沉渣跟随水流流出孔外，以使得清孔作业更为简单便捷，更好地降低施工难度。
通过加热套管时选用特定的恒温温度，使得水分得以更快蒸发，液相快速转换成气相，产生合适的压力以使得土壤的孔隙被撑大，同时使得土壤除孔隙外的部分更为密实，不易松散崩塌，并且温度不会太高，不易导致土壤结构严重破坏，使得土壤稳定支撑桩体，使得钻孔灌注桩的质量较佳。
优选的，所述步骤3)中，注水管的出水口与桩孔的孔底的间距为0.5-1m。
通过采用上述技术方案，通过具体选择注水管与桩孔的位置，使得在特定的出水压力下，经过合适的距离后，水流冲击在桩孔底部，然后反弹，使得桩孔底部的沉渣易于跟随水流流动以排出桩孔，特定的距离选择避免了水流冲击力太大而导致桩孔底部被水流冲击形成明显凹坑，还能保证水流有足够的动力使得桩孔底部的沉渣被扬起而跟随水流流动以排出桩孔，使得清孔效果较佳。
优选的，所述步骤3)中，注水管的内径为桩孔孔径的10％-15％。
通过采用上述技术方案，通过具体选择特定的注水管内径，配合特定的注水压力，使得水流流量、流速均较为适宜，通过水流将桩孔底部的沉渣排出的效果更佳。
优选的，所述步骤8)中，养护时，在桩孔顶部覆盖塑料膜以将桩孔完全封闭。
通过采用上述技术方案，通过塑料膜封闭桩孔，使得混凝土拌和料中的水分不易挥发，减少桩体细纹，提高桩体的质量。
优选的，所述混凝土拌和料包括以下质量分数的组分：
水100份；
水泥324.5-325.5份；
粉煤灰27.5-28.5份；
砂397-399份；
石533-537份；
氮化硼粉末66.5-67.5份；
不锈钢粉末132-134份；
减水剂4.9-5.1份；
缓凝剂0.99-1.01份。
通过采用上述技术方案，通过各原料具体采用特殊的配比，制得的混凝土拌和料具有更好的流动性，且制得的混凝土具有更好的物理性能，质量较佳。
优选的，所述减水剂为木质素磺酸钠、磺化三聚氰胺甲醛树脂的复配。
通过采用上述技术方案，通过木质素磺酸钠、磺化三聚氰胺甲醛树脂复配形成减水剂，使得减水效果较佳，可有效减少水的用量，更不易出现沁水现象，制得的桩体质量更佳。
优选的，所述木质素磺酸钠、磺化三聚氰胺甲醛树脂的质量比例为1：0.4。
通过采用上述技术方案，通过特定比例配合，减水效果更佳，流动性更好，使得混凝土拌和料更易于填充至土壤的孔隙中，土壤支撑桩体的效果更佳。
优选的，所述缓凝剂为葡萄糖酸钠、柠檬酸钠、红糖的复配。
通过采用上述技术方案，通过葡萄糖酸钠、柠檬酸钠、红糖复配形成缓凝剂，使得缓凝的效果较佳，混凝土拌和料的经时损失更少，更长时间保持良好的流动性，使得混凝土拌和料更好地填充土壤的孔隙，使得土壤支撑状态的效果更佳。
优选的，所述缓凝剂为葡萄糖酸钠、柠檬酸钠、红糖的的质量比例为1：3：0.5。
通过采用上述技术方案，通过特定比例配合，使得缓凝效果较好，通过具有较好的保湿性能，使得水分更好地停留在混凝土拌和料中以满足较长时间的水化反应的需求，使得未终凝的桩体不易因水分流失而产生细纹，使得混凝土桩体更为密实，物理性能更佳，质量较好。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请通过加热套管，使得桩孔孔壁的土壤被加热，土壤中水分蒸发，使得桩孔孔壁的土壤产生更多孔隙，而且水分在高温蒸发的过程中会产生沸腾的状态，从而更好地撑开土壤的孔隙，使得混凝土拌和料得以大量填充至桩孔孔壁的土壤中的孔隙中，使得桩体与桩孔侧壁的土壤除了产生表面的胶结力外，还能因为混凝土拌和料的渗入使得桩体与土壤产生更大范围的胶结力，使得桩体与土壤的相互作用效果扩展至桩体外的一定半径范围内而不再局限于桩体与土壤的面连接，使得土壤能更好地限制桩体运动，对桩体的承重效果较好，使得桩体在长度不变的情况下，能承受更大的重力，在规定的承重要求下，可有效缩减桩孔深度，从而降低施工难度。
2、本申请中优选通过加入不锈钢粉末，使得不锈钢粉末可跟随水泥浆液流动而进入土壤的孔隙中，利用不锈钢粉末补强水泥石，由于水泥石在抗压能力上具有较好的性能但在抗裂能力上相对较弱，而通过不锈钢粉末的加入，利用不锈钢粉末提供抗拉力，其抗拉力提供的过程主要是当粘附在同一不锈钢粉末表面的水泥石欲发生分离运动时，通过不锈钢粉末抵抗拉伸形变的能力限制水泥石分离，虽然不锈钢粉末直接是相互独立的，但由于不锈钢粉末填充量较大，使得不锈钢粉末充满水泥石的各个角落，从宏观上看，水泥块的各处均具有不锈钢粉末提供的抗拉力，因此，虽然从微观上看不锈钢粉末是独立存在的，但在整体上依旧会体现出整体抗裂性能的提升，使得渗入土壤孔隙中的部分混凝土拌和料在固化后具有更强的抗裂性能，以使得土壤支撑桩体的效果更为稳定，不易出现渗入土壤中的部分混凝土断裂导致土壤对桩体的承重效果下降的情况。
3、本申请中优选通过葡萄糖酸钠、柠檬酸钠、红糖复配形成缓凝剂，使得缓凝的效果较佳，混凝土拌和料的经时损失更少，更长时间保持良好的流动性，使得混凝土拌和料更好地填充土壤的孔隙，使得土壤支撑状态的效果更佳。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
以下制备例、实施例、对比例中所用原料的来源信息详见表1。
表1
制备例1-5
一种混凝土拌和料，包括以下组分：
水、水泥、粉煤灰、砂、石、氮化硼粉末、不锈钢粉末、减水剂、缓凝剂。
其中，减水剂为木质素磺酸钠、磺化三聚氰胺甲醛树脂的复配，木质素磺酸钠、磺化三聚氰胺甲醛树脂的质量比例为1：0.4。
其中，缓凝剂为葡萄糖酸钠、柠檬酸钠、红糖的复配，缓凝剂为葡萄糖酸钠、柠檬酸钠、红糖的的质量比例为1：3：0.5。
制备例1-5中，各组分的具体投入量(单位kg)详见表2。
表2
制备例1-5中混凝土拌和料的制备方法如下：
步骤01)，将水、水泥、粉煤灰、氮化硼粉末、不锈钢粉末、减水剂、缓凝剂投入搅拌釜中，转速45r/min，搅拌3min，得预混物；
步骤02)，将砂、石投入预混物中，转速30r/min，搅拌8min，得混凝土拌和料。
实施例1
一种钻孔灌注桩的施工方法，包括以下步骤：
步骤1)，压套管，具体如下：
场地整平，测量定位，然后在预设的桩孔处，竖直将套管压入土壤中，首段套管压入深度为1m；
步骤2)，钻进形成桩孔，具体如下：
通过钻机钻孔，每钻进1m，排出土壤并将套管压入1m，再钻进1m，循环钻孔、排土、压套管的步骤，直至钻进至指定深度，以形成桩孔；
步骤3)，注水清洗桩孔，具体如下：
通过注水管靠近桩孔孔底注入清水，注水压力(MPa)的计算公式如下：
本实施例中，桩孔深度为10m，根据公司计算得注水压力为2.1Mpa，注水管的孔径位桩孔孔径的10％，注水管的出水口与桩孔的孔底的间距为0.5m，注水持续时间30min；
步骤4)，将桩孔中水抽出，具体如下：
通过抽水泵抽吸桩孔中的水，若桩孔深度大于8m，则每深8m增加一级抽水泵，以保证抽水效果。
步骤5)，在套筒露出地面的部分缠绕加热带，加热套管，使得套管顶部稳定恒温200℃，保持30min，停止加热，套管自然冷却至室温；
步骤6)，在桩孔中放入钢筋笼，钢筋笼与桩孔同轴线放置，然后向桩孔中注满混凝土拌和料至混凝土拌和料与地面平齐；
步骤7)，拔出套管，静置10min；
步骤8)，再次向桩孔中注满混凝土拌和料至混凝土拌和料与地面平齐，然后用塑料膜覆盖桩孔，以将桩孔口部完全封闭，静置养护28d，得钻孔灌注桩。
本实施例中，混凝土拌和料采用制备例1的混凝土拌和料。
实施例2
一种钻孔灌注桩的施工方法，与实施例1相比，区别仅在于：
本实施例中，混凝土拌和料采用制备例2的混凝土拌和料。
实施例3
一种钻孔灌注桩的施工方法，与实施例1相比，区别仅在于：
本实施例中，混凝土拌和料采用制备例3的混凝土拌和料。
实施例4
一种钻孔灌注桩的施工方法，与实施例1相比，区别仅在于：
本实施例中，混凝土拌和料采用制备例4的混凝土拌和料。
实施例5
一种钻孔灌注桩的施工方法，与实施例1相比，区别仅在于：
本实施例中，混凝土拌和料采用制备例5的混凝土拌和料。
实施例6
一种钻孔灌注桩的施工方法，包括以下步骤：
步骤1)，压套管，具体如下：
场地整平，测量定位，然后在预设的桩孔处，竖直将套管压入土壤中，首段套管压入深度为1m；
步骤2)，钻进形成桩孔，具体如下：
通过钻机钻孔，每钻进1m，排出土壤并将套管压入1m，再钻进1m，循环钻孔、排土、压套管的步骤，直至钻进至指定深度，以形成桩孔；
步骤3)，注水清洗桩孔，具体如下：
通过注水管靠近桩孔孔底注入清水，注水压力(MPa)的计算公式如下：
本实施例中，桩孔深度为10m，根据公司计算得注水压力为3.1Mpa，注水管的孔径位桩孔孔径的15％，注水管的出水口与桩孔的孔底的间距为1m，注水持续时间10min；
步骤4)，将桩孔中水抽出，具体如下：
通过抽水泵抽吸桩孔中的水，若桩孔深度大于8m，则每深8m增加一级抽水泵，以保证抽水效果。
步骤5)，在套筒露出地面的部分缠绕加热带，加热套管，使得套管顶部稳定恒温250℃，保持10min，停止加热，套管自然冷却至室温；
步骤6)，在桩孔中放入钢筋笼，钢筋笼与桩孔同轴线放置，然后向桩孔中注满混凝土拌和料至混凝土拌和料与地面平齐；
步骤7)，拔出套管，静置30min；
步骤8)，再次向桩孔中注满混凝土拌和料至混凝土拌和料与地面平齐，然后用塑料膜覆盖桩孔，以将桩孔口部完全封闭，静置养护28d，得钻孔灌注桩。
本实施例中，混凝土拌和料采用制备例1的混凝土拌和料。
对比例1
一种混凝土拌和料，与制备例3相比，区别仅在于：
采用砂等量代替不锈钢粉末。
对比例2
一种混凝土拌和料，与制备例3相比，区别仅在于：
减水剂中，采用木质素磺酸钠等量代替磺化三聚氰胺甲醛树脂。
对比例3
一种混凝土拌和料，与制备例3相比，区别仅在于：
减水剂中，木质素磺酸钠、磺化三聚氰胺甲醛树脂的质量比例为1：1。
对比例4
一种混凝土拌和料，与制备例3相比，区别仅在于：
缓凝剂中，采用葡萄糖酸钠等量代替柠檬酸钠、红糖。
对比例5
一种混凝土拌和料，与制备例3相比，区别仅在于：
缓凝剂中，葡萄糖酸钠、柠檬酸钠、红糖的的质量比例为1：1：1。
实验1
根据《普通混凝土力学性能试验方法标准GB/T50081-2016》检测各制备例及对比例制得的混凝土拌和料所制备的试样的7天抗压强度、28天抗压强度、28天劈裂抗拉强度。
实验2
根据GBT50080-2016《普通混凝土拌合物性能实验方法标准》，测定各制备例及比较例制备的混凝土拌和料的坍落度及坍落度经时损失。
实验1、2的具体检测数据详见表3。
表3
根据表3中制备例3与对比例1的数据对比可得，制得的混凝土试样的抗压强度相近，无明显变化，而制备例的28d劈裂抗拉强度有明显提升，可见不锈钢粉末的加入，对混凝土的抗裂性能有显著改善。
根据表3中制备例3与对比例2、3的数据对比可得，对比例2、3制得的混凝土拌和料的坍落度有不同程度的下降，且对比例2的混凝土拌和料的坍落度下降得更多，可见木质素磺酸钠、磺化三聚氰胺甲醛树脂以特定比例配合时，能有效提高混凝土拌和料的坍落度，使得混凝土拌和料的流动性更强，更易于渗入土壤孔隙中，使得土壤更好地支撑桩体。
根据表3中制备例3与对比例4、5的数据对比可得，对比例4、5制得的混凝土拌和料的坍落度经时损失有不同程度的上升，且对比例4的混凝土拌和料的坍落度经时损失上升更多，可见葡萄糖酸钠、柠檬酸钠、红糖以特定比例配合是，能有效降低混凝土拌和料的坍落度经时损失，更好地保持流动性，使得混凝土拌和料充分填充土壤孔隙，使得土壤支撑桩体的效果更佳。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (9)
1.一种钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1)，压套管；
步骤2)，钻进形成桩孔；
步骤3)，注水清洗桩孔，具体如下：
通过注水管靠近桩孔孔底注入清水，注水压力(MPa)的计算公式如下：
注水持续时间10-30min；
步骤4)，将桩孔中水抽出；
步骤5)，加热套管，恒温200-250℃，保持10-30min，停止加热，套管自然冷却；
步骤6)，在桩孔中放入钢筋笼，并向桩孔中注满混凝土拌和料；
步骤7)，拔出套管，静置10-30min；
步骤8)，再次向桩孔中注满混凝土拌和料，养护，得钻孔灌注桩；
所述混凝土拌和料包括以下质量分数的组分：
水100份；
水泥324-326份；
粉煤灰27-29份；
砂395-340份；
石530-540份；
氮化硼粉末66-68份；
不锈钢粉末131-135份；
减水剂4.8-5.2份；
缓凝剂0.98-1.02份。
2.根据权利要求1所述的一种钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于：所述步骤3)中，注水管的出水口与桩孔的孔底的间距为0.5-1m。
3.根据权利要求2所述的一种钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于：所述步骤3)中，注水管的内径为桩孔孔径的10％-15％。
4.根据权利要求1所述的一种钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于：所述步骤8)中，养护时，在桩孔顶部覆盖塑料膜以将桩孔完全封闭。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于：所述混凝土拌和料包括以下质量分数的组分：
水100份；
水泥324.5-325.5份；
粉煤灰27.5-28.5份；
砂397-399份；
石533-537份；
氮化硼粉末66.5-67.5份；
不锈钢粉末132-134份；
减水剂4.9-5.1份；
缓凝剂0.99-1.01份。
6.根据权利要求5所述的一种钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于：所述减水剂为木质素磺酸钠、磺化三聚氰胺甲醛树脂的复配。
7.根据权利要求6所述的一种钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于：所述木质素磺酸钠、磺化三聚氰胺甲醛树脂的质量比例为1：0.4。
8.根据权利要求5所述的一种钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于：所述缓凝剂为葡萄糖酸钠、柠檬酸钠、红糖的复配。
9.根据权利要求8所述的一种钻孔灌注桩的施工方法，其特征在于：所述缓凝剂为葡萄糖酸钠、柠檬酸钠、红糖的质量比例为1：3：0.5。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20060105721A (ko) * | 2006-09-19 | 2006-10-11 | 김원철 | 케이싱 및 유공관을 이용한 현장타설말뚝 시공방법 |
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- 2021-12-17 CN CN202111556103.2A patent/CN114134885A/zh active Pending
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