CN114718079B - 花岗岩风化区防涌砂施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的花岗岩风化区防涌砂施工方法调整了泥浆的比重及泥浆内混合材质的配比，在不影响施工取土的环境下增加了泥浆对孔底的压力，避免花岗岩残积土在施工中产生流砂，钠基膨润土和纯碱增加泥浆的膨润性、粘结性、触变性和悬浮性，以减少泥浆原浆的使用量、润滑冷却取土钻具；羧甲基纤维素具有增稠作用以增强土渣悬浮效果，同时减少泥浆失水量；因而本发明在加入纯碱提高搅拌混合物的基础上，再添加羧甲基纤维素，确保混合浆混合后能增强孔底压力，同时能减少花岗岩残积土的崩解，利于搓管机的施工取土作业。
Description
技术领域
本发明专利涉及施工方法的技术领域，具体而言，涉及花岗岩风化区防涌砂施工方法。
背景技术
荤素桩咬合支护是基坑常用的支护方法，成桩时利用搓管机将钢套筒打入地中，利用冲抓斗挖空钢套筒内的泥土，之后向钢套筒内防止钢筋笼或者灌注混凝土形成桩，以支护基坑的侧壁。
请参考图1，在地面400中打入钢套筒500时，地表下方存在含水的花岗岩风化土层，图1中的300为地下含水层水位，花岗岩风化土的孔隙大，颗粒集配不连续，极细砂含量高，遇水容易崩解，搓管机在施工的过程中，由于钢套筒500 内的土层200高度降低，土层200对地下水的压力减小，花岗岩风化土层的地下水300容易携带细砂从钢套筒500底端冲破取土面200而涌入钢套筒500内，即涌砂现象。
为了避免涌砂的问题发生，现有的一种操作方式是利用废弃泥浆100填充在钢套筒500内，补充取土面200上层的压力。系统性地准确避免用砂现象的产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种花岗岩风化区防涌砂施工方法，旨在解决现有技术中搓管机在花岗岩风化土地区施工容易出现流砂的问题。
本发明公开的花岗岩风化区防涌砂施工方法，包括：
步骤一：将钢套筒搓入施工地面，并移出所述钢套筒内的土形成桩孔；
步骤二：获取泥浆，分离泥浆中的砂子并调节泥浆的比重至标准范围值；
步骤三：计算泥浆质量，在泥浆中加入钠基膨润土、纯碱后并搅拌形成搅拌混合物；
步骤四：在搅拌混合物中加入羧甲基纤维素形成混合浆；
步骤五：将混合浆灌注至桩孔内至目标高度。
进一步的，所述调节泥浆的比重至标准范围值具体包括：
若泥浆的比重小于标准范围值，则静置泥浆后抽出泥浆上层清液，直至剩余部分泥浆的比重提升至标准范围值；
若泥浆的比重大于标准范围值，则在泥浆中加入水，直至泥浆比重降低至标准范围值内。
进一步的，所述标准范围值为1.08至1.25。
进一步的，所述混合浆在泥浆箱中形成，所述泥浆箱包括：箱体、设置在所述箱体的一侧的流槽、安装在所述箱体上封闭所述流槽的排水板、设置在所述流槽上位于所述箱体外壁上的密封垫，所述排水板贴靠所述密封垫固定在所述箱体上；
泥浆容纳在所述箱体内，所述排水板可拆卸安装在所述箱体上，所述箱体内的液体从所述流槽所述排水板的上方流出所述箱体。
进一步的，所述混合浆在泥浆箱中形成，所述泥浆箱的下表面呈圆锥形，所述泥浆箱下表面设置有排水阀，泥沙沉降在所述泥浆箱下表面并经由所述排水阀流出所述泥浆箱。
进一步的，所述步骤三具体为：泥浆中加入泥浆质量2％至8％的钠基膨润土；泥浆中加入泥浆质量0.1％至0.5％的纯碱。
进一步的，所述步骤四具体为：搅拌混合物中加入搅拌混合物质量0.1％至 0.5％的羧甲基纤维素。
进一步的，所述步骤五具体包括：测量地下水水位高度，并在所述钢套筒内灌注混合浆使混合浆高于地下水水位高度。
进一步的，所述步骤三和所述步骤四进行在泥浆箱内混合；所述泥浆箱内设置有：呈棱柱型的转动轴、套装在所述转动轴上的多个移动环、设置在所述转动轴外壁上的多个限位环；
所述移动环安装在相邻两个所述限位环之间，所述限位环限制所述移动环在所述转动轴上的最大移动距离；
所述移动环上设置有多个叶片，所述转动轴带动所述移动环旋转使所述叶片搅拌所述泥浆或所述搅拌混合物。
进一步的，所述转动轴内设置有填料腔，所述填料腔沿所述转动轴轴线设置并贯穿所述填料腔，所述填料腔底端开口封闭；
相邻所述限位环之间设置有出料口，所述填料腔内设置有多个倾斜片，物料进入所述填料腔，并经由所述倾斜片导入所述出料口连通，高压气体通入所述填料腔使物料经由所述出料口进入所述泥浆箱；
所述移动环和所述叶片中设置有连接管，所述移动环移动至所述出料口，使所述连接管与所述出料口连通，物料经由所述连接管移出所述填料腔。
与现有技术相比，本发明公开的花岗岩风化区防涌砂施工方法调整了泥浆的比重及泥浆内混合材质的配比，在不影响施工取土的环境下增加了泥浆对孔底的压力，所述钠基膨润土增加泥浆的膨润性、粘结性、触变性和悬浮性，以减少泥浆原浆的使用量、增加泥浆对底壁的压力、润滑冷却取土钻具、增加泥浆的混合程度，延长泥浆沉降的时间；加入纯碱是为了减小搅拌混合物中钙离子浓度，确保钠基膨润土对搅拌混合物的增强效果；所述羧甲基纤维素具有增稠作用以增强土渣悬浮效果，同时减少泥浆失水量，因而本发明在加入纯碱提高搅拌混合物的基础上，再添加羧甲基纤维素，确保混合浆在混合后能孔底增强压力，同时能减少花岗岩残积土的崩解，利于搓管机的施工取土作业。
附图说明
图1是本发明花岗岩风化区防涌砂施工方法的操作环境示意图；
图2是本发明中的泥浆箱的立体示意图；
图3是泥浆箱中的转动轴及转动轴上安装部件的立体结构示意图；
图4是图3的剖面结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述：
请参考图1，本发明公开了花岗岩风化区防涌砂施工方法，包括：
步骤一：将钢套筒搓入施工地面，并移出所述钢套筒内的土形成桩孔，所述桩孔用于后期放置钢筋笼和/或灌注水泥形成互相咬合的荤素桩。
步骤二：获取泥浆，分离泥浆中的砂子并调节泥浆的比重至标准范围值，在本发明的一个具体的实施例中，所述标准范围值为1.08至1.25。若泥浆的比重值小于1.08，会造成泥浆水量过多，无法起到护壁效果和对取土面压力不足的问题；若泥浆比重值大于1.25，容易造成泥浆量过多影响取土作业的问题。
步骤三：计算泥浆质量，在泥浆中加入钠基膨润土、纯碱后并搅拌形成搅拌混合物。
在本实施例中，所述钠基膨润土增加泥浆的膨润性、粘结性、触变性和悬浮性，以减少泥浆原浆的使用量、泥浆支撑桩孔侧壁和底壁的压力、润滑冷却取土钻具、增加泥浆的混合程度，延长泥浆沉降的时间；加入纯碱是为了减小搅拌混合物中钙离子浓度，确保钠基膨润土对搅拌混合物的增强效果。加入的钠基膨润土、纯碱取决于计算的使用的泥浆的质量，具体为：泥浆中加入泥浆质量2％至 8％的钠基膨润土；泥浆中加入泥浆质量0.1％至0.5％的纯碱。
步骤四：在搅拌混合物中加入羧甲基纤维素形成混合浆。所述羧甲基纤维素具有增稠作用以增强土渣悬浮效果，同时减少泥浆失水量，因而本发明在加入纯碱提高搅拌混合物的基础上，再添加羧甲基纤维素，确保混合浆混合后的孔底护壁效果。其中，搅拌混合物中加入搅拌混合物质量0.1％至0.5％的羧甲基纤维素。
步骤五：将混合浆灌注至桩孔内至目标高度。目标高度取决于计算获取的地下水水位高度与当前取土面的高度，由于混合浆大致呈液体且与水的比重在1.08 至1.25之间，需要使得泥浆对桩孔底面土产生压力，减少地下水对孔底风化土层的压力差，防止地下水涌入桩孔内出现管涌问题。因而，在本发明的一个可实现的实施例中，所述步骤五具体包括：测量地下水水位高度，并在所述钢套筒内灌注混合浆使混合浆高于地下水水位高度。
在上述的实施例中，所述步骤二中所述调节泥浆的比重至标准范围值具体操作包括：
若泥浆的比重小于标准范围值，则静置泥浆后抽出泥浆上层清液，直至剩余部分泥浆的比重提升至标准范围值；
若泥浆的比重大于标准范围值，则在泥浆中加入水，直至泥浆比重降低至标准范围值内。
所述泥浆为悬浊液，当泥浆的比重过小，则静置泥浆待泥浆中的悬浊物下沉，上层的液体水占比较大，排除该部分的上层液体即可增加泥浆整体比重值。
请参考图2，本发明中所述混合浆在泥浆箱中形成，所述泥浆箱包括：箱体1、设置在所述箱体1的一侧的流槽11、安装在所述箱体1上封闭所述流槽11 的排水板13、设置在所述流槽11上位于所述箱体1外壁上的密封垫12，所述排水板13贴靠所述密封垫12固定在所述箱体1上；
泥浆容纳在所述箱体1内，所述排水板13可拆卸安装在所述箱体1上，所述箱体1内的液体从所述流槽11所述排水板13的上方流出所述箱体1。
所述混合浆在泥浆箱中形成，所述泥浆箱的下表面呈圆锥形，所述泥浆箱下表面设置有排水阀14，泥沙沉降在所述泥浆箱下表面并经由所述排水阀14流出所述泥浆箱。
在上述的实施例中，泥浆中泥沙的沉降速度快于悬浊物而积于泥浆箱的底部，泥浆箱底部设置成锥形的目的是方便泥沙在泥浆箱底壁的集中，打开排水阀 14，泥浆流出泥浆箱时，将积于泥浆箱底壁的泥沙带出，即刻起到降低泥沙含量的目的。
请参考图3和图4，所述步骤三和所述步骤四在泥浆箱内进行混合；所述泥浆箱内设置有：呈棱柱型的转动轴2、套装在所述转动轴2上的多个移动环21、设置在所述转动轴2外壁上的多个限位环22。所述移动环21安装在相邻两个所述限位环22之间，所述限位环22限制所述移动环21在所述转动轴2上的最大移动距离。
所述移动环21上设置有多个叶片210，所述转动轴2带动所述移动环21旋转使所述叶片210搅拌所述泥浆或所述搅拌混合物。所述转动轴2在带动移动环 21旋转的时候，所述移动环21受到液体的作用力而沿所述转动轴2移动，移动环21移动的过程中对限制环区域内的不同高度的液体进行搅拌，起到充分搅拌泥浆的效果。
所述转动轴2内设置有填料腔24，所述填料腔24沿所述转动轴2轴线设置并贯穿所述填料腔24，所述填料腔24底端开口封闭；
相邻所述限位环22之间设置有出料口23，所述填料腔24内设置有多个倾斜片241，物料进入所述填料腔24，并经由所述倾斜片241导入所述出料口23连通，高压气体通入所述填料腔24使物料经由所述出料口23进入所述泥浆箱；
所述移动环21和所述叶片210中设置有连接管211，所述移动环21移动至所述出料口23，使所述连接管211与所述出料口23连通，物料经由所述连接管 211移出所述填料腔24。
在上述的实施例中，物料(即羧甲基纤维素、纯碱、钠基膨润土)通过转动轴2中填料腔24的上端开口填入，避免物料直接投入泥浆箱内物料混合不均匀的问题。
物料通过填料腔24中多个倾斜片241的分料区隔，使物料通过多孔分散地进入泥浆内部，使物料与泥浆进行充分地混合。
在本发明的一个优选的实施例中，所述移动环21及所述叶片210上设置有连接管211，移动环21在所述转动轴2上移动使所述连接管211对准所述出料口 23时，物料经由所述连接管211和所述出料口23流出所述填料腔24。移动环21 和叶片210增加物料在泥浆箱内的散布范围，增加物料与泥浆的混合度，使物料与泥浆快速混合。
本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.花岗岩风化区防涌砂施工方法，其特征在于，包括：
步骤一：将钢套筒搓入施工地面，并移出所述钢套筒内的土形成桩孔；
步骤二：获取泥浆，分离泥浆中的砂子并调节泥浆的比重至标准范围值；
步骤三：计算泥浆质量，在泥浆中加入钠基膨润土、纯碱后并搅拌形成搅拌混合物；
步骤四：在搅拌混合物中加入羧甲基纤维素形成混合浆；
步骤五：将混合浆灌注至桩孔内至目标高度；
所述混合浆在泥浆箱中形成，所述泥浆箱包括：箱体、设置在所述箱体的一侧的流槽、安装在所述箱体上封闭所述流槽的排水板、设置在所述流槽上位于所述箱体外壁上的密封垫，所述排水板贴靠所述密封垫固定在所述箱体上；
泥浆容纳在所述箱体内，所述排水板可拆卸安装在所述箱体上，所述箱体内的液体从所述排水板的上方流出所述箱体；
所述混合浆在泥浆箱中形成，所述泥浆箱的下表面呈圆锥形，所述泥浆箱下表面设置有排水阀，泥沙沉降在所述泥浆箱下表面并经由所述排水阀流出所述泥浆箱；
所述步骤三和所述步骤四进行在泥浆箱内混合；所述泥浆箱内设置有：呈棱柱型的转动轴、套装在所述转动轴上的多个移动环、设置在所述转动轴外壁上的多个限位环；
所述移动环安装在相邻两个所述限位环之间，所述限位环限制所述移动环在所述转动轴上的最大移动距离；
所述移动环上设置有多个叶片，所述转动轴带动所述移动环旋转使所述叶片搅拌所述泥浆或所述搅拌混合物；
所述转动轴内设置有填料腔，所述填料腔沿所述转动轴的轴线设置并贯穿所述转动轴，所述填料腔底端开口封闭；
相邻所述限位环之间设置有出料口，所述填料腔内设置有多个倾斜片，物料进入所述填料腔，并经由所述倾斜片导入至所述出料口，高压气体通入所述填料腔使物料经由所述出料口进入所述泥浆箱；
所述移动环和所述叶片中设置有连接管，所述移动环移动至所述出料口，使所述连接管与所述出料口连通，物料经由所述连接管移出所述填料腔。
2.根据权利要求1所述的花岗岩风化区防涌砂施工方法，其特征在于，所述调节泥浆的比重至标准范围值具体包括：
若泥浆的比重小于标准范围值，则静置泥浆后抽出泥浆上层清液，直至剩余部分泥浆的比重提升至标准范围值；
若泥浆的比重大于标准范围值，则在泥浆中加入水，直至泥浆比重降低至标准范围值内。
3.根据权利要求2所述的花岗岩风化区防涌砂施工方法，其特征在于，所述标准范围值为1.08至1.25。
4.根据权利要求1所述的花岗岩风化区防涌砂施工方法，其特征在于，所述步骤三具体为：泥浆中加入泥浆质量2%至8%的钠基膨润土；泥浆中加入泥浆质量0.1%至0.5%的纯碱。
5.根据权利要求1所述的花岗岩风化区防涌砂施工方法，其特征在于，所述步骤四具体为：搅拌混合物中加入搅拌混合物质量0.1%至0.5%的羧甲基纤维素。
6.根据权利要求1所述的花岗岩风化区防涌砂施工方法，其特征在于，所述步骤五具体包括：测量地下水水位高度，并在所述钢套筒内灌注混合浆使混合浆高于地下水水位高度。
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