CN115852944A - 采用化学泥浆护壁成孔的灌注桩施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用化学泥浆护壁成孔的灌注桩施工方法，包括：S1、施工场地的回填和平整处理，使施工场地满足设计要求；S2、施工场地测量定位灌注桩桩位，在桩位处成孔、取土，下放钢套管至预设深度；S3、在钢套管周边夯实，化学泥浆护壁施工，旋挖钻机钻孔并及时清孔；S4、绑扎钢筋笼，并将钢筋笼和导管安装于灌注桩孔内；S5、采用导管法浇筑混凝土形成灌注桩；S6、通过振动锤振动配合拔出钢套管，成桩后对混凝土灌注桩进行验收，检验合格即完成混凝土灌注桩施工。本发明采用泥浆聚合物的性能直接对孔壁提供压力，防止钻孔坍塌。
Description
技术领域
本发明涉及灌注桩施工领域。更具体地说，本发明涉及一种采用化学泥浆护壁成孔的灌注桩施工方法。
背景技术
近年来，国家经济的飞速增长，建筑市场也日益扩大，不少项目存在桩基施工，根据现场施工进度及安全文明施工要求，对桩基的施工质量、成孔效率及现场的环保要求不断提高。旋挖钻机成为较为主流的桩基施工选择，其具有成孔质量好、高效、低噪、污染少等特点，旋挖钻机在施工时需采用泥浆配合旋挖施工，以保证孔比的稳定性，传统的泥浆护壁是依靠向孔内不间断注入泥浆来保证孔内内外水压的平衡进而达到保护孔壁的效果。
目前国内传统的泥浆护壁采用的是膨润土矿物泥浆护壁，采用膨润土矿物泥浆存在以下问题：1)膨润土泥浆在钻孔桩钻进过程中消耗量较大，一是因为在钻进过程中，泥浆中的膨润土依附于已成型的孔桩壁，形成护壁泥皮；二是膨润土泥浆在循环过程中不断掺入各种钻渣杂物，形成废浆；2)膨润土泥浆钻孔在施工过程中因等待时间较长会多出一道施工工序，即二次清孔，此工序加大了人工成本，延长了施工时间；3)膨润土泥浆钻孔在施工中会不断产生废浆，现场需及时对废弃泥浆进行清运，增加了运输和处理成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用化学泥浆护壁成孔的灌注桩施工方法，采用泥浆聚合物的性能直接对孔壁提供压力，防止钻孔坍塌。
本发明解决此技术问题所采用的技术方案是：一种采用化学泥浆护壁成孔的灌注桩施工方法，包括：
S1、施工场地的回填和平整处理，使施工场地满足设计要求；
S2、施工场地测量定位灌注桩桩位，在桩位处成孔、取土，下放钢套管至预设深度；
S3、在钢套管周边夯实，化学泥浆护壁施工，旋挖钻机钻孔并及时清孔；
S4、绑扎钢筋笼，并将钢筋笼和导管安装于灌注桩孔内；
S5、采用导管法浇筑混凝土形成灌注桩；
S6、通过振动锤振动配合拔出钢套管，成桩后对混凝土灌注桩进行验收，检验合格即完成混凝土灌注桩施工。
优选的是，所述步骤S2中，将钢套管通过法兰装置与振动锤固定，通过振动锤将钢套管下放至设定深度。
优选的是，所述S3中，化学泥浆材料的制备方法包括：
高分子聚合物、星形阳离子聚丙烯酰胺、瓜尔胶、高岭土和水按质量比0.5:10:4～5:15:21～28在55℃下转速1200r/min搅拌60min，即得。
优选的是，所述S3中化学泥浆护壁施工包括：
S32、制备化学泥浆：向泥浆池中加水，并添加调节剂调节pH至8～10，之后加入化学泥浆材料，在转速300r/min搅拌15～20min形成化学泥浆。
优选的是，所述S3中旋挖钻机钻孔并清。
S33、通过旋挖钻机钻孔至设定深度后，进行清渣，保证清渣后孔内钻孔渣厚度不超过2cm，旋挖钻机正常钻进，并注入化学泥浆到钢套筒范围内。
优选的是，所述S5中，灌注导管上部延伸出灌注桩上方，灌注导管下部通过固定件与钢套管固定提前固定，灌注导管的上部和下部通过管接头连接，灌注导管的上端通接头与灌注料斗连接，对灌注桩孔进行灌注。
优选的是，灌注导管灌注过程中，当灌注时间超过20min时，通过振动锤与灌注导管连接，开启振动锤振动2-5min之后，再将灌注料斗与灌注导管连接，继续灌注混凝土，完成灌注后，通过振动锤振动配合将上部导管拔出钢套筒，灌注导管的下部随钢套管同步拔出。
本发明至少包括以下有益效果：
1)含砂率极低、渗透能力强、性能持久性强、黏度高护壁效果更加突出，能够有效地防止塌孔现象的发生。
2)化学泥浆不会在孔壁上形成厚泥皮，沉渣少，增强桩基承载力，采用本申请的化学泥浆，桩基承载力增强了32％。
3)清洁环保，可循环利用，便于市政工程的文明施工和环境保护。
4)减少施工成本和人工，提高施工进度和质量。
5)化学泥浆中含砂率低，灌注过程中和混凝土可以自行分离，提高了混凝土的浇筑质量。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合实施例对本发明进行说明前，需要特别指出的是：本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。
此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，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的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
以下结合实施例及实施对本发明作进一步的详细说明，其具体实施过程如下：
本发明提供一种采用化学泥浆护壁成孔的灌注桩施工方法，包括：
S1、施工场地的回填和平整处理，使施工场地满足设计要求；
S2、施工场地测量定位灌注桩桩位，在桩位处成孔、取土，下放钢套管至预设深度；
S3、在钢套管周边夯实，化学泥浆护壁施工，旋挖钻机钻孔并及时清孔；
S4、绑扎钢筋笼，并将钢筋笼和导管安装于灌注桩孔内；
S5、采用导管法浇筑混凝土形成灌注桩；
S6、通过振动锤振动配合拔出钢套管，成桩后对混凝土灌注桩进行验收，检验合格即完成混凝土灌注桩施工。
本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：所述步骤S2中，将钢套管通过法兰装置与振动锤固定，通过振动锤将钢套管下放至设定深度。
本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：所述S3中，化学泥浆材料的制备方法包括：
高分子聚合物、星形阳离子聚丙烯酰胺、瓜尔胶、高岭土和水按质量比0.5:10:4～5:15:21～28在55℃下转速1200r/min搅拌60min，即得。
所述星形阳离子聚丙烯酰胺为现有材料，是以季戊四醇为核，将AM/DMDAAC两种单体在水溶液中，通过自由基共聚反应制备阳离子聚丙烯酰胺。
所述高分子聚合物制备方法为：将水、丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、聚乙二醇甲基丙烯酸二十二烷基酯按质量比22:1:3溶解混合，持续通入氮气35min并按转速300r/min搅拌，升温至70℃，加入V-50引发剂，保温2小时，即可，聚合完成后经过造粒、干燥、粉碎可用于保存。
本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：所述S3中化学泥浆护壁施工包括：
S32、制备化学泥浆：向泥浆池中加水，并添加调节剂调节pH至8～10，在本实施例中pH调节剂为氢氧化钠溶液，之后按照每100m3水加入45kg化学泥浆材料，在转速300r/min搅拌15～20min形成化学泥浆。
本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：所述S3中旋挖钻机钻孔并清。
S33、通过旋挖钻机钻孔至设定深度后，进行清渣，保证清渣后孔内钻孔渣厚度不超过2cm，旋挖钻机正常钻进，并注入化学泥浆到钢套筒范围内。
本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：所述S5中，灌注导管上部延伸出灌注桩上方，灌注导管下部通过固定件与钢套管固定提前固定，灌注导管的上部和下部通过管接头连接，灌注导管的上端通接头与灌注料斗连接，对灌注桩孔进行灌注。
本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：灌注导管灌注过程中，当灌注时间超过20min时，通过振动锤与灌注导管连接，开启振动锤振动2-5min之后，再将灌注料斗与灌注导管连接，继续灌注混凝土，防止混凝土堵管，完成灌注后，通过振动锤振动配合将上部导管拔出钢套筒，灌注导管的下部随钢套管同步拔出。
本申请采用了化学泥浆材料，化学聚合物泥浆可以加强钻孔桩在作业过程中对孔壁的保卫能力，阻止孔内泥浆与地层缝隙中地下水的相互渗透，显著地加快了钻渣的凝聚与沉淀速度，显著地提高了施工场地清洁，显著地减少了钻孔桩废弃浆液的产生，下面通过实施例和对比例进行施工效果的比较，按照GB51004-2015进行测试，并在现场同一施工场地选取多个底层结构类似的工段进行效果试验，测试结果见表1。
实施例1
化学泥浆的制备方法包括：
步骤一、高分子聚合物、星形阳离子聚丙烯酰胺、瓜尔胶、高岭土和水按质量比0.5:10:4:15:22在55℃下转速1200r/min搅拌60min，即得，之后经过造粒、干燥、粉碎可用于保存。
所述星形阳离子聚丙烯酰胺为现有材料，是以季戊四醇为核，将AM/DMDAAC两种单体在水溶液中，通过自由基共聚反应制备阳离子聚丙烯酰胺。
所述高分子聚合物制备方法为：在反应器中将水、丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、聚乙二醇甲基丙烯酸二十二烷基酯按质量比22:1:3溶解混合，持续通入氮气35min并按转速300r/min搅拌，升温至68℃，加入V-50引发剂，V-50引发剂是加入水的质量的0.06％，保温2小时，即可，聚合完成后经过造粒、干燥、粉碎可用于保存。
步骤二、制备化学泥浆：向泥浆池中加水，并添加氢氧化钠溶液调节pH至9，之后按照每100m3水加入45kg化学泥浆材料，在转速300r/min搅拌15min形成化学泥浆。
对比例1
化学泥浆的制备方法包括：
步骤一、高分子聚合物、网状阳离子聚丙烯酰胺、瓜尔胶、高岭土和水按质量比0.5:10:4:15:22在55℃下转速1200r/min搅拌60min，即得，之后经过造粒、干燥、粉碎可用于保存。
所述高分子聚合物制备方法为：将水、丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、聚乙二醇甲基丙烯酸二十二烷基酯按质量比22:1:3溶解混合，持续通入氮气35min并按转速300r/min搅拌，升温至68℃，加入V-50引发剂，V-50引发剂是加入水的质量的0.06％，保温2小时，即可，聚合完成后经过造粒、干燥、粉碎可用于保存。
步骤二、制备化学泥浆：向泥浆池中加水，并添加氢氧化钠溶液调节pH至9，之后按照每100m3水加入45kg化学泥浆材料，在转速300r/min搅拌15min形成化学泥浆。
对比例2
化学泥浆的制备方法包括：
步骤一、星形阳离子聚丙烯酰胺、瓜尔胶、高岭土和水按质量比10:4:15:22在55℃下转速1200r/min搅拌60min，即得，之后经过造粒、干燥、粉碎可用于保存。
所述星形阳离子聚丙烯酰胺为现有材料，是以季戊四醇为核，将AM/DMDAAC两种单体在水溶液中，通过自由基共聚反应制备阳离子聚丙烯酰胺。
步骤二、制备化学泥浆：向泥浆池中加水，并添加氢氧化钠溶液调节pH至9，之后按照每100m3水加入45kg化学泥浆材料，在转速300r/min搅拌15min形成化学泥浆。
对比例3采用膨润土泥浆
表1
通过表1可以看到，实施例1化学泥浆中高分子聚合物和星形阳离子聚丙烯酰胺两种聚合物制备的泥浆对岩土颗粒间产生了很强的胶结作用，且水解后形成的分子链大限度地粘住并沉淀钻屑，能有效降低失水量和含砂率，在成孔后沉渣情况较稳定，无需增加二次清孔工序。将实施例1中的星状阳离子聚丙烯酰胺替换为对比例1中的网状阳离子聚丙烯酰胺，其护壁效果较差，钻孔过程中出现塌孔现象，这可能是因为阳离子聚丙烯酰胺的空间结构差异导致的，星状阳离子聚丙烯酰胺能与岩土颗粒之间形成由上及下、由内到外的桥接链，吸附力较强，对岩土颗粒间产生了很强的胶结作用，当将化学泥浆中的高分子聚合物去除，化学泥浆各方面的性能都大大降低，这是由于加入高分子聚合物能加速化学泥浆的水解，形成的分子链最大限度地粘住并沉淀钻屑。对比例3中膨润土泥浆在循环过程中不断掺入各种钻渣杂物，形成废浆，需要二次清孔，此工序加大了人工成本，延长了施工时间。并且制备时需要大量的膨润土，因此在材料购买方面，膨润土泥浆因原材料需求量大，施工现场一般场地较为狭窄，需分多次购买膨润土等材料，而采用本申请实施例1的化学泥浆无须经常购买原材，可一次性购买，因此化学泥浆在具体操作中的优势。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。
Claims (7)
1.一种采用化学泥浆护壁成孔的灌注桩施工方法，其特征在于，包括：
S1、施工场地的回填和平整处理，使施工场地满足设计要求；
S2、施工场地测量定位灌注桩桩位，在桩位处成孔、取土，下放钢套管至预设深度；
S3、在钢套管周边夯实，化学泥浆护壁施工，旋挖钻机钻孔并及时清孔；
S4、绑扎钢筋笼，并将钢筋笼和导管安装于灌注桩孔内；
S5、采用导管法浇筑混凝土形成灌注桩；
S6、通过振动锤振动配合拔出钢套管，成桩后对混凝土灌注桩进行验收，检验合格即完成混凝土灌注桩施工。
2.如权利要求1所述的采用化学泥浆护壁成孔的灌注桩施工方法，其特征在于，所述步骤S2中，将钢套管通过法兰装置与振动锤固定，通过振动锤将钢套管下放至设定深度。
3.如权利要求1或2所述的采用化学泥浆护壁成孔的灌注桩施工方法，其特征在于，所述S3中，化学泥浆材料的制备方法包括：
高分子聚合物、星形阳离子聚丙烯酰胺、瓜尔胶、高岭土和水按质量比0.5:10:4～5:15:21～28在55℃下转速1200r/min搅拌60min，即得。
4.如权利要求3所述的采用化学泥浆护壁成孔的灌注桩施工方法，其特征在于，所述S3中化学泥浆护壁施工包括：
S32、制备化学泥浆：向泥浆池中加水，并添加调节剂调节pH至8～10，之后加入化学泥浆材料，在转速300r/min搅拌15～20min形成化学泥浆。
5.如权利要求1或3所述的采用化学泥浆护壁成孔的灌注桩施工方法，其特征在于，所述S3中旋挖钻机钻孔并清。
S33、通过旋挖钻机钻孔至设定深度后，进行清渣，保证清渣后孔内钻孔渣厚度不超过2cm，旋挖钻机正常钻进，并注入化学泥浆到钢套筒范围内。
6.如权利要求1所述的采用化学泥浆护壁成孔的灌注桩施工方法，其特征在于，所述S5中，灌注导管上部延伸出灌注桩上方，灌注导管下部通过固定件与钢套管固定提前固定，灌注导管的上部和下部通过管接头连接，灌注导管的上端通接头与灌注料斗连接，对灌注桩孔进行灌注。
7.如权利要求6所述的采用化学泥浆护壁成孔的灌注桩施工方法，其特征在于，灌注导管灌注过程中，当灌注时间超过20min时，通过振动锤与灌注导管连接，开启振动锤振动2-5min之后，再将灌注料斗与灌注导管连接，继续灌注混凝土，完成灌注后，通过振动锤振动配合将上部导管拔出钢套筒，灌注导管的下部随钢套管同步拔出。
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2022
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