CN208563316U - 一种大直径灌注桩桩底虚土沉渣处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于地基基础工程施工领域，涉及一种大直径灌注桩桩底虚土沉渣处理装置，虚土沉渣位于大直径钻孔灌注桩的下部，喷射装置喷射压力大于35MPa的水泥浆射流冲击破坏虚土沉渣，水泥浆与破坏后的虚土沉渣混合固结形成加固体，桩周钻孔的数量、深度以及距大直径钻孔灌注桩外表面的距离根据大直径钻孔灌注桩直径的大小来确定，桩周钻孔采用钻杆和钻机进行钻孔，取出钻杆和钻机后将喷管插入桩周钻孔内并设置在虚土沉渣以下，喷管与喷射装置连通；其结构简单，布置灵活，不污染环境，沉渣处理效果好，桩基承载力高，适应性强，操作便捷，工效高，而且能缩短施工工期，节约工程造价，具有良好的市场前景和经济效益。

Description

一种大直径灌注桩桩底虚土沉渣处理装置

技术领域：

本实用新型属于地基基础工程施工领域，涉及一种大直径灌注桩桩底虚土沉渣处理装置，通过该装置能够有效提高灌注桩的承载力，还可以缩短施工工期，节约工程造价，经济效益和社会效益显著。

背景技术：

大直径钻孔灌注桩因其适应性好、承载力高、施工方便等优点，在工程施工中被广泛应用，但由于施工设备、技术工艺水平的影响，加之复杂的地质条件，在灌注桩底部不可避免地残留有不同厚度的沉渣或虚土，且很难完全清除，从而容易产生桩底沉渣超标的问题。沉渣的存在，对钻孔灌注桩承载性能有较大影响，如使桩身承载力降低，地基稳定性变差，并使得相同的桩顶荷载下其沉降明显增大，在当前施工现场，诸多工程中会出现因为桩底沉渣厚度超标而进行二次清渣的问题，更有甚者因为沉渣问题导致灌注桩的承载力不足，而致使重新灌注新桩以满足承载力要求，严重拖延了施工进度和消耗了项目资金。

由于超长大直径桩施工工期较长、造价较高，若不能有效发挥桩基承载力，将会严重影响工程的进度，在过去桩基设计中，为了获得足够大的桩基承载力，往往依靠加大桩长、桩径、增加桩数的办法，由此导致工期延长，工程造价增加等系列问题。目前处理桩底虚土和沉渣的方法一般是在浇筑混凝土前进行二次清孔或者在桩顶开孔清理沉渣，现有的这些方法虚土和沉渣处理不彻底，资金消耗高，施工复杂。因此，寻求一种大直径灌注桩桩底虚土沉渣处理装置，在实际的工程施工中，利用高压喷射注浆法处理桩底虚土和沉渣，不用将桩底的虚土和沉渣清除到地表，而是直接对地下虚土和沉渣处进行高压喷射浆液，使之破坏并与水泥浆液相互作用形成固结体。

发明内容：

本实用新型的发明目的在于克服现有技术存在的缺点，设计一种大直径灌注桩桩底虚土沉渣处理装置，在不将灌注桩桩底的虚土和沉渣清除到地表的情况下(保护环境，绿色施工)，高效处理利用桩底虚土和沉渣，利用高压喷射注浆的方法使桩底的虚土和沉渣与喷射的水泥浆液混合固结形成坚硬的固结体，从而达到提高桩基承载力、缩短工期、节约造价的目的。

为了实现上述目的，本实用新型所述大直径灌注桩桩底虚土沉渣处理装置的主体结构包括大直径钻孔灌注桩、加固体、虚土沉渣、桩周钻孔、钻杆、喷管、钻机、喷射装置；虚土沉渣位于大直径钻孔灌注桩的下部，喷射装置喷射压力大于35MPa的水泥浆射流冲击破坏虚土沉渣，水泥浆与破坏后的虚土沉渣混合固结形成加固体，加固体与大直径钻孔灌注桩共同承担上部荷载，水泥浆的水灰比为1:1～1.5:1；桩周钻孔的数量、深度以及距大直径钻孔灌注桩外表面的距离根据大直径钻孔灌注桩直径的大小来确定，桩周钻孔与大直径钻孔灌注桩外表面的距离不超过0.5m，桩周钻孔采用50mm的钻杆和钻机进行钻孔，桩周钻孔的深度大于大直径钻孔灌注桩的桩长，且深度至少比大直径钻孔灌注桩深50cm；取出钻杆和钻机后将喷管插入桩周钻孔内并设置在虚土沉渣以下30～50mm，喷管与喷射装置连通，喷管喷射浆液的压力≥35MPa，喷射空气的压力≥0.7MPa，喷管的提升速度为10cm/min，喷射量为70L/min，旋转速度为10转/min，摆动角度为60°～90°。

本实用新型所述钻机为工程地质钻机；喷射工艺为二重管法，喷射装置采用高压泥浆泵(SNS—H300水流Y—2型液压泵)、空压机、泥浆搅拌机、高压胶管气量机按照常规技术连接构成。

本实用新型所述水泥浆的稳定性好坏直接影响加固体的质量，稳定性好指初凝前析水率小，水泥沉降速度慢，分散性好以及浆液混合后经高压喷射而不变其物理化学性质，因此要掺入水泥质量0.03％-0.05％的添加剂以提高浆液的稳定性，如三乙醇胺；水泥浆中若带有大量气泡，最终会导致加固体强度及抗渗性能降低，为了减少水泥浆中的气泡，在水泥浆中加入水泥质量0.2％～0.5％的代号为NNO高效减水剂。

本实用新型与现有技术相比，其结构简单，布置灵活，不污染环境，沉渣处理效果好，桩基承载力高，适应性强，操作便捷，工效高，而且能缩短施工工期，节约工程造价，具有良好的市场前景和经济效益。

附图说明：

图1为本实用新型所述大直径灌注桩桩底虚土沉渣装置钻孔原理示意图。

图2为本实用新型所述大直径灌注桩桩底虚土沉渣装置喷浆原理示意图。

图3为本实用新型所述大直径灌注桩桩底虚土沉渣处理装置的俯视图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本实用新型作进一步说明。

实施例：

本实施例所述大直径灌注桩桩底虚土沉渣处理装置的主体结构包括大直径钻孔灌注桩1、加固体2、虚土沉渣3、桩周钻孔4、钻杆5、喷管6、钻机7、喷射装置8；虚土沉渣3位于大直径钻孔灌注桩1的下部，喷射装置8喷射压力大于35MPa的水泥浆射流冲击破坏虚土沉渣3，水泥浆与破坏后的虚土沉渣3混合固结形成加固体2，加固体2与大直径钻孔灌注桩1共同承担上部荷载，水泥浆的水灰比一般采用1:1～1.5:1；桩周钻孔4的数量、深度以及距大直径钻孔灌注桩1外表面的距离根据大直径钻孔灌注桩1直径的大小来确定，桩周钻孔4与大直径钻孔灌注桩1外表面的距离不超过0.5m，桩周钻孔4采用50mm的钻杆5和钻机7进行钻孔，桩周钻孔4的深度大于大直径钻孔灌注桩1的桩长，且深度至少比灌注桩深50cm；取出钻杆和钻机7后将喷管6插入虚土沉渣3以下30～50mm，喷管6与喷射装置8连通，喷管6喷射浆液的压力≥35MPa，喷射空气的压力≥0.7MPa，喷管6的提升速度为10cm/min，喷射量为70L/min，旋转速度为10转/min，摆动角度为60°～90°。

本实施例所述钻机为工程地质钻机；喷射工艺为二重管法，喷射装置采用高压泥浆泵(SNS—H300水流Y—2型液压泵)、空压机、泥浆搅拌机、高压胶管气量机按照常规技术连接构成。

本实施例所述水泥浆的稳定性好坏直接影响加固体2的质量，稳定性好指初凝前析水率小，水泥沉降速度慢，分散性好以及浆液混合后经高压喷射而不变其物理化学性质，因此要掺入水泥质量0.03％-0.05％的添加剂以提高浆液的稳定性，如三乙醇胺；水泥浆中若带有大量气泡，最终会导致加固体2强度及抗渗性能降低，为了减少水泥浆中的气泡，在水泥浆中加入水泥质量0.2％～0.5％的代号为NNO高效减水剂。

本实施例所述大直径灌注桩桩底虚土沉渣处理装置利用钻机7和钻杆5在大直径灌注桩1桩周开挖桩周钻孔4，拔出钻杆5后将喷管6插入到预设位置，然后连接喷射装置8进行喷射作业，在喷射出的高压浆液和高压浆液外圈围绕气流的共同作用下，破坏桩底虚土沉渣3，最终在土中形成较大的加固体2，从而不用将桩底虚土沉渣3清除出桩底，实现对桩底虚土沉渣3的高效处理利用，提高桩体承载力，满足设计强度，增强地基稳定性，具体过程为：

(1)找出钻孔位置，在大直径钻孔灌注桩1周边开挖四个桩周钻孔4，且桩周钻孔4与大直径钻孔灌注桩1外表面的距离控制在0.5m以内；当大直径钻孔灌注桩1的直径大约为1.5m时，设置四个及以上的桩周钻孔4，其目的在于清除死角，确保对虚土沉渣3的处理质量；

(2)钻机7就位，在预先设置的孔位处安装钻机7和钻杆5，然后进行桩周钻孔，桩周钻孔4的直径为50mm，深度大于大直径灌注桩桩孔的深度，且大于大直径灌注桩孔深度至少50cm；钻孔结束后，将钻杆5和钻机7移走；

(3)将喷管插入到桩周钻孔4中，保证喷管6要深入到虚土沉渣3层以下30～50mm，以增加喷射高度，保证处理完全，清除死角；同时形成更大范围的固结体2，提高承载能力。

(4)将喷管6与喷射装置8连接进行水泥浆喷射，水泥浆液是由P.0.42.5普通硅酸盐水泥配制的纯水泥浆，同时为保证良好的喷射效果，水泥浆的水灰比为1:1～1.5:1；喷管6喷射浆液的压力P1≥35MPa，喷射空气的压力P2≥0.7MPa，喷管6的提升速度V1＝10cm/min，喷射量70L/min，旋转速度约10转/min，这样浆液有足够的能量将虚土沉渣3破坏，总的喷射泥浆量根据大直径灌注桩1的直径确定；为能保证喷射完全，完全处理虚土沉渣3，喷管6的摆动角度一般为60°～90°；

(6)当桩周钻孔4中排出水泥浆液时完成喷射，拔出喷管6并将其冲洗干净；待24h后，水泥浆产生强度后用碎砂、碎石将桩周钻孔4填埋密实，再进行大直径灌注桩1的施工，实现虚土沉渣的重复利用。

Claims (1)

1.一种大直径灌注桩桩底虚土沉渣处理装置，其特征在于主体结构包括大直径钻孔灌注桩、加固体、虚土沉渣、桩周钻孔、钻杆、喷管、钻机、喷射装置；虚土沉渣位于大直径钻孔灌注桩的下部，喷射装置喷射压力大于35MPa的水泥浆射流冲击破坏虚土沉渣，水泥浆与破坏后的虚土沉渣混合固结形成加固体，水泥浆的水灰比为1:1～1.5:1；桩周钻孔的数量、深度以及距大直径钻孔灌注桩外表面的距离根据大直径钻孔灌注桩直径的大小来确定，桩周钻孔与大直径钻孔灌注桩外表面的距离不超过0.5m，桩周钻孔采用50mm的钻杆和钻机进行钻孔，桩周钻孔的深度大于大直径钻孔灌注桩的桩长，且深度至少比大直径钻孔灌注桩深50cm；取出钻杆和钻机后将喷管插入桩周钻孔内并设置在虚土沉渣以下30～50mm，喷管与喷射装置连通，喷管喷射浆液的压力≥35MPa，喷射空气的压力≥0.7MPa，喷管的提升速度为10cm/min，喷射量为70L/min，旋转速度为10转/min，摆动角度为60°～90°。