CN110965549B - 一种钻孔灌注桩施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钻孔灌注桩施工方法，包括：(1)埋设护筒：(2)钻孔：钻孔过程中要保持孔内泥浆高出地下水位1m‑1.5m的高度，钻进作业必须保持连续性，升降钻头时平稳，不得碰撞护筒和孔壁；所述泥浆，包括以下组分：水、膨润土、烧碱、羟甲基纤维素、腐殖酸钾和环状糊精；(3)清孔：(4)制作与安装钢筋笼：(5)灌注水下混凝土。通过对泥浆性能参数的优化和成孔质量检测等措施，避免了孔洞的塌方，卡转等现象的发生，提高了钻孔质量和速度，从而提升了施工质量，缩短了施工周期；同时，本发明的泥浆通过膨润土、腐殖酸钾和环状糊精的研磨复配，提高了污泥的稳定性，有利于污泥的循环利用，降低了施工成本和后续污泥处理的费用。
Description
技术领域
本发明涉及桩基施工技术领域，具体涉及一种钻孔灌注桩施工方法。
背景技术
灌注桩是一种就位成孔，灌注混凝土或钢筋混凝土而制成的桩，一般采用钻孔灌注桩的方法进行施工。钻孔灌注桩是指利用钻孔机械钻出桩孔，先在孔中吊放钢筋笼，并在孔中浇筑混凝土而成的桩，其具有施工成本低、施工操作简单、施工时无振动、噪音小、无挤土效应等优点。目前，钻孔灌注桩施工技术已被广泛应用到建筑工程施工领域。
CN108166483A公开了一种钻孔灌注桩施工方法，具体为：钻机就位，泥浆稠度满足护壁要求和孔壁压力，当泥浆量和泥浆的技术指标达到要求时开始钻进；钻孔达到要求深度后采用灌注桩孔径检测***进行检查，各项指标符合要求后立即进行清孔，冲击钻机清孔采用掏碴筒；按照设计图纸及施工规范要求进行钢筋笼的制作，安装导管和第二次清孔，混凝土灌注采用导管水下灌注，浇筑开始时，要连续有节奏地进行，桩孔的施工顺序安排上采用跳桩法施工，并待相邻孔混凝土强度达到2.5Mpa后方可施钻。
CN109736299A公开了一种钻孔灌注桩施工方法，具体为：处理基层表面，基层表面的处理操作至少包括清理砂浆以及将基层表面的洞眼以及残缺口处填平；将护筒埋设在基层表面的第一预设位置并确定护筒的中心点；将钻孔机设置在基层表面的第二预设位置并使钻孔机的钻杆的中心线与护筒的中心点相重合，其中，钻杆以护筒的中心点为起点沿竖直方向移动以钻出孔段；将钢筋笼利用龙门吊吊装在孔段内；将混凝土利用导管浇注在孔段内，以使钢筋笼密封在混凝土内。
钻孔灌注桩在施工过程中普遍使用泥浆护壁技术，通过泥浆对槽壁的静压力和泥浆在槽壁上形成的泥皮可以有效地防止槽、孔壁坍塌，从而容易达到打桩的要求。现有技术中泥浆主要由黏土或膨润土和水拌和而成，并根据需要掺入少量的纯碱或膨润土和水拌和而成，并根据需要掺入少量的纯碱或羧甲基纤维素等物质以改善泥浆的品质。
但是泥浆的配置量往往较大，各组分之间的相容性较差，循环利用率低等问题，有待改进。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种钻孔灌注桩施工方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种钻孔灌注桩施工方法，包括以下步骤：
(1)埋设护筒：
(2)钻孔：
钻孔过程中要保持孔内泥浆高出地下水位1m-1.5m的高度，钻进作业必须保持连续性，升降钻头时平稳，不得碰撞护筒和孔壁；所述泥浆，包括以下组分：水、膨润土、纯碱、羟甲基纤维素、腐殖酸钾和环状糊精；
(3)清孔：
(4)制作与安装钢筋笼：
(5)灌注水下混凝土。
优选地，步骤(2)中所述泥浆，包括以下重量份的组分：水100份、膨润土5-10份、纯碱2-6份、羟甲基纤维素0.8-1份、腐殖酸钾0.4-0.7份和环状糊精0.18-0.3份。
优选地，所述泥浆的制备方法为，包括以下步骤：
S1、将膨润土、腐殖酸钾和环状糊精研磨，得到混合粉；
S2、将步骤S1得到的混合粉与纯碱混合，加入水，搅拌混合后，加入羟甲基纤维素和剩余量的水，搅拌混合，即得。
进一步优选地，步骤S1中所述膨润土为钠质膨润土。
进一步优选地，步骤S1中所述混合粉的粒径为200-300μm。
进一步优选地，步骤S2中所述加入水为加入混合粉和纯碱重量之和的2-4倍。
优选地，步骤(2)中所述泥浆的性能参数为：
适合一般地层的泥浆的性能参数：为相对密度为1.05-1.20，粘度为16-22Pa·s，含砂率为4-8％，胶体率≥96％，失水率≤25mL/30min，泥皮厚≤2mm/30min，静切力1-2.5Pa，pH为8-10；
适合易坍塌地层的泥浆的性能参数为：相对密度为1.20-1.45，粘度为19-28Pa·s，含砂率为4-8％，胶体率≥96％，失水率≤15mL/30min，泥皮厚≤2mm/30min，静切力3-3.5Pa，pH为8-10。
优选地，所述钻孔灌注桩施工方法，还包括成孔质量检查：在完成步骤(3)的清孔后，对孔径、孔位和倾斜度，采用钢筋笼验孔器进行检测，对孔深和孔底沉渣，采用标准绳进行检查；
所述的检测为，将钢筋笼验孔器吊起，使钢筋笼验孔器中心孔与钢丝绳保持一致，慢慢放入孔内，上下畅通无阻，表明孔径大于设计孔径，符合要求，否则有颈缩或孔倾现象，不符合要求，处理后，再次用钢筋笼验孔器检测，直至合格；
所述的检查为：测绳在使用前要预湿后重新标定，测绳达到孔底后，记下测绳长度，从护筒高程进行校核；
成孔后检测及允许偏差：桩孔中心，偏差≤5cm；孔径，不小于设计孔径；倾斜度<1％，不小于设计深度；沉淀厚度；不大于设计要求厚度。
进一步优选地，所述钢筋笼验孔器的外径等于钻孔的设计孔径，长度为孔径的4-6倍。
进一步优选地，所述处理为将钻头缓慢放入孔内，距离遇阻部位2-5cm时，开动钻头，慢慢下降，上下回转不少于1个行程。
本发明的有益效果为：
本发明通过对泥浆性能参数的优化和成孔质量检测等措施，避免了孔洞的塌方，卡转等现象的发生，提高了钻孔质量和速度，从而提升了施工质量，缩短了施工周期；同时，本发明的泥浆通过膨润土、腐殖酸钾和环状糊精的研磨复配，提供了不同组分间的相容性，提高了污泥的稳定性，污泥的循环利用率高，降低了施工成本和后续污泥处理的费用。
具体实施方式
为了进一步描述本发明泥浆所起到的技术效果，本发明提供了以下实施例和对比例，并通过2018年白云区北部8村1居主管供水工程为例，对本发明的技术方案做详细描述。
对工程地质进行勘探，勘探区自上而下由第四系的耕土(Q4pd)、人工填土层(Q4ml)、坡积层(Q4dl+pl)、残积层(Qel)及燕山期侏罗系上统(J3)花岗岩层，自上而下各岩土层的分布及其特征分述如下：
第一节第四系(Q)地层
1、耕土(Q4pd)、人工填土层(Q4ml)
本层分布广泛于厂区地表，在山上，耕地表层为分布耕土；在村庄，道路等地表层为人工素填土。耕植土(Q4pd)：灰褐色，松散，稍湿。主要由粘性土为主，含少量碎石，见植物根茎。素填土(Q4ml)：呈灰褐色，松散，稍湿。以粘性土为主，由碎石块、中粗砂及粉质粘土等填成，局部为杂填土，位于公路上钻孔顶部10-25cm为砼路面。本次勘察38个钻孔揭露该地层。钻孔揭露到人工填土层的厚度0.30～3.80m，平均厚度0.85m。
2、坡积地层(Q4dl+pl)：可塑粉质粘土层，黄色、褐黄色，可塑状态，局部为硬塑，坡积加洪积而成。絮状结构，含少量石英砂砾。本层局部分布在19个钻孔有揭露，揭露到的层面埋深0.00～0.50m，层厚0.60～5.50m，平均厚度2.52m。
3、残积层(Qel)
(1)可塑砂质粘性土层，褐黄色，可塑状态，残积而成。母岩为花岗岩经风化、淋漓作用，岩石结构已完全破坏，见较多石英、长石残余颗粒。本层局部分布在7个钻孔有揭露，揭露到的层面埋深1.80～5.50m，层厚1.00～6.40m，平均厚度2.84m。
(2)硬塑砂质粘性土层，褐红、褐黄色，硬塑状态，残积而成。母岩为花岗岩经风化、淋漓作用，岩石结构已完全破坏，见较多石英、长石残余颗粒。本层局部分布在5个钻孔有揭露，揭露到的层面埋深0.40～4.70m，层厚1.60～5.60m，平均厚度2.70m。
一种钻孔灌注桩施工方法，包括以下步骤：
(1)埋设护筒：
灌注桩由壁厚为10mm厚的钢板卷制而成，内径比设计直径大200mm，高度为1.5-3.0m，为增加护筒刚度，防止变形，在护筒顶部焊加强筋和吊耳，开1-2个进水口；
护筒埋设前，根据桩位引出四角控制桩(用Ф10钢筋制作)，打入地层30cm，四角控制桩经复核无误后，用吊车将护筒吊起人工配合就位，以锤击、振动辅以桶内除土的方法将护筒沉入适当深度，并保证护筒高出地面0.3m或地下水位1.0～2.0m，周围用粘土填实，避免漏水漏浆，如果桩位处于含水量较大的地层时，将护筒底部0.5米以上原土挖除(范围比护筒直径大1m左右)，换填好土；
护筒中心与桩中心重合，平面偏差≤5cm，垂直倾斜度≤1％，钻进过程中要经常检查护筒是否发生偏移和下沉，并要及时处理。
(2)钻孔：
钻孔机就位前，对钻孔前的各项准备工作进行检查，包括主要机具设备的检查、维修；钻机就位后，底座和顶端平稳，不产生位移或沉陷。钻机架顶部的起重滑轮槽缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者在同一铅垂线上；
钻孔过程中要保持孔内泥浆高出地下水位1m-1.5m的高度，钻进作业必须保持连续性，升降钻头时平稳，不得碰撞护筒和孔壁；
为有效地防止塌孔、缩径及桩孔偏斜等现象，钻孔过程中要随时调整钻进速度，当钻进软粘土层时，钻进速度为0.2m/min，当钻进细粉砂层时，钻进速度为0.015m/min，同时，在钻进过程中要经常复核钻头直径，如发现其磨损超过10mm就要及时调换钻头；
所用泥浆的性能参数如表1所述；
表1泥浆性能参数
(3)清孔：
终孔后进行设计标高、桩径、垂直度检验合格后，立即进行清孔作业，清孔采用泵吸法，目的是保证灌注水下混凝土时沉渣厚度符合设计要求或达到零沉渣；真空吸泥泵与导管连接后用钻机的卷扬机送到孔底，开动泥浆泵，泵吸反循环清孔，浓浆排至沉淀池中，经沉淀后稀浆自流回孔内，并通过输浆管从泥浆池内及时向孔内补浆；
清孔换浆标准：清空换浆一小时后，达到清孔要求：孔底淤积厚度不大于3cm，泥浆取样要自孔底以上0.5米处泥浆，泥浆比重为1.03-1.1，粘度<35S，含砂量不大于6％；
(4)成孔质量检查：
钻孔在终孔清孔后，对孔径、孔位和倾斜度，采用钢筋笼验孔器吊入孔内检测，钢筋笼验孔器外径等于钻孔的设计孔径，长度为孔径的4-6倍，检测时，将钢筋笼验孔器吊起，使验孔器中心孔与钢丝绳保持一致，慢慢放入孔内，上下畅通无阻，表明孔径大于设计孔径，符合要求，否则有颈缩或孔倾现象，不符合要求，需处理，其处理方法为将钻头缓慢放入孔内，距离遇阻部位2-5cm时，开动钻头，慢慢下降，上下回转至少1个行程，处理完毕后，再次用钢筋笼验孔器检查，直至合格；
孔深和孔底沉渣检测，采用标准绳进行检查，测绳在使用前，用量尺校核，精度符合要求才能使用，还要考虑在施工中常用的测绳遇水后缩水的问题,因其最大收缩达1.2％，为提高测绳的测量精度，在使用前要预湿后重新标定，并在使用中经常复核；
成孔后检测及允许偏差：桩孔中心，偏差≤5cm；孔径，不小于设计孔径；倾斜度<1％，不小于设计深度；沉淀厚度；不大于设计要求厚度；
(5)制作与安装钢筋笼：
钢筋笼在钢筋加工场地分段制作，汽车运至现场后吊入孔内，在孔口焊接接长；焊接采用帮条单面焊，焊缝长度满足施工技术规范的要求，基桩上下两节搭接长度1.5m；为使钢筋笼有足够的刚度以保证在运输和吊放过程中不产生变形，在钢筋笼上间距设置加强箍；并设置导向鼻，以保证钢筋保护层的厚度；
钢筋笼用吊车起吊，第一段放入孔内后用钢管或型钢临时搁支在护筒口，再起吊另一段，对正位置焊接后逐段放入孔内至设计标高，最后将最上面一段的挂环挂在孔口并临时与护筒口焊牢；
钢筋笼在下放过程中注意防止碰撞孔壁，如放入困难，则查明原因，不得强行***；空口钢筋笼就位后，采用4根型钢将钢筋笼与钢护筒牢固焊接固定，防止混凝土灌注过程中钢筋笼上浮或偏位；
钢筋笼制作和吊放的允许偏差：主筋间距±10mm；箍筋间距±20mm；骨架外径±10mm；骨架倾斜度±0.5％；骨架保护层厚度±20mm；骨架中心平面位置±20mm；骨架顶端高程±20mm；
(6)灌注水下混凝土：
灌注水下混凝土前，检测孔底泥浆厚度，如大于设计要求，应再次清孔至符合设计要求；再次清孔采用射水清底法，直到孔口返浆比重持续小于1.10-1.20，孔底沉渣厚度小于50mm时，立即进行水下混凝土的灌注工作；
水下混凝土的灌注采用导管法，导管为钢导管；导管管径视桩径大小而定，选用直径325mm的钢管，壁厚7mm，分节长度1m-2m，最下端一节长5m，用装有垫圈的法兰盘连接管节；导管使用前须进行水密、承压和接头抗压试验；
灌注混凝土前将灌注机具如储料斗、溜槽、漏斗等准备好，导管在吊入孔内时，其位置居中、轴线顺直，稳步沉放，防止卡挂钢筋骨架影响孔壁稳定；
浇筑水下混凝土，初灌时在导管口设砂球或球胆球胆作为隔水塞；
灌注首批混凝土时，导管下口至孔底的距离控制在25cm-40cm，且使导管埋入混凝土的深度不小于1.0m，导管应在无水进入的状态下填充；在混凝土灌注开始后，必须连续地进行，并尽可能缩短拆除导管的间隔时间；灌注过程中经常用测探锤探测孔内混凝土面位置，及时调整导管埋深，导管的埋深控制在2m-4m；水下混凝土面平均上升速度不小于0.25m/h；当孔内混凝土面进入钢筋笼2m后，适当提升导管，减少导管埋置深度，增大钢筋笼下部的埋置深度，以防止钢筋笼上浮；
为确保桩顶质量，桩顶加灌0.5m-1.0m高度，全部混凝土灌注完成后，陆上钻孔桩拔除钢护筒(水中钻孔桩无法拔除)，清理现场。
钻孔验证：
实施例1
泥浆及其制备方法
泥浆，包括以下重量份的组分：水100份、膨润土5份、纯碱2份、羟甲基纤维素0.8份、腐殖酸钾0.4份和环状糊精0.18份；所述膨润土为钠质膨润土；
其制备方法为，包括以下步骤：
S1、将膨润土、腐殖酸钾和环状糊精研磨，得到粒径为200μm的混合粉；
S2、将步骤S1得到的混合粉与纯碱混合，加入2倍混合粉和纯碱重量份之和的水，搅拌混合后，加入羟甲基纤维素和剩余量的水，搅拌混合，即得；
实施例2
泥浆及其制备方法
泥浆，包括以下重量份的组分：水100份、膨润土10份、纯碱6份、羟甲基纤维素1份、腐殖酸钾0.7份和环状糊精0.25份；所述膨润土为钠质膨润土；
其制备方法为，包括以下步骤：
S1、将膨润土、腐殖酸钾和环状糊精研磨，得到粒径为300μm的混合粉；
S2、将步骤S1得到的混合粉与纯碱混合，加入4倍混合粉和纯碱重量份之和的水，搅拌混合后，加入羟甲基纤维素和剩余量的水，搅拌混合，即得；
实施例3
泥浆及其制备方法
泥浆，包括以下重量份的组分：水100份、膨润土8份、纯碱4份、羟甲基纤维素0.9份、腐殖酸钾0.6份和环状糊精0.3份；所述膨润土为钠质膨润土；
其制备方法为，包括以下步骤：
S1、将膨润土、腐殖酸钾和环状糊精研磨，得到粒径为250μm的混合粉；
S2、将步骤S1得到的混合粉与纯碱混合，加入3倍混合粉和纯碱重量份之和的水，搅拌混合后，加入羟甲基纤维素和剩余量的水，搅拌混合，即得。
实施例4
泥浆及其制备方法
泥浆，包括以下重量份的组分：水100份、膨润土5.6份、纯碱5份、羟甲基纤维素0.85份、腐殖酸钾0.42份和环状糊精0.21份；所述膨润土为钠质膨润土；
制备方法同实施例3。
对比例1
本对比例与实施例3的区别在于，不含环状糊精。
对比例2
本对比例与实施例3的区别在于，混合粉的粒径为400μm。
施工工程中，项目部技术、试验人员通过日常抽样对钻孔过程中及清孔的泥浆指标进行把控，发现，采用实施例1-4和对比例2制备的泥浆，在钻进过程中泥浆护壁效果良好，成孔后检孔未出现缩孔、塌孔迹象，其中，对比例2钻孔完成后，孔内泥浆仅继续循环2天可仍保持良好的性能，实施例1和2钻孔完成后，孔内泥浆继续循环8天仍保持良好的性能，实施例3和4钻孔完成后孔内泥浆分别继续循环10天、14天仍保持良好的性能；采用对比例1的泥浆护壁效果差，成孔出现出现缩孔现象，不能满足施工需要。
上述实施例3和4制备的污泥的性能参数如表2所示。
表2污泥性能参数
| 实施例3 | 实施例4 | |
| 相对密度 | 1.24 | 1.18 |
| 粘度(pa.s) | 26 | 21 |
| 含砂率(％) | 胶体率(％) | 5 |
| 含砂率(％) | 胶体率(％) | 9* |
| 失水率(mL/30min) | 6 | 7 |
| 泥皮厚(mm/30min) | 0.8 | 0.7 |
| 静切力(pa) | 4.8 | 2.4 |
本项目采用实施例3和4制备的泥浆进行护壁和清空，钻孔灌注灌注桩的施工工期较合同工期缩短了25-35％，灌注桩的承载力提高了12-18％，施工成本降低了15-20％，社会效益和经济效益显著。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种钻孔灌注桩施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)埋设护筒：
(2)钻孔：
钻孔过程中要保持孔内泥浆高出地下水位1m-1.5m的高度，钻进作业必须保持连续性，升降钻头时平稳，不得碰撞护筒和孔壁；所述泥浆，由以下重量份的组分组成：水100份、膨润土5.6份、纯碱5份、羟甲基纤维素0.85份、腐殖酸钾0.42份和环状糊精0.21份；
所述膨润土、腐殖酸钾和环状糊精的重量比为8∶0.6∶0.3；
所述泥浆的制备方法为，包括以下步骤：
S1、将膨润土、腐殖酸钾和环状糊精研磨，得到粒径为250μm的混合粉；
S2、将步骤S1得到的混合粉与纯碱混合，加入3倍混合粉和纯碱重量份之和的水，搅拌混合后，加入羟甲基纤维素和剩余量的水，搅拌混合，即得；
(3)清孔：
(4)制作与安装钢筋笼：
(5)灌注水下混凝土。
2.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩施工方法，其特征在于，步骤S1中所述膨润土为钠质膨润土。
3.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩施工方法，其特征在于，步骤(2)中所述泥浆的性能参数为：适合一般地层的泥浆的性能参数：为相对密度为1.05-1.20，粘度为16-22Pa·s，含 砂率为4-8％，胶体率≥96％，失水率≤25mL/30min，泥皮厚≤2mm/30min，静切力1-2.5Pa，pH为8-10；适合易坍塌地层的泥浆的性能参数为：相对密度为1.20-1.45，粘度为19-28Pa·s，含砂率为4-8％，胶体率≥96％，失水率≤15mL/30min，泥皮厚≤2mm/30min，静切力3-3.5Pa，pH为8-10。
4.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩施工方法，其特征在于，还包括成孔质量检查：在完成步骤(3)的清孔后，对孔径、孔位和倾斜度，采用钢筋笼验孔器进行检测，对孔深和孔底沉渣，采用标准绳进行检查；
所述的检测具体为，将钢筋笼验孔器吊起，使钢筋笼验孔器中心孔与钢丝绳保持一致，慢慢放入孔内，上下畅通无阻，表明孔径大于设计孔径，符合要求，否则有颈缩或孔倾现象，不符合要求，处理后，再次用钢筋笼验孔器检测，直至合格；
所述的检查具体为：测绳在使用前要预湿后重新标定，测绳达到孔底后，记下测绳长度，从护筒高程进行校核；
成孔后检测及允许偏差：桩孔中心，偏差≤5cm；孔径，不小于设计孔径；倾斜度＜1％，不小于设计深度；沉淀厚度；不大于设计要求厚度。
5.根据权利要求4所述的钻孔灌注桩施工方法，其特征在于，所述钢筋笼验孔器的外径等于钻孔的设计孔径，长度为孔径的4-6倍。
6.根据权利要求4所述的钻孔灌注桩施工方法，其特征在于，所述处理为将钻头缓慢放入孔内，距离遇阻部位2-5cm时，开动钻头，慢慢下降，上下回转不少于1个行程。
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