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用于旋挖桩的护壁施工方法与流程

2021-01-17 11:01:55|283|起点商标网
本发明涉及一种用于旋挖桩的护壁施工方法,属于旋挖桩施工
技术领域:

背景技术:
:桩基础是目前建筑工程中常用的重要基础形式之一,在民用建筑中机械成孔灌注桩常用的施工方法为冲击成孔和机械旋挖成孔;采用冲击成孔灌注桩的优点为:桩基成孔后稳定性好,不易造成桩孔塌孔,缺点为施工周期长,桩孔垂直度偏差大。近年来,在许多工期要求较紧的项目或者环保要求较高的市区工程施工中,一种新型的钻机——旋挖钻机正在逐步取代传统钻机,在工程施工中发挥着重要作用。旋挖机施工具有高效、节能、低噪音、无污染、适应地层较广泛等优点,可施工性化、经济性、工期短、功效高、技术先进等优势已得到体现,但其施工工艺质量控制标准和施工工艺技术标准现还无国家工法标准,施工过程控制须加强施工组织、加快其它工序的衔接等。控制不好时也会遇到问题。旋挖钻孔灌注桩是一项隐蔽性地下连续作业一次性完成的施工技术,特别是钻孔期间,需要采用泥浆来保持护壁的稳定。水下旋挖钻孔灌注桩施工最常见的质量问题为塌孔,且塌孔对桩基成孔质量影响最大,发生塌孔后,桩孔不易成型,需要进行返工处理,影响施工进度;且成型后桩径变大,混凝土超量,造成施工成本的增加和工期的延误。另一方面在施工过程中常采用传统的膨润土泥浆护壁来防止桩孔塌孔,但采用泥浆护壁需要挖设泥浆池,进行泥浆的搅拌工作,对场地的破坏较大,且不利于现场布置和文明施工的要求。另针对软弱地层处理常采用全护筒的护壁方式来防止桩孔塌孔,但采用全护筒防护施工成本较高,且需要专业设备进行施工,不利于现场施工。技术实现要素:本发明所要解决的技术问题是:提供一种用于旋挖桩的护壁施工方法,旨在高质量地、快捷地、低成本地完成旋挖钻孔施工。为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是:用于旋挖桩的护壁施工方法,包括如下步骤:施工浆液池,浆液池内装入护壁浆液;利用旋挖机钻孔,在钻进过程中,将浆液池内的护壁浆液导入桩孔内,保持钻进液面平衡;钻孔完成后,清理沉渣,回收护壁浆液;其中,浆液池内装入的护壁浆液为聚丙烯酰胺水溶液,聚丙烯酰胺水溶液的浓度满足如下要求:在钻进过程中,桩孔内的护壁浆液粘度控制为28pa·s至35pa·s。进一步的是:浆液池内装入护壁浆液的方法为,将颗粒状的聚丙烯酰胺预先完全溶解于水中,制得聚丙烯酰胺初始溶液;通过水泵及出水管往浆液池输入水,利用加药装置将聚丙烯酰胺初始溶液投放于浆液池内的出水管口所在位置,然后用空压机搅拌,使浓度到达使用要求。进一步的是:在钻进过程中,每钻进8m或者进入另一土层后,对桩孔内的护壁泥浆粘度进行检测,对离孔内浆面下1m处及离孔底1m处各取一次试样测试,若护壁浆液粘度不在设定要求的28pa·s至35pa·s范围内,要调整泥浆性能至符合要求。进一步的是:护壁浆液的温度控制为5℃至60℃。进一步的是:回收的护壁浆液供下一桩孔循环使用;回收护壁浆液时,当回收至浆面距离孔底1m时,停止回收;余下的护壁浆液另外收集处理。在桩基工程施工结束后,少量的聚丙烯酰胺溶液不需特殊处理可直接排放,因为其ph值、重金属含量不影响环境。但因其有较强的絮凝能力,少量的聚丙烯酰胺溶液也能在自然条件下降解但量大时,需做特殊处理。具体方法如下:第一种,在聚丙烯酰胺溶液内加入聚合氯化铝溶液或者反电荷的聚合物(如:反电荷的聚丙烯酰胺),搅拌后产生絮体,将絮体过滤分离,分离后的滤渣挤干后作为固废处理,过滤后的溶液粘度降低至接近清水时再排放。第二种,在桩基工程施工结束后,对护壁浆液作如下处理:在聚丙烯酰胺溶液内加入硫酸、氢氧化钠、硫酸钠、氯化钡或者硫酸亚铁,放置沉淀,然后将沉淀物过滤分离,作为固废处理;过滤后的溶液粘度降低至接近清水时再排放。本发明的有益效果是:采用聚丙烯酰胺水溶液代替传统的泥浆护壁,聚丙烯酰胺具有絮凝性、触变性、降阻性、增稠性,具有良好的防坍塌和防渗堵漏作用,确保旋挖钻孔施工能够高质量地、快捷地、低成本地完成。具体的优点如下:(1)防坍塌作用:在卵砾石土层、卵石土层、砂层中,聚丙烯酰胺可以吸附砂砾,通过“桥联”作用可以将砂砾形成抗剪强度较高的土体,在孔壁上形成泥皮,在泥皮形成后,聚丙烯酰胺的粘合性会使泥皮变得更加紧密,从而保持孔壁的稳定,起到防坍塌的作用。(2)防渗堵漏作用:聚丙烯酰胺水溶液的固相较低,液柱压力较低,不容易产生水的渗漏。一旦产生渗漏,因聚丙烯酰胺水溶液具有较好的触变性,在桩孔内一般处于层流或改型层流状态,孔内浆液不易进入孔壁孔隙中,即使进入孔壁孔隙中,渗透速度也较慢;聚丙烯酰胺会通过吸附桩孔内的悬浮颗粒进行孔隙的封堵。(3)降阻作用:在钻头高速旋转区域,聚丙烯酰胺的粘度会急剧降低,对钻头的阻力减小,可以提高钻进速度,降低对孔壁的扰动。在其他流速较低或静止区域,聚丙烯酰胺浆液的粘度较大,能有效防止钻渣的下沉,保持桩孔内液态的浓度。(4)增稠性:相较于普通泥浆,聚丙烯酰胺可以增强桩孔内泥浆的浓度,增大液体的表面张力,使桩孔内的泥浆保持较高的静水压力,保持孔壁的稳定。具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步说明。本发明包括如下步骤:施工浆液池,浆液池内装入护壁浆液;利用旋挖机钻孔,在钻进过程中,将浆液池内的护壁浆液导入桩孔内,保持钻进液面(桩孔内的水头高度),确保地层压力平衡;钻孔完成后,清理沉渣,回收护壁浆液;其中,浆液池内装入的护壁浆液为聚丙烯酰胺水溶液,聚丙烯酰胺水溶液的浓度满足如下要求:在钻进过程中,桩孔内的护壁浆液粘度控制为28pa·s至35pa·s。具体地,施工浆液池时,根据护壁浆液用量确定浆液池的大小,并在池边上装好循环泵和空气压缩机。若桩间距较小,可以在同一轴线上围设水沟,使同一轴线上的3~4根桩基共用一个浆液池,有利于场地的布置及聚丙烯酰胺水溶液的循环利用。聚丙烯酰胺原料一般为颗粒状,为提高施工效率,并且保证护壁浆液的均匀性,护壁浆液的优选实施方法为,将颗粒状的聚丙烯酰胺预先完全溶解于水中,制得聚丙烯酰胺初始溶液;通过水泵及出水管往浆液池输入水,利用加药装置将聚丙烯酰胺初始溶液投放于浆液池内的出水管口所在位置,然后用空压机搅拌,使浓度到达使用要求。需要注意的是,溶解颗粒状聚丙烯酰胺的水应该是干净(如自来水),不能是污水。常温的水即可,一般不需要加温。水温低于5℃时,聚丙烯酰胺溶解很慢,水温提高溶解速度加快,但40℃以上会使聚合物加快降解,影响使用效果,聚丙烯酰胺水溶液温度最高不得超过60℃。因此,兼顾考虑溶解效率及溶液性能,护壁浆液的温度控制为5℃至60℃。一般自来水都适合于配制聚合物溶液,强酸、强碱、高含盐的水不适于用来配制。聚丙烯酰胺水溶液浓度的选择,根据桩孔内的护壁浆液粘度进行控制,一般情况下,溶液粘度越大,则护壁效果越好;但溶液粘度过大,则会影响钻进效率。兼顾考虑护壁效果及钻进效率,本发明将钻进时的护壁溶液粘度指标控制为28pa·s至35pa·s。经现场试验,聚丙烯酰胺水溶液浓度建议为0.01%~0.3%,即1升水中加0.1g~3g聚合物粉剂。在溶解时应该注意,尤其是自动加药装置流速不要太快,以防止聚丙烯酰胺结块,出现鱼眼现象,防止管道堵塞照成不必要的麻烦。搅拌速度一般为200转/分钟为宜,时间不少于一小时,适当提高水温,可加速溶解,但药液最高温度应低于60℃。在一个浆液池一次配浆不要过多,否则不利于搅拌,在配浆的时候,要留出充足时间,使产品充分溶解,可以达到节约成本的目的,不得在没有完全溶解的情况下使用。此时,在钻进过程中,每钻进8m或者进入另一土层后,对桩孔内的护壁泥浆粘度进行检测,对离孔内浆面下1m处及离孔底1m处各取一次试样测试,若护壁浆液粘度不在设定要求的28pa·s至35pa·s范围内,要调整泥浆性能至符合要求。这样可使得整个钻进过程可控。为有效节约成本,护壁浆液一般需要回收使用。具体地,回收的护壁浆液供下一桩孔循环使用;由于孔底的护壁浆液易被钻进过程中的建渣污染,因此,为避免杂质混入回收的护壁浆液中,导致护壁浆液体系性能产生变化,在回收护壁浆液时,当回收至浆面距离孔底1m时,停止回收;余下的护壁浆液另外收集处理。因护壁浆液粘度大,散落地下的pam遇水地面光滑,为防止操作人员滑跌引发安全事故,在实施过程中,工作场地要经常用水冲洗,保持清洁。在桩基工程施工结束后,少量的聚丙烯酰胺溶液不需特殊处理可直接排放,因为其ph值、重金属含量不影响环境。但因其有较强的絮凝能力,少量的聚丙烯酰胺溶液也能在自然条件下降解但量大时,需做特殊处理。具体方法如下:第一种,在聚丙烯酰胺溶液内加入聚合氯化铝溶液或者反电荷的聚合物(如:反电荷的聚丙烯酰胺),搅拌后即可产生大量的絮体,将絮体过滤分离,分离后的滤渣挤干后作为固废处理,过滤后的溶液粘度降低至接近清水时再排放。第二种,在桩基工程施工结束后,对护壁浆液作如下处理:在聚丙烯酰胺溶液内加入硫酸、氢氧化钠、硫酸钠、氯化钡或者硫酸亚铁,可缩短其降解时间,之后放置沉淀,一般放置一周,即可看到大量沉淀物,然后将沉淀物过滤分离,作为固废处理;过滤后的溶液粘度降低至接近清水时再排放。本发明通过现场试验确定了旋挖桩在各土层施工时的聚丙烯酰胺浓度,如下表所示:聚丙烯酰胺水溶液在各土层中的性能参数表地质状况聚丙烯酰胺水溶液比重(g/l)粘度(pa·s)耕植土0.2~0.628~31卵砾石土0.4~0.930~33卵石土0.7~1.130~35昔格达组粉砂岩0.7~1.132~35本发明应用验证情况如下:根据试验确定的聚丙烯酰胺在各土层中的性能参数,分别取各土层中的粘度最小控制值和粘度最大控制值进行应用验证,从1#-4#楼中选取160根桩基础(每个粘度参数对应选取40根桩基),在不采用加长钢护筒的措施下进行应用验证,验证情况如下表所示:护壁溶液粘度最小控制值应用情况表(注:轻微塌孔的定义:桩基扩孔系数≤1.4,严重塌孔定义:桩基扩孔系数>1.4或无法成孔)护壁溶液粘度最大控制值应用情况表(注:轻微塌孔的定义:桩基扩孔系数≤1.4,严重塌孔定义:桩基扩孔系数>1.4或无法成孔)从护壁溶液粘度最小控制值及最大控制值应用情况对比可以看出,塌孔率均能控制在10%以内。随着护壁溶液粘度的增加,其护壁效果越好,严重塌孔率明显降低,应用效果良好。表明聚丙烯酰胺溶液可以替代传统的泥浆护壁,可以在旋挖钻孔灌注桩施工中进行应用。当前第1页1 2 3 

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