后压浆旋挖钻孔灌注桩技术.pdf

本发明公开了一种后压浆旋挖钻孔灌注桩技术。它包括以下步骤：(1)旋挖钻孔；(2)安放钢筋笼和后压浆装置；(3)浇注混凝土；(4)后压浆。具体表述为：采用旋挖钻孔完成成孔作业；在桩孔内安放带有由纵向压浆管和环向出浆管组成的后压浆装置的钢筋笼；孔内浇注混凝土，当桩身混凝土浇注完成适当时间后，即可开始后压浆作业；后压浆包括以下过程：开环、压注清水、压浆。本发明的特点是：1.利用本发明技术施工时没有泥浆污染，有利于保护环境，尤其适宜人口和建筑密集的城市；2.避免了传统钻孔灌注桩的质量缺陷，有效保证桩基质量；3.解决了孔底沉渣和孔壁泥皮问题，改善了由于孔壁土体应力松弛造成的孔壁土体疏松以及桩身混凝土与桩侧的不密实接触，因此，在不增加桩径、桩长的条件下可提高桩的承载力50％～100％，提高施工速度5～10倍。

1、  一种后压浆旋挖钻孔灌注桩技术，其特征在于包括如下步骤：
(1)旋挖钻孔：
用筒式钻头，在动力驱动下由筒底的斗齿切削土体，并旋转装入筒内，然后由抽拉式钻杆提出孔口，如此反复完成成孔作业；
(2)安放钢筋笼和后压浆装置：
在挖好的桩孔内安放带有后压浆装置的钢筋笼，所说的后压浆装置是由纵向压浆钢管和环向出浆管组成，纵向压浆钢管由普通钢管制作，最上端套扣用丝堵封堵；环向出浆管由优质PVC管和保护装置组成，在PVC管上取桩身外侧每隔一定距离设置一排出浆孔，然后用透明胶带封缠，最后外套橡胶袋做为保护装置；纵向压浆钢管和环向出浆管由三通相连接组成闭合式后压浆装置，后压浆装置预先置于钢筋笼外侧，随钢筋笼一同预埋入桩身；
(3)浇注桩身混凝土：
安放好带有后压浆装置的钢筋笼和浇注混凝土的导管后，开始通过导管向孔内浇注混凝土；
(4)后压浆：
当桩身混凝土浇注完成8～15小时后，开始后压浆作业，包括以下过程：开环、压注清水、压浆；
首先将后压浆装置用高压清水贯通，即所说的开环，使出浆管上的出浆孔开封，保证水泥浆压入桩侧和桩端，开环完成后压注不少于10分钟时间的清水，冲开桩侧泥皮和桩侧与孔壁之间的缝隙，并按先压注稀浆，再压注稠浆的顺序进行压浆操作。

2、  按权利要求1所述的后压浆旋挖钻孔灌注桩技术，其特征在于：环向出浆管在桩端设置第一道，然后向桩顶方向每隔5～12米设置一道，最上端的出浆管距桩顶不少于15米，每根桩环向出浆管布置不少于3道。

3、  按权利要求1所述的后压浆旋挖钻孔灌注桩技术，其特征在于：压浆顺序按着先开始桩顶压浆装置，再开始桩端压浆装置，最后桩身中间(桩侧)的压浆装置依次进行。

4、  按权利要求1所述的后压浆旋挖钻孔灌注桩技术，其特征在于：压注清水完成36～52小时内开始压浆作业。

5、  按权利要求1所述的后压浆旋挖钻孔灌注桩技术，其特征在于：压浆用的浆液由普通硅酸盐水泥拌制，掺加减水剂和膨胀剂，水泥浆液2次搅拌，即第一次搅拌后放入另一搅拌桶进行二次搅拌，每次搅拌时间不少于10分钟。

后压浆旋挖钻孔灌注桩技术
技术领域
本发明涉及一种后压浆旋挖钻孔灌注桩技术，属于工程建设领域桩基成型技术。
背景技术
桩基是建筑领域常见的基础形式，灌注桩是在预先钻好的孔中浇注混凝土，待混凝土凝固以后构成桩身而成为基桩。钻孔是灌注桩和桩基成型的关键工序，传统钻孔一般利用回转钻机，采用正(反)循环工艺，或利用冲击钻，采用冲击工艺完成钻孔，因此传统的灌注桩成桩技术存在如下缺点：1、无论采用回转钻机还是冲击钻机都需通过将地层中的岩(土)切削磨碎，通过泥浆携带出孔口而完成成孔作业，其成孔速度慢，施工效率低；2、需使用并排放大量的泥浆，造成环境污染和土地资源的浪费。据不完全统计完成一立方米体积的钻孔需使用并排放2.5～3.0立方米的泥浆，当地层条件复杂时可能更多，且大量的泥浆排放需占用大量的土地进行储存，这不但污染了环境同时也浪费了土地资源；3、传统钻孔工艺是由泥浆携带岩(土)完成钻孔，因此易在孔壁形成一层泥皮，降低了侧壁摩阻力的发挥。同时，由于孔底不可避免的岩(土)沉渣，同样也影响了桩端阻力的发挥，因此传统钻孔灌注桩的承载力将降低。特别是当工艺不当时，承载力降低将非常严重，甚至造成桩基工程事故；4、钻孔灌注桩在成孔过程中不可避免的产生孔壁应力松弛，以及桩身砼靠自身密实的过程中与孔壁不可避免的造成不密实接触，这都将导致桩承载力降低。鉴于上述灌注桩成桩技术存在的缺陷，国内外许多学者都在致力于研究和探索施工速度快，不需要大量使用泥浆且承载力高的桩基成型技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种后压浆旋挖钻孔灌注桩技术，用于提高桩基承载力，提高施工速度，保证桩基施工质量，并解决了传统工艺带来的泥浆污染问题。
本发明是基于以下构思完成的。本发明将旋挖钻孔工艺与后压浆技术有机结合，构成了具有桩基承载能力高，沉降小，施工速度快，操作简便，且无泥浆污染的后压浆旋挖钻孔灌注桩技术。
本发明所述的后压浆旋挖钻孔灌注桩技术包括以下步骤：
(1)旋挖钻孔；
(2)安放钢筋笼和后压浆装置；
(3)浇注桩身混凝土；
(4)后压浆。
具体描述如下：
旋挖钻孔。旋挖钻孔是由筒式钻头，在动力驱动下由筒底的斗齿切削土体，并旋转装入筒内，然后由抽拉式钻杆提出孔口，如此反复完成成孔作业。由于该钻孔工艺不需要循环泥浆携带岩(土)，当需要泥浆时也仅是采用已制备好的优质化学稳定液，稳定液仅是起稳定孔壁和平衡钻孔内外的水压力差的作用，与传统钻孔工艺相比，减少了泥浆的使用和排放量，避免了传统钻孔带来的泥浆污染问题。此外，旋挖钻孔工艺采用的是预先制备的优质稳定液，孔壁难以形成较厚泥皮，孔底难以形成沉渣，有效地避免了传统工艺易造成的过厚泥皮和过厚沉渣而导致的桩基质量事故，因此桩基施工质量更易保证。
在钻好的孔内安放钢筋笼和后压浆装置。所说的后压浆装置是由纵向压浆钢管和环向出浆管组成，预先置于钢筋笼外侧。纵向压浆钢管是由钢管制作，最上端套扣用丝堵封堵，以防止异物进入，纵向压浆钢管顺钢筋笼长度方向置于钢筋笼外侧，并绑在钢筋笼上。纵向压浆钢管的上端通至地面，并高出地面20cm，因此其长度应通过计算确定。当设计允许时，可用纵向压浆钢管代替其对应的一根主筋。纵向压浆钢管通过三通与环向出浆管连接后组成后压浆装置，随钢筋笼一同预埋入桩身。环向出浆管由优质PVC管和保护装置组成，环绕在钢筋笼外侧，在PVC管上向桩身外侧每隔一定距离设置一排出浆孔，然后用透明胶带封缠，最后外套橡胶袋做为保护装置；一般情况下，环向出浆管在桩端设置第一道，然后向桩顶方向每隔5～12米设置一道，为防止浆液溢出地面或桩顶，最上端的出浆管距桩顶应不少于15米。通常每根桩最少应设置3道或3道以上环向出浆管。
安放好带有后压浆装置的钢筋笼和浇注混凝土的导管后，开始通过导管向孔内浇注混凝土，当桩身混凝土浇注完成8～15小时后，即可开始后压浆作业；
后压浆的目的：①增强孔底沉渣和桩侧泥皮，解决由于沉渣和泥皮造成的承载力降低问题；②通过浆液的渗透、充填、劈裂等，使桩周土强度提高，改善了由于孔壁土体应力松弛而导致的桩周土疏松问题；③通过浆液的渗透、充填、劈裂等，改善了混凝土与桩周土的不密实接触，从而提高桩的承载力。后压浆工艺包括：开环、压注清水、压浆等步骤。
开环就是将后压浆装置用高压清水贯通，一般在桩身灌注完成8～15小时左右进行，目的是将环向出浆管上的出浆孔开封，以保证水泥浆压入桩侧和桩端。为了保证后压浆的效果，在开环完成后压注适当时间的清水，以冲开桩侧泥皮和桩侧与孔壁之间的缝隙。一般在压注清水完成36～52小时内，开始压浆作业。
压浆顺序应按着先开始桩顶压浆装置，再开始桩端压浆装置，最后桩身中间(桩侧)的压浆装置顺序进行。
浆液使用水泥浆，水泥浆应使用普通硅酸盐水泥拌制，同时应掺加减水剂或膨胀剂，掺加量应根据相关技术要求进行。水泥浆液应2次搅拌，即第一次搅拌后放入另一搅拌桶进行第二次搅拌，每次搅拌时间不少于10分钟。
具体操作时，先压稀浆后再压稠浆进行，这样压浆效果会更好。
本发明取得的技术进步是：
1、本发明施工时没有泥浆污染，有利于保护环境，尤其适宜人口和建筑密集的城市；
2、避免了传统钻孔灌注桩的质量缺陷，有效保证桩基质量；
3、解决了孔底沉渣和孔壁泥皮问题，改善了由于孔壁土体应力松弛造成的孔壁土体疏松以及桩身混凝土与桩周土的不密实接触，因此，在不增加桩径、桩长的条件下可提高桩的承载力50％～100％，大大节约工程造价；
4、与传统钻孔工艺相比，可提高施工速度5～10倍，甚至15倍。
具体实施方式
以下实施例用以说明本发明。
实施例
以成直径为800mm，桩长40米桩为例，利用本发明其施工顺序为：1、测放桩位；2、钻机就位；3、埋设孔口护筒；4、旋挖钻孔；5、安放钢筋笼(包括后压浆装置)；6、浇注混凝土；7、后压浆。具体实施过程详述如下：
经过测量确定桩的位置，钻机开始就位，并埋设孔口护筒，准备就绪开始施工。采用φ800mm的筒式钻头，在动力驱动下由筒底的斗齿切削土体，并旋转装入筒内，然后由抽拉式钻杆提出孔口，如此反复完成成孔作业。当完成钻孔后，应用密封良好的捞砂钻头清理孔底沉渣。当地下水位较高，或地层为易坍塌地层时，应预先配制优质稳定液，具体用膨润土、火碱和纤维素制成，其比重不小于1.1，粘度不小于20秒，含砂率不大于2％，并在成孔过程中及时补充到钻孔内，以稳定孔壁，孔内稳定液面以高出地下水位不少于1.0米，或进入护筒底口以上不少于1.0米进行控制。
当钻孔完成符合质量要求后，向钻孔内安放钢筋笼和后压浆装置。所说的后压浆装置是由纵向压浆钢管和环向出浆管组成，纵向压浆钢管是由外径33.5mm的钢管制作，最上端套扣用丝堵封堵，防止异物进入。环向出浆管由内径33.48mm的优质PVC管和保护装置组成，环向出浆管环绕在钢筋笼外侧，内径与钢筋笼外侧相等，在PVC管上取桩身外侧每隔4cm设置一排出浆孔，孔径5mm，然后用透明胶带封缠，最后外套橡胶袋做为保护装置。纵向压浆钢管和环向出浆管由三通相连接组成了闭合式后压浆装置，预先置于钢筋笼上，随钢筋笼一同预埋入桩身。环向出浆管在桩端设置第一道，然后向桩顶方向每隔8米、9米和8米设置3道，最上端的出浆管距桩顶为15米，桩身共布置4道环向出浆管，环向出浆管环绕钢筋笼并绑在钢筋笼外侧；纵向压浆钢管顺钢筋笼长度方向置于钢筋笼外侧，并绑在钢筋笼上。纵向压浆钢管通至地面，并高出地面20cm，其长度应根据桩长和环向出浆管位置及桩顶距地面高度，具体计算确定。
安放好带有后压浆装置的钢筋笼后开始浇注混凝土，当桩身混凝土浇注完成12小时，即可开始后压浆作业。后压浆工艺包括以下过程：开环、压注清水、压浆。
桩身灌注完成12小时后，将后压浆装置用高压清水贯通，即所述的开环，也就是使出浆管上地出浆孔开封，保证水泥浆压入桩侧和桩端，在开环完成后压注不少于10分钟的清水，以冲开桩侧泥皮和桩侧与孔壁之间的缝隙，压清水时的压力不应高于1.5MPa。在开环完成48小时内开始压浆作业。压浆顺序按着先开始桩顶压浆装置，再桩端压浆装置，最后桩身中间(桩侧)的压浆装置依次进行。压浆用水泥浆使用普通硅酸盐水泥拌制，同时掺加减水剂或膨胀剂，掺加量应根据相关技术要求掺加。为保证压浆效果，水泥浆液分2次搅拌，即第一次搅拌后放入另一搅拌桶进行二次搅拌，每次搅拌时间不少于10分钟。具体操作时，先压稀浆后再压稠浆进行。稀浆即指水泥和水的质量比为1∶0.8，稠浆即为1∶0.6。
压浆时的压力应控制不大于1.5MPa，压浆量应根据公式计算确定，按本实施例压浆量应不少于1.8立方米，各环向出浆管压浆量按桩端30％，桩顶30％，中间两道管20％。