一种泥浆护壁施工方法与流程

1.本发明属于建筑工程技术领域，尤其涉及一种泥浆护壁施工方法。


背景技术：

2.随着我国经济的快速发展，我国工程基建项目数量也快速增多，不管是在建筑、地铁交通领域还是在桥梁领域，旋挖钻机成孔技术都有着大量应用，尤其在灌注桩施工中最为普遍。现有旋挖灌注桩技术多采用泥浆池进行造浆护壁，不仅占用施工场地，还需要提前较长时间开始造浆，对施工现场条件和工期有较大影响。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种泥浆护壁施工方法，施工效率高，成本低，无需建造泥浆池。
4.本发明是通过以下技术方案实现的：
5.一种泥浆护壁施工方法，包括以下步骤：
6.步骤1、护筒埋设：先对所施工旋挖桩的桩位进行测量放线，再在测量放线得出的桩位上埋设护筒；
7.步骤2、钻机就位：将钻机的钻头放置在护筒内，使钻头与桩位中心点相互对应；
8.步骤3、初始造浆：根据预先计算得出的化学泥浆粉的初始用量，往护筒内注入溶液和加入初始用量的化学泥浆粉，并通过钻头旋转搅拌后形成护壁泥浆，溶液至少包括清水；
9.步骤4、钻孔施工及动态补浆：采用钻头向下钻进至设计孔深后获得钻孔，其中，在钻头向下钻进并到达预设设计深度的过程中，钻头每下降1米，根据预先计算得出的化学泥浆粉的平均用量，往护壁泥浆内加入平均用量的化学泥浆粉，预设设计深度小于设计孔深；
10.步骤5、清渣：在预设静置时间后，采用钻头打捞孔底沉渣，清渣完成后静置钻孔内的护壁泥浆。
11.进一步地，在步骤1中，还包括：
12.回浆池设置：在所施工旋挖桩的桩位的顶端周侧开挖基坑槽，对护筒进行埋设时，护筒的泥浆溢出口对准基坑槽；
13.在步骤3中往护筒内注入溶液时，溶液还包括上一根所施工旋挖桩的桩位顶端的基坑槽内的泥浆。
14.进一步地，预先计算得出的化学泥浆粉的初始用量的步骤包括：
15.根据第一公式m0＝η0πd2m0l0计算得出化学泥浆粉的初始用量，其中m0为化学泥浆粉的初始用量，单位kg，η0为经验放大系数，取1.5～2，d为旋挖桩外径尺寸，单位m，m0为初始造浆段对应土层的单位体积泥浆中需采用化学泥浆粉的用量，单位kg/m3，l0为初始造浆段对应土层厚度，单位m。
16.进一步地，预先计算得出的化学泥浆粉的平均用量的步骤包括：
17.根据第一公式计算得出化学泥浆粉的初始用量，其中m为化学泥浆粉的平均用量，单位kg/m，m
i
为第i层土层的单位体积泥浆中需采用化学泥浆粉的用量，单位kg/m3，l
i
为第i层土层厚度，单位m。
18.进一步地，在步骤1之前，方法还包括：
19.施工准备：根据第三公式m＝nηπd2∑m
i
l
i
计算得到施工需要用到的化学泥浆粉的总用量，在施工现场堆存总用量的化学泥浆粉，其中，m为化学泥浆粉的总用量，单位kg，n为待施工的旋挖桩的数量，η为化学泥浆粉储备量经验放大系数，取1.1～1.5，d为旋挖桩外径尺寸，单位m，m
i
为第i层土层的单位体积泥浆中需要采用化学泥浆粉的用量，单位kg/m3，l
i
为第i层土层厚度，单位m。
20.进一步地，步骤1中对护筒进行埋设的过程包括：
21.先在测量放线得出的桩位上开挖一个直径比护筒的外径大50cm～80cm且深度大于护筒高度的圆坑，并在圆坑底部平铺一层粘土且夯实后，将护筒下放至圆坑内，待护筒下方到位后，再采用在护筒与圆坑的坑壁之间灌注混凝土或回填土并分成夯实的方式对护筒进行固定，埋设完成的护筒底部与地面之间的距离不少于3米。
22.相比于现有技术，本发明的有益效果为：采用化学泥浆粉在钻孔内直接造浆，无需另外设置造浆池，节约现场场地的同时提高施工效率，并且采用在钻孔内直接造浆的方式，护壁泥浆利用率高，损耗小，不易产生废浆，减少废浆处理，减少土屑含量，具有节能环保的优点；根据计算设计化学泥浆粉的最佳配合比，动态控制化学泥浆粉的加入时机和加入量，实现材料管控精细化，提高泥浆护壁质量；利用化学泥浆粉分子量高的特性增强泥皮的护壁作用，泥沙沉淀充分，钻机钻头在钻进过程中护壁泥浆更清洁，节约钻机的清理过程，减少混凝土灌注前二次清孔工作，能大大的提高功效；采用化学泥浆粉的可降解无污染，相对于传统常见的膨润土造浆技术，排渣量少，减少市区交通管制和排渣运输压力。
附图说明
23.图1为本发明泥浆护壁施工方法的步骤流程图；
24.图2为本发明泥浆护壁施工方法的施工示意图。
25.图中，1
‑
护筒，2
‑
钻机，21
‑
钻头，22
‑
钻杆，3
‑
基坑槽，4
‑
旋挖桩
具体实施方式
26.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
27.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一
个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
30.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
31.请参阅图1和图2，图1为本发明泥浆护壁施工方法的步骤流程图，图2为本发明泥浆护壁施工方法的施工示意图。一种泥浆护壁施工方法，包括以下步骤：
32.步骤1、护筒埋设：先对所施工旋挖桩的桩位进行测量放线，再在测量放线得出的桩位上埋设护筒；
33.步骤2、钻机就位：将钻机的钻头放置在护筒内，使钻头与桩位中心点相互对应；
34.步骤3、初始造浆：根据预先计算得出的化学泥浆粉的初始用量，往护筒内注入溶液和加入初始用量的化学泥浆粉，并通过钻头旋转搅拌后形成护壁泥浆，溶液至少包括清水；
35.步骤4、钻孔施工及动态补浆：采用钻头向下钻进至设计孔深后获得钻孔，其中，在钻头向下钻进并到达预设设计深度的过程中，钻头每下降1米，根据预先计算得出的化学泥浆粉的平均用量，往护壁泥浆内加入平均用量的化学泥浆粉，预设设计深度小于设计孔深；
36.步骤5、清渣：在预设静置时间后，采用钻头打捞孔底沉渣，清渣完成后静置钻孔内的护壁泥浆。
37.在上述步骤1中，护筒为与所施工旋挖桩呈同轴布设的圆柱状筒体，护筒的内径大于所施工旋挖桩的桩身直径，护筒为由钢板加工而成的钢护筒，在护筒的顶端设有吊环且其上部设有泥浆溢出口。在护筒埋设前，测量人员利用全站仪等设备根据已闭合的导线进行桩位放样与复测，放出桩位线，确定所施工旋挖桩的桩位，然后在桩位上埋设护筒，护筒埋设完毕后须对护筒中心、垂直度、偏位进行检查，护筒中心必须同桩位中心重合，护筒垂直度、偏位须满足旋挖桩垂直度及偏位要求。
38.进一步地，步骤1中对护筒进行埋设过程包括：
39.步骤1
‑
1、先在测量放线得出的桩位上开挖一个直径比护筒的外径大50cm～80cm且深度大于护筒高度的圆坑，并在圆坑底部平铺一层粘土且夯实后，将护筒下放至圆坑内，待护筒下方到位后，再采用在护筒与圆坑的坑壁之间灌注混凝土或回填土并分成夯实的方式对护筒进行固定，埋设完成的护筒底部与地面之间的距离不少于3米。
40.在上述步骤1
‑
1中，在实际使用中，护筒具有导正钻机、控制桩位、隔离地面水渗漏、防止孔口坍塌、抬高孔内静压水头和固定钢筋笼等作用。护筒进行埋设时，将护筒掉放
入圆坑内后，先找出桩位中心，在移动护筒，使护筒的中心与桩位中心重合，护筒中心与桩位中心的偏差不得大于5mm，同时用水平尺或吊线坠校验护筒垂直度后，在对护筒进行固定。护筒固定在正确位置，护筒顶部应高出地面，护筒底部与地面之间的距离不应少于3米。为减少回填对护筒的扰动，护筒与圆坑坑壁之间先灌注混凝土，待所灌注的混凝土凝固后，再回填回填土并夯实。
41.进一步地，在步骤1之前，方法还包括：
42.步骤1a、施工准备：根据第三公式m＝nηπd2∑m
i
l
i
计算得到施工需要用到的化学泥浆粉的总用量，在施工现场堆存总用量的化学泥浆粉，其中，m为化学泥浆粉的总用量，单位kg，n为待施工的旋挖桩的数量，η为化学泥浆粉储备量经验放大系数，取1.1～1.5，d为旋挖桩外径尺寸，单位m，m
i
为第i层土层的单位体积泥浆中需要采用化学泥浆粉的用量，单位kg/m3，l
i
为第i层土层厚度，单位m。
43.在上述步骤1a中，根据待施工的旋挖桩的设计外径尺寸以及各土层的单位体积泥浆中需采用化学泥浆粉的用量，根据公式ηπd2∑m
i
l
i
计算得到单根旋挖桩的化学泥浆粉用量，再以单根旋挖桩的化学泥浆粉用量乘以需要施工的旋挖桩的数量即可得到施工需要用到的化学泥浆粉的总用量。在施工前应根据计算得到的化学泥浆粉的总用量准备好足够的化学泥浆粉，避免施工过程中缺少化学泥浆粉而导致工期延长。m
i
为第i层土层的单位体积泥浆中需要采用化学泥浆粉的用量，其取值参照表1，l
i
为第i层土层厚度，可通过试验得到。
44.表1各类土层单位体积泥浆中需采用化学泥浆粉的用量
[0045][0046]
在上述步骤2中，钻机包括钻杆、同轴安装在钻杆底部的钻头和驱动钻杆进行连续旋转的驱动机构，钻头上设有旋挖桶。将钻机的钻头移动至护筒内，并对之进行安装调整，使钻头对准桩位中心，整体检查钻机，对故障进行及时排除。
[0047]
在上述步骤3中，在驱动钻机钻孔之前，现在护筒内部制造护壁泥浆，在护筒内注入溶液和加入化学泥浆粉，化学泥浆粉的加入量为预先计算得出的初始用量，然后驱动钻杆旋转，带动钻头旋转搅拌护筒内的溶液和化学泥浆粉，旋转时间为5～10min，从而在护筒内形成护壁泥浆，然后对护壁泥浆的的比重、粘度、含砂率情况进行试验复核，确认达到设计指标要求后进行后续施工。
[0048]
进一步地，在步骤3中，预先计算得出的化学泥浆粉的初始用量的步骤包括：
[0049]
步骤3
‑
1、根据第一公式m0＝η0πd2m0l0计算得出化学泥浆粉的初始用量，其中m0为化学泥浆粉的初始用量，单位kg，η0为经验放大系数，取1.5～2，d为旋挖桩外径尺寸，单位m，m0为初始造浆段对应土层的单位体积泥浆中需采用化学泥浆粉的用量，单位kg/m3，l0为初始造浆段对应土层厚度，单位m。
[0050]
在上述步骤3
‑
1中，m0为初始造浆段对应土层的单位体积泥浆中需采用化学泥浆粉的用量，取值参照表1；l0为初始造浆段对应土层厚度，即护筒与地面之间的距离，不少于3米。在本实施例中，在钻孔前根据地层情况，按公式计算化学泥浆粉的用量，定量精细化备
好化学泥浆粉，减少现场材料库存压力。
[0051]
进一步地，在步骤1中，还包括：
[0052]
步骤1
‑
2、回浆池设置：在所施工旋挖桩的桩位的顶端周侧开挖基坑槽，对护筒进行埋设时，护筒的泥浆溢出口对准基坑槽；
[0053]
在步骤3中往护筒内注入溶液时，溶液还包括上一根所施工旋挖桩的桩位顶端的基坑槽内的泥浆。
[0054]
在本实施例中，在所施工旋挖桩的桩位的顶端周侧开挖基坑槽，基坑槽用于收集在所施工旋挖桩的桩位上进行钻孔施工时，从护筒的泥浆溢出口流出的泥浆和碎石等，并用于沉淀泥浆中的碎石，经过该基坑槽沉淀碎石后的泥浆，可在下一根旋挖桩的桩位施工进行泥浆护壁施工，往护筒内注入溶液时，将该基坑槽内的泥浆当作溶液注入护筒内，实现泥浆的循环使用，进一步节约施工成本。
[0055]
在上述步骤4中，将钻头下降至护筒底部，并驱动钻头往护筒内的土层钻进，在钻头向下钻进并到达预设设计深度的过程中，往护壁泥浆内加入平均用量的化学泥浆粉，以进行动态补浆，保证护壁泥浆的质量，使得最后形成的泥浆护壁能满足设计要求，而钻头在预设深度到设计孔深这段距离中，无需加入化学泥浆粉，预设设计深度根据设计孔深来确定，预设设计深度与设计孔深之间的距离为3米。采用在钻孔内直接造浆的方式，在钻孔内加入化学泥浆粉和溶液，在钻头下降的过程中同步进行搅拌，在施工过程中基本不产生废浆，护壁泥浆的利用率高，无需进行废浆处理，泥浆的循环量小，仅通过在桩位的顶部设置基坑槽即可完成泥浆的循环使用。
[0056]
进一步地，在步骤4中，预先计算得出的化学泥浆粉的平均用量的步骤包括：
[0057]
步骤4
‑
1、根据第一公式计算得出化学泥浆粉的初始用量，其中m为化学泥浆粉的平均用量，单位kg/m，m
i
为第i层土层的单位体积泥浆中需采用化学泥浆粉的用量，单位kg/m3，l
i
为第i层土层厚度，单位m。
[0058]
在上述步骤s4
‑
1中，在钻孔前根据地层情况，按公式计算化学泥浆粉的平均用量，定量精细化备好化学泥浆粉，减少现场材料库存压力，并且以在钻头下降的过程中动态补浆，保证护壁泥浆的质量，使得最后形成的泥浆护壁能满足设计要求。
[0059]
在上述步骤5中，钻头下降至设计孔深后，钻进完成，停止预设静置时间后，预设静置时间为15
‑
40min，用钻头打捞钻孔孔底沉渣，降低钻孔内泥浆中土屑含量，减少泥浆循环排渣压力，完成清渣作业后静置钻孔的护壁泥浆，形成泥浆护壁，为后续旋挖桩的钢筋笼安装、浇灌水下混凝土做准备。
[0060]
相比于现有技术，本发明的有益效果为：采用化学泥浆粉在钻孔内直接造浆，无需另外设置造浆池，节约现场场地的同时提高施工效率，并且采用在钻孔内直接造浆的方式，护壁泥浆利用率高，损耗小，不易产生废浆，减少废浆处理，减少土屑含量，具有节能环保的优点；根据计算设计化学泥浆粉的最佳配合比，动态控制化学泥浆粉的加入时机和加入量，实现材料管控精细化，提高泥浆护壁质量；利用化学泥浆粉分子量高的特性增强泥皮的护壁作用，泥沙沉淀充分，钻机钻头在钻进过程中护壁泥浆更清洁，节约钻机的清理过程，减少混凝土灌注前二次清孔工作，能大大的提高功效；采用化学泥浆粉的可降解无污染，相对于传统常见的膨润土造浆技术，排渣量少，减少市区交通管制和排渣运输压力。
[0061]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，故凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。