带有护壁管的环保型钻孔灌注桩的施工工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于建筑工程领域，具体是涉及钻孔灌注粧，特别是指带有护壁管的环保型钻孔灌注粧的施工工艺。
【背景技术】
[0002]钻孔灌注粧是我国现阶段使用最广泛的粧型，现有的钻孔灌注粧都是采用泥浆护壁施工法进行施工，其工作过程是:
平整场地一护壁泥浆制备一埋设护筒一铺设工作平台一安装钻机并定位一钻进成孔并灌注护壁泥浆一清孔并检查成孔质量一下放钢筋笼一灌注水下混凝土一拔出护筒一检查质量。参见图1所示，即为传统的钻孔灌注粧的施工流程图，图1中:护筒1’，护壁泥浆栗2’，钻机3’，钢筋笼4’，混凝土灌注漏斗5’;护壁泥浆栗2’用于在钻孔内喷入护壁泥浆。
[0003]这种传统的钻孔灌注粧施工的关键就是防止孔壁坍塌，尤其是当钻孔较深时，在地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌、甚至发生流砂现象。其中埋设护筒1’和灌注护壁泥浆是该工艺解决孔壁坍塌的关键环节。该工艺所设置的护筒高度高于地面，并在其内灌注水或泥楽，使其钻孔内若能保持比地下水位高的水头，增加孔内静水压力，从而减少孔壁向空内坍塌的概率。另外，仅有该举措，仍然无法防止孔壁坍塌，其通过灌注护壁泥浆，通过钻机的转动作用，将护壁泥浆抹覆于孔壁上，形成一层泥皮，以保持孔壁形态，防止其坍塌。
[0004]这种传统的钻孔灌注粧相对其他粧型具有较大的成本优势，而且可以进行钻进土壤底层的岩石层施工，即钻孔深度可以根据需要进行实现，因此，现阶段国内的高楼大厦、道路、桥梁、机场、铁路和码头等土木工程都有广泛应用。但是，这种传统的钻孔灌注粧存在严重的环境污染问题，具体原因是:
为了防止孔壁坍塌，其所添加的护壁泥浆一般为高分散性和低粒径的悬浮颗粒构成，主要成分为高岭土粉、膨润土粉和重晶石粉。在钻孔完成后，灌注混凝土的过程中，需要将带有护壁泥浆的钻孔施工泥浆排出。这些钻孔施工泥浆一般偷排的户外田地或江河中，排于户外的钻孔施工泥浆，在干化后其所含有的用于护壁的高岭土粉、膨润土粉和重晶石粉等悬浮粒子难以沉聚，被风一吹就悬浮飘扬在空气中，成为大气的微小颗粒物的重要来源，而且更为麻烦的事，这些颗粒物非常难以沉聚，即使随雨水降于地表，又会在干化后重新进入空气，经久不散，只能随着季节性风从一地吹向另外一地或被动植物所吸收。据国内有关研究统计，钻孔灌注粧的护壁泥浆已经是我国PM2.5中最大的来源之一。而偷排于江河中的钻孔施工泥浆，其所含有的用于护壁的高岭土粉、膨润土粉和重晶石粉等悬浮粒子在水中形成悬浮体系，难以沉降，使得水体被严重污染。因此，目前，国外发达国家大多已经明令禁止使用钻孔灌注粧。而国内却因为钻孔灌注粧成本低、并可以进行深孔嵌岩施工，目前难以被其他粧型所取代。
[0005]另外，传统的钻孔灌注粧无法适用于大口径钻孔灌注施工，因为大口径钻孔所形成的孔壁稳定性远远不如小口径钻孔所形成的孔壁，即便护壁泥浆加的再多，也无法防止孔壁坍塌。
[0006]因此，有必要对此进行改进。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种工艺设计合理，无需泥浆护壁、环境污染小、且可以进行大口径钻孔灌注施工的带有护壁管的环保型钻孔灌注粧的施工工艺。
[0008]为实现上述目的，本发明的技术方案是包括以下工序:
(1)设置护壁管，在施工地，将内径比钻孔灌注粧的钻孔直径稍大的护壁管借助外力打入施工地的地下，该护壁管的入地深度(hi)根据以下条件而定:
若:钻孔灌注粧的设计深度(h2)多施工地地面至地下岩石层的间距(h3)，则hl=h3;
若:钻孔灌注粧的设计深度(h2) <施工地地面至地下岩石层的间距(h3)，则hl=h2;
(2)通过钻机在护壁管内进行钻孔施工，形成钻孔；
(3)清孔;
(4)灌注混凝土，通过混凝土输送导管向钻孔内从下到上灌注混凝土；待混凝土成型后形成钻孔灌注粧。
[0009]此设置，一般而言，施工地的地质结构一般都是土层以及位于土层以下的岩石层。护壁管的入地深度(hi)的上述设定，对于钻孔灌注粧的设计深度(h2)多施工地地面至地下岩石层的间距(h3)的情况下，则直接将护壁管的打入到土层和岩石层的临界处即可，因为，岩石层在钻机作用下开孔所形成的孔壁是稳定的孔壁结构，不会坍塌，由此可减少成本。
[0010]而当钻孔灌注粧的设计深度(h2) <施工地地面至地下岩石层的间距(h3)情况下，则护壁管的入地深度(hi)直接根据钻孔灌注粧的设计深度(h2)进行入土即可。
[0011]进一步设置是所述的步骤(3)和(4)之间还有步骤(3A)该步骤(3A)为向钻孔内下放钢筋笼。
[0012]进一步设置是所述的步骤(4)中，所灌注的混凝土凝固之前，将护壁管从地下拔出。该拔出可采用高频振动锤振动下拔出。
[0013]进一步设置是所述的护壁管为钢管或高强度塑料管，其中，该高强度塑料管的拉伸屈服强度彡lOMpa，密度彡4500kg/m3，弹性模量彡350Mpa。
[0014]进一步设置是所述的护壁管高强度塑料管，该高强度塑料管的拉伸屈服强度^ lOMpa，密度多4500kg/m3，弹性模量多350Mpa
进一步设置是所述的高强度塑料管为高强度聚乙烯管。
[0015]进一步设置是所述的护壁管的底部固定设置有粧靴，该粧靴上的下端设置有用于破土的切削刃。
[0016]进一步设置是护壁管内径比钻孔直径大10-40cm。
[0017]本申请的创新机理和优点是:
一、环保优势，本申请，通过先打入的护壁管，以该护壁管作为钻孔的外壁，对钻孔的孔壁进行稳定地保护，由此，可以完全不需要添加护壁泥浆，进而极大地降低钻孔灌注粧中护壁泥浆的悬浮粒子污染空气的问题。
[0018]二、成本核算，本申请无需添加护壁泥浆，目前市场上护壁泥浆的材料的市场价约在2000 Y/m3左右，不设置护壁泥浆所节省下来的费用与将护壁管打入地下并在混凝土灌注后将护壁管拔出的工程费用基本相当，而且护壁管多次循环利用，进一步降低成本；
此外，如果将护壁管采用高强度塑料管，并将其直接留置于土中，并作为所灌注的混凝土的外壁，则可以无需设置钢筋笼就能保障粧体强度，而且该结构的粧型，高强度塑料管可以充当混凝土的支架和保护外壁，使用寿命长，并耐酸碱腐蚀性；此设置，虽然增加了高强度塑料管材料成本和入土的工程成本，但是省去设置钢筋笼的费用，同时也省去了将护壁管拔出的工程费用和护壁泥浆的成本，此设置，在总体成本上比起传统的设置钢筋笼的钻孔灌注粧还有成本优势。
[0019]三、可以进行传统的钻孔灌注粧所不能实现的大口径钻孔施工，本申请彻底解决了钻孔孔壁坍塌问题，由此可以实现大口径钻孔灌注施工，解决一些对工程强度和使用寿命要求非常高的特殊工程的大口径粧体施工问题。
[0020]四、采用高强度塑料管作为护壁管，尤其是高强度聚乙烯(PE)管，由于高强度塑料管表面带有负电荷，而混凝土本身也是一种表面带互电荷的材料，在混凝土成型前，拔出护壁管时，二