一种可增强黏土层成桩孔壁承载能力的装置及其使用方法与流程

本发明涉及地基处理领域，尤其涉及一种可增强黏土层成桩孔壁承载能力的装置及其使用方法。

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，在基础工程中得到了广泛的应用。工程中常用的灌注桩形式有钻孔灌注桩、人工挖空桩等。在灌注桩成孔过程中常常因为桩身设计过长、所处地层土质较差、全部或部分包含软弱层等原因，使得桩壁易发生坍塌，给工程施工带来了极大地危害。

工程中常常在较差土层中使用泥浆护壁来起到防止塌孔的目的，但由于黏土层本身具有一定强度，且泥浆护壁施工过程繁琐，需另置泥浆池备用，对工程场地、造价和施工技术等提出了较高的要求，处理所产生泥浆以减小对环境的影响也是非常棘手的问题。因此，提出一种可利用黏土层本身具有的强度，同时满足工程造价小、施工技术简便、环境友好型的桩孔护壁方式就显得尤为必要了。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述不足与缺陷，提出了一种可增强黏土层成桩孔壁承载能力的装置及其使用方法，解决了工程中成桩护壁难、代价大等难题，实现了成桩护壁后造价低、技术简单、环境友好护壁的目的。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种可增强成桩孔壁承载能力的装置，包括泥浆系统和连接系统；所述泥浆系统包括炸药、泥浆、塑料空心球、钢板等组成，所述炸药连接雷管后，放入炸药保护盒中，依次通过泥浆、钢板螺纹孔、多节钢管将雷管引线引出；所述连接系统包括多节钢管和套筒等组成；

所述钢板与塑料空心球在斜向有贯通的螺丝孔，所述钢板与塑料空心球通过与螺丝孔相配合的螺丝进行固定；

所述钢板沿板厚方向有与钢管螺纹相配合的钢板螺纹孔；

所述泥浆中添加早强剂；

所述钢管的外表面设有长度刻度线；

进一步地，所述炸药为硝胺类炸药；

进一步地，所述炸药雷管置于塑料空心球的球心，以获得较好的爆照冲击效果；

进一步地，所述炸药保护盒为长方体结构，隔离炸药雷管与泥浆接触，避免泥浆堵塞雷管引线或造成炸药哑炮；

进一步地，所述套筒内径等于钢管外径，所述套筒内壁有与钢管螺纹相配合的螺纹孔，所述套筒内壁螺纹孔的长度大于两倍钢管螺纹的长度；

进一步地，所述单根钢管长度为1~2m，所述单根钢管首尾钢管螺纹长度不小于0.1m；

一种可增强成桩孔壁承载能力的装置的使用方法，其特征在于：包括如下技术步骤：

1)根据现场实际情况确定套筒和钢管的数量，并按照要求在现场拼接装置；

2)利用现有技术成桩至一定深度后，将拼接好的本发明装置伸入桩孔中，根据钢管外表面的刻度线来调整本发明装置的入孔深度；雷管引线依次通过泥浆、钢板螺纹孔、钢管引出至地面；

3)将雷管引线接入引爆装置后，通入电流，引爆雷管和炸药，炸药所产生的冲击力使泥浆吸附在成桩孔壁上，待泥浆硬化后在桩壁四周形成一层护壁层。

4)重复上述步骤，直至桩孔至设计深度；

进一步地，根据权利要求6所述的一种可增强成桩孔壁承载能力的装置的使用方法，其特征在于：所述塑料空心球底部距离桩孔底部不应大于2倍桩径，也不应大于0.45m；

有益效果：

1)本发明装置及其使用方法简单易行，桩孔护壁所需工程造价小，工程施工所耗时间少，有利于在保证工程质量的前提下加快施工进度；

2)本发明装置中的多节钢管、套筒、钢板等可回收多次使用，施工过程中所耗费的泥浆数量较少，且不需制泥浆池备用，符合环境友好型的工程建设理念。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的局部结构示意图；

图3为本发明的局部结构示意图；

图中：1为电雷管引线；2为钢管螺纹；3为钢板螺纹孔；4为长度刻度线；5为钢管；6为钢板；7为螺丝；8为螺丝孔；9为泥浆；10为聚乙烯空心球；11为炸药保护盒；12为套筒。

具体实施方式

下面将结和具体实施例以及本发明实例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。

一种可增强成桩孔壁承载能力的装置，包括泥浆系统和连接系统；所述泥浆系统包括炸药、泥浆、塑料空心球、钢板等组成；

所述塑料空心球为委托河北龙拓橡塑科技有限公司生产的聚乙烯空心球，其具体尺寸根据现场桩径尺寸确定；

所述炸药连接雷管后，放入炸药保护盒中，依次通过泥浆、钢板螺纹孔、多节钢管将雷管引线引出；所述炸药为矿山工程中常用的硝胺类炸药；所述泥浆按照水泥、细砂、水、早强剂质量比为1:3:0.6:0.05配合而成；

所述连接系统包括多节钢管和套筒等组成；所述钢管为委托河北渠成钢管制造有限公司定制的不锈钢钢管，其单根长度1.5m，外径25cm，内径22cm，钢管外表面设有长度刻度线；所述钢管在两端各有15cm的螺纹；所述套筒长40cm，内径25cm，外径28cm，内壁有与钢管螺纹相配合的螺纹；

所述钢板与塑料空心球在斜向有贯通的螺丝孔，所述贯通螺丝孔的长度为7cm；所述螺丝孔为常州永茂特种紧固件有限公司生产的高强度细长螺丝；

所述钢板与塑料空心球通过与螺丝孔相配合的螺丝进行固定；

所述钢板沿板厚方向有与钢管螺纹相配合的钢板螺纹孔；

所述泥浆中添加早强剂；所述早强剂采用的是安徽省庐江矾矿有限公司生产的水泥早强剂（型号为whdf-f）；

所述炸药雷管置于塑料空心球的球心处，以获得较好的爆炸冲击效果；

所述炸药保护盒为委托河北龙拓橡塑科技有限公司生产的聚乙烯长方体结构，以避免炸药雷管在爆炸前与泥浆的直接接触，防止泥浆堵塞雷管引线或造成炸药哑炮；

实施例1：

对于采用钻孔机械进行钻孔时的步骤：

步骤一：根据现场实际情况（包括现场土质的物理化学参数、周边建筑物分布、设计桩长等）确定每次钻机开挖深度以及套筒、钢管的数量，并按照要求在现场拼接装置；本实例中桩径120cm，桩长16m，准备1.5m长钢管11根，套筒10个；本实例中利用旋挖钻开挖4m进行护壁后再继续开挖，直至达设计高程；

步骤二：现场施工放样确定桩位，工人埋设护筒、铺设工作平台并安装旋挖钻机，利用旋挖钻机成桩至4m后，将拼接好的本发明装置伸入桩孔中，根据钢管外表面的刻度线来调整本发明装置的入孔深度；本实例中塑料空心球底部距离桩孔底部0.2m；雷管引线依次通过泥浆、钢板螺纹孔、钢管引出至地面；

步骤三：将雷管引线接入引爆装置后，通入电流，引爆雷管和炸药，炸药所产生的冲击力使泥浆吸附在成桩孔壁上，待泥浆硬化后在桩壁四周形成一层护壁层；

步骤四：重复上述步骤，直至桩孔至设计深度。

实施例2：

对于采用人工挖孔桩施工时的步骤：

步骤一：根据现场实际情况（包括现场土质的物理化学参数、周边建筑物分布、设计桩长等）确定每次钻机开挖深度以及套筒、钢管的数量，并按照要求在现场拼接装置；本实例中桩径100cm，桩长12m，准备1.5m长钢管8根，套筒10个；本实例中利用人工开挖2m进行护壁后再继续开挖，直至达设计高程；

步骤二：现场施工放样确定桩位，利用工人工具作业的方式成桩至1m后，将拼接好的本发明装置伸入桩孔中，根据钢管外表面的刻度线来调整本发明装置的入孔深度；本实例中塑料空心球底部距离桩孔底部0.2m；雷管引线依次通过泥浆、钢板螺纹孔、钢管引出至地面；

步骤三：将雷管引线接入引爆装置后，通入电流，引爆雷管和炸药，炸药所产生的冲击力使泥浆吸附在成桩孔壁上，待泥浆硬化后在桩壁四周形成一层护壁层；

步骤四：重复上述步骤，直至桩孔至设计深度。

实施例3：

对于软黏土且采用钻孔机械进行钻孔时的步骤：

步骤一：根据现场实际情况（包括现场土质的物理化学参数、周边建筑物分布、设计桩长等）确定每次钻机开挖深度以及套筒、钢管的数量，并按照要求在现场拼接装置；本实例中桩径100cm，桩长16m，准备1m长钢管16根，套筒15个；本实例中利用旋挖钻开挖1m进行护壁后再继续开挖，直至达设计高程；

步骤二：现场施工放样确定桩位，工人埋设护筒、铺设工作平台并安装旋挖钻机，利用旋挖钻机成桩至1m后，将拼接好的本发明装置伸入桩孔中，根据钢管外表面的刻度线来调整本发明装置的入孔深度；本实例中塑料空心球底部距离桩孔底部0.2m；雷管引线依次通过泥浆、钢板螺纹孔、钢管引出至地面；

步骤三：将雷管引线接入引爆装置后，通入电流，引爆雷管和炸药，炸药所产生的冲击力使泥浆吸附在成桩孔壁上，待泥浆硬化后在桩壁四周形成一层护壁层；

步骤四：重复上述步骤，直至桩孔至设计深度。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。