一种杂填土中灌注桩护壁材料及其制备方法和灌注桩成孔施工工艺技术

本发明专利技术提供一种杂填土中灌注桩护壁材料，护壁材料由以下重量份的原料组成：塑性土88.98‑93.98份、水5‑10份、纯碱1份、烧碱0.02份。利用塑性土具有高塑性、高强度、低压缩性且具有良好的粘结性等特征，将塑性土作为杂填土层中稳定孔壁的混合材料，和孔壁原有土体中的松散料充分结合形成受力共同体，该方法施工的孔壁内表面光滑，与原有回填土体的交界面不规则，孔隙填充紧密，护壁稳定性好，桩的承载力高，施工方法环保无污染、提高了施工效率、节约了施工成本、提前了工期，且填充材料价格低廉常见，护壁效果明显，简便易操作。

【技术实现步骤摘要】
一种杂填土中灌注桩护壁材料及其制备方法和灌注桩成孔施工工艺
本专利技术属于建筑施工领域，具体涉及一种杂填土中灌注桩护壁材料及其制备方法和灌注桩成孔施工工艺。
技术介绍
护壁泥浆是在灌注桩成孔施工时在孔壁上形成泥皮而加固孔壁和防止坍塌，同时稳定孔内水位的一种泥浆。在钻孔过程中利用泥浆和地下水之间的压力差来控制水压力，使泥浆能在孔壁上形成泥皮而加固孔壁防止坍塌。旋挖钻机在深回填区、孔隙率较大、无地表水层区域如建筑垃圾、生活垃圾、块石回填等超过20m深度的杂填土层中采用传统工艺成孔通常会造成护壁困难的问题，以及成桩后灌注混凝土中胶凝材料流失严重，影响成桩质量、护壁效果不佳从而带来灌注材料浪费等情况。灌注桩在建筑垃圾、生活垃圾等城市周边杂填土层中施工时，因杂填土孔隙率大，土体松散不均匀、易失稳，泥浆流失严重，导致成孔困难，泥浆稳定孔壁效果差，护壁形状不规则，混凝土材料浪费严重，充盈系数过大，容易产生塌孔、缩颈等问题。由于泥浆护壁工艺是用添加剂、膨润土，通过水调制成合格的泥浆来达到护壁效果，施工过程中产生大量的废弃泥浆，泥浆脱水困难，需要经过较长的固结时间；另外为了调制泥浆，有时会引入一些有毒有害元素，因此废弃泥浆的排放会给土壤及地下水等环境造成极大危害。泥浆护壁工艺在杂填土层中应用时，泥浆充满整个桩孔内，无法直观的检查孔壁效果，需要的泥浆调制密度较大，控制在1.2～1.3g/cm³,小于该范围，则孔壁不稳定，容易出现塌孔、埋钻等事故的发生，且泥浆容易通过孔壁缝隙渗透流失，造成造价提高和桩周围土体承载力下降。大于此范围，则会在孔壁上外挂一层厚厚的泥浆液，大大降低了桩的侧摩阻力，影响基桩承载力，增加了桩的施工成本，泥浆密度过大，还会造成浆液中的固相含量增加，固体颗粒会在泥浆中慢慢下沉，在灌注桩之前形成较厚的沉渣，影响桩端承载力。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种杂填土中灌注桩护壁材料及其制备方法和灌注桩成孔施工工艺。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种杂填土中灌注桩护壁材料，所述护壁材料由以下重量份的原料组成：塑性土88.98-93.98份、水5-10份、纯碱1份、烧碱0.02份。所述护壁材料采用塑性土，所述塑性土的塑性指数IP大于20。所述塑性土为蒙脱石含量为65-85%的钠质膨润土，天然含水量为10-15%。杂填土中灌注桩护壁材料的制备方法包括以下步骤：先将塑性土过筛，粒径控制在2cm以内，将水、纯碱、烧碱按比例混合，用喷雾水管向筛分好的塑性土均匀喷洒混合后的水溶液，然后将护壁材料混合均匀。一种应用上述杂填土中灌注桩护壁材料的灌注桩成孔施工工艺，包括以下步骤：（1）护壁材料的制备；（2）钻机就位；（3）下放护筒；（4）钻孔；（5）回填护壁材料；（6）钻机逆向加压跟进；（7）钻孔；（8）成孔验收。步骤（6）中采用多段式旋挖钻机逆向加压跟进，每段均反复挤压5-10min，将护壁材料和孔壁松散土结合在一起，形成稳定的护壁硬壳。本专利技术的有益效果在于：本专利技术采用的施工方法不破坏原土体，采用塑性土与孔壁原有土体结合形成共同受力层，该方法施工的孔壁内表面光滑，与原有回填土体的交界面不规则，孔隙填充紧密，护壁稳定性好，桩的承载力高，施工方法环保无污染、提高了施工效率、节约了施工成本、提前了工期，且填充材料价格低廉常见，护壁效果明显，简便易操作。附图说明图1为本专利技术的塑性土护壁截面示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。本专利技术所采用的方法是利用塑性土具有高塑性、高强度、低压缩性且具有良好的粘结性等特征，将塑性土作为杂填土层中稳定孔壁的混合材料，和孔壁原有土体中的松散料充分结合形成受力共同体。塑性土的塑性指数IP应大于20，其余物理力学指标应符合高塑性土的其他要求，进场前的土应经过试验确定其最优含水量，并测得其天然含水量，并在使用前过筛，剔出大颗粒等杂质，采取措施均匀喷水搅拌，使塑性土材料达到最优含水量，达到使用的最佳效果，其含水量误差不超过1%，该步骤可通过土工试验确定。实施例1护壁材料由以下重量份的原料组成：塑性土90份、水8.98份、纯碱1份、烧碱0.02份。塑性土为蒙脱石含量为65%的钠质膨润土，天然含水量为15%。护壁材料的制备包括以下步骤：先将塑性土过筛，粒径控制在2cm以内，将水、纯碱、烧碱按比例混合，用喷雾水管向筛分好的塑性土均匀喷洒混合后的水溶液，然后将护壁材料混合均匀。实施例2护壁材料由以下重量份的原料组成：塑性土91.5份、水7.48份、纯碱1份、烧碱0.02份。塑性土为蒙脱石含量为73%的钠质膨润土，天然含水量为13%。护壁材料的制备包括以下步骤：先将塑性土过筛，粒径控制在2cm以内，将水、纯碱、烧碱按比例混合，用喷雾水管向筛分好的塑性土均匀喷洒混合后的水溶液，然后将护壁材料混合均匀。实施例3护壁材料由以下重量份的原料组成：塑性土88.98份、水10份、纯碱1份、烧碱0.02份。塑性土为蒙脱石含量为85%的钠质膨润土，天然含水量为10%。护壁材料的制备包括以下步骤：先将塑性土过筛，粒径控制在2cm以内，将水、纯碱、烧碱按比例混合，用喷雾水管向筛分好的塑性土均匀喷洒混合后的水溶液，然后将护壁材料混合均匀。实施例4护壁材料由以下重量份的原料组成：塑性土93.98份、水5份、纯碱1份、烧碱0.02份。塑性土为蒙脱石含量为80%的钠质膨润土，天然含水量为14%。护壁材料的制备包括以下步骤：先将塑性土过筛，粒径控制在2cm以内，将水、纯碱、烧碱按比例混合，用喷雾水管向筛分好的塑性土均匀喷洒混合后的水溶液，然后将护壁材料混合均匀。杂填土中灌注桩成孔方法，包括以下步骤：（1）护壁材料的制备；（2）钻机就位；（3）下放护筒；（4）钻孔；（5）回填护壁材料；（6）钻机逆向加压跟进，采用多段式旋挖钻机逆向加压跟进，每段均反复挤压5-10min，将护壁材料和孔壁松散土充分结合在一起，形成稳定的护壁硬壳；（7）钻孔；（8）成孔验收。施工时保证桩端入持力层深度大于规范要求，并满足设计长细比以及上部荷载要求，工程桩施工之前应进行试桩确定各种参数。图1所示为塑性土护壁截面示意图，从图中可以看出该方法施工的桩孔壁1内表面光滑，塑性土与孔壁松散土结合在一起形成稳定的护壁硬壳，护壁硬壳等效厚度约为2cm，与原有回填土体2的交界面不规则，孔隙填充紧密，有较强的稳定性。桩孔内无泥浆等悬浮物，可以直观清晰地观察孔壁情况及孔底清理效果。由于没有泥浆外挂在孔壁上，不会产生泥皮减小基桩的侧摩阻力，相反护壁硬壳的存在以及在成孔过程中的加压跟进，增强了孔壁周围土体的摩擦力，更有效地提高了桩的侧摩阻力，提高了桩的承载力。由于是干作业成孔孔底沉渣可控，桩的端阻力亦未受到影响。由于不需要泥浆护壁，成孔过程不需要等待泥浆的加注，因此成孔效率更快；干成孔作业成孔和灌注混凝土两道工序彼此独立，互不干扰，不需要考虑泥浆回收及补充等过程，极大地提高了施工速度和施工效率。采用塑性土稳定孔壁可在杂填土层直接施工，节约施工成本和提前工期，且填充材料价格低廉常见，护壁效果明显，简便易操作；桩孔护壁层表面充填密实，在一定程度上保证了灌注混凝土材料的可控，减少了桩体混凝土材料的浪费，避免充盈系数过大；通过实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种杂填土中灌注桩护壁材料，其特征在于：所述护壁材料由以下重量份的原料组成：塑性土88.98‑93.98份、水5‑10份、纯碱1份、烧碱0.02份。

【技术特征摘要】
1.一种杂填土中灌注桩护壁材料，其特征在于：所述护壁材料由以下重量份的原料组成：塑性土88.98-93.98份、水5-10份、纯碱1份、烧碱0.02份。2.如权利要求1所述的杂填土中灌注桩护壁材料，其特征在于：所述塑性土的塑性指数IP大于20。3.如权利要求1或2所述的杂填土中灌注桩护壁材料，其特征在于：所述塑性土为蒙脱石含量为65-85%的钠质膨润土，天然含水量为10-15%。4.一种如权利要求1所述的杂填土中灌注桩护壁材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：先将塑性土过筛，粒径控制在2cm以内，将水、纯...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕晓毅，闫肖肖，李国田，吕晓刚，董毅浩，
申请(专利权)人：河南竣祥岩土工程有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41