一种斜钢管桩清孔及减少沉渣厚度的施工方法技术

本发明专利技术公开了一种斜钢管桩清孔及减少沉渣厚度的施工方法，涉及桩基施工领域，包括以下步骤：S1、使用反循环钻机钻孔，开启气举反循环系统清渣；S2、待排渣管流出清水后，从排渣管中取样，测定排出物的含砂率，当测定含砂率低于0.5％时，关闭气举反循环系统；S3、向斜钢管桩内加明矾或聚丙烯酰胺溶液，开启反循环钻机使加入的明矾或聚丙烯酰胺溶液循环流动；S4、静置2‑4h后，再次开启气举反循环系统彻底除渣。本发明专利技术的斜钢管桩清孔及减少沉渣厚度的施工方法能够克服粉细砂和中细砂地层结构条件下利用浑浊河水钻孔的影响，保障土塞面的良好平整度，有效提升桩端承载力。

A construction method and system for clearing the hole and reducing the thickness of the sediment in a steel pipe pile

The invention discloses an inclined steel pipe pile hole cleaning and construction method and system for reducing the thickness of sediment, relates to the pile foundation construction field, which comprises the following steps: S1, using the drill hole reverse circulation drill, open air reverse circulation system of slag; to S2, the outflow of water from the discharge pipe, the discharge pipe in the sampling, determination of discharge the sand ratio, when the determination of sand content rate of less than 0.5%, closed gas lift reverse circulation system; S3, Syncline in steel pipe stake plus alum or polyacrylamide solution, open cycle reverse circulation drill adding alum or polyacrylamide solution flow; S4, standing for 2 4h after, again open gas lift reverse circulation system completely slag. The invention of the inclined steel pipe pile hole cleaning and reduce the construction method of the thickness of sediment can overcome the fine sand and medium fine sand stratum structure under the condition of using the influence of muddy river water drilling, soil surface roughness good security, effectively improve the bearing capacity of pile end.

【技术实现步骤摘要】
一种斜钢管桩清孔及减少沉渣厚度的施工方法及系统
本专利技术涉及桩基施工领域，具体涉及一种斜钢管桩清孔及减少沉渣厚度的施工方法及系统。
技术介绍
随着国际基础工程建设水平的日益提高，斜钢管桩基础在长大桥梁上得到越来越多的应用。在粉细砂和中细砂地层结构上施工时，斜钢管桩插打后，需采用反循环钻机钻孔取土、清孔，钻孔及清孔过程中不需要采用泥浆护壁，而是直接采用河水清洗。河水中含有的粉细颗粒，在水流动时短时间内不易沉淀，但只要一旦停止清孔，静置一段时间，粉细颗粒就会在混凝土浇注前沉淀到孔底，使清孔无法彻底，影响桩底承载力的充分发挥。目前国际上，斜钢管桩清孔工艺大多是气举反循环清孔工艺，气举反循环清孔是利用空压机的压缩空气，通过安装在导管内的风管送至桩孔内，高压气与泥浆混合，在导管内形成一种密度小于泥浆的浆气混合物，浆气混合物因其比重小而上升，在导管内混合器底端形成负压，下面的泥浆在负压的作用下上升，并在气压动量的联合作用下，不断补浆，上升至混合器的泥浆与气体形成气浆混合物后继续上升，从而形成流动，因为导管的内断面积大大小于导管外壁与桩壁间的环状断面积，便形成了流速、流量极大的反循环，携带沉渣从导管内反出，排出导管以外。但这种清孔工艺常常受到水质、地质因素的影响，尤其是河水浑浊或在粉细砂和中细砂地层结构条件下，含有大量的粉细砂和中细砂颗粒，清孔时常常不容易被彻底清除，对于超长桩、大直径桩、斜桩，传统的清孔工艺难以满足施工要求。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种斜钢管桩清孔及减少沉渣厚度的施工方法及系统，解决了浑浊河水、粉细砂和和中细砂地层结构条件下斜钢管桩内钻孔后清孔及减少沉渣厚度的难题，能够系统、快速、彻底的一次性清孔并减少桩底沉渣厚度。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种斜钢管桩清孔及减少沉渣厚度的施工方法，该方法包括以下步骤：S1、使用反循环钻机钻孔，完成后提升钻头，开启气举反循环系统清渣；S2、待排渣管流出清水后，从排渣管中取样，测定排出物的含砂率，当测定含砂率低于0.5％时，关闭气举反循环系统；S3、向斜钢管桩内加明矾或聚丙烯酰胺溶液，开启反循环钻机使加入的明矾或聚丙烯酰胺溶液循环流动20-40min；S4、静置1.5-4h后，再次开启气举反循环系统彻底除渣。在上述技术方案的基础上，所述步骤S1具体包括以下步骤：S101、安放反循环钻机，按顺序安装并下放平底钻头、钻杆扶正器、钻杆；S102、平底钻头下放接触到土塞后，向斜钢管桩内持续补水，开启空气压缩机和反循环钻机，正常钻进；S103、钻进过程中间隔等距离复核土塞高程，接近设计高程后缓慢钻进，通过钻杆长度确认到达土塞设计高程后，在钻杆内部用测量绳复核无误，关闭空气压缩机。在上述技术方案的基础上，步骤S1中，在完成反循环钻机钻孔后，关闭气举反循环系统，使用平底钻头轻磨土塞面。在上述技术方案的基础上，在施工过程中，通过补水泵向斜钢管桩内补水，控制桩内外水头差不小于3m。在上述技术方案的基础上，在步骤S4后，下放钢筋笼或压浆管架，灌注水下混凝土。在上述技术方案的基础上，所述明矾或聚丙烯酰胺溶液中明矾或聚丙烯酰胺和水的质量比为1：5000。本专利技术还提供一种如上所述斜钢管桩清孔及减少沉渣厚度的施工方法中使用的气举反循环系统，包括：设于施工平台上的反循环钻机，包括钻机主机和钻杆，所述钻杆伸入斜钢管桩内，其一端与所述钻机主机相连，所述钻杆另一端设有平底钻头；补水泵，所述补水泵用于将外部清水泵入斜钢管桩内；空气压缩机，所述空气压缩机通过送气管与所述反循环钻机连接；排渣装置，包括与所述反循环钻机排渣口相连的排渣管，所述排渣管另一端设于弃渣船上。在上述技术方案的基础上，所述钻杆上设有钻杆扶正器，所述钻杆扶正器沿垂直于所述钻杆方向设置，所述钻杆扶正器中心固定在所述钻杆上，所述钻杆扶正器两端抵持在所述斜钢管桩内壁上。在上述技术方案的基础上，所述钻杆扶正器的工作外径可自由调整。在上述技术方案的基础上，所述平底钻头和反循环钻机均设在一可调节倾斜度的钻机操作平台上。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)本专利技术的斜钢管桩清孔及减少沉渣厚度的施工方法能够克服粉细砂和中细砂地层结构条件下利用浑浊河水钻孔的影响，保障土塞面的良好平整度，有效并彻底地清除粉细砂和中细砂地层结构条件下斜钢管桩桩底的沉渣，使土塞与混凝土接触紧密，经过桩底压浆后，混凝土与土塞之间被填充密实，从而提升桩端承载力。(2)本专利技术的斜钢管桩清孔及减少沉渣厚度的施工方法及系统可系统、快速、彻底的一次性清孔并减少斜钢管桩桩底沉渣厚度，解决了浑浊河水及粉细砂和中细砂地层结构条件下斜钢管桩内钻孔后清孔及减少沉渣厚度的难题。(3)本专利技术的斜钢管桩清孔及减少沉渣厚度的施工方法安全可靠、操作简单、作用明显、清孔干净彻底、施工效率高。附图说明图1为本专利技术实施例中气举反循环系统的工作示意图；图2为本专利技术实施例中平底钻头的立面示意图；图3为本专利技术实施例中斜钢管桩的立面示意图；图中：1-反循环钻机，2-施工平台，3-钻机主机，4-钻机操作平台，5-钻杆，6-钻杆扶正器，7-平底钻头，8-补水泵，9-排渣管，10-弃渣船，11-斜钢管桩，12-土塞，13-空气压缩机，14-送气管，15-河床面，16-河水面，17-混凝土，71-斜排渣管，72-直排渣管，73-护圈，74-钢丝刷。具体实施方式以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步详细说明。参见图1所示，本专利技术实施例提供一种斜钢管桩清孔及减少沉渣厚度的施工方法，该方法包括以下步骤：S1、使用反循环钻机钻孔，完成后提升钻头，开启气举反循环系统清渣；具体而言，步骤S1可分为以下步骤：S101、安放反循环钻机，加固反循环钻机1与施工平台2的锚固点，校核操作平台4的倾斜度，测定施工平台2高程及操作平台4参考点高程，随后按顺序安装并下放平底钻头7、钻杆扶正器6、钻杆5，在下放过程中可给各节钻杆5编号，并进行详细下放记录；S102、平底钻头7下放接触到土塞12后，向斜钢管桩11内持续补水，开启空气压缩机13和反循环钻机的钻机主机3，正常钻进；反循环钻机1正常运转期间，平底钻头7持续回转，同时不断破坏土塞12，空气压缩机13压缩空气经送气管14接入反循环钻机，压缩空气经钻杆内的送气管被输送至钻头加强杆顶部，输入钻杆的气体在钻杆内快速上升，并从排渣管9释放出来。气体的存在导致钻杆5内的水压力远小于斜钢管桩11内的水压力，于是斜钢管桩内的钻渣和水的混合物便连续的经钻杆5和排渣管9排出到弃渣船10；平底钻头7持续破坏土塞12，钻渣持续排出，反循环钻机从而持续钻进；S103、钻进过程中间隔等距离复核土塞12高程，接近设计高程后缓慢钻进，通过钻杆5长度确认到达土塞12设计高程后，在钻杆5内部用测量绳复核无误，关闭空气压缩机13；随后可使用平底钻头7在土塞12顶面轻磨10圈左右，以保障土塞面良好的平整度。S2、待排渣管9流出清水后，从排渣管取样，测定排渣管中排出物的含砂率，当测定含砂率低于0.5％时，关闭气举反循环系统。S3、按照明矾或聚丙烯酰胺：水＝1：5000配比向斜钢管桩12内水中加明矾或聚丙烯酰胺溶液，将排渣管9出口置于斜钢管桩内，开启反循环钻机使加入的明矾或聚丙烯酰胺溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种斜钢管桩清孔及减少沉渣厚度的施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、使用反循环钻机钻孔，完成后提升钻头，开启气举反循环系统清渣；S2、待排渣管流出清水后，从排渣管中取样，测定排出物的含砂率，当测定含砂率低于0.5％时，关闭气举反循环系统；S3、向斜钢管桩内加明矾或聚丙烯酰胺溶液，开启反循环钻机使加入的明矾或聚丙烯酰胺溶液循环流动20‑40min；S4、静置1.5‑4h后，再次开启气举反循环系统彻底除渣。

【技术特征摘要】
1.一种斜钢管桩清孔及减少沉渣厚度的施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、使用反循环钻机钻孔，完成后提升钻头，开启气举反循环系统清渣；S2、待排渣管流出清水后，从排渣管中取样，测定排出物的含砂率，当测定含砂率低于0.5％时，关闭气举反循环系统；S3、向斜钢管桩内加明矾或聚丙烯酰胺溶液，开启反循环钻机使加入的明矾或聚丙烯酰胺溶液循环流动20-40min；S4、静置1.5-4h后，再次开启气举反循环系统彻底除渣。2.如权利要求1所述的斜钢管桩清孔及减少沉渣厚度的施工方法，其特征在于：所述步骤S1具体包括以下步骤：S101、安放反循环钻机，按顺序安装并下放平底钻头、钻杆扶正器、钻杆；S102、平底钻头下放接触到土塞后，向斜钢管桩内持续补水，开启空气压缩机和反循环钻机，正常钻进；S103、钻进过程中间隔等距离复核土塞高程，接近设计高程后缓慢钻进，通过钻杆长度确认到达土塞设计高程后，在钻杆内部用测量绳复核无误，关闭空气压缩机。3.如权利要求1所述的斜钢管桩清孔及减少沉渣厚度的施工方法，其特征在于：步骤S1中，在完成反循环钻机钻孔后，关闭气举反循环系统，使用平底钻头轻磨土塞面。4.如权利要求1所述的斜钢管桩清孔及减少沉渣厚度的施工方法，其特征在于：在施工过程中，通过补...

【专利技术属性】
技术研发人员：李帅举，徐平安，耿树成，潘军，余本俊，孙刘洋，熊仕坤，湛建，伍雷，王杰，周琳，倪宇，
申请(专利权)人：中铁大桥局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42