[发明专利]带有护壁管的环保型钻孔灌注桩的施工工艺

说明书

技术领域

本发明属于建筑工程领域，具体是涉及钻孔灌注桩，特别是指带有护壁管的环保型钻孔灌注桩的施工工艺。

背景技术

钻孔灌注桩是我国现阶段使用最广泛的桩型，现有的钻孔灌注桩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→护壁泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔并灌注护壁泥浆→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量。参见图1所示，即为传统的钻孔灌注桩的施工流程图，图1中：护筒1’，护壁泥浆泵2’，钻机3’，钢筋笼4’，混凝土灌注漏斗5’；护壁泥浆泵2’用于在钻孔内喷入护壁泥浆。

这种传统的钻孔灌注桩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浆，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。

这种传统的钻孔灌注桩相对其他桩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桩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，钻孔灌注桩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桩。而国内却因为钻孔灌注桩成本低、并可以进行深孔嵌岩施工，目前难以被其他桩型所取代。

另外，传统的钻孔灌注桩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。

因此，有必要对此进行改进。

发明内容

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桩的施工工艺。

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，将内径比钻孔灌注桩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（h1）根据以下条件而定：

若：钻孔灌注桩的设计深度（h2）≥施工地地面至地下岩石层的间距（h3），则h1=h3;

若：钻孔灌注桩的设计深度（h2）＜施工地地面至地下岩石层的间距（h3），则h1=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桩。

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（h1）的上述设定，对于钻孔灌注桩的设计深度（h2）≥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。

而当钻孔灌注桩的设计深度（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（h1）直接根据钻孔灌注桩的设计深度（h2）进行入土即可。

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。