阅读说明：本技术 一种玄武岩地层水下混凝土灌注系统及施工方法 (Basalt stratum underwater concrete pouring system and construction method ) 是由 林志斌 李君祥 张冬云 刘延涛 罗鸿儒 赵国庆 孔买群 王桂芳 杨晓东 杨萍丽 于 2020-05-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种玄武岩地层水下混凝土灌注系统,涉及水下混凝土灌注施工技术领域。所述灌注系统包括混凝土料斗、混凝土导管、泥浆管、泥浆泵、沉淀池和泥浆池,泥浆池内设置有泥浆泵,泥浆泵出口与泥浆管一端连通,另一端置于灌注孔底部,混凝土导管一端与混凝土料斗出料口连通,另一端设置于灌注孔内,灌注孔顶部设置有泥浆溢出口,泥浆溢出口依次与沉淀池和泥浆池连通。在混凝土灌注过程中采用孔内正循环泥浆方法,从泥浆池内泥浆泵泵出泥浆,经泥浆管输送至灌注孔内,使灌注孔内泥浆从下往上运动,如此循环使得悬浮颗粒难以沉积,成桩质量好,无夹渣断层现象,同时提高孔内泥浆的性能,提高钢筋笼与混凝土之间的握裹力,保证施工进度和质量。(The invention discloses an underwater concrete pouring system for a basalt stratum, and relates to the technical field of underwater concrete pouring construction. The pouring system comprises a concrete hopper, a concrete guide pipe, a slurry pump, a sedimentation tank and a slurry tank, wherein the slurry pump is arranged in the slurry tank, the outlet of the slurry pump is communicated with one end of the slurry pipe, the other end of the slurry pump is arranged at the bottom of the pouring hole, one end of the concrete guide pipe is communicated with the discharge hole of the concrete hopper, the other end of the concrete guide pipe is arranged in the pouring hole, a slurry overflow outlet is arranged at the top of the pouring hole, and the slurry overflow outlet is sequentially communicated with the sedimentation tank and the slurry. In the concrete pouring process, an in-hole positive circulation slurry method is adopted, slurry is pumped out from a slurry pump in a slurry tank and is conveyed into a pouring hole through a slurry pipe, so that the slurry in the pouring hole moves from bottom to top, suspended particles are difficult to deposit due to circulation, the pile forming quality is good, the slag inclusion fault phenomenon is avoided, the performance of the slurry in the hole is improved, the bond strength between a steel reinforcement cage and concrete is improved, and the construction progress and quality are ensured.)

一种玄武岩地层水下混凝土灌注系统及施工方法

技术领域

本发明涉及水下混凝土灌注施工技术领域，具体涉及一种玄武岩地层水下混凝土灌注系统及施工方法。

背景技术

传统的水下混凝土灌注工艺的主要流程是将混凝土通过混凝土导管送入孔底部，受混凝土的冲击力影响，孔内泥浆从孔顶部溢出汇入泥浆池中，直至混凝土灌注完成。上述方法普遍用于水利工程、铁路工程、市政工程、公路工程等水下混凝土浇筑施工中，包括桩基工程、地下连续墙工程、防渗墙工程等。但是在玄武岩地层中使用时，因岩石密度大，泥浆中的悬浮细粒下沉速度快，导致混凝土面板结，甚至浇筑混凝土面不上升等现象，导致水下混凝土灌注中断或是成桩后桩基检测出现夹渣、断层等情况，桩基质量合格率降低，工程施工成本大大增加，给工程质量、施工进度带来巨大风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种玄武岩地层水下混凝土灌注系统及施工方法，解决现有水下混凝土灌注工艺应用于玄武岩地层无法保证施工质量，会出现灌注中断或成桩后夹渣断层的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：一种玄武岩地层水下混凝土灌注系统，其特征在于：包括混凝土料斗、混凝土导管、泥浆管、泥浆泵、沉淀池和泥浆池，泥浆池内设置有泥浆泵，泥浆泵出口与泥浆管一端连通，泥浆管另一端置于灌注孔底部，混凝土料斗设置于灌注孔上方，混凝土导管一端与混凝土料斗出料口连通，混凝土导管另一端设置于灌注孔内，灌注孔顶部设置有泥浆溢出口，泥浆溢出口依次与沉淀池和泥浆池连通。

更进一步的技术方案是所述泥浆管位于灌注孔内的一端底部连接有封头，封头由连接管、固定板、连接杆和底板构成，固定板与底板平行设置，连接杆一端与固定板连接，连接杆另一端与底板连接，连接杆沿固定板径向均匀分布，固定板顶部固定有连接管，连接管与泥浆管连通。

更进一步的技术方案是所述泥浆管位于灌注孔内的一端侧壁上设置有配重块。

更进一步的技术方案是所述泥浆管悬置在灌注孔内，与混凝土导管底部距离为6-10m。

更进一步的技术方案是所述泥浆管位于灌注孔内的部分与混凝土导管平行设置。

本发明还可以是一种玄武岩地层水下混凝土灌注系统的施工方法，其特征在于包括如下步骤：

S1：将混凝土导管与混凝土料斗出料口对接并悬置于灌注孔内，浇筑首罐混凝土；

S2: 将泥浆泵架设在泥浆池内，将泥浆管一端与泥浆泵出口对接，另一端悬置于灌注孔内；开启泥浆泵，泥浆管将泵出的泥浆送入灌注孔内，泥浆从灌注孔底部上升从顶部的泥浆溢出口流入沉淀池内，待沉淀池液面溢出后流入泥浆池内进入循环，同时向混凝土料斗内灌注混凝土；

S4：随着灌注混凝土面上升，同步提升泥浆管和混凝土导管，并保持混凝土导管埋入混凝土面深度为2-6m，直至混凝土灌注完成。

更进一步的技术方案是所述步骤S1中在灌注混凝土之前，二次清孔验收合格后，对沉淀池和泥浆池内的废弃物进行清理干净，重新制备新鲜膨润土泥浆，泥浆各项性能指标满足规范要求。

更进一步的技术方案是所述步骤S2中泥浆管位于灌注孔内的一端底部连接有封头和配重块。

更进一步的技术方案是所述封头由连接管、固定板、连接杆和底板构成，固定板与底板平行设置，连接杆一端与固定板连接，连接杆另一端与底板连接，连接杆沿固定板径向均匀分布，固定板顶部固定有连接管，连接管与泥浆管连通。

工作原理：在灌注孔内完成混凝土导管安设，混凝土导管位于灌注孔中心位置且与混凝土料斗连通，混凝土料斗与灌注孔上方架设的吊装装置连接。二次清孔验收合格后，对沉淀池和泥浆池内的废弃物进行清理干净，重新制备新鲜膨润土泥浆，泥浆各项性能指标满足规范要求。

浇筑首罐混凝土后，架设泥浆泵于泥浆池中心位置并进行固定，沿着混凝土导管下放泥浆管至合适位置，泥浆管在封头和配重块作用下自然下垂。

开启泥浆泵将泥浆沿泥浆管泵入灌注孔内，泥浆管外的泥浆由灌注孔底部往上运动，泥浆管内的泥浆由上往下运动，形成正循环，最后从灌注孔顶部的泥浆溢出口流入沉淀池沉淀，沉淀池液面满了后从顶部溢出到泥浆池进入下一循环。此过程中持续进行混凝土灌注，同步提升泥浆管和混凝土导管，直至混凝土灌注完成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.上述水下混凝土灌注系统和施工方法用于玄武岩地层施工，在灌注过程中泥浆的正循环运动使得其中的悬浮颗粒难以沉积，确保浇筑混凝土面持续上升，无灌注中断情况出现，成桩质量好，无夹渣断层现象，同时也提高孔内泥浆的性能，提高钢筋笼与混凝土之间的握裹力，保证了施工进度和质量。

2.上述水下混凝土灌注系统和施工方法使用的泥浆泵、沉淀池、泥浆池均为钻孔时投入的设备，无需增加新设备的投入，施工成本低效果好。

3.上述水下混凝土灌注系统和施工方法简单方便、通俗易懂，便于施工人员理解和掌握，便于推广。

附图说明

图1为本发明中水下混凝土灌注系统的结构示意图。

图2为本发明中泥浆管与封头、配重块的装配示意图。

图3为本发明中封头的结构示意图。

图4为本发明中封头的正面视图。

图5为本发明中封头的俯视图。

图中：1-混凝土料斗，2-混凝土导管，3-泥浆管，4-泥浆泵，5-沉淀池，6-泥浆池，7-灌注孔，8-封头，801-连接管，802-固定板，803-连接杆，804-底板，9-配重块，10-泥浆。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了：一种玄武岩地层水下混凝土灌注系统，包括混凝土料斗1、混凝土导管2、泥浆管3、泥浆泵4、沉淀池5和泥浆池6，泥浆池6内设置有泥浆泵4，泥浆泵4出口与泥浆管3一端连通，泥浆管3另一端置于灌注孔7底部，混凝土料斗1设置于灌注孔7上方，混凝土导管2一端与混凝土料斗1出料口连通，混凝土导管2另一端设置于灌注孔7内，灌注孔7顶部设置有泥浆溢出口，泥浆溢出口依次与沉淀池5和泥浆池6连通。如图2所示，泥浆管3位于灌注孔7内的一端底部连接有封头8和配重块9，泥浆管3与混凝土导管2平行设置，与混凝土导管2底部距离为6-10m。泥浆管3下放位置太低易埋入混凝土中导致失效，位置太高起不到使孔内泥浆循环的作用。封头8和配重块9使得泥浆管3自然下垂，封头8的作用主要是分散泥浆向下的压力，避免泥浆出浆口直接冲击已灌注的混凝土。配重块9的主要作用是避免橡胶材质的泥浆管3在泥浆泵4工作时，在管道内泥浆压力作用下使泥浆管3上浮或左右摆动。

封头8的结构如图3-5所示，封头8由连接管801、固定板802、连接杆803和底板804构成，固定板802与底板804平行设置，连接杆803一端与固定板802连接，连接杆803另一端与底板804连接，连接杆803沿固定板802径向均匀分布，固定板802顶部固定有连接管801，连接管801与泥浆管3连通。此种封头8结构主要为保证出浆口向四周均匀出浆，避免了在压力作用下泥浆10直接冲击已浇筑的混凝土，影响混凝土本身质量，同时能够加速孔内玄武岩悬浮颗粒的上浮作用力，更有力于颗粒向灌注孔7的孔口排出，降低了灌注孔7内泥浆10的阻力。

为便于加工，固定板802和底板804为同尺寸圆形钢板，固定板802开设有与连接管801相适配的让位孔，加工时将连接管801焊接在固定板802上，连接杆803可选取钢筋，焊接在固定板802和底板804上。为便于定位固定板802和底板804上对应的开设有钢筋的定位孔。

施工的具体步骤如下：

S1：将混凝土导管2与混凝土料斗1出料口对接并悬置于灌注孔7内，混凝土导管2位于灌注孔7中心位置且与混凝土料斗1连通，混凝土料斗1与灌注孔7上方架设的吊装装置连接。二次清孔验收合格后，对沉淀池5和泥浆池6内的废弃物进行清理干净，重新制备新鲜膨润土泥浆，泥浆10各项性能指标满足规范要求。浇筑首罐混凝土；

S2: 将泥浆泵4架设在泥浆池6内，将泥浆管3一端与泥浆泵4出口对接，另一端沿着混凝土导管2下放至合适位置，泥浆管3在封头8和配重块9作用下自然下垂。开启泥浆泵4，泥浆管3将泵出的泥浆10送入灌注孔7内，泥浆10从灌注孔7底部上升从顶部的泥浆溢出口流入沉淀池5内，待沉淀池5液面溢出后流入泥浆池6内进入循环，同时向混凝土料斗1内灌注混凝土。

S4：随着灌注混凝土面上升，提升泥浆管3和混凝土导管2，保持混凝土导管2埋入混凝土面深度为2-6m，直至混凝土灌注完成。

在混凝土灌注过程中，泥浆管3外的泥浆10由灌注孔7底部往上运动，泥浆管3内的泥浆10由上往下运动，形成正循环，使得灌注孔7内的悬浮颗粒难以沉积，确保浇筑混凝土面持续上升，无灌注中断情况出现，成桩质量好，无夹渣断层现象，保证了施工进度和质量。

上述施工方法中，未尽说明的地方均为常规水下混凝土施工范畴，本发明的内容不限于以上叙述内容所列举，也不限于地层变化（其他火成岩，如花岗岩等）或泥浆循环方向的改变而变化，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书对技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。