一种旋挖钻孔灌注桩及其施工工艺
阅读说明：本技术 一种旋挖钻孔灌注桩及其施工工艺 (Rotary drilling cast-in-place pile and construction process thereof ) 是由 王佳 孟凡东 孟彬 陈建松 于 2021-08-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及灌注桩施工领域,具体公开了一种旋挖钻孔灌注桩及其施工工艺。旋挖钻孔灌注桩的施工工艺,包括：步骤1),在施工处埋设护筒；步骤2),通过泥浆护壁进行旋挖钻孔,形成桩孔；步骤3),对桩孔进行清孔；步骤4),桩孔内放入补强管并沉入钢筋笼,补强管由玻璃纤维网制成,补强管的外径为桩孔内径的99.5-99.8%；步骤5),安装注浆管并在桩孔内注入混凝土拌和料至与桩孔顶部平齐；步骤6),拆卸护筒与注浆管；步骤7),再次向桩孔内注入混凝土拌和料至与桩孔顶部平齐,养护得旋挖钻孔灌注桩。旋挖钻孔灌注桩,由旋挖钻孔灌注桩的施工工艺制成。本发明的施工工艺具有减少材料的浪费的优点,本发明的旋挖钻孔灌注桩具有节能环保的优点。(The invention relates to the field of cast-in-place pile construction, and particularly discloses a rotary drilling cast-in-place pile and a construction process thereof. The construction process of the rotary drilling bored concrete pile comprises the following steps: step 1), embedding a pile casing at a construction position; step 2), carrying out rotary drilling through the slurry retaining wall to form a pile hole; step 3), cleaning the pile hole; step 4), placing a reinforcing pipe into the pile hole and sinking a reinforcement cage, wherein the reinforcing pipe is made of glass fiber mesh, and the outer diameter of the reinforcing pipe is 99.5-99.8% of the inner diameter of the pile hole; step 5), installing a grouting pipe and injecting concrete mixture into the pile hole until the concrete mixture is flush with the top of the pile hole; step 6), disassembling the protective sleeve and the grouting pipe; and 7) injecting concrete mixture into the pile hole again until the concrete mixture is flush with the top of the pile hole, and curing to obtain the rotary drilling cast-in-place pile. The rotary drilling bored concrete pile is manufactured by the construction process of the rotary drilling bored concrete pile. The construction process has the advantage of reducing material waste, and the rotary drilling bored concrete pile has the advantages of energy conservation and environmental protection.)
技术领域
本发明涉及灌注桩施工领域，尤其是涉及一种旋挖钻孔灌注桩及其施工工艺。
背景技术
随着社会进步，建筑越来越多，建筑的规模也越来越大，为了保障建筑的稳定，地基桩基础是十分关键的一环，桩基础有多种施工方法，其中旋挖钻孔灌注桩由于使用机械作业，所需工人人数不多，可以节省很多的人工费用，因此越来越多的工程采用旋挖钻孔灌注桩来施工桩基础。
旋挖钻孔灌注桩施工时，首先需要通过设备施工桩孔，然后将钢筋笼沉入桩孔中，然后再将混凝土注入桩孔中，养护以形成旋挖钻孔灌注桩，但是，由于旋挖钻孔灌注桩属于现浇施工，使得形成的旋挖钻孔灌注桩中的钢筋无法施加预应力，导致旋挖钻孔灌注桩在相同尺寸水平下，强度低于预应力管桩，导致旋挖钻孔灌注桩可能在受力时出现折断等情况，使得旋挖钻孔灌注桩的结构稳定性难以满足要求，为了提高旋挖钻孔灌注桩的结构稳定性，往往需要增大旋挖钻孔灌注桩的尺寸，导致材料的浪费，因此，还有改善空间。
发明内容
为了减少材料的浪费，本申请提供一种旋挖钻孔灌注桩及其施工工艺。
第一方面，本申请提供一种旋挖钻孔灌注桩的施工工艺，采用如下的技术方案：
一种旋挖钻孔灌注桩的施工工艺，包括以下步骤：
步骤1)，在施工处埋设护筒；
步骤2)，通过泥浆护壁进行旋挖钻孔，形成桩孔；
步骤3)，对桩孔进行清孔；
步骤4)，桩孔内放入补强管并沉入钢筋笼，补强管由玻璃纤维网制成，补强管的外径为桩孔内径的99.5-99.8％；
步骤5)，安装注浆管并在桩孔内注入混凝土拌和料至与桩孔顶部平齐；
步骤6)，拆卸护筒与注浆管；
步骤7)，再次向桩孔内注入混凝土拌和料至与桩孔顶部平齐，养护得旋挖钻孔灌注桩。
通过采用上述技术方案，通过清孔后在桩孔内放入由玻璃纤维网制成的补强管，且由于补强管的外径为桩孔内径的99.5-99.8％，使得补强管靠近旋挖钻孔灌注桩的外边缘，从而使得旋挖钻孔灌注桩的外边缘得到补强，通过配合钢筋笼补强旋挖钻孔灌注桩内部，使得旋挖钻孔灌注桩内外均有较强的抗拉力补强作用，使得旋挖钻孔灌注桩在受力时不易断裂，抗裂性能显著提升，从而使得旋挖钻孔灌注桩可减少通过增大尺寸以提高结构稳定性的情况，使得在相同的承重要求下，旋挖钻孔灌注桩可采用更小的尺寸以及更少的桩数量，从而可以实现减少材料浪费的效果。
优选的，所述步骤4)中，补强管的网孔孔径为8-10mm。
通过采用上述技术方案，通过补强管具有特定的网孔孔径，使得混凝土拌和料中的粗骨料无法穿过补强管，通过粗骨料的压力，使得补强管完全撑开，不易出现皱褶现象，从而使得补强管的玻璃纤维更好地处于拉伸状态，在受力时无需大量变形，可在外力作用下，更快受力以抵抗拉应力，使得补强管提供抗拉力的效果较佳，通过特定的网孔孔径使得细骨料可部分穿过补强网，从而使得旋挖钻孔灌注桩表面与桩孔孔壁紧密贴合，且贴合处具有较好的强度，并且在压力的作用下，细骨料可能嵌入孔壁土壤中，使得旋挖钻孔灌注桩与孔壁的摩擦力更强，粘结力更大，使得旋挖钻孔灌注桩的稳定性更高，桩基质量较好。
优选的，所述步骤4)中，补强管的长度为桩孔深度的90％-95％。
通过采用上述技术方案，通过限制补强管的长度，保证补强管补强旋挖钻孔灌注桩的范围足够大，从而使得整根旋挖钻孔灌注桩均有较强的抗裂性能，不易断裂，质量较佳。
优选的，所述步骤2)中，护壁泥浆控制比重为1.3-1.4。
通过采用上述技术方案，通过控制泥浆比重，使得桩孔稳定性较高，不易出现塌孔现象，使得施工较为顺利，降低工程难度，提高施工质量。
优选的，所述混凝土拌和料包括以下质量份数的组分：
水100份；
水泥350-352份；
粉煤灰34-36份；
砂455-460份；
石775-780份；
铬酸钠3.3-3.6份；
锡酸钠1.1-1.2份。
通过采用上述技术方案，通过在混凝土拌和料中加入铬酸铵与锡酸钠，使得制得的旋挖钻孔灌注桩具有更强的抗压性能与抗开裂性能，使得旋挖钻孔灌注桩承重能力更强，结构更稳定，在相同的强度要求下，旋挖钻孔灌注桩所需尺寸更小，减少材料消耗，节能环保。
对此，发明人猜测，通过在混凝土拌和料中加入特定比例配合的铬酸钠与锡酸钠，为混凝土拌和料体系中引入一定比例的铬酸根与锡酸根，从而在混凝土拌和料体系中引入杂质，水泥中的水化硅酸钙胶体在铬酸根与锡酸根存在的条件下，可能存在簇状结晶与针状结晶，通过簇状结晶与针状结晶配合，能使得形成的水泥石的抗压的能力更强，从而体现出制得的混凝土具有更高的抗压性能，另外，由于铬酸根与锡酸根的存在，使得氢氧化钙不易在水泥石与骨料之间的界面富集，而是更容易与水泥石混合掺杂在一起，减少了水泥石与骨料之间形成薄弱点的情况，使得水泥石与骨料不易剥离，从而体现出制得的混凝土具有更强的抗裂性能。
优选的，所述混凝土拌和料还包括以下质量份数的组分：
硅微粉10-11份。
通过采用上述技术方案，通过加入硅微粉，填充混凝土的缝隙，使得混凝土更为密实，从而使得旋挖钻孔灌注桩具有更强的防渗能力，减少地下水分对旋挖钻孔灌注桩的侵蚀，使得旋挖钻孔灌注桩寿命更长，更安全。
优选的，所述混凝土拌和料还包括以下质量份数的组分：
碳纤维3-5份。
通过采用上述技术方案，通过加入碳纤维，更进一步提高混凝土的抗裂性能，使得制得的旋挖钻孔灌注桩更不易断裂，质量更佳，安全性更好。
第二方面，本申请提供一种旋挖钻孔灌注桩，采用如下的技术方案：
一种旋挖钻孔灌注桩，由上述的旋挖钻孔灌注桩的施工工艺制成。
通过采用上述技术方案，制得的旋挖钻孔灌注桩抗压抗裂性能较强，在相同工程要求下，可相对减少旋挖钻孔灌注桩的尺寸，减少材料消耗，节能环保。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请通过清孔后在桩孔内放入由玻璃纤维网制成的补强管，且由于补强管的外径为桩孔内径的99.5-99.8％，使得补强管靠近旋挖钻孔灌注桩的外边缘，从而使得旋挖钻孔灌注桩的外边缘得到补强，通过配合钢筋笼补强旋挖钻孔灌注桩内部，使得旋挖钻孔灌注桩内外均有较强的抗拉力补强作用，使得旋挖钻孔灌注桩在受力时不易断裂，抗裂性能显著提升，从而使得旋挖钻孔灌注桩可减少通过增大尺寸以提高结构稳定性的情况，使得在相同的承重要求下，旋挖钻孔灌注桩可采用更小的尺寸以及更少的桩数量，从而可以实现减少材料浪费的效果。
2、本申请中优选通过补强管具有特定的网孔孔径，使得混凝土拌和料中的粗骨料无法穿过补强管，通过粗骨料的压力，使得补强管完全撑开，不易出现皱褶现象，从而使得补强管的玻璃纤维更好地处于拉伸状态，在受力时无需大量变形，可在外力作用下，更快受力以抵抗拉应力，使得补强管提供抗拉力的效果较佳，通过特定的网孔孔径使得细骨料可部分穿过补强网，从而使得旋挖钻孔灌注桩表面与桩孔孔壁紧密贴合，且贴合处具有较好的强度，并且在压力的作用下，细骨料可能嵌入孔壁土壤中，使得旋挖钻孔灌注桩与孔壁的摩擦力更强，粘结力更大，使得旋挖钻孔灌注桩的稳定性更高，桩基质量较好。
3、本申请中优选通过在混凝土拌和料中加入铬酸铵与锡酸钠，使得制得的旋挖钻孔灌注桩具有更强的抗压性能与抗开裂性能，使得旋挖钻孔灌注桩承重能力更强，结构更稳定，在相同的强度要求下，旋挖钻孔灌注桩所需尺寸更小，减少材料消耗，节能环保。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
以下制备例、对比制备例、实施例中所用原料的来源信息详见表1。
表1
原料
来源信息
水泥
山东特固新型建材有限公司，超细硅酸盐水泥42.5
粉煤灰
灵寿县宁博矿产品有限公司，一级粉煤灰
砂
河北宝廷工程建设有限公司，河砂，平均粒径6mm
石
灵寿县耀泰矿产品有限公司，砾石，平均粒径12mm
铬酸钠
武汉富鑫远科技有限公司，含量99％
锡酸钠
济南汇锦川化工有限公司，含量98％
硅微粉
灵寿县盛飞矿产品加工厂，800目
碳纤维
东莞市上油防静电塑胶科技有限公司，长度5mm
制备例1-3
一种混凝土拌和料，包括以下组分：
水、水泥、粉煤灰、砂、石、铬酸钠、锡酸钠。
制备例1-3中个组分的具体投入量(单位kg)详见表2。
表2
制备例1
制备例2
制备例3
水
100
100
100
水泥
350
352
351
粉煤灰
34
36
35
砂
455
460
458
石
775
780
778
铬酸钠
3.3
3.6
3.5
锡酸钠
1.1
1.2
1.18
制备例1-3中，混凝土拌和料的制备方法如下：
将水、水泥、粉煤灰、铬酸钠、锡酸钠投入搅拌釜中，转速120r/min，搅拌5min，然后投入砂、石，转速80r/min，搅拌15min，获得混凝土拌和料。
制备例4-6
一种混凝土拌和料，与制备例3相比，区别仅在于：
还包括硅微粉。
制备例4-6中，硅微粉的具体投入量(单位kg)详见表3。
表3
制备例4
制备例5
制备例6
硅微粉
10
11
10.5
制备例4-6中，硅微粉与砂、石一起投入搅拌釜中混合均匀。
制备例7-9
一种混凝土拌和料，与制备例6相比，区别仅在于：
还包括碳纤维。
制备例7-9中，硅微粉的具体投入量(单位kg)详见表4。
表4
制备例7
制备例8
制备例9
碳纤维
3
5
4
制备例7-9中，碳纤维与砂、石、硅微粉一起投入搅拌釜中混合均匀。
对比制备例1
一种混凝土拌和料，与实施例3相比，区别仅在于：
采用砂等量替换锡酸钠。
对比制备例2
一种混凝土拌和料，与实施例3相比，区别仅在于：
采用砂等量替换铬酸钠。
对比制备例3
一种混凝土拌和料，与实施例3相比，区别仅在于：
采用砂等量替换铬酸钠、锡酸钠。
对比制备例4
一种混凝土拌和料，与实施例3相比，区别仅在于：
铬酸钠的投入量为2.5kg，锡酸钠的投入量为2kg。
对比制备例5
一种混凝土拌和料，与实施例3相比，区别仅在于：
铬酸钠的投入量为4kg，锡酸钠的投入量为0.5kg。
实施例1
一种旋挖钻孔灌注桩的施工工艺，包括以下步骤：
步骤1)，测量定位，定位出旋挖钻孔灌注桩施工处，在施工处埋设护筒，护筒内径比设计旋挖钻孔灌注桩的桩径大20cm，护筒顶部比土基表面高30cm，护筒轴线与设计旋挖钻孔灌注桩的轴线重合。
步骤2)，旋挖钻孔，先钻进50cm，然后在孔中注入护壁泥浆，然后继续进行旋挖钻孔，保持泥浆液面高于土基表面，控制泥浆的比重为1.3，钻孔至设计深度后进行扩孔以形成桩孔。
步骤3)，退出钻头，抽出泥浆，完成清孔作业。
步骤4)，在桩孔内放入补强管及钢筋笼，钢筋笼被补强管包围，补强管的外径位桩孔内径的99.5％，补强管的长度为桩孔深度的90％，补强管由玻璃纤维网制成，补强管的网孔孔径为8mm。
步骤5)，安装注浆管，通过注浆管朝向桩孔内注入混凝土拌和料至与桩孔顶部平齐。
步骤6)，拆卸护筒与注浆管。
步骤7)，再次朝向桩孔内注入混凝土拌和料至与桩孔顶部平齐，然后静置养护28d，得旋挖钻孔灌注桩。
本实施例中，混凝土拌和料采用制备例1的混凝土拌和料。
实施例2
一种旋挖钻孔灌注桩的施工工艺，与实施例1相比，区别仅在于：
步骤2)中，控制泥浆比重为1.4。
步骤4)中，，补强管的外径位桩孔内径的99.8％，补强管的长度为桩孔深度的95％，补强管的网孔孔径为10mm。
实施例3
一种旋挖钻孔灌注桩的施工工艺，与实施例1相比，区别仅在于：
本实施例中，混凝土拌和料采用制备例2的混凝土拌和料。
实施例4
一种旋挖钻孔灌注桩的施工工艺，与实施例1相比，区别仅在于：
本实施例中，混凝土拌和料采用制备例3的混凝土拌和料。
实施例5
一种旋挖钻孔灌注桩的施工工艺，与实施例1相比，区别仅在于：
本实施例中，混凝土拌和料采用制备例6的混凝土拌和料。
实施例6
一种旋挖钻孔灌注桩的施工工艺，与实施例1相比，区别仅在于：
本实施例中，混凝土拌和料采用制备例9的混凝土拌和料。
实验1
根据《普通混凝土力学性能试验方法标准GB/T50081-2016》检测各制备例及对比制备例制得的混凝土拌和料制成的试样的抗压强度及劈裂抗拉强度。
实验1的检测数据详见表5。
表5
根据表5中制备例3与对比制备例1-5的数据对比可得，当混凝土拌和料中单独加入铬酸钠或锡酸钠，对制得的混凝土试样的性能影响不大，当铬酸钠与锡酸钠同时加入但没有以特定比例配合时，对制得的混凝土试样的抗压强度与劈裂抗裂强度均有一定提升，但提升不大，仅有当铬酸钠与锡酸钠以特定比例配合并同时加入混凝土拌和料中时，制得的混凝土试样的抗压强度与劈裂抗拉强度均有较为明显的提升，使得制得的旋挖钻孔灌注桩结构稳定，承重能力更强，不易破碎，安全性高，在相同的强度要求下，可用更小的尺寸，从而减少了材料的消耗，减少了制备水泥时对环境的污染，节能环保。
根据表5中制备例3与制备例6、制备例9的数据对比可得，通过加入硅微粉或碳纤维，可一定程度上提高制得的混凝土试样的抗压强度与劈裂抗拉强度，证明硅微粉的加入使得混凝土更密实，从而也能起到更好的抗渗作用，使得制得的旋挖钻孔灌注桩不易受地下水分侵蚀，持久耐用。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
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