CN100447347C - 水泥土桩的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用水泥土制造连续地中壁等的施工方法，施工可在几乎不产生工业废土的情况进行，残土处理的费用低廉、省工，而且，施工速度快，精度高。方法如下：将地螺钻(1)定位，作为第一阶段挖掘，对应施工的水泥土桩的规定长度的其中一部分深度进行素挖，而不注入硬化材料；接下去作为第二阶段挖掘，对其下方的剩余深度，一边注入硬化材料(5)，一边对土和硬化材料加以搅拌，进行填充混合材料(9)的搅拌挖掘；其后进行第三阶段挖掘，即对第一阶段挖掘的位置在注入硬化材料(5)的同时进行搅拌挖掘。

Description

水泥土桩的施工方法

技术领域

本发明涉及一种用柱状列桩形成水泥土连续壁等的水泥土桩的施工方法。

背景技术

在用地螺钻挖掘时，将挖掘土和水泥浆等的硬化材料搅拌而在地中制造水泥土桩体，水泥土连续地中壁是将这种桩体重叠结合后的柱状列桩壁加以施工而形成的。

图10表示的是对这种水泥土连续壁进行施工的现有挖掘方法。图中的1是地螺钻，众所周知，它将由油压马达等驱动装置2驱动转动的螺旋状钻轴3的先端用作钻头4，可将通过钻轴3内部的水泥浆等硬化材料从钻头4注入。虽然图中作了省略，驱动装置2被升降自如地吊在主体机器桅杆上，而且钻轴3可适当地接续加长。钻轴3的螺旋也可以不连续。另外，可以不用螺旋状钻轴而使用突设有水平搅拌翼的钻轴。

(A)将地螺钻1定位，使地螺钻1的钻轴3的钻头4正转，开始钻孔。(B)这时，水泥浆等硬化材料5和空气从钻头4注入孔内，硬化材料5和掘出的土砂混合成混合材料(水泥土)填充进去。

(C)这样一边正转一边继续注入、钻孔，直到达到规定深度后，(D)开始提升，这时还要注入硬化材料5。(E)提升是通过反复交替进行正转/反转而实现的。

(F)当提升到某个程度后，再次正转/反转进行挖掘搅拌，(G)最后，一边反转一边提升。

上述用水泥土柱状列桩制成连续地中壁的施工方法是在原土中注入作为硬化材料5的水泥浆(水泥+膨润土+水)并搅拌成混合材料，构筑成壁体的施工方法。

地螺钻1挖掘的同时注入水泥浆，到规定深度为止边钻孔边注入，而且，在地螺钻1提升时还要注入一些，一边进行旋转(正转/反转)一边施工。

可是，水泥浆注入量多出的部分(水泥土和原土混合在一起)会形成工业废土。也就是说，上述图10现有的施工方法(A)到(G)的全过程中会产生相关工业废土。而且，处理废土需要庞大的费用。因此，发明者提供了以下方法，已经以特愿平7-235223号申请了专利，现已取得第270081号专利权，内容如下：作为先行挖掘，将与注入水泥浆等硬化材料的量相应量的挖掘土排出于地上，之后，在进一步挖掘的同时注入水泥浆等硬化材料，将后来挖掘过程中的挖掘土和硬化材料混合，并且，先行挖掘与后来挖掘使用不同的挖掘装置进行，后来挖掘是用水泥土桩制造机进行的。

由此，先行掘出过程中排到地上的土是可作为原土的一般残土，所以可以不作为工业废土处理。而且，由于水泥浆等硬化材料与挖掘土的混合是将硬化材料填充到被排土的部分中，挖掘土是利用先行挖掘之后的后来挖掘掘出的土，用硬化材料和挖掘土混合构成水泥土桩体，所以施工可以在不产生工业废土的情况进行。再者，水泥浆等硬化材料不会同排出的土一起废弃，因此可有效地利用而没有浪费。

还有，由于先行挖掘与后来挖掘采取不同的挖掘装置进行，因此可以先行进行实际需要量的排土。

但是，先行挖掘与后来挖掘采用不同挖掘装置，需要费事地置换重型机械等。而且，地螺钻1在不是单轴而是多轴的情况下由于挖掘形状的限制，事实上不可能采用不同挖掘装置进行先行挖掘与后来挖掘。

在上述第270081号专利中，记述了先行挖掘与后来挖掘使用同一挖掘装置，在不注入水泥浆等硬化材料的情形下进行，在连续的工序中能够从先行挖掘过度到后来挖掘。如图11所示，首先，作为第一工序如A、B所示，设置作为水泥土桩制造机的地螺钻1，钻出先行挖掘孔6，将该挖掘土几乎全部排在地上，进而如C所示将先行挖掘孔6钻至规定深度。这些挖掘土可以不必100％地排出。而且，这些挖掘土是一般残土，可以不作为工业废土处理而再次利用。

接下去，作为第二工序如D所示，一边注入水泥浆等硬化材料5一边正转提起地螺钻1，提至E所示钻头4接近地表的位置。

作为第三工序如F、G所示，进行正转挖掘，搅拌挖掘孔壁内未排出的土沙和硬化材料5。在H的提升过程中，正转反转交互重复进行。

就这样在不注入硬化材料5的情况下挖掘，达到规定深度后，注入硬化材料5、再提起。

在上述方法中，挖掘土的大部分排到地上的先行挖掘孔6，要如C所示挖掘至规定深度，所以挖掘时间长，而且排土量也多。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有施工方法的不便，提供一种用水泥土制造连续地中壁等的方法，使得普通残土和工业废土的产生能够大幅度减少，硬化材料的注入量也少，施工费用低，省工而且施工速度快，精度高。

为了达到以上的目的，本发明采取如下方法。第一，将地螺钻定位，第一阶段是进行素挖，挖到应施工的水泥土桩的规定深度的一部分，接下去第二阶段挖掘是对其下方的剩余深度，边注入硬化材料边搅拌硬化材料和土，以混合材料填充其间而进行挖掘搅拌，其后的第三阶段挖掘，在注入硬化材料的同时将上述第一阶段挖掘的场所进行挖掘搅拌，另外，第一阶段用地螺钻素挖时，在将土留在地螺钻周围的状态下插入地螺钻。

第二，第三阶段的挖掘搅拌是从第一阶段挖掘的场所的下端向上方进行，或者，第三阶段的挖掘搅拌是从第一阶段挖掘的场所的上端向下方进行。

第三，第一阶段挖掘，或进行挖掘的同时喷出空气，或进行挖掘的同时喷出水，或进行挖掘的同时注入空气和注入比在第二阶段挖掘的硬化材料的注入量(对每1立方米对象土的注入量)少的硬化材料的注入量，或进行挖掘的同时喷出空气和水。

根据本发明的第一、第二方面，在第一阶段的挖掘中在将土留在周围的状态下将地螺钻插入到规定深度，接着作为第二阶段挖掘是在注入硬化材料的同时搅拌挖掘其下方，上述周围留下的土形成所谓的栓，防止硬化材料漏出到地上。即便地螺钻周围多少渗出一些，量也是极少的。再者，在上方被土阻塞的状态下，第二阶段挖掘向土里所注出的硬化材料由于注入压的作用，也会渗透到孔壁等的裂缝里，使壁孔紧密。

以此方式用地螺钻掘土时，土几乎不被排出到地上，即便多少被排出，也只是相当于地螺钻体积部分的极少量，而且是一般残土。同样，硬化材料也几乎不排出到地上。

其后作为第三阶段，边注入硬化材料边搅拌挖掘，使得对没有混练的第一阶段的规定深度场所充填混合材料。

根据本发明的第三方面，在上述作用之外，为了对未注入硬化材料部分进行注入搅拌，第三阶段的搅拌挖掘，无需从第二阶段挖掘工序将地螺钻提升到地上即可原样过渡过去。

根据本发明的第四方面，为了对未注入硬化材料的部分进行注入搅拌，而一度将地螺钻提到地上然后再度插入，所以可以在确认深度的同时进行。

根据本发明的第五方面，由于第一阶段挖掘是边喷出空气边进行的，可高效地将地螺钻插入地的同时，用地螺钻挖掘时相当于地螺钻体积的土会和空气一起排出到地上，堆积成土丘形成可以所谓的栓，故具有在第二阶段挖掘中防止硬化材料溢出地上的密封效果。

本发明的第六～第八方面中，同发明第五方面一样。另外，根据发明第六方面，在第一阶段中，挖掘要注入空气以及注入量比第二阶段的硬化材料的注入量(每1立方米对象土的注入量)少的硬化材料，这样少量注入硬化材料可以防止硬化材料溢出到地上，所以经济合算。

附图说明

图1是表示本发明水泥土桩的施工方法的一种实施方式的第一工序说明图。

图2是表示本发明水泥土桩的施工方法的一种实施方式的第二工序说明图。

图3是表示本发明水泥土桩的施工方法的一种实施方式的第三工序说明图。

图4是表示本发明水泥土桩的施工方法的一种实施方式的第四工序说明图。

图5是表示本发明水泥土桩的施工方法的一种实施方式的第五工序说明图。

图6是表示本发明水泥土桩的施工方法的一种实施方式的第六工序说明图。

图7是表示本发明水泥土桩的施工方法的一种实施方式的第七工序说明图。

图8是本发明水泥土桩的施工方法的模式图。

图9是使用多轴地螺钻的侧视图。

图10是现有示例的说明图。

图11是现有其他示例的说明图。

符号说明：1地螺钻；2驱动装置；3钻轴；4钻头；5硬化材料；6先行挖掘孔；7主桅杆；8主体机器；9混合材料；10土；11a、11b硬化材料浸透部分；12空气。

具体实施方式

以下根据附图就本发明的实施方式详细进行说明。图1到图7表示水泥土桩施工方法的一种实施方式的工序说明图，图8是本发明的模式图。

图中1是作为水泥土桩制造机的地螺钻，本实施方式的情况为5个轴的多轴地螺钻。众所周知，地螺钻1是将用油压马达等驱动装置2回转驱动的带螺旋或搅拌翼的钻轴3的前端作为钻头4，相关的螺旋钻轴3有5根，其中几根设置成可以将通过钻轴3内部的水泥浆等硬化材料从钻头4注入。并且，图9所示驱动装置2是升降自如地吊在主体机器8的桅杆7上，而且钻轴3可以适当地接续加长。钻轴3可以不连续。

首先，如图1所示调整地螺钻1的位置，作为第一阶段的挖掘工序将地螺钻插入至规定长的深度(排土区间A)，土10原样留在周围。这时的挖掘是从钻头4一边喷出空气12一边进行素挖。在这种情况下，只有相当于插入钻轴3的体积量的土10被排出到地上，堆积在地上(原位置土上升D)。图8中的α是规定的挖掘深度。

如图2所示，从排土区间A下端开始除了空气12还要注入水泥浆等硬化材料5，作为第二阶段的挖掘工序，如图3所示继续一边注入硬化材料5一边进行规定长度α(排土区间A+注入区间B)的搅拌挖掘，使下方剩余深度被水泥浆等硬化材料5和挖掘土的混合材料(水泥土)9所填充。

在第二阶段中，上述留在周围的土10形成所谓的栓，防止硬化材料5溢出到地上。即便在地螺钻1周围多少渗出一些，量也是极少的。尤其是，由于有如上述排出于地上堆积成丘的土10，作为栓的效果极佳，起到了防止硬化材料5溢出到地上的作用。

再者，在上方被土10阻塞的状态下，第二阶段挖掘向土里所注出的硬化材料5由于注入压的作用，也会渗透到孔壁等的裂缝里，使壁孔紧密。

另外，图8的(II)所示在上述土10的部分里，在第二阶段挖掘工序中注入的硬化材料5从下侧向上挤压并浸透，形成硬化材料浸透部分11a。

如图3所示地螺钻1钻到全长(规定长度α)的深度后，如图4所示进行反复搅拌。如图5所示一边注入硬化材料5一边反转搅拌着提升。这个阶段中注入的硬化材料5也从上述土10以及硬化材料浸透部分11a的下侧向上挤压，形成硬化材料浸透部分11b。在图3到图6中的e是超出注入区间B占据排土区间A的水泥土上升部分。

接下去，如图6所示作为其后的第三阶段的挖掘工序是对上述第一阶段挖掘的部位，即，土10、硬化材料浸透部分11a、11b的部分一边注入硬化材料5一边搅拌挖掘。而且，该搅拌挖掘是上下移动地螺钻1的转动。

在第三阶段的挖掘工序中的挖掘有如下两种情况，一是从第一阶段挖掘部位的下端开始向上方进行，另一个是从第一阶段挖掘部位的上端开始向下方进行，前者是对作为硬化材料5未注入部分的第一阶段挖掘的部位进行注入搅拌，但第三阶段的搅拌挖掘，无需从第二阶段挖掘工序将地螺钻1提升到地上即可原样过渡过去。

后者中，虽然对硬化材料5未注入的部分进行注入搅拌，但地螺钻1要提升到地上然后再度插入。

在以上本发明的工序中，关于排土量以及硬化材料的注入量有如下说明。在图8的(I)的第一阶段挖掘中地螺钻1的插入是全长α的大约30％，对所剩70％深度，在第二阶段挖掘中，第一阶段挖掘的埋在地螺钻1周围的土10，约40％被挤压到地上，留下60％。

进而，硬化材料浸透部分11a、11b两部分形成之后，第三阶段挖掘中注入的硬化材料5可以是对应于孔内残留土沙量的少量。

这样，一般残土栓状般地留在挖掘孔的上端部分，其下方在挖掘过程中填充硬化材料5，由于其下方挖掘时的挖掘土全部与硬化材料5混合，作为水泥土利用，因此可以在几乎不产生工业废土的情况下施工。

上述的实施方式中，作为第一阶段的挖掘工序是一边利用钻头4喷出空气12一边进行挖掘的，而在第二种实施方式中，只是单独注入水，作为第三种实施方式，是在第一阶段挖掘中注入空气以及比第二阶段挖掘的硬化材料的注入量(每1立方米对象土的注入量)少的硬化材料，作为第四种实施方式，第一阶段挖掘是边吐出水和空气边进行挖掘。

与图1～图7的每1立方米注入区间对象土的注入量Qt相比，第二种实施方式的水，第三种实施方式的硬化材料，第四种实施方式的水的注入量均比该注入量Qt少。

以上所述的本发明的水泥土桩的施工方法，作为用水泥土制成连续地中壁等的施工方法，可以在几乎不产生工业废土的情况下施工，残土处理的费用低、省工，而且，施工速度快、精度高。

此外，由于水泥浆等的硬化材料不会在排土的同时被废弃，因此可有效地利用而没有浪费。

Claims (8)

1.一种水泥土桩施工法，其特征在于，将地螺钻定位，作为第一阶段挖掘，对应施工的水泥土桩的规定长度的其中一部分深度进行素挖，而不注入硬化材料；接下去作为第二阶段挖掘，对其下方的剩余深度，一边注入硬化材料，一边对土和硬化材料加以搅拌，进行填充混合材料的搅拌挖掘；其后进行第三阶段挖掘，即对第一阶段挖掘的位置在注入硬化材料的同时进行搅拌挖掘。

2.如权利要求1所述的水泥土桩施工法，其特征在于，作为第一阶段挖掘用地螺钻素挖时，在将土留在其周围的状态下插入地螺钻。

3.如权利要求1或2所述的水泥土桩施工法，其特征在于，第三阶段挖掘的搅拌挖掘是从第一阶段挖掘的场所的下端位置开始向上方进行。

4.如权利要求1或2所述的水泥土桩施工法，其特征在于，第三阶段挖掘的搅拌挖掘是从第一阶段挖掘的场所的上端位置开始向下方进行。

5.如权利要求1或2所述的水泥土桩施工法，其特征在于，第一阶段挖掘是边喷出空气边进行。

6.如权利要求1或2所述的水泥土桩施工法，其特征在于，第一阶段挖掘是边喷出水边进行。

7.如权利要求1或2所述的水泥土桩施工法，其特征在于，在第一阶段挖掘中，注入空气以及注入量比第二阶段挖掘的硬化材料注入量少的硬化材料。

8.如权利要求1或2所述的水泥土桩施工法，其特征在于，第一阶段挖掘是边喷出空气和水边进行。

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