CN101899838A - 注浆扩底小直径预应力管桩复合地基施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种处理小面积小范围深厚淤泥质土或软粘土地基注浆扩底小直径预应力管桩复合地基施工方法。其特征是：注浆扩底小直径预应力管桩利用预应力管桩的高强承载能力与桩底水泥浆加固扩大端有效减小传统预应力管桩桩体直径，降低桩体入土深度，根据适当桩距平面布置，形成微型浅密群桩效应，达到浅层软弱场地土复合地基加固效果。本发明的优点：注浆扩底小直径预应力管桩复合地基利用小直径预应力管桩挤密周围土体传递荷载，桩底注浆加固提高端承力，形成浅层桩基复合地基。相较于常规大面积软土地基复合地基处理方法与预应力管桩地基方法，本发明具有工艺简单、施工速度快、施工设备小型化、用料省、造价低的特点。

Description

注浆扩底小直径预应力管桩复合地基施工方法

所属技术领域

本发明涉及一种浅层复合地基处理方法，特别涉及处理软弱深厚软土地基的注浆扩底小直径预应力管桩复合地基施工方法，属于岩土工程领域。

背景技术

由于软土地基具有天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、透水性差、土层层状分布、各层之间物理力学性质相差大的特点，地基承载力普遍很低，整体稳定性较差，因此利用此类软弱地基时工程上必须采取适当的地基处理方式。现阶段对软土地基采用的主要处理方式是复合地基技术，使得天然地基部分土体得到增强，形成预定深度和范围的加固土。复合地基处理软弱地基土主要有以下几种方法：(1)掺加固化剂(水泥土桩、石灰桩、灰土桩等)；(2)散粒材料置换(碎石桩、砂桩)；(3)预制成型桩(低强素混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢管桩等)。以上几种复合地基处理方法主要是处理大范围软土地基，在工程软土地基处理中有着广泛应用。小场地深厚软弱地基指建筑场地范围在100～5000m²，软弱土层厚度≥10m，此类地基上建筑如小型点式建筑(库房、泵房、水闸等)或其它临时性建筑，自重轻，对地基承载力要求不高(通常在100kPa以内)，影响深度范围浅(5～10m)，对地基土的加固处理要求相应降低。

根据小场地软土地基的特点，大范围软弱地基处理方式不能完全满足要求，存在桩体入土深度过深(一般贯穿软土层)，桩径大(600～1000mm)，施工机械笨重进场困难，施工工艺复杂，费用相对较高等弱点，因而对小场地软弱地基的复合地基加固处理，此类传统复合地基施工方法存在一定弊端。

发明内容

技术问题：

本发明所要解决的技术问题是小场地深厚软弱地基处理方法，提供一种有效浅层软弱土复合地基处理方案——注浆扩底小直径预应力管桩复合地基施工方法。通过此处理方案发挥小直径预应力管桩的优点，简化施工工序，缩短工期，满足施工要求。

技术方案：

为了达到上述解决方案，本发明的技术解决方案是向软弱地基土浅层区域范围沉入小直径预应力管桩挤密土体，在桩底注浆加固土体，提高端承力。为加强预应力管桩的端承作用及减小桩身摩擦力不足引起的地基沉降，桩底注浆通过挤压、劈裂和固化等方式，加固桩底周围一定范围内的土体，使得预应力管与桩底水泥土加固区形成桩底扩大端承区，改善预应力管桩的受力情况，提高软弱地基承载力。本发明采用以下施工步骤：

1、小型沉桩机就位沉桩：①根据场地土特点和建筑物形式确定软弱土地基加固深度，选择预制管桩长度5～8m、直径100～150mm；②为减小沉桩难度，小型钻机预成直径和深度均小于预制管桩直径孔；③小型沉桩机就位沉桩。

2、注浆用水泥浆配制：①选用低标号无凝块普通硅酸盐水泥或矿碴水泥；②水泥干粉与无污染水按设计水灰比配制水灰比为1.0～3.0的流动性水泥浆，在拌合设备中拌合均匀；

3、插设注浆导管压力注浆：沉管完成后，首先使用高压水冲设备清除孔内沉管塞填土，再插设注浆导管，预应力管桩内压力注浆，注浆压力为100～200kPa保持不变。根据最终压力注浆单位时间注入量小于1L/min时，继续注浆20min左右，结束注浆，一般注浆时间为1.5～2.0h，水泥浆体劈裂土体，扩展形成桩底水泥加固区。

4、养护成桩：地基中自然养生一周，水泥颗粒水化胶结，加固区土体获得强度。

5、粗粒料垫层：注浆扩底小直径预应力管桩复合地基具备强度后，加固区地表铺设300～600mm厚粗粒料垫层，小型碾压设备碾压密实。

本发明是一种处理小面积小范围深厚淤泥质土或软粘土地基注浆扩底小直径预应力管桩复合地基施工方法。其特征是：注浆扩底小直径预应力管桩利用预应力管桩的高强承载能力与桩底水泥浆加固扩大端有效减小传统预应力管桩桩体直径，降低桩体入土深度，根据适当的桩距平面布置，形成微型浅密群桩效应，达到浅层软弱场地土复合地基加固效果。注浆扩底小直径预应力管桩复合地基利用小直径预应力管桩挤密周围土体传递荷载，桩底注浆加固提高端承力，形成浅层桩基复合地基。相较于常规大面积软土地基复合地基处理方法与预应力管桩地基方法，本发明具有工艺简单、施工速度快、施工设备小型化、用料省、造价低的特点。将小直径预应力管桩引入并应用到浅层软土复合地基加固中，形成注浆扩底小直径预应力管桩复合地基，结合了两种地基处理方案的优点，可以在小场地深厚软弱土地基处理工程中推广应用。

本发明优点：注浆扩底小直径预应力管桩复合地基充分利用小场地深厚软弱地基的特点，是处理浅层软弱地基的有效复合地基处理方式，具有沉桩能力强，单桩承载力高，施工周期短，综合造价低，桩身质量检测方便，成桩质量有保证等优点。采用注浆扩底小直径预应力管桩，一定范围内可控挤密桩身周围土体，形成高密微型群桩效应，提高土体强度。为保证预应力管桩的端承作用，避免因桩身过短或土质过软引起的摩擦力不足，沉桩完成后向桩底压力注浆，加固桩底土体。注浆扩底小直径预应力管桩能明显改善浅层地基土的工程性质，有效提高地基土的强度，减小工后沉降，是处理小场地软土地基行之有效的方法。相较于大面积软土地基的水泥土搅拌桩方案，本发明具有施工速度快、无环境污染、质量易控制、工艺简单、施工设备小型化、用料省、造价相对低的特点。因此，本发明方案可以作为特定的小场地软弱土地基处理方案。

附图说明：

附图1为小型钻机预成孔示意图；

附图2为预制管桩沉管示意图；

附图3为压力注浆形成桩底加固区示意图。

图中1为钻孔；2为小直径预制管桩；3为压力注浆孔；4为桩底水泥加固区。

实施例：

下面结合附图进一步说明注浆扩底小直径预应力管桩复合地基施工方法具体施工步骤：

(1)小型沉桩机就位沉桩：①根据场地土特点和建筑物形式确定软弱土地基加固深度为6.0m，选择预制管桩长度6.0m、外径150mm，壁厚50mm；②洛阳铲预成直径90mm、深度4.0m孔，以减小预制管桩沉桩难度；③小型沉桩机就位沉桩。

(2)注浆用水泥浆配制：①选用42.5号无凝块、未受潮普通硅酸盐水泥或矿碴水泥；②水泥干粉与无污染水按设计水灰比配制水灰比为2.0的流动性水泥浆，在拌合设备中拌合均匀。

(3)插设注浆导管压力注浆：预制管桩沉管完成后，首先使用高压水冲设备清除孔内沉管塞填土，再通过预制管桩中心注浆预留孔插设注浆导管，向预应力管桩底压入水泥浆。保持注浆压力为150kPa，当压力注浆单位时间注浆量小于1L/min时，继续保持压力注浆20min左右，结束注浆，同时保证注浆时间不小于1.5h。

(4)养护成桩：地基中自然养生一周，水泥颗粒水化胶结，桩底加固区土体获得强度，养护期间，尽量避免大型设备对注浆扩底小直径预应力管桩复合地基的扰动。

(5)粗粒料垫层：注浆扩底小直径预应力管桩复合地基具备强度后，加固区地表铺设400mm厚粗粒料垫层，小型碾压设备碾压2遍密实。

根据工程完工后现场试验实际测试情况，小场地深厚软土地基天然承载力为40～60kPa，采用注浆扩底小直径预应力管桩复合地基施工方法处理后，地基承载力提高到120～150kPa，地表施工期间实际沉降≤8cm，长期沉降小于3cm，能够满足一般中小型建筑物对地基承载力以及地表沉降变形控制的要求，工后效果显著，本发明工程造价是一般复合地基方案的60～70％，同时工期缩短一半，具有良好的经济效益。

Claims (1)

1.注浆扩底小直径预应力管桩复合地基施工方法，其特征是采用如下施工步骤：

(1)小型沉桩机就位沉桩：①根据场地土特点和建筑物形式确定软弱土地基加固深度，选择预制管桩长度5～8m、直径100～150mm；

②为减小沉桩难度，小型钻机预成直径和深度均小于预制管桩直径孔；③小型沉桩机就位沉桩；

(2)注浆用水泥浆配制：①选用低标号无凝块普通硅酸盐水泥或矿碴水泥；②水泥干粉与无污染水按设计水灰比配制水灰比为1.0～3.0的流动性水泥浆，在拌合设备中拌合均匀；

(3)插设注浆导管压力注浆：高压水冲设备清除注浆孔沉管塞填泥土，插设注浆导管，再行压力注浆，保持注浆压力100～200kPa，压力入浆量小于1.0L/min时保持压力继续注浆20min左右，水泥浆劈裂填充桩底土体扩展形成水泥土加固区；

(4)养护成桩：地基中自然养生一周，注浆水泥固化成形，复合地基具备强度；

(5)粗粒料垫层：地基表层铺设300～600mm厚粗粒料垫层，碾压或夯击密实。

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