CN102605769B - 一种矮机架水泥搅拌桩的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矮机架水泥搅拌桩的施工方法，利用矮机架水泥搅拌桩机施作水泥搅拌桩，包括施工前准备、依次钻入钻杆和分段成桩几个步骤。本发明的矮机架水泥搅拌桩的施工方法，通过依次钻入钻杆和分段成桩的施工方式，能够有效地在低净空条件下快速、有效地完成水泥搅拌桩的成桩施工，降低水泥搅拌桩机的高度，可以有效解决现有技术中过高的桩机高度受高压线、桥梁等净空高度不足而影响的问题，同时也避免了采用旋喷桩施工而带来的工程造价成本高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及机械施工技术领域，尤其涉及一种矮机架水泥搅拌桩的施工方法。
背景技术
在建筑及机械施工技术领域中，在软基地质上构建厂房、大楼和其他建筑物时，通过成桩加固地基是必不可少的。现有技术中常用的软基处理方法包括采用传统的搅拌桩机施作地桩，或者采用旋喷桩进行施工。
其中，传统的搅拌桩机机架高为18-21米，在受高压线、桥梁等净空高度不足的情况下，传统搅拌桩机将无法施工。同时过高的机架高度也影响桩机的转运、安装时的不便，而且在运行时，工作人员的危险程度也大，同时还要求与桩机配用的水泥灰浆泵具备很高的压力，方能保证其有效运行，因而带来了施工过程中的不便并增加工程成本。
按照目前的施工习惯，当软基处理无法采用搅拌桩进行施工时，通常改用旋喷桩进行施工。虽然采用旋喷桩进行施工能克服上述技术问题，无须考虑到净空高度不足的问题，但是，采用旋喷桩施工成本高，直接导致整个工程造价增加。一般就造价而言，同一工程采用旋喷桩进行施工是搅拌桩施工的3～4倍，使工程成本大大增加。
有鉴于此，开发出一种新的搅拌桩的施工方法，解决上述现有技术中存在的问题是业界亟待解决的问题。
发明内容
基于以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种矮机架水泥搅拌桩的施工方法，为了克服现有技术中搅拌桩无法在低净空条件进行施工及旋喷桩造价高的缺点，能够在低净空的条件下快速、有效地实施水泥搅拌桩施工，并降低水泥桩的施工成本，加快工程进度。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种矮机架水泥搅拌桩的施工方法，利用矮机架水泥搅拌桩机施作水泥搅拌桩，包括如下步骤：
步骤一、施工前准备：根据施工场所的高度要求，确定矮机架水泥搅拌桩机的高度，并根据此高度对矮机架水泥搅拌桩机进行改装，而后将其转运至成桩位置，在成桩前需预先对成桩位置进行整理，以便安装矮机架水泥搅拌桩机，并确定成桩位点并做好标示；
步骤二、依次钻入钻杆：在首节钻杆的头部设置钻头，并将首节钻杆安装于矮机架水泥搅拌桩机，开动矮机架水泥搅拌桩机，将首节钻杆钻入打桩位置；当首节钻杆钻入到预定位置后，加接第二节钻杆，使第二节钻杆一端定位于所述矮机架水泥搅拌桩机，另一端通过钻杆连接结构与首节钻杆密封相连，在开动钻机将第二节钻杆钻入；按照第二节钻杆的加接和钻入方法依次加接和钻入后续钻杆，在首节钻杆达到设计深度时完成钻杆的钻入操作；
步骤三、分段成桩：在钻入尾节钻杆的过程中，开始进行喷浆与搅拌，而后在首节钻杆达到设计深度后，提升一节钻杆，并在提升过程中进行喷浆与搅拌，并按成桩要求重复钻入及提升操作，进行多次喷浆与搅拌，完成最底部桩段的成桩操作；完成最底部桩段的成桩操作后，拆除被提升至地表面的尾节钻杆，接好矮机架水泥搅拌桩机后，进行次深桩段的施作，提升一节钻杆，并在提升过程中进行喷浆与搅拌，并按成桩要求重复钻入及提升操作，进行多次喷浆与搅拌，完成次深桩段的成桩操作；而后，按次深桩段的施作方式依次分段进行后续桩段的施工，直至拆除首节钻杆，完成成桩操作。
作为上述技术方案的优选实施方式，本发明实施例提供的矮机架水泥搅拌桩的施工方法进一步包括下列技术特征的部分或全部：
优选地，所述步骤三中在每段成桩操作之间还包括接桩处理，在接桩过程中须再钻入下面已成桩一段接桩距离，所述接桩距离介于0.5-0.7m。
优选地，矮机架水泥搅拌桩机的机架由机架节段逐级架装而成，机架节段包括标准机架节段和非标准机架节段，所述标准机架节段为1.1m/节，所述非标准机架节段介于0.5-0.8m/节。在改装机架的具体过程中，根据施工场所的高度要求，优先使用标准机架节段，在不满足具体要求的情况下，临时加工非标准节段以满足高度要求。
优选地，所述钻头与钻杆之间通过套筒连接固定。套筒连接能够满足有效固定的要求，且安装方便，具体而言，首节钻杆与钻头使用套筒直接连接，连接时将钻杆与钻头拧紧。
优选地，所述钻头上安装有二叶片式搅拌头，所述二叶片式搅拌头上设置有硬质合金齿，二叶片式搅拌头上的搅拌叶片直径φ500mm～φ700mm。
优选地，相邻钻杆设置的连接结构为法兰，所述法兰定位于钻杆的端部，在法兰的拼合处设置有止水橡胶垫片。虽然采用法兰连接的方式安、拆的时间较长，可能对搅拌桩的接桩质量造成影响，但是通过对搅拌桩的浆液改善有效克服了接桩产生的质量问题。
优选地，所述钻杆为无缝钢管，所述钻管内设置有防止软土返涌的单向球阀。因钻杆内需要输送水泥浆液至注浆管，故钻杆采用无缝钢管，以保证搅拌桩施工过程中钻杆有足够的强度和刚度垂直度，同时，保证注浆液不会泄露。
优选地，所述水泥浆液由灰浆搅拌机搅拌混匀，经灰浆浆泵泵入矮机架水泥搅拌桩机，水泥浆液水灰比为0.7。通过选择此水灰比能够有效地保证成桩质量和施工进度。
优选地，灰浆泵输浆量为6m3/h，注浆压力为0.8MPa；施桩过程中，钻杆的提升速度为0.8-1.2m/s；水泥浆液中所用水泥为缓凝水泥，缓凝时间50-80分钟。采用上述施工参数能够有效地保证成桩质量和施工进度。
与现有技术相比，本发明的技术方案至少包括以下优点：
本发明的矮机架水泥搅拌桩的施工方法，通过依次钻入钻杆和分段成桩的施工方式，能够有效地在低净空条件下快速、有效地完成水泥搅拌桩的成桩施工，从而降低水泥搅拌桩机的高度，可以有效解决现有技术中过高的桩机高度受高压线、桥梁等净空高度不足而影响的问题，同时也避免了采用旋喷桩施工而带来的工程造价成本高的问题。另外，本发明的矮机架水泥搅拌桩的施工方法能够快速、有效地实现软基处理，经济、环保和节能。再则，矮机架水泥搅拌桩机的机架节段采用标准机架阶段和非标准机架阶段逐级架设，能够实现标准化施工，进一步节省工程造价，加快工程进度。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种矮机架水泥搅拌桩的施工方法的流程图。
图2是本发明实施例二提供的一种矮机架水泥搅拌桩的施工方法的流程图；
图3是本发明实施例二中相邻钻杆之间的连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。
如图1，本发明实施例一提供的一种矮机架水泥搅拌桩的施工方法，利用矮机架水泥搅拌桩机施作水泥搅拌桩，包括如下步骤：
步骤S101、施工前准备：根据施工场所的高度要求，确定矮机架水泥搅拌桩机的高度，并根据此高度对矮机架水泥搅拌桩机进行改装，而后将其转运至成桩位置，在成桩前需预先对成桩位置进行整理，以便安装矮机架水泥搅拌桩机，并确定成桩位点并做好标示；
步骤S102、依次钻入钻杆：在首节钻杆的头部设置钻头，并将首节钻杆安装于矮机架水泥搅拌桩机，开动矮机架水泥搅拌桩机，将首节钻杆钻入打桩位置；当首节钻杆钻入到预定位置后，加接第二节钻杆，使第二节钻杆一端定位于所述矮机架水泥搅拌桩机，另一端通过钻杆连接结构与首节钻杆密封相连，在开动钻机将第二节钻杆钻入；按照第二节钻杆的加接和钻入方法依次加接和钻入后续钻杆，在首节钻杆达到设计深度时完成钻杆的钻入操作；
步骤S103、分段成桩：在钻入尾节钻杆的过程中，开始进行喷浆与搅拌，而后在首节钻杆达到设计深度后，提升一节钻杆，并在提升过程中进行喷浆与搅拌，并按成桩要求重复钻入及提升操作，进行多次喷浆与搅拌，完成最底部桩段的成桩操作；完成最底部桩段的成桩操作后，拆除被提升至地表面的尾节钻杆，接好矮机架水泥搅拌桩机后，进行次深桩段的施作，提升一节钻杆，并在提升过程中进行喷浆与搅拌，并按成桩要求重复钻入及提升操作，进行多次喷浆与搅拌，完成次深桩段的成桩操作；而后，按次深桩段的施作方式依次分段进行后续桩段的施工，直至拆除首节钻杆，完成成桩操作。
本发明实施例中揭示的矮机架水泥搅拌桩的施工方法，通过依次钻入钻杆和分段成桩的施工方式，能够有效地在低净空条件下快速、有效地完成水泥搅拌桩的成桩施工，从而降低水泥搅拌桩机的高度，可以有效解决现有技术中过高的桩机高度受高压线、桥梁等净空高度不足而影响问题，同时也避免了采用旋喷桩施工而带来的工程造价成本高的问题。另外，本发明的矮机架水泥搅拌桩的施工方法能够快速、有效地实现软基处理，经济、环保和节能。
作为本发明的一种优选实施方式，本发明实施例二中的技术方案进一步揭示了本发明矮机架水泥搅拌桩的施工方法各个方面的技术细节，以说明本发明解决的技术问题和有益效果。如图3所示，本发明实施例二提供的矮机架水泥搅拌桩的施工方法具体包括如下步骤：
步骤S201、施工前准备：根据施工场所的高度要求，确定矮机架水泥搅拌桩机的高度，并根据此高度对矮机架水泥搅拌桩机进行改装，而后将其转运至成桩位置，在成桩前需预先对成桩位置进行整理，以便安装矮机架水泥搅拌桩机，并确定成桩位点并做好标示。
在本实施例中以7米限高为施工场所的净空高度要求，适用道路软基处理及基础支护工程的搅拌桩施工，尤其是受高压线、桥梁等净空影响的搅拌桩施工。为此，矮机架水泥搅拌桩机的机架高度设置为5.5米。其中，矮机架水泥搅拌桩机的机架由机架节段逐级架装而成，机架节段包括标准机架节段和非标准机架节段，所述标准机架节段为1.1m/节，所述非标准机架节段介于0.5-0.8m/节，在本实施例中采用标准机架节段为1.1m/节即可达到满足高度要求。而在本发明的其他实施例中，在改装机架的具体过程中，须根据施工场所的高度要求，优先使用标准机架节段，在不满足具体要求的情况下，临时加工非标准节段以满足高度要求。
步骤S202、钻进首节钻杆：在首节钻杆的头部设置钻头，并将首节钻杆安装于矮机架水泥搅拌桩机，开动矮机架水泥搅拌桩机，将首节钻杆钻入打桩位置。
步骤S203、加接第二节钻杆：当首节钻杆钻入到预定位置后，加接第二节钻杆，使第二节钻杆一端定位于所述矮机架水泥搅拌桩机，另一端通过钻杆连接结构与首节钻杆密封相连，在开动钻机将第二节钻杆钻入。
步骤S204、依次顺接后续钻杆：按照第二节钻杆的加接和钻入方法依次加接和钻入后续钻杆，
步骤S205、钻进至底部：将钻头钻入至设计深度，在首节钻杆达到设计深度时完成钻杆的钻入操作。
上述步骤S202-S205中，所述钻头与钻杆之间通过套筒连接固定。套筒连接能够满足有效固定的要求，且安装方便，具体而言，首节钻杆与钻头使用套筒直接连接，连接时将钻杆与钻头拧紧。
所述钻头上安装有二叶片式搅拌头，所述二叶片式搅拌头上设置有硬质合金齿，二叶片式搅拌头上的搅拌叶片直径φ500mm～φ700mm。
如图3所示，相邻钻杆10设置的连接结构为法兰20，所述法兰20定位于钻杆10的端部，在法兰20的拼合处设置有止水橡胶垫片22。法兰20盘面设置有起固定连接作用的连接螺栓21。虽然采用法兰连接的方式安、拆的时间较长，可能对搅拌桩的接桩质量造成影响，但是通过对搅拌桩的浆液改善有效克服了接桩产生的质量问题。
本发明实施例中采用的钻杆为无缝钢管，所述钻管内设置有防止软土返涌的单向球阀。因钻杆内需要输送水泥浆液至注浆管，故钻杆采用无缝钢管，以保证搅拌桩施工过程中钻杆有足够的强度和刚度垂直度，同时，保证注浆液不会泄露。另外，对于钻杆尺寸，首节钻杆长4.4m，加杆钻杆长2.8m。当然在本发明的其他实施例中也会根据需要调整钻杆的尺寸，以满足施工要求。
步骤S206、在钻入尾节钻杆的过程中，开始进行喷浆与搅拌，而后在首节钻杆达到设计深度后，提升一节钻杆，并在提升过程中进行喷浆与搅拌，并按成桩要求重复钻入及提升操作，进行多次喷浆与搅拌，完成最底部桩段的成桩操作；
步骤S207、拆除尾节钻杆。完成最底部桩段的成桩操作后，拆除被提升至地表面的尾节钻杆，接好矮机架水泥搅拌桩机后，进行次深桩段的施作，提升一节钻杆，并在提升过程中进行喷浆与搅拌，并按成桩要求重复钻入及提升操作，进行多次喷浆与搅拌，完成次深桩段的成桩操作。
步骤S208、接桩：在拆除上一节钻杆后，须将最上一级未拆除钻杆与桩机进行接驳，以便进行后续的喷浆、搅拌操作。
步骤S209、完成最底部桩段的成桩操作后，拆除被提升至地表面的尾节钻杆，接好矮机架水泥搅拌桩机后，进行次深桩段的施作，提升一节钻杆，并在提升过程中进行喷浆与搅拌，并按成桩要求重复钻入及提升操作，进行多次喷浆与搅拌，完成次深桩段的成桩操作。
步骤S210、依照上述步骤S209，按次深桩段的施作方式依次分段进行后续桩段的施工，直至完成对首节钻杆进行成桩操作。
步骤S211、拆除首节钻杆，完成成桩施工。
对于上述步骤步骤S206-S211，在本发明实施例中，所用到的成桩功法为四搅四喷成桩工法，以保证成桩质量。当然在本发明的其他实施例中采用四搅二喷或者适当的根据需要调整搅拌与喷浆的次数，也当理解为本发明权利要求所涵盖的范围。
另外，由于本发明矮机架水泥搅拌桩的施工方法是由下往上分段成桩，因此，在每段成桩操作之间还包括接桩处理，在接桩过程中须再钻入下面已成桩一定接桩距离，所述接桩距离介于0.5-0.7m。
在本发明实施例二中，矮机架水泥搅拌桩机就位前对搅拌桩桩位进行测量放样，把桩位标记出来，桩机就位并按施工方案按一定的顺序进行施工。钻机就位后向下钻进，钻进一节钻杆后再加一节钻杆，如此操作直至钻至距离设计桩底约3m，在距桩底约3m钻进过程中进行喷浆与搅拌，钻至桩底后提升过程中也进行喷浆与搅拌，提升距离为3m，再进行3m范围内的钻进与提升，钻进与提升过程中进行喷浆与搅拌。完成底部3m成桩后拆除一节钻杆，然后再钻入已成桩的上部0.5m进行接桩，目的为了对上下段桩有效连接，防止断桩。如此反复地从底向上一段段成桩，一段段钻杆拆除。因安装和拆除钻杆过程时间较长，水泥浆凝固将造成喷嘴的堵塞以及每段桩之间连接出现断桩现象，故水泥采用缓凝水泥以避免上述现象。
具体实现时，所述水泥浆液由灰浆搅拌机搅拌混匀，经灰浆浆泵泵入矮机架水泥搅拌桩机，水泥浆液水灰比为0.7。而在施作过程中，灰浆泵输浆量为6m3/h，注浆压力为0.8MPa；施桩过程中，钻杆的提升速度为0.8-1.2m/min；水泥浆液中所用水泥为缓凝水泥，缓凝时间50-80分钟。采用上述施工参数能够有效地保证成桩质量和施工进度。
相较于现有技术，上述实施例揭示的矮机架水泥搅拌桩的施工方法，通过依次钻入钻杆和分段成桩的施工方式，能够有效地在低净空条件下快速、有效地完成水泥搅拌桩的成桩施工，从而降低水泥搅拌桩机的高度，可以有效解决现有技术中过高的桩机高度受高压线、桥梁等净空高度不足而影响的问题，同时也避免了采用旋喷桩施工而带来的工程造价成本高的问题。另外，本发明的矮机架水泥搅拌桩的施工方法能够快速、有效地实现软基处理，经济、环保和节能。再则，矮机架水泥搅拌桩机的机架节段采用标准机架阶段和非标准机架阶段逐级架设，能够实现标准化施工，进一步节省工程造价，加快工程进度。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种矮机架水泥搅拌桩的施工方法，利用矮机架水泥搅拌桩机施作水泥搅拌桩，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、施工前准备：根据施工场所的高度要求，确定矮机架水泥搅拌桩机的高度，并根据此高度对矮机架水泥搅拌桩机进行改装，而后将其转运至成桩位置，在成桩前需预先对成桩位置进行整理，以便安装矮机架水泥搅拌桩机，并确定成桩位点并做好标示；
步骤二、依次钻入钻杆：在首节钻杆的头部设置钻头，并将首节钻杆安装于矮机架水泥搅拌桩机，开动矮机架水泥搅拌桩机，将首节钻杆钻入打桩位置；当首节钻杆钻入到预定位置后，加接第二节钻杆，使第二节钻杆一端定位于所述矮机架水泥搅拌桩机，另一端通过钻杆连接结构与首节钻杆密封相连，再开动钻机将第二节钻杆钻入；按照第二节钻杆的加接和钻入方法依次加接和钻入后续钻杆，在首节钻杆达到设计深度时完成钻杆的钻入操作；
步骤三、分段成桩：在钻入尾节钻杆的过程中，开始进行喷浆与搅拌，而后在首节钻杆达到设计深度后，提升一节钻杆，并在提升过程中进行喷浆与搅拌，并按成桩要求重复钻入及提升操作，进行多次喷浆与搅拌，完成最底部桩段的成桩操作；完成最底部桩段的成桩操作后，拆除被提升至地表面的尾节钻杆，接好矮机架水泥搅拌桩机后，进行次深桩段的施作，提升一节钻杆，并在提升过程中进行喷浆与搅拌，并按成桩要求重复钻入及提升操作，进行多次喷浆与搅拌，完成次深桩段的成桩操作；而后，按次深桩段的施作方式依次分段进行后续桩段的施工，直至拆除首节钻杆，完成成桩操作；
所述步骤三中在每段成桩操作之间还包括接桩处理，在接桩过程中须再钻入下面已成桩一段接桩距离。
2.根据权利要求1所述的矮机架水泥搅拌桩的施工方法，其特征在于：
所述接桩距离介于0.5-0.7m。
3.根据权利要求1所述的矮机架水泥搅拌桩的施工方法，其特征在于：矮机架水泥搅拌桩机的机架由机架节段逐级架装而成，机架节段包括标准机架节段和非标准机架节段，所述标准机架节段为1.1m/节，所述非标准机架节段介于0.5-0.8m/节。
4.根据权利要求1所述的矮机架水泥搅拌桩的施工方法，其特征在于：所述钻头与钻杆之间通过套筒连接固定。
5.根据权利要求4所述的矮机架水泥搅拌桩的施工方法，其特征在于：所述钻头上安装有二叶片式搅拌头，所述二叶片式搅拌头上设置有硬质合金齿，二叶片式搅拌头上的搅拌叶片直径φ500mm～φ700mm。
6.根据权利要求1所述的矮机架水泥搅拌桩的施工方法，其特征在于：相邻钻杆设置的连接结构为法兰，所述法兰定位于钻杆的端部，在法兰的拼合处设置有止水橡胶垫片。
7.根据权利要求1所述的矮机架水泥搅拌桩的施工方法，其特征在于：所述钻杆为无缝钢管，所述钻管内设置有防止软土返涌的单向球阀。
8.根据权利要求1所述的矮机架水泥搅拌桩的施工方法，其特征在于：水泥浆液由灰浆搅拌机搅拌混匀，经灰浆泵泵入矮机架水泥搅拌桩机，水泥浆液水灰比为0.7。
9.根据权利要求8所述的矮机架水泥搅拌桩的施工方法，其特征在于：灰浆泵输浆量为6m3/h，注浆压力为0.8MPa；施桩过程中，钻杆的提升速度为0.8-1.2m/min；水泥浆液中所用水泥为缓凝水泥，缓凝时间50-80分钟。
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