CN103758131A

CN103758131A - 一种用于支护结构的玻璃纤维混凝土搅拌桩及施工方法

Info

Publication number: CN103758131A
Application number: CN201410003564.0A
Authority: CN
Inventors: 储亚; 蔡国军
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2014-01-03
Filing date: 2014-01-03
Publication date: 2014-04-30

Abstract

本发明公布了一种用于支护结构的玻璃纤维混凝土搅拌桩及施工方法。玻璃纤维混凝土由碎石、细砂、水泥、水、玻璃纤维和减水剂等几个部分组成，其中玻璃纤维在每立方米的混凝土块中的含量为20-40kg/m³，同时所制混凝土需大功能搅拌机进行搅拌，其搅拌时间为普通混凝土的1.5-2倍。钻机成孔后，通过泥浆泵管道喷射而出，并通过搅拌混合成桩。所成玻璃纤维混凝土支护桩的抗裂性能得到了很大的提高，桩内玻璃纤维成三维乱向分布，通过水泥基料与玻璃纤维的相互作用提高了桩体的韧性和抗弯强度，用于支护结构可以取得很好的实用价值和经济效益。

Description

一种用于支护结构的玻璃纤维混凝土搅拌桩及施工方法

技术领域

本发明属于岩土工程中的基坑支护领域，涉及一种用于支护结构的玻璃纤维混凝土搅拌桩。

背景技术

19世纪是发展高层建筑的年代，20世纪是发展桥梁的年代，而21世纪是发展地下空间的年代，这在土木工程界已达成共识，而在高层建筑和地下空间的开发建设过程中不可避免的涉及到基坑的开挖与支护。近年来，国内关于各类基坑开挖与支护方面的理论研究和工程实践已日渐成熟，但是基坑工程事故却一直未见减少，究其原因就是在支护桩材料及施工方面有所欠缺，加强这些方面的理论研究有助于提高工程设计与施工的水平，确保此类工程的实用、经济和安全。

在同等级的混凝土中通过掺入一定量的复合材料使桩体本身的强度得到提高是当前的关键性研究问题之一，本发明提出的在混凝土支护桩中掺入玻璃纤维具有很高的研究价值和工程实践价值。玻璃纤维（英文原名为：glass fiber或fiberglass）是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二十几米个微米，相当于一根头发丝的1/20-1/5，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料。

目前我国工程建设中，基坑支护桩桩体开裂和受弯失稳的情况屡屡发生，因此如何提高桩体自身抗弯性能和抗裂性能受到越来越多的关注。由于缺乏相应的工程经验和深入的理论研究，而相应的无论是国家、行业还是地方技术规范和标准，都缺少对“提高桩体自身的抗弯性能和抗裂性能”的设计、施工和检测及监测方面的相应技术规定，在综合安全、经济、可靠及工程要求等多种因素的基础上，本发明提供了一种用于支护结构的玻璃纤维混凝土搅拌桩及其施工方法，通过在成桩混凝土中掺入一定量的玻璃纤维使得混凝土中粗细骨料进过玻璃纤维的作用更加紧密，同时提高了桩体的抗弯性能和抗裂性能，可以满足设计要求和确保工程建设的质量和安全。

发明内容

技术问题：本发明针对我国工程建设中，基坑支护桩桩体开裂和受弯失稳的情况屡屡发生，且处理和解决的方法单一落后，难以满足结构设计要求的情况，发明了一种用于支护结构的玻璃纤维混凝土搅拌桩及其施工方法。

技术方案：本发明是一种用于支护结构的玻璃纤维混凝土搅拌桩，该玻璃纤维混凝土搅拌桩所用混凝土为掺有玻璃纤维的混凝土，该混凝土每立方米的质量配合比为：水泥450-550kg/m³，细砂600-700kg/m³，碎石1000-1200kg/m³，玻璃纤维20-40kg/m³，水180-230/m³、减水剂2-10kg/m³。

所述混凝土中掺入的玻璃纤维为抗碱性玻璃纤维。

所用减水剂为木质素系减水剂。

所述的水泥为硫铝酸盐水泥。

所述的碎石粒径小于10mm。

本发明的一种用于支护结构的玻璃纤维混凝土搅拌桩的施工方法为：

1）将钻机移至孔位处就位，使中心管对准设计桩位，要求所成支护桩桩径为600-1200mm，桩长为15-40m；

①采用双轴搅拌或以上机型，保证对孔误差不得大于500mm，钻机主轴垂直度位差不大于1%；

②施工时为起到止水和支护双重作用，进行咬合施工；

2）启动电机，使得搅拌机沿向导架边搅拌、边切土下沉，进行预拌下沉；

①等到搅拌机冷却水循环正常后，启动电机，开始搅拌下沉；

②根据施工要求，以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ档逐级加速的顺序正转切土预搅下沉；

③钻至接近设计深度时，应用低速慢钻，钻机应在原位钻动1-2min；

④桩底应超过设计深度100-200mm，桩顶应超过设计高度0.5m以上；

3）配置所述的掺玻璃纤维混凝土，进行喷浆搅拌提升，带到搅拌机提升至设计标高处，应再次进行搅拌下沉，重复搅拌；

①使用上述配置好的掺玻璃纤维混凝土进行注入喷射，保证充盈系数为1.1-1.3；

②确认钻至底部后，开始进行加固掺玻璃纤维混凝土喷射搅拌，按0.3-0.5m/min的速度进行反转提升；

③当提升至设计停喷标高时，应慢速原地搅拌1-2min；

④为了使玻璃纤维在混凝土中成3维乱向分布，并且搅拌均匀，应再次将搅拌头下沉至设计深度进行2次搅拌，提升搅拌时，提升速度不应大于0.8m/min；

4）最后进行养护成桩，养护时间不得少于28天。

所述的搅拌是：先进行碎石、细砂、水泥、玻璃纤维的第一次混合搅拌均匀，再加入水和减水剂进行二次搅拌。

所述掺玻璃纤维混凝土坍落度为30-60mm，充盈系数为1.1-1.3。

所述掺玻璃纤维混凝土的搅拌时间为普通混凝土的1.5-2倍。

本发明的一种用于支护结构的玻璃纤维混凝土搅拌桩。通过在成桩混凝土中掺入玻璃纤维使得混凝土中的颗粒和固化剂通过玻璃纤维之间的粘结作用更加紧密，同时提高了桩体的抗弯性能和抗裂性能。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明提供的一种用于支护结构的玻璃纤维混凝土搅拌桩及其施工方法，通过咬合施工，可以对基坑工程起到支护和挡水双重效果，并且抗弯支护效果和抗裂防渗水效果得到很到的提高。通过在成桩混凝土中掺入一定量的玻璃纤维使得混凝土和玻璃纤维之间的粘结作用更加紧密，可以有效的控制由混凝土内应力产生的裂缝，使混凝土早起收缩裂缝减少70%-90%，显著提高混凝土的抗渗性和耐久性。同时玻璃纤维具有较高的抗拉强度和弹性模量，能够显著的提高水泥基复合材料的抗弯强度，抗裂性能和韧性，可以满足设计要求和确保建设工程的质量和安全。在受到外力作用是水泥基料与玻璃纤维共同承受外力，而前者是外力的主要承受者；当基料发生开裂后，横跨裂缝的玻璃纤维成为外力的主要承受者。所成玻璃纤维混凝土支护桩与普通混凝土支护桩相比，纤维混凝土具有较高的抗拉与抗弯极限强度，尤以韧性提高的幅度为大。玻璃纤维的掺入可使混凝土抗拉强度提高30%-50%，抗弯强度可提高50%-100%，韧性可提高30-100倍，抗冲击强度可提高2-9倍，抗压强度提高较小，或者略有降低，但用于基坑支护桩可以达到设计要求。玻璃纤维混凝土还可使干缩率降低10%～30%。

具体实施方式

本发明的一种用于支护结构的玻璃纤维混凝土搅拌桩及其施工方法，

包括以下制作工艺：掺玻璃纤维混凝土由碎石、细砂、水泥、水、玻璃纤维和减水剂混合搅拌组成；玻璃纤维的直径为0.3mm-0.5mm，长径比在50-60之间，采用异型等具有锚固作用的形状；细砂的细度模数不应小于2.5；碎石料应选用质地坚硬、级配良好的石灰岩、花岗岩、辉绿岩等碎石或碎卵石，粒径不应大于10mm和玻璃纤维长度的1/3；在搅拌器内依次投入水泥、细砂、玻璃纤维，最后投入碎石进行搅拌，直至搅拌均匀为止，然后加入水和减水剂进行二次搅拌；其中该混凝土每立方米的质量配合比为：水泥450-550kg/m³，细砂600-700kg/m³，碎石1000-1200kg/m³，玻璃纤维20-40kg/m³，水180-230/m³、减水剂2-10kg/m³。同时所制混凝土需采用大功能搅拌机进行搅拌，其搅拌时间为普通混凝土的1.5-2倍；制成的掺玻璃纤维混凝土的坍落度为30-60mm；搅拌时应正反多次，长时间搅拌，保证玻璃纤维在混凝土中成3维乱向分布，更好的和混凝土进行粘结。

本发明提供的一种用于支护结构的玻璃纤维混凝土搅拌桩及其施工方法的具体步骤如下：

1）将钻机移至孔位处就位，使中心管对准设计桩位；采用双轴搅拌机型或以上机型，保证对孔误差不得大于500mm，钻机主轴垂直度位差不大于1%；

2）启动电机，使得搅拌机沿向导架边搅拌、边切土下沉，进行预拌下沉；等到搅拌机冷却水循环正常后，启动电机，开始搅拌下沉；钻至接近设计深度时，应用低速慢钻，钻机应在原委钻动1-2min；桩底应超过设计深度100-200mm，桩顶应超过设计高度0.5m以上。

3）配置所述的掺玻璃纤维混凝土，进行喷浆搅拌提升，带到搅拌机提升至设计标高处，应再次进行搅拌下沉，重复搅拌。使用上述配置好的掺玻璃纤维混凝土进行注入喷射，保证充盈系数为1.1-1.3；确认钻至底部后，开始进行加固掺玻璃纤维混凝土喷射搅拌，按0.3-0.5m/min的速度进行反转提升；当提升至设计停喷标高时，应慢速原地搅拌1-2min；为了使玻璃纤维在混凝土中成3维乱向分布，并且搅拌均匀，应再次将搅拌头下沉至设计深度进行2次搅拌，提升搅拌时，提升速度不应大于0.8m/min。

4）最后进行养护成桩，养护时间不得少于28天。

Claims

1.一种用于支护结构的玻璃纤维混凝土搅拌桩，其特征在于该玻璃纤维混凝土搅拌桩所用混凝土为掺有玻璃纤维的混凝土，该混凝土每立方米的质量配合比为：水泥450-550kg/m³，细砂600-700kg/m³，碎石1000-1200kg/m³，玻璃纤维20-40kg/m³，水180-230/m³、减水剂2-10kg/m³。

2.根据权利要求1所述的一种用于支护结构的玻璃纤维混凝土搅拌桩，其特征在于所述混凝土中掺入的玻璃纤维为抗碱性玻璃纤维。

3.根据权利要求1所述的一种用于支护结构的玻璃纤维混凝土搅拌桩，其特征在于所用减水剂为木质素系减水剂。

4.根据权利要求1所述的一种用于支护结构的玻璃纤维混凝土搅拌桩，其特征在于所述的水泥为硫铝酸盐水泥。

5.根据权利要求1所述的一种用于支护结构的玻璃纤维混凝土搅拌桩，其特征在于所述的碎石粒径小于10mm。

6.一种如权利要求1所述的一种用于支护结构的玻璃纤维混凝土搅拌桩的施工方法，其特征在于该施工方法为：

3）配置所述的掺玻璃纤维混凝土，进行喷浆搅拌提升，带到搅拌机提升至设计标高处，应再次进行搅拌下沉，重复搅拌。

7.根据权利要求6所述的一种用于支护结构的玻璃纤维混凝土搅拌桩的施工方法，其特征在于所述的搅拌是：先进行碎石、细砂、水泥、玻璃纤维的第一次混合搅拌均匀，再加入水和减水剂进行二次搅拌。

8.根据权利要求6所述的一种用于支护结构的玻璃纤维混凝土搅拌桩的施工方法，其特征在于所述掺玻璃纤维混凝土坍落度为30-60mm，充盈系数为1.1-1.3。

9.根据权利要求6所述的一种用于支护结构的玻璃纤维混凝土搅拌桩的施工方法，其特征在于所述掺玻璃纤维混凝土的搅拌时间为普通混凝土的1.5-2倍。