CN104563099A - 多孔管法大直径高压旋喷桩施工方法 - Google Patents

多孔管法大直径高压旋喷桩施工方法 Download PDF

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胡晓虎
吴国明
中西康晴
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    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
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    • E02D5/34—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same
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Abstract

本发明涉及一种多孔管法大直径高压旋喷桩施工方法，钻杆内设置高压水输送管、高压水压缩空气输送管等，钻头下部分别设置高压固化液和压缩空气喷射口,高压水管喷射口和压缩空气喷水口，高压水管喷射口和压缩空气喷水口位置处于高压固化液和压缩空气喷射口之上，钻头底部设置高压水喷射口；高压水输送管通过高压水喷射口向下喷射水流进行切削，使钻杆下方达到设计桩底标高，然后高压水管喷射口和压缩空气喷射口中喷射出高压水喷射流和压缩空气喷射流，高压固化液和压缩空气喷射口中喷射出高压固化液和压缩空气喷射流，并随着钻杆旋转提升，对周边土体进行二次切削，使水泥浆与土搅拌混合成桩。与常规的高压旋喷桩相比总体成桩效率提升了近30%。

Description

多孔管法大直径高压旋喷桩施工方法
技术领域
本发明涉及一种多孔管法大直径超高压旋喷桩施工方法（Rodin Jet Pile,以下简称RJP工法），应用于建筑工程地基土体加固、盾构隧道进出洞土体加固以及基坑工程隔水帷幕等所有需要对土体进行加固改良的工程中。
背景技术
以往工程中应用的常规多孔管法高压旋喷桩利用高压水和水泥浆液一次切削土体，低压浆液喷出拌合，成桩桩径有限，一般在0.8～1.2m。常规多孔管法高压旋喷桩工效低、成桩直径小且挤土效应很大，成桩过程中易对周边环境产生不良影响。随着地下工程向纵深方向发展，超深地下工程越来越多，工程需求也呈现出多样化的趋势。常规高压旋喷桩由于其存在工效低、成桩直径小、挤土效应大、因垂直度偏差导致深层桩体难以搭接等一系列缺陷，已难以满足超深地下工程的需求，亟需开发一种更加高效的大直径高压旋喷桩工艺，解决常规高压旋喷桩的各种缺陷和不足，以满足工程需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种多孔管法大直径高压旋喷桩施工方法（RJP工法），用于解决常规高压旋喷桩成桩工效低、成桩直径小、挤土效应大等缺陷，采用该工艺高压旋喷桩成桩直径可达到2.2~3m，与常规的高压旋喷桩相比总体成桩效率提升了近30%。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种多孔管法大直径超高压旋喷桩施工方法，包括以下步骤：
1）钻杆内设置施工材料的输送管
钻杆内分别设置高压水输送管、高压水压缩空气输送管、超高压固化液输送管、超高压固化液压缩空气输送管和钻头底部向下切削成孔的高压水输送管；
2）钻杆上设置高压喷射口
钻头下部分别设置一个高压固化液和压缩空气喷射口，一个高压水管喷射口和压缩空气喷水口，高压水管喷射口和压缩空气喷水口位置处于高压固化液和压缩空气喷射口之上，钻头底部设置高压水喷射口；
3）成桩施工
高压水输送管通过高压水喷射口向下喷射水流进行切削，使钻杆下方达到设计桩底标高，然后高压水管喷射口和压缩空气喷射口中喷射出高压水喷射流和压缩空气喷射流，高压固化液和压缩空气喷射口中喷射出高压固化液和压缩空气喷射流，并随着钻杆旋转提升，对周边土体进行二次切削，使水泥浆与土搅拌混合成桩。
钻杆旋转提升过程中高压水喷射流和压缩空气喷射流对周边土体进行先行切削，并形成排泥空间，用于释放内部压力、减小挤土效应；高压固化液和压缩空气喷射流对周边土体进一步扩径切削，同时水泥浆与土体进行均匀的搅拌混合，形成高压旋喷桩体。
钻杆旋转提升过程中采用上下两段式接力切削，上段采用压力为20~40Mpa的高压水喷射和大于0.7Mpa的压缩空气作为首次切削，形成一定扩大空间，使加固体形成时产生的泥浆顺畅的排出；下段采用压力为40Mpa的超高压固化液喷射流和大于1Mpa的压缩空气喷射流对周围土体进一步切削、拌合，以达到扩大成桩直径的效果，提高工效。
成桩过程中形成的废泥浆通过钻杆与原状土之间的间隙排出孔口，然后利用排浆泵排出。
本发明的有益效果是：
本发明的RJP工法采用高压旋喷桩解决了常规高压旋喷桩存在的不足，通过对高压水、压缩空气、超高压固化液（水泥浆液等）喷射口的合理布置和工艺改进，在钻杆提升成桩过程中采用上端高压水水流、压缩空气喷射流与下端超高压固化液喷射流、压缩空气喷射流进行联合接力切削。上段超高压水喷射流和压缩空气喷射流作为首次防护切削，对土体进行预松动，并通过切削形成了一定的空间，有利于第二次切削获得更大的桩径，同时便于加固体形成时产生的排泥顺畅排出，以起到内部压力释放、减小挤土效应的效果。下段超高压硬化材料喷射流和压缩空气喷射流对周围土体进一步切削、拌合，以达到扩大成桩直径的效果。采用该工艺高压旋喷桩成桩直径可达到2.2~3.5m。和常规的高压旋喷桩相比总体成桩效率提升了近30%。同时为了进一步提升成桩效率和节省工程造价，根据工程需求RJP工法高压旋喷桩也可按照预先设定的角度实现定向摆喷。
附图说明
图1是多孔管法大直径高压旋喷桩的喷射模式(RJP工法)施工图；
图2是多孔管法大直径高压旋喷桩(RJP工法)的施工工序。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的描述。
本发明提供了一种多孔管法大直径高压旋喷桩施工方法(RJP工法)，通过对高压水、压缩空气、超高压固化液（水泥浆液等）喷射流的合理布置和优化，在钻杆提升成桩过程中采用上端高压水水流和压缩空气喷射流与下端超高压固化液喷射流和压缩空气喷射流进行联合接力切削，使高压旋喷桩成桩直径达到2.2~3.5m，成桩工效大幅提升。结合附图，具体描述如下：
如图1，2所示，图中：H为钻孔深度，D为设计成桩直径，h1为超钻段，h2为成桩段，S1为先行切削段，S2为扩径切削段，M为覆土深度。钻杆1内对各种材料设置独立的输送管：高压水输送管2、高压水压缩空气输送管3、超高压固化液输送管4、超高压固化液压缩空气输送管5和钻头底部向下切削成孔的高压水输送管6。钻头下部分别设置高压水、压缩空气、超高压水泥浆液独立喷射口：高压固化液和压缩空气喷射口7，高压水管喷射口和压缩空气喷水口8、高压水管喷射口和压缩空气喷水口8位置处于高压固化液和压缩空气喷射口7之上。成桩过程中高压水管喷射口和压缩空气喷水口8中喷射出高压水喷射流（压力约20~40Mpa左右）和压缩空气流10（压力约0.7Mpa），高压固化液和压缩空气喷射口7中喷射出高压固化液（压力约40Mpa左右）和的压缩空气喷射流9（压力约1Mpa左右）。
钻杆1通过钻头底部的高压水喷射口15进行向下成孔，下钻到设计桩底标高（钻孔深度H）后开始旋转提升至成桩段h2，钻杆1在钻机16带动下旋转提升过程中高压水喷射流和压缩空气喷射流10对周边土体进行先期切削形成排泥空间11，释放内部压力、减小挤土效应。高压固化液和压缩空气喷射流9对周边土体进一步切削、拌合，形成高压旋喷桩体12。成桩过程中形成的泥浆13通过钻杆1与原状土之间的间隙排除到孔口，然后通过泥浆泵14排出。
在钻杆1旋转提升过程中采用上下两段式接力切削，上段（先行切削段S1）采用压力为20~40Mpa的高压水喷射和大于0.7Mpa的压缩空气作为首次切削，形成一定扩大空间，使加固体形成时产生的泥浆顺畅的排出；下段（扩径切削段S2）采用压力为40Mpa的超高压固化液喷射流和大于1Mpa的压缩空气喷射流对周围土体进一步切削、拌合，以达到扩大成桩直径的效果，提高工效。
成桩过程中形成的废泥浆（13）通过钻杆1与原状土之间的间隙排出孔口，然后利用排浆泵排出。
图2为多孔管法大直径超高压旋喷桩施工工序图：图中2.1为施工设备就位；图中2.2为钻杆预钻下沉；图中2.3为钻杆到达预定深度后旋转喷浆成桩；图中2.4为钻杆旋转提升喷浆成桩；图中2.5为成桩结束。如继续施工可将施工设备移位并重复上述工序成桩。

Claims (4)

1.一种多孔管法大直径高压旋喷桩施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）钻杆内设置施工材料的输送管
钻杆（1）内分别设置高压水输送管（2）、高压水压缩空气输送管（3）、超高压固化液输送管（4）、超高压固化液压缩空气输送管（5）和钻头底部向下切削成孔的高压水输送管（6）；
2）钻杆上设置高压喷射口
钻头（1）下部分别设置一个高压固化液和压缩空气喷射口（7），一个高压水管喷射口和压缩空气喷水口（8），高压水管喷射口和压缩空气喷水口（8）位置处于高压固化液和压缩空气喷射口（7）之上，钻头底部设置高压水喷射口（15）；
3）成桩施工
高压水输送管（2）通过高压水喷射口（15）向下喷射水流进行切削，使钻杆（1）下方达到设计桩底标高，然后高压水管喷射口和压缩空气喷射口（8）中喷射出高压水喷射流和压缩空气喷射流（10），高压固化液和压缩空气喷射口（7）中喷射出高压固化液和压缩空气喷射流（9），并随着钻杆（1）旋转提升，对周边土体进行二次切削，使水泥浆与土搅拌混合成桩。
2.根据权利要求1所述的多孔管法大直径高压旋喷桩施工方法，其特征在于：所述钻杆（1）在旋转提升过程中高压水喷射流和压缩空气喷射流（10）对周边土体进行先行切削，并形成排泥空间（11），用于释放内部压力、减小挤土效应；高压固化液和压缩空气喷射流（9）对周边土体进一步扩径切削，同时水泥浆与土体进行均匀的搅拌混合，形成高压旋喷桩体（12）。
3.根据权利要求1所述的多孔管法大直径高压旋喷桩施工方法，其特征在于：所述钻杆（1）旋转提升过程中采用上下两段式接力切削，上段采用压力为20~40Mpa的高压水喷射和大于0.7Mpa的压缩空气作为首次切削，形成一定扩大空间，使加固体形成时产生的泥浆顺畅的排出；下段采用压力为40Mpa的超高压固化液喷射流和大于1Mpa的压缩空气喷射流对周围土体进一步切削、拌合，以达到扩大成桩直径的效果，提高工效。
4.根据权利要求1所述的多孔管法大直径高压旋喷桩施工方法，其特征在于：所述成桩过程中形成的废泥浆（13）通过钻杆（1）与原状土之间的间隙排出孔口，然后利用排浆泵排出。
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