CN104674798A - 一种无置换上下转换喷浆的五轴水泥土搅拌桩施工工法 - Google Patents

一种无置换上下转换喷浆的五轴水泥土搅拌桩施工工法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种无置换上下转换喷浆的五轴水泥土搅拌桩施工工法,该工法施工机械采用五轴水泥土搅拌机(即FCW工法机)。该机械采用五根钻杆并排布置,固化剂通过钻杆内通道传递至钻头处喷浆口,五根钻杆同时喷浆且过程中不打气;钻头部喷浆口采用上下喷浆模式,通过钻杆正转与反转打开不同的喷浆口,实施喷浆;后台采用变频喷浆方式;前台配有智能化监控系统,对输送的浆液进行实时监控。采用本工法施工搅拌桩具有成桩速度快、搅拌均匀、强度高、抗渗透能力强、环保绿色等优点。

Description

一种无置换上下转换喷浆的五轴水泥土搅拌桩施工工法
技术领域
本发明涉及一种五轴水泥土搅拌桩施工工法,主要应用于民用及其工业基础设施建设中的基坑围护止水及加固领域。
背景技术
目前一般基坑围护止水和地基加固多采用二轴搅拌桩和SMW工法。
二轴搅拌桩是80年代延用的工法,机架为井字架,走管式行走,稳定性极差,工效很低,劳动强度大,另动力头部分采用37kw的常规电机,起动动力不足。最深桩长只有18m,下部钻杆只有二道叶片,搅拌不均匀,下部成桩质量难以保证,每次成桩1.2米一组,造成桩搭接冷缝多,容易造成漏水等现象。而二轴搅拌桩施工采用的是“二喷三搅”的工艺,具体施工方法为钻杆带动搅拌页片第一次向下掘进,由于二轴采用独立喷浆管的模式,喷浆位于搅拌页片之上,向下掘进时不能达到搅拌的效果,因此第一次向下掘进被称为“预搅”。在提升过程中浆管喷浆,搅拌页片进行搅拌。由于页片的排数及动力方面的原因,二轴搅拌桩须完成“三上三下”的技术动作工程质量才有保障。也正因为如此,二轴搅拌桩施工工艺功效较低。
SMW工法机架一般采用履带式或步履式三点桩架,行动工效得以提升;动力头电机相对于二轴也有大幅度提升;但SMW工法水泥掺量为20%,水灰比为1.5~2.0,水泥用量的加大直接导致造价的进一步提高。且SMW工法施工过程中会产生大量置换土不能回耕,会造成环境污染。而SMW工法的施工流程采用的是“一上一下,二喷二搅”工艺,施工过程中喷浆的同时须进行打气,帮助水泥土浆液拌合均匀不离析。
二轴、三轴成桩机制不同、施工机械不同,也最终决定施工工法完全不同。二轴施工工效低源于机械设置的不合理,须进行优化;三轴施工流程较为合理,但打气喷浆的搅拌模式及高水泥掺量高水灰比设置须进行革新。而两种工艺在喷浆的方式、方法及效果上均存在需改进的方面。例如,以上两种工艺喷浆的数量及钻杆钻进的深度都不能得到有效的控制,且在不同土层喷浆量不能调节。
本发明很好的解决了上述问题,搅拌桩施工工法功效快,施工机械自动化、智能化程度高,无置换土产生。在缩短工期、降低造价的同时做到了绿色施工无污染。
发明内容
本发明的目的在于解决传统搅拌桩施工工艺中的优点,提供一种施工速度快、搅拌质量高、综合造价较低、环保绿色的搅拌桩施工方法。该方法采用特种五轴搅拌桩机施工水泥土搅拌桩。
本发明提供了可提高施工速度、保证施工技术、降低造价的搅拌桩施工技术,具体方案通过以下技术手段来实现:
一种无置换上下转换喷浆的五轴水泥土搅拌桩施工工法,所述的施工工法采用新型无置换采用上下转换喷浆模式的五轴搅拌桩机施工,所述的施工工法施工时固化剂浆液输送采用新型无置换采用上下转换喷浆模式的五轴搅拌桩机其钻杆的内部通道。
所述的新型无置换采用上下转换喷浆模式的五轴搅拌桩机其动力头五根钻杆与后台五台供浆泵相连同时供浆,同时喷浆,并且在施工过程中不打气,实现固化剂与土体的原位强制搅拌。
所述施工工法使用的新型无置换采用上下转换喷浆模式的五轴搅拌桩机的钻机钻头其搅拌页片最下部钻杆上有一个喷浆口,搅拌页片的最上部钻杆上有一个喷浆口,喷浆口的打开通过施工过程中钻杆正转与反转来控制,向下钻进时正转打开下部喷浆口,关闭上部喷浆口;向上提升时反转打开上部喷浆口,关闭下部喷浆。
所述的施工工法喷浆后台采用变频喷浆系统,该后台根据不同土层水泥浆液喷射量不同要求对不同土层实施不均匀喷浆操作。
所述的施工工法前后台采用智能化监控系统,对钻杆钻进速度、钻进深度、桩架垂直度及每米实时送浆量等信息进行监控集成,并提供数据的查询及打印。
所述的施工工法包括以下步骤:
(1)放样,根据施工图放出桩位;
(2)在桩位区域开挖沟槽;
(3)五轴搅拌桩机移动至桩位;
(4)起动后台水泥浆搅拌系统,然后把水泥浆送至存浆桶;
(5)开启集成计算机,让计算机来控制预先设置的数据:每米下降速度、每米喷浆量、桩端设计标高、总喷浆量和总搅拌时间;
(6)开启五轴水泥土搅拌桩机动力头驱动多功能钻头边搅拌边喷水泥浆,正转下沉钻进底部喷浆口喷浆上部喷浆口关闭,五个浆泵同时喷浆,下钻到设计桩底标高,在设计底标高0.5~3.0m范围进行复搅,停机后反转提升动力头上部喷浆口开始喷浆关闭下部喷浆口,边喷浆边提钻至桩顶标高,一上一下二喷二搅完成整个成桩过程;
(7)关闭后台喷浆系统移至下一组桩位,重复以下过程。
本发明的有益效果为采用五轴搅拌桩机施工实现“一上一下,二喷二搅”工艺可在保证搅拌桩质量的前提下,提高生产效率。由于本施工方法强调的是将固化剂与土体在原位进行强制搅拌,也就是非置换式成桩模式,该模式可使本施工工艺在施工过程中基本不产生置换土,对环境保护积极有益。由于施工过程中水泥浆液水灰比较小,水泥掺量少,相对于施工中同一类型的工艺造价降低近20%。
附图说明
图1一种无置换五轴水泥土搅拌桩施工工法工艺流程图
图2五轴水泥土搅拌墙施工机械构成示意图
图3五轴搅拌桩机上的钻头设计示意图
图4上下喷浆口示意图
图5成桩搅拌方向示意图
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
一种采用上述施工方法施工的五轴水泥土搅拌桩的施工机械如图2所示,主要包括以下几个部分:1.五轴动力头;2.导杆;3.五轴钻杆;4.五轴三点式桩架;5.自动化拌浆后台。图3为上下喷浆钻头示意图,6、7为上部喷浆口;10、11为下部喷浆口,8、9为搅拌页片。图4为上下喷浆口详图,12为上部喷浆口;15为下部喷浆口;、13、14为搅拌页片。
施工工法采用新型无置换上下转换喷浆的五轴水泥土搅拌桩机,该机械具有位于钻杆内部的固化剂浆液输送通道;位于钻杆端部钻头在搅拌页片上下具有两个喷浆口,喷浆口的控制通过施工过程中钻杆正转与反转来控制;动力头五根钻杆与后台五台供浆泵相连同时供浆,同时喷浆,并且在施工过程中不打气的模式,实现固化剂与土体的原位强制搅拌;前台采用智能化监控系统,对钻杆钻进速度、桩架垂直度及每米实时送浆量等信息进行监控集成,并提供数据的查询及打印;具有变频电机的自动化后台,该后台可根据设计的要求对不同土层实施不均匀喷浆的操作,一上一下二喷二搅模式,通过喷浆口的转换,提升过程中喷浆得到了充分搅拌。
施工流程包括以下几个步骤:①放样,根据施工图放出实样;②开沟槽,根据图纸要求开沟槽;③装置就位,将水泥土搅拌桩装置移动到待施工位置;④起动后台水泥浆搅拌系统,然后把水泥浆送至存浆桶;⑤开启集成计算机,让计算机来控制预先设置的数据:每米下降速度、每米喷浆量、桩端设计标高、总喷浆量和总搅拌时间;⑥开启动力头驱动多功能钻头边搅拌边喷水泥浆,正转底部喷浆口喷浆,下沉到设计桩底标高,在设计底标高0.5~1.0m范围进行复搅,反转上部喷浆口喷浆,边喷浆边提钻至带翼钻杆长度,再正转边喷浆边向下钻至设计标高。
本发明所涉及的施工方法主要施工参数包括:①钻具下沉速度控制在0.5m/min~1.5m/min,喷浆量控制为总量的30%~70%;在设计墙底标高区间进行复搅,之后钻杆反转提升搅拌,提升速度控制在1.0m/min~1.5m/min,并喷浆70%~30%,对含砂量大的土层宜在搅拌墙底部2m~3m范围内上下重复喷浆搅拌。②浆液水灰比为0.8~1.2,水泥掺量为13%~15%。
本发明所涉及的施工方法在施工前应对以下内容进行准备:
施工前应掌握场地工程地质及环境资料,查明不良地质条件及地下障碍物的详细情况。对五轴水泥土搅拌墙成墙质量及施工安全有影响的地质条件,应详细调查。应评估成墙施工的环境影响,并采取针对性的技术措施。
施工前应根据工程特点编制施工组织设计,制定应急预案;并应通过试成墙来确定施工机械、施工工艺及施工参数。
监测点宜在五轴水泥土搅拌墙施工前设置。监测基准点应设置在五轴水泥土搅拌墙施工影响范围以外。
施工前应平整场地,清除施工区域的表层硬物及地下障碍物,遇明浜(塘)及低洼地时应抽水、清淤,然后回填素土并分层夯实。场地路基的承载力应满足搅拌桩机平稳行走、移动的要求。
测量放样定位后应做好复核工作,并经监理人员复核验收并签证。
根据定位控制线开挖导向沟,并在沟槽边设置水泥土墙定位标志。
施工操作前,应对施工机械各组成部分进行系统检查,五轴水泥土搅拌墙桩机经现场组装、试运行正常后方可就位。
浆液制备和注入装置、浆液输送管线等组成的供浆系统,应先进行调试,试运转正常后方可开始五轴水泥土搅拌墙的施工。
原材料进场时,应检查产品合格证、出厂检验报告。进场后,应按有关规定检验和复试,质量合格后方可使用。
特殊土质水泥浆配合比宜通过室内和现场试验进行确定。淤泥和淤泥质土中应适当提高水泥掺量或掺加外加剂。
本发明所涉及的施工方法在施工设备方面应做以下准备:
应根据地质条件、周边环境、成墙深度及地下障碍物情况,选用合适的五轴搅拌机械及配套的机具设备。
五轴水泥土搅拌桩机应符合以下规定:
1机架系统应具有自动水平偏差和垂直度调整功能;
2操作系统应具有自动操作功能,并应配备深度及固化剂流量监控装置和机具工作状态显示功能。
3动力系统应具有遇异常情况的自动停机功能。
现场浆液制备和注入装置应符合下列要求:
1浆液制备能力宜为每日计划成墙方量的2倍;
2注浆泵的电机应能变频调节;注浆泵额定工作压力不宜小于1.5MPa。
本发明所涉及的施工方法中五轴水泥土搅拌墙施工应注意以下要点:
五轴水泥土搅拌墙施工机械就位应对中,平面允许偏差应为±20mm,立柱导向架的垂直度偏差不应大于1/250。
在五轴水泥土搅拌墙止水帷幕施工中,应采用套接一孔施工法。
对于硬质土层,可利用主机配备的加压卷扬进行加压钻进搅拌。
浆液泵送量应与搅拌下沉或提升速度相匹配,保证搅拌桩中水泥掺量的均匀性。
水泥浆液应按设计配比和拌浆机操作规定拌制。
五轴水泥土搅拌墙施工过程中,应严格控制水泥用量,宜采用流量计进行计量。因搁置时间过长产生初凝的浆液,应作为废浆处理,严禁使用。
施工时如因故停浆,应在恢复喷浆前,将搅拌机头提升或下沉0.5m。在确保桩体上下喷浆搭接0.5m后再进行施工。
水泥土搅拌桩搭接施工的间隔时间不宜大于24h,当超过24h时,搭接施工时应放慢搅拌速度。若无法搭接或搭接不良,应作为冷缝记录在案,并应经设计单位认可后,在搭接处采取补救措施。
采用五轴水泥土搅拌墙进行土体加固时,在加固深度范围以上的土层被扰动区应采用低掺量水泥回掺加固。
若长时间停止施工,应对压浆管道及设备进行清洗。
搅拌机头的直径不应小于搅拌桩的设计直径。水泥土搅拌桩施工过程中,搅拌机头磨损量不应大于10mm。

Claims (6)

1.一种无置换上下转换喷浆的五轴水泥土搅拌桩施工工法,其特征在于,所述的施工工法采用新型无置换采用上下转换喷浆模式的五轴搅拌桩机施工,所述的施工工法施工时固化剂浆液输送采用新型无置换采用上下转换喷浆模式的五轴搅拌桩机其钻杆的内部通道。
2.根据权利要求1所述的一种无置换上下转换喷浆的五轴水泥土搅拌桩施工工法,其特征在于,所述的新型无置换采用上下转换喷浆模式的五轴搅拌桩机其动力头五根钻杆与后台五台供浆泵相连同时供浆,同时喷浆,并且在施工过程中不打气,实现固化剂与土体的原位强制搅拌。
3.根据权利要求1所述的一种无置换上下转换喷浆的五轴水泥土搅拌桩施工工法,其特征在于,所述施工工法使用的新型无置换采用上下转换喷浆模式的五轴搅拌桩机的钻机钻头其搅拌页片最下部钻杆上有一个喷浆口,搅拌页片的最上部钻杆上有一个喷浆口,喷浆口的打开通过施工过程中钻杆正转与反转来控制,向下钻进时正转打开下部喷浆口,关闭上部喷浆口;向上提升时反转打开上部喷浆口,关闭下部喷浆。
4.根据权利要求1所述的一种无置换上下转换喷浆的五轴水泥土搅拌桩施工工法,其特征在于,所述的施工工法喷浆后台采用变频喷浆系统,该后台根据不同土层水泥浆液喷射量不同要求对不同土层实施不均匀喷浆操作。
5.根据权利要求1所述的一种无置换上下转换喷浆的五轴水泥土搅拌桩施工工法,其特征在于,所述的施工工法前后台采用智能化监控系统,对钻杆钻进速度、钻进深度、桩架垂直度及每米实时送浆量等信息进行监控集成,并提供数据的查询及打印。
6.根据权利要求1所述的一种无置换上下转换喷浆的五轴水泥土搅拌桩施工工法,其特征在于,所述的施工工法包括以下步骤:
(1)放样,根据施工图放出桩位;
(2)在桩位区域开挖沟槽;
(3)五轴搅拌桩机移动至桩位;
(4)起动后台水泥浆搅拌系统,然后把水泥浆送至存浆桶;
(5)开启集成计算机,让计算机来控制预先设置的数据:每米下降速度、每米喷浆量、桩端设计标高、总喷浆量和总搅拌时间;
(6)开启五轴水泥土搅拌桩机动力头驱动多功能钻头边搅拌边喷水泥浆,正转下沉钻进底部喷浆口喷浆上部喷浆口关闭,五个浆泵同时喷浆,下钻到设计桩底标高,在设计底标高0.5~3.0m范围进行复搅,停机后反转提升动力头上部喷浆口开始喷浆关闭下部喷浆口,边喷浆边提钻至桩顶标高,一上一下二喷二搅完成整个成桩过程;
(7)关闭后台喷浆系统移至下一组桩位,重复以下过程。
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