CN104711973A - 小直径桩复合地基施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小直径桩复合地基施工方法,其特征是施工步骤包括:(1)施工准备;(2)护筒埋设;(3)钻机就位;(4)成孔;(5)扩孔,在套管钻进到位后,即可下钻杆进行扩孔,下钻杆深度要大于套管深度;当下钻杆至套管端部时便可进行扩孔;扩孔是通过钻头处的喷嘴喷射高压水,并旋转利用水力切土达到扩孔目的;(6)填灌碎石骨料;(7)水泥浆设备;(8)初次注浆;(9)二次注浆;(10)桩头处理;(11)褥垫层施工。本发明经济效益和社会效益显著。

Description

小直径桩复合地基施工方法
技术领域
[0001] 本发明涉及小直径粧复合地基施工方法,适用于建筑施工领域。
背景技术
[0002] 地基处理工程一般需要大型施工设备的配合,而大型设备施工又需场地具备一定的条件,如场地平整度、空间位置以及地耐力大小等方可保证地基处理设计方案的顺利实施。然而,实际工程中确有一些大型施工设备无法到位,空间位置施展不开,甚至处理前地基承载力根本满足不了施工设备行走需要的建筑场地,针对这种情况,地基处理方案设计尤其需要考虑施工的可行性,而此时,采用小型、轻便施工设备的地基处理方案如小直径粧复合地基等无疑具备一定的优势,成为技术方案的首选。但是小直径粧复合地基的承载力低是现实遇到的问题,另外小直径粧刚度和土刚度相差较大于是就很难保证粧土共同作用。
发明内容
[0003] 本发明是提供一种小直径粧复合地基施工方法,解决小直径粧复合地基承载力低和粧土协调作用的问题。
[0004] 为此,本发明工艺原理有四个方面:
[0005] 一、通过两次注浆来提高水泥浆和石子的结合度,混凝土的密实充填依赖于压力注浆,混凝土强度根据砂浆配合比,水泥和骨料的质量以及灌注压力等因素决定。水泥浆在高压作用下,强力渗透至周围土层,使粧体与周围土层在高压作用下形成不规则的圆状水泥浆土包裹混合层。从而大大增加了粧的摩阻力和抗水平荷载的能力,同时改善了邻近土层结构。
[0006] 二、在受荷载的作用下,小直径粧向上刺入褥垫层,褥垫层调整粧土之间的分担比例,使地基与粧共同受力,充分发挥粧间土与粧的承载能力,从而使地基提高承载力和减小地基基础的沉降。
[0007] 三、粧头顶部设置厚度为15〜20mm的橡胶垫,橡胶垫通过膨胀螺丝固定在粧顶。由于小直径粧刚度比土刚度要大得多,粧顶设置橡胶垫可以减小粧顶刚度,有利于粧土共同作用。为了防止褥垫层在上部荷载作用下侧向挤出造成建筑物沉降过大,褥垫层两侧采取砖胎模。
[0008] 四、通过钻扩孔工艺提高小直径粧的竖向承载力。
[0009] 本发明施工步骤包括:
[0010] I施工准备
[0011] 检查钻机与注浆的各种施工机械及其配套设备,重点检查钻机是否能够正常工作,钻杆是否齐全,钻头的尺寸是否符合实际要求,注浆泵是否工作正常,流量计、压力表是否显示正常。备齐水泥、砂、石以及钢筋等材料,作好施工前的准备工作。
[0012] 2护筒埋设
[0013] 护筒埋设采用挖埋法,其顶面高出地面10cm,防止钻具碰压坏孔口。
[0014] 3钻机就位
[0015] 钻机在工作平台上搭就后,移动钻机使转盘中心要对准护筒中心,起吊钻头,微移钻机,使钻头中心正对粧位,并保持钻机地盘水平。
[0016] 4 成孔
[0017] 采用正循环方法,用水作为循环冷却钻头和除渣方法,同时在钻进过程中水和泥土搅拌混合在一起变成泥浆状,起到护孔壁的作用。启动机器开始钻进时杜绝由于操作原因使钻头撞击护筒造成偏位。钻入过程中严格控制钻速,首先慢速,进入4m〜5m采用中档进尺。在砂黏土钻进时,采用二、三档转速,自由进尺。在砂中土钻进时,采用低速慢速钻进,减速,并控制进尺,以免陷没钻头或速度跟不上。当进入粉砂层时,采用低速慢速钻进,减少钻进对粉砂土的搅动。
[0018] 5 扩孔
[0019] 在套管钻进到位后,即可下钻杆进行扩孔,下钻杆深度要大于套管深度。当下钻杆至套管端部时便可进行扩孔。扩孔是通过钻头处的喷嘴喷射高压水,并旋转利用水力切土达到扩孔目的。扩孔以钻杆长度分节进行,扩孔压力为25〜28MPa,流量90〜100L/min,操作步骤为:钻进引孔一一节钻杆到底后提升钻杆一再次下钻,从上至下扩孔,下钻速度为200mm/min —一节钻杆到底后,再从下向上扩孔至套管深度,提升速度200mm/min —向前推进该节钻杆,安装第二节钻杆,进入第二节扩孔工序。
[0020] 6填灌碎石骨料
[0021] 钢筋笼、注浆管沉放结束后用初次注浆管供水对孔底进行第二次清孔,尽量使沉渣厚度小于200mm,且泥浆相对密度降到1.1〜1.2以下。符合要求后填灌碎石骨料至钻孔顶部,碎石骨料填入的同时,通过初次注浆管继续向钻孔内注入高压清水进行清孔,防止泥土随石子的填入而混入钻孔内。
[0022] 7水泥浆设备
[0023] 注浆水泥采用425号普通硅酸盐水泥。使用前先对其进行质量检查,其细度和体积安定性必须符合要求。水泥浆用水必须清洁、无污染。在注浆前30min左右开始制备水泥浆。在搅拌器中充分搅拌,搅拌均匀后从出浆口流出,经过滤网过滤,除去浆液中没有水化的颗粒和杂志。滤过的浆液进入泥浆泵,再泵送入注浆管。水泥浆的水灰比控制在0.4〜0.5。水灰比过小则水泥浆流动性小,注浆困难;水灰比过大则水泥浆粘聚性和保水性不良,会产生流浆和离析现象,从而使水泥浆固结体强度降低,无法满足设计要求。
[0024] 8初次注浆
[0025] 清孔至孔口冒出的水中不含泥砂时,方可开始注浆。初次注浆时注浆泵正常工作压力控制在0.3MPa左右。注浆时,注浆液应均匀上冒,直至灌满,孔口冒出浓浆,压浆才告结束;注浆完毕,立即拔初次注浆管,每拔2m补注I次,直至拔出为止。注浆应连续进行,不得中断,如发生堵管,应及时采取适当处理措施。在整个注浆过程中,由于拔管过程引起振动,使钻孔顶部石子有一定程度沉落,故需逐步灌入石子至顶部。注浆要连续进行,不得间歇。严格控制终浇顶面标高,顶面标高比设计粧顶标高以上加灌500mm。
[0026] 9 二次注浆
[0027] 待初次注浆液达到初凝,一般是5〜7h后开始二次注浆。下双向密封注浆芯管至二次注浆管管底,由注浆泵往连接注浆芯管的®20mm镀锌钢管内压入浆液,并从注浆芯管的开孔处溢出,在注浆压力的作用下顶开橡皮套,冲破初凝的水泥浆,挤压在粧体和土壁之间,以提高粧的承载力。二次注浆的挤压效果受注浆压力、初凝时间、水灰比、土层特征等因素影响。二次注浆的注浆压力位0.8〜1.0MPa„ 一般从底部向上分层注浆,注浆时边注边徐徐上拔,上拔速度可控制在15s/m左右。上拔速度太快则水泥楽不能充分溢出,甚至不能顶开橡皮套,达不到挤压效果;上拔速度太慢则大量的水泥浆沿粧体向上溢出,造成材料的浪费。
[0028] 10粧头处理
[0029] 粧施工完毕7d后,待粧混凝土具备一定强度时将粧头松散层进行凿除,粧头平面修整平整,粧头顶部设置厚度为15〜20mm的橡胶垫,橡胶垫通过膨胀螺丝固定在粧顶。
[0030] 11褥垫层施工
[0031] (I)粧间土为中高灵敏度土时,宜进行静压密实,不得进行振动夯实。
[0032] (2)在施工前,必须将粧间浮土清除干净,褥垫层底面若深度不同,搭接处按先深后浅的顺序进行夯密实。
[0033] (3)褥垫层分段施工时,接头外做成斜坡,每层错开0.5m〜1.0m并夯压密实。
[0034] (4)褥垫层两侧采取砖胎模,砖胎模采用半砖砌筑,砖胎模顶面标高与褥垫层顶面齐平。
[0035] 本发明中小直径粧是指粧径小于或等于400mm,长细比大于30,采用压力注浆碎石骨料施工工艺的灌注粧。适用于工业与民用建筑的地基处理和加固。
[0036] 本发明经济效益和社会效益显著,主要优点如下:
[0037] (I)小直径粧长细比大,单粧耗用材料少;采用二次注浆工艺,与同体积灌注粧相比承载力较高。小直径粧复合地基通过粧土共同作用,有效地利用了地基土的承载力,粧数量显著减少,具有明显的经济效益。
[0038] (2)社会效益
[0039] 小直径粧在施工时对对地基基础几乎不产生任何附加应力,从而减少土体扰动,对周边环境影响很小,特别是市区内的施工环境效应更加显著。
附图说明
[0040] 图1为小直径粧复合地基施工工艺图。
具体实施方式
[0041] 某工程采用小直径粧,共施工356根粧,粧长为28m,小直径粧抽取总粧数的50%做低应变动力检测,共抽取178根粧,126根粧时域信号均无异常反射,为I类粧;52根粧时域信号均无明显异常反射,为II类粧。对3根粧进行单粧静载试验,荷载-沉降曲线为缓变形,斜率尚未出现陡降趋势,竖向极限承载力值均大于410kN,达到设计要求。
[0042] 本实施例施工工艺图如图1所示,施工步骤包括:
[0043] I施工准备
[0044] 检查钻机与注浆的各种施工机械及其配套设备,重点检查钻机是否能够正常工作,钻杆是否齐全,钻头的尺寸是否符合实际要求,注浆泵是否工作正常,流量计、压力表是否显示正常。备齐水泥、砂、石以及钢筋等材料,作好施工前的准备工作。
[0045] 2护筒埋设
[0046] 护筒埋设采用挖埋法,其顶面高出地面10cm,防止钻具碰压坏孔口。
[0047] 3钻机就位
[0048] 钻机在工作平台上搭就后,移动钻机使转盘中心要对准护筒中心,起吊钻头,微移钻机,使钻头中心正对粧位,并保持钻机地盘水平。
[0049] 4 成孔
[0050] 采用正循环方法,用水作为循环冷却钻头和除渣方法,同时在钻进过程中水和泥土搅拌混合在一起变成泥浆状,起到护孔壁的作用。启动机器开始钻进时杜绝由于操作原因使钻头撞击护筒造成偏位。钻入过程中严格控制钻速,首先慢速,进入4m〜5m采用中档进尺。在砂黏土钻进时,采用二、三档转速,自由进尺。在砂中土钻进时,采用低速慢速钻进,减速,并控制进尺,以免陷没钻头或速度跟不上。当进入粉砂层时,采用低速慢速钻进,减少钻进对粉砂土的搅动。
[0051] 5 扩孔
[0052] 在套管钻进到位后,即可下钻杆进行扩孔,下钻杆深度要大于套管深度。当下钻杆至套管端部时便可进行扩孔。扩孔是通过钻头处的喷嘴喷射高压水,并旋转利用水力切土达到扩孔目的。扩孔以钻杆长度分节进行,扩孔压力为25〜28MPa,流量90〜100L/min,操作步骤为:钻进引孔一一节钻杆到底后提升钻杆一再次下钻,从上至下扩孔,下钻速度为200mm/min —一节钻杆到底后,再从下向上扩孔至套管深度,提升速度200mm/min —向前推进该节钻杆,安装第二节钻杆,进入第二节扩孔工序。
[0053] 6填灌碎石骨料
[0054] 钢筋笼、注浆管沉放结束后用初次注浆管供水对孔底进行第二次清孔,尽量使沉渣厚度小于200mm,且泥浆相对密度降到1.1〜1.2以下。符合要求后填灌碎石骨料至钻孔顶部,碎石骨料填入的同时,通过初次注浆管继续向钻孔内注入高压清水进行清孔,防止泥土随石子的填入而混入钻孔内。
[0055] 7水泥浆设备
[0056] 注浆水泥采用425号普通硅酸盐水泥。使用前先对其进行质量检查,其细度和体积安定性必须符合要求。水泥浆用水必须清洁、无污染。在注浆前30min左右开始制备水泥浆。在搅拌器中充分搅拌,搅拌均匀后从出浆口流出,经过滤网过滤,除去浆液中没有水化的颗粒和杂志。滤过的浆液进入泥浆泵,再泵送入注浆管。水泥浆的水灰比控制在0.4〜0.5。水灰比过小则水泥浆流动性小,注浆困难;水灰比过大则水泥浆粘聚性和保水性不良,会产生流浆和离析现象,从而使水泥浆固结体强度降低,无法满足设计要求。
[0057] 8初次注浆
[0058] 清孔至孔口冒出的水中不含泥砂时,方可开始注浆。初次注浆时注浆泵正常工作压力控制在0.3MPa左右。注浆时,注浆液应均匀上冒,直至灌满,孔口冒出浓浆,压浆才告结束;注浆完毕,立即拔初次注浆管,每拔2m补注I次,直至拔出为止。注浆应连续进行,不得中断,如发生堵管,应及时采取适当处理措施。在整个注浆过程中,由于拔管过程引起振动,使钻孔顶部石子有一定程度沉落,故需逐步灌入石子至顶部。注浆要连续进行,不得间歇。严格控制终浇顶面标高,顶面标高比设计粧顶标高以上加灌500mm。
[0059] 9 二次注浆
[0060] 待初次注浆液达到初凝,一般是5〜7h后开始二次注浆。下双向密封注浆芯管至二次注浆管管底,由注浆泵往连接注浆芯管的®20mm镀锌钢管内压入浆液,并从注浆芯管的开孔处溢出,在注浆压力的作用下顶开橡皮套,冲破初凝的水泥浆,挤压在粧体和土壁之间,以提高粧的承载力。二次注浆的挤压效果受注浆压力、初凝时间、水灰比、土层特征等因素影响。二次注浆的注浆压力为0.8〜1.0MPa0从底部向上分层注浆,注浆时边注边徐徐上拔,上拔速度可控制在15s/m左右。上拔速度太快则水泥浆不能充分溢出,甚至不能顶开橡皮套,达不到挤压效果;上拔速度太慢则大量的水泥浆沿粧体向上溢出,造成材料的浪费。
[0061] 10粧头处理
[0062] 粧施工完毕7d后,待粧混凝土具备一定强度时将粧头松散层进行凿除,粧头平面修整平整,粧头顶部设置厚度为15〜20mm的橡胶垫,橡胶垫通过膨胀螺丝固定在粧顶。
[0063] 11褥垫层施工
[0064] (I)粧间土为中高灵敏度土时,宜进行静压密实,不得进行振动夯实。
[0065] (2)在施工前,必须将粧间浮土清除干净,褥垫层底面若深度不同,搭接处按先深后浅的顺序进行夯密实。
[0066] (3)褥垫层分段施工时,接头外做成斜坡,每层错开0.5m〜1.0m并夯压密实。
[0067] (4)褥垫层两侧采取砖胎模,砖胎模采用半砖砌筑,砖胎模顶面标高与褥垫层顶面齐平。
[0068] 建筑物投入使用后平均沉降为38mm,差异沉降为6mm,建筑物未出现裂缝。

Claims (7)

1.一种小直径粧复合地基施工方法,其特征是施工步骤包括: (1)施工准备 检查钻机与注浆的各种施工机械及其配套设备,重点检查钻机是否能够正常工作,钻杆是否齐全,钻头的尺寸是否符合实际要求,注浆泵是否工作正常,流量计、压力表是否显示正常;备齐水泥、砂、石以及钢筋等材料,作好施工前的准备工作; (2)护筒埋设 护筒埋设采用挖埋法,其顶面高出地面10cm,防止钻具碰压坏孔口 ; (3)钻机就位 钻机在工作平台上搭就后,移动钻机使转盘中心要对准护筒中心,起吊钻头,微移钻机,使钻头中心正对粧位,并保持钻机地盘水平; (4)成孔 采用正循环方法,用水作为循环冷却钻头和除渣方法,同时在钻进过程中水和泥土搅拌混合在一起变成泥浆状,起到护孔壁的作用;启动机器开始钻进时杜绝由于操作原因使钻头撞击护筒造成偏位; (5)扩孔 在套管钻进到位后,即可下钻杆进行扩孔,下钻杆深度要大于套管深度;当下钻杆至套管端部时便可进行扩孔;扩孔是通过钻头处的喷嘴喷射高压水,并旋转利用水力切土达到扩孔目的; (6)填灌碎石骨料 钢筋笼、注浆管沉放结束后用初次注浆管供水对孔底进行第二次清孔;符合要求后填灌碎石骨料至钻孔顶部,碎石骨料填入的同时,通过初次注浆管继续向钻孔内注入高压清水进行清孔,防止泥土随石子的填入而混入钻孔内; (7)水泥浆设备 注浆水泥采用425号普通硅酸盐水泥;使用前先对其进行质量检查,其细度和体积安定性必须符合要求;水泥浆用水必须清洁、无污染;在注浆前30min左右开始制备水泥浆;在搅拌器中充分搅拌,搅拌均匀后从出浆口流出,经过滤网过滤,除去浆液中没有水化的颗粒和杂志;滤过的浆液进入泥浆泵,再泵送入注浆管;水泥浆的水灰比控制在0.4〜0.5 ; (8)初次注浆 清孔至孔口冒出的水中不含泥砂时,方可开始注浆;初次注浆时注浆泵正常工作压力控制在0.3MPa左右;注浆时,注浆液应均匀上冒,直至灌满,孔口冒出浓浆,压浆才告结束;注浆完毕,立即拔初次注浆管,每拔2m补注I次,直至拔出为止;注浆应连续进行,不得中断,如发生堵管,应及时采取适当处理措施;在整个注浆过程中,由于拔管过程引起振动,使钻孔顶部石子有一定程度沉落,故需逐步灌入石子至顶部;注浆要连续进行,不得间歇;严格控制终饶顶面标尚,顶面标尚比设计粧顶标尚以上加灌500mm ; (9) 二次注浆 待初次注浆液达到初凝,一般是5〜7h后开始二次注浆;下双向密封注浆芯管至二次注浆管管底,由注浆泵往连接注浆芯管的®20mm镀锌钢管内压入浆液,并从注浆芯管的开孔处溢出,在注浆压力的作用下顶开橡皮套,冲破初凝的水泥浆,挤压在粧体和土壁之间,以提高粧的承载力;二次注浆的挤压效果受注浆压力、初凝时间、水灰比、土层特征等因素影响;二次注浆的注浆压力为0.8〜1.0MPa ;从底部向上分层注浆,注浆时边注边徐徐上拔,上拔速度可控制在15s/m左右;上拔速度太快则水泥浆不能充分溢出,甚至不能顶开橡皮套,达不到挤压效果;上拔速度太慢则大量的水泥浆沿粧体向上溢出,造成材料的浪费; (10)粧头处理 粧施工完毕7d后,待粧混凝土具备一定强度时将粧头松散层进行凿除,粧头平面修整平整; (11)褥垫层施工 (1)粧间土为中高灵敏度土时,进行静压密实,不得进行振动夯实; (2)在施工前,必须将粧间浮土清除干净,褥垫层底面若深度不同,搭接处按先深后浅的顺序进行夯密实; (3)褥垫层分段施工时,接头外做成斜坡,每层错开0.5m〜1.0m并夯压密实。
2.根据权利要求1所述的小直径粧复合地基施工方法,其特征是:钻入过程中严格控制钻速,首先慢速,进入4m〜5m采用中档进尺;在砂黏土钻进时,采用二、三档转速,自由进尺;在砂中土钻进时,采用低速慢速钻进,减速,并控制进尺,以免陷没钻头或速度跟不上;当进入粉砂层时,采用低速慢速钻进,减少钻进对粉砂土的搅动。
3.根据权利要求1所述的小直径粧复合地基施工方法,其特征是:扩孔以钻杆长度分节进行,扩孔压力为25〜28MPa,流量90〜100L/min。
4.根据权利要求1所述的小直径粧复合地基施工方法,其特征是:步骤¢)中第二次清孔后沉渣厚度小于200mm,且泥浆相对密度降到1.1〜1.2以下。
5.根据权利要求1所述的小直径粧复合地基施工方法,其特征是:粧头顶部设置厚度为15〜20mm的橡胶垫,橡胶垫通过膨胀螺丝固定在粧顶。
6.根据权利要求1所述的小直径粧复合地基施工方法,其特征是:褥垫层两侧采取砖胎模,砖胎模采用半砖砌筑,砖胎模顶面标高与褥垫层顶面齐平。
7.根据权利要求1或3所述的小直径粧复合地基施工方法,其特征是:操作步骤为:钻进引孔一一节钻杆到底后提升钻杆一再次下钻,从上至下扩孔,下钻速度为200mm/min —一节钻杆到底后,再从下向上扩孔至套管深度,提升速度200mm/min —向前推进该节钻杆,安装第二节钻杆,进入第二节扩孔工序。
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