CN104895059A - 冻结水泥土搅拌桩及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冻结水泥土搅拌桩及其施工方法，其包括水泥土搅拌桩体；桩体内设有冻结管；冻结管由无缝低碳钢或者塑料制成，冻结管设于桩体的中心部位且冻结管比桩体短0.5m～1m；施工时冻结管需在水泥土硬化前插入。采用本发明的技术方案，一方面在水泥土搅拌桩中实施冻结法，可有效地抑制冻胀融沉现象；另一方面在保证地层承载力和防水性能的基础上，既可以提高水泥土搅拌桩的抗剪能力和抗弯能力，也可减小水泥的使用量，节省了成本，能够广泛应用于基坑工程的围护结构，盾构进出洞端头的土体加固，以及地基处理工程中。

Description

冻结水泥土搅拌桩及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种地下工程技术，尤其涉及一种冻结水泥土搅拌桩及其施工方法。

背景技术

地下工程实施前，通常利用冻结管的人工制冷技术，使地层中的水结冰，将天然岩土变成冻土，增加强度和稳定性，由于该方法基本不受支护范围和支护深度的限制，能有效防止涌水以及城市挖掘、钻凿施工中相邻上体的变形而受到越来越多的重视，成为地下工程的主要技术手段之一。在冻结管内循环低温冷媒剂(即盐水)，通过冻结管与周围地层不断发生热交换，开始时在冻结管周围形成冻土圆柱，随着冻结管冷量的不断供给，冻土圆柱不断扩展，相邻冻土圆柱交圈后形成具有一定厚度冻土帷幕向两边扩展，形成冻土帷幕。但人工冻结法施工后，使周围地层产生冻胀融沉现象，对周围环境来说，使得土的工程性质和相邻建筑物受到不良影响，如造成地基失稳，使邻近建筑物产生倾斜、裂缝、严重时会导致建筑物坍塌等事故，或使地下管线发生破坏等不良后果。

发明内容

设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种能够有效地抑制冻胀融沉现象的冻结水泥土搅拌桩及其施工方法。

设计方案：为了实现上述设计目的。1、在水泥土搅拌桩中部设置冻结管，是本发明的第一个技术特征。这样设计的目的是，在水泥土搅拌桩中设置冻结管，降低了水泥的使用量，节省成本；同时，将人工冻结法应用到水泥土搅拌桩中，也提高了水泥土搅拌桩的抗剪、抗弯性能，有效增强水泥土搅拌桩的强度，抑制冻胀融沉现象的发生。2、冻结管由无缝低碳钢或塑料制成，是本发明的第二个技术特征。这样设计的目的是，可以根据具体工况环境选择采用传统的无缝低碳钢管，还是采用由PVC、PPR、ABS、PE等制成的塑料管；采用塑料管代替钢管，一方面有效降低了材料成本，节约资源；另一方面，采用塑料材质的冻结管，也可使用液氮冻结，冻结手段更广泛，适用范围更广。3、在水泥土搅拌桩硬化前插入冻结管，是本发明的第三个技术特征。这样设计的目的是，在水泥土搅拌桩硬化前插入冻结管，提高冻结管在水泥土搅拌桩中的稳固性，同时简化施工工序，提高工作效率。

技术方案1：一种冻结水泥土搅拌桩，其包括水泥土搅拌桩体；桩体内设有冻结管；冻结管由无缝低碳钢或者塑料制成，冻结管设于桩体的中心部位且冻结管比桩体短0.5m～1m。

优选的，冻结管为多个，且呈环形均布绕设在桩体中心部位。

优选的，冻结管的截面可以是圆形、工字形、X形、T形、Y形；冻结管的直径为85mm～170mm。

技术方案2：一种技术方案1所述冻结水泥土搅拌桩的施工方法，其包括以下步骤：

(1)施工准备；

(2)桩机定位；

(3)预搅拌喷浆下沉；

(4)至设计深度时，原地喷浆1分钟；

(5)搅拌喷浆上升；

(6)重复搅拌喷浆下沉；

(7)重复搅拌喷浆上升；

(8)在水泥土硬化前插入冻结管；

(9)完成移机。

本发明与背景技术相比，一方面在水泥土搅拌桩中实施冻结法，可有效地抑制冻胀融沉现象；另一方面在水泥土搅拌桩中插入冻结管实施冻结，形成冻结水泥土搅拌桩，在保证地层承载力和防水性能的基础上，既可以提高水泥土搅拌桩的抗剪能力和抗弯能力，也可减小水泥的使用量，节省了成本，本发明能够广泛应用于基坑工程的围护结构，盾构进出洞端头的土体加固，以及地基处理工程中。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明。

附图1为本发明冻结水泥土搅拌桩的截面结构示意图。

附图2为本发明冻结水泥土搅拌桩第二种实施例的截面结构示意图。

附图3为本发明冻结水泥土搅拌桩的施工工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1：参照附图1、2。一种冻结水泥土搅拌桩，其包括水泥土搅拌桩体；桩体内设有一根冻结管；冻结管由无缝低碳钢制成，且该冻结管设于桩体的中心部位；冻结管的直径为85mm～170mm，且冻结管长度比桩体短0.5m～1m。

所述冻结管可以为多个，且多个冻结管呈环形均布绕设在桩体中心部位，增设冻结管数量，更进一步提高了水泥土搅拌桩的抗剪能力和抗弯能力。所述冻结管的截面可以是圆形、工字形、X形、T形、Y形。

所述水泥土搅拌桩桩体可采用P042.5普通硅酸盐水泥，水泥掺入量可在7％-18％左右，水灰比为0.45～0.5，掺加3％水泥体积的石膏粉。

所述冻结管还可采用PVC、PPR、ABS、PE等塑料制成，这样冻结管内的冷媒介质既可以使用低温盐水，也可以使用液氮等，根据不同工况环境进行选择使用，提高应用范围。

上述冻结管直径可以为89mm、108mm、127mm、146mm、159mm、168mm。

实施例2：一种实施例1所述冻结水泥土搅拌桩的施工方法，其包括以下步骤：

(1)施工准备。

开工前应明确灰浆经输浆管到达搅拌桩机喷浆口的时间、搅拌机的灰浆泵输浆量、起吊设备提升速度等施工参数；并根据设计要求进行试桩，以确定水泥土的配合比等参数和成桩的施工工艺。

(2)桩机定位。

桩位布置与设计值偏差≤4％，搅拌桩身垂直度偏差≤1％，采用流量泵控制水泥浆输送速度，使注浆泵出口压力保持在0.4MPa～0.6MPa之间，施工过程中确保搅拌提升速度与泵的输浆速度同步。

(3)预搅拌喷浆下沉。

制备好的水泥浆液不得离析，泵送不得间断。拌制浆液的数量、泵送水泥浆液的时间等派专人记录，喷浆量及搅拌深度必须采用经国家计量部门认证的监测仪器进行自动记录。

(4)至设计深度时，原地喷浆1分钟。

为确保搅拌桩桩端质量，当浆液达到出浆口后，应喷浆座底60s，在水泥浆与桩端土充分搅拌后，再开始提升搅拌头。

(5)搅拌喷浆上升。

(6)重复搅拌喷浆下沉。

(7)重复搅拌喷浆上升。

搅拌次数以试桩时确定的二次喷浆三次搅拌工艺为准，最后一次提升搅拌采用慢速提升。当喷浆口到达设计桩顶高程时，应停止提升，搅拌数秒，以确保桩头均匀密实。在施工过程中因故停浆，应将搅拌机下沉至停浆点以下50cm，待恢复供浆时再喷浆提升；若停机超过3h，为防止浆液硬结导致堵管，应拆卸输浆管路并清洗。施工连续墙或者壁状加固时，桩与桩之间的搭接时间≤24h，如因特殊原因超过24h，应对最后一根桩先进行空钻留出榫头以待下一批桩搭接；遇到间隔时间过长，导致与第二根无法搭接情况下，可采取局部补桩或注浆措施。

(8)在水泥土硬化前插入冻结管。

每根搅拌桩施工完毕，随即施工加筋材料即冻结管，冻结管直径可以采用89、108、127、146、159或168mm，根据水泥土搅拌桩直径来选择。冻结管插入前要先配管，保证冻结管同心轴线重合，焊接时，焊缝要饱满，保证冻结管有足够强度，以免拔管时冻结管断裂。冻结管插设在桩体的中心部位，或者绕设在桩体中心部位的周圈设置，冻结管插入深度一般比外部水泥土搅拌桩短0.5m-1m。冻结管材质通常为无缝低碳钢管，也可以采用PVC、PPR、ABS、PE等塑料管，采用塑料管时可以采用液氮作为冷媒介质；冻结管截面通常为圆形，也可以采用“工字形”、“X形”、“T形”、“Y形”等异形截面。

所述冻结管必须在搅拌桩水泥土硬化前插入(即，冻结管必须在搅拌桩机钻杆提出后立即插入，以保证在水泥土未凝结之前完成)。选用的冻结管外表面必须通直光滑，先采用人工往桩中心压入一部分冻结管，再利用桩机将冻结管剩余部分全部压入水泥土中。冻结管插入完毕后，用木塞等封堵管口，以免异物掉进冻结管。加筋水泥搅拌桩施工完毕，挖除桩头松散破碎的部分，露出20cm～30cm冻结管管头，沿桩顶将冻结管用钢筋网连接，并用C20混凝土浇筑成镇口板，板厚20mm，水泥土搅拌桩内的冻结管进入混凝土镇口板不少于50mm。

(9)完成移机。

本发明方案中，关于水泥土搅拌桩的施工工艺为现有技术，本发明中只作简要说明。本发明的施工方案，在水泥土搅拌桩中实施冻结法，可有效地抑制冻胀融沉现象。同时，在保证地层承载力和防水性能的基础上，既可以提高水泥土搅拌桩的抗剪能力和抗弯能力，也可减小水泥的使用量，节省了成本。本发明可以应用于基坑工程的围护结构，盾构进出洞端头的土体加固，以及地基处理工程中。

需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种冻结水泥土搅拌桩，包括水泥土搅拌桩体(1)，其特征是：桩体(1)内设有冻结管(2)；冻结管(2)由无缝低碳钢或者塑料制成，冻结管(2)设于桩体(1)的中心部位且冻结管(2)比桩体(1)短0.5m～1m。

2.根据权利要求1所述的冻结水泥土搅拌桩，其特征是：冻结管(2)为多个，且呈环形均布绕设在桩体(1)中心部位。

3.根据权利要求1所述的冻结水泥土搅拌桩，其特征是：冻结管(2)的截面可以是圆形、工字形、X形、T形、Y形；冻结管(2)的直径为85mm～170mm。

4.一种权利要求1所述冻结水泥土搅拌桩的施工方法，其包括以下步骤：

(1)施工准备；

(2)桩机定位；

(3)预搅拌喷浆下沉；

(4)至设计深度时，原地喷浆1分钟；

(5)搅拌喷浆上升；

(6)重复搅拌喷浆下沉；

(7)重复搅拌喷浆上升；

(8)在水泥土硬化前插入冻结管；

(9)完成移机。