CN105804062A - 一种搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于地基及基础工程技术领域，具体涉及一种搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩，包括搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩和加固地基，所述搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩包括混凝土加劲桩和搅拌旋喷桩，所述混凝土加劲桩和搅拌旋喷桩同心，共同作用，可用于基坑支护，相邻所述搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩可间隔设置或咬合设置，可用于地基加固或建筑结构基础中。本发明提出的搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩，可提高桩体的抗压能力与侧向抗剪的能力，具有较高的整体刚度与强度。本发明还公开了一种搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩的施工方法。

Description

一种搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩及施工方法

技术领域

本发明涉及一种搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩及施工方法。属于地基及基础工程技术领域，适用于建筑工程、市政道路工程、公路桥梁工程、水利工程等土木工程施工中。

背景技术

随着我国现代化建设事业的发展，在当前土木工程建设过程中，基坑工程的规模和深度也越来越大，基坑支护的安全性和实用性受到一定挑战。基坑支护的目的是为了使基坑周边环境的安全及地下结构施工得以保证，需对周边环境及基坑侧壁采取加固、支挡与保护措施。

在现今的支护结构中，按照土体的力学特性，常划分为两个类别分别是支护结构受力形式和土体内部受力形式，其中支护结构受力的支护形式较为常见，主要包括重力式支护结构、悬臂式支护结构、内撑式支护结构。目前在工程中用的较多的重力式支护结构是水泥土重力式支护结构，一般采用深层搅拌桩形成，有时候也采用高压喷射注浆法，水泥土与天然土一起形成该种结构支挡周围土体。重力式支护结构的造价低、施工方便、成桩止水效果好，施工速度快，但是其基坑支护结构属刚性结构，抗弯性能较差、变形大，不适合深基坑工程。如采用排桩或地下连续墙等支护形式则造价高昂，如遇软弱土层较厚的地区，施工非常困难，且止水效果存在不足。

水泥搅拌桩利用水泥作为固化剂，处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土等软弱地基，搅拌机将水泥喷入土体并充分搅拌，使土体与水泥发生一系列物理化学反应，这种方法可以有效处理软弱基础，对基础的加固效果显著，实际应用较广。但水泥搅拌桩加固范围有限，桩径一般仅为0.5～1.2m。高压旋喷桩以高压旋喷喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合，形成水泥加固体，可形成较大的桩径。此方法施工方便、振动小、噪音低、加固范围较大，但对地基土污染较大，成本也较高。

结合以上两种桩各自的优缺点，提出大直径搅拌旋喷桩，可解决大范围地基加固施工困难的问题。但实际应用中，由于此种桩仅是土体与水泥的固结体，其抗压、抗剪、抗弯强度较小、抗裂性差，尤其在承受较大侧向力作用时，其刚度及位移很难满足设计要求。在地质情况较差，软弱土地层深厚的地区，直接施工混凝土桩容易出现坍孔、颈缩、混凝土扩散量大等问题，工程桩质量难以保证。

综上所述，目前亟需发明一种具有较高抗压能力与侧向抗剪、抗弯能力桩体，即可用于基坑支护，又可用于工程桩或地基处理，以解决现有桩型或施工方法中的不足。

发明内容

本发明提出一种搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩及施工方法，可增强基坑支护体系中桩体的抗压能力与抗侧向剪切、弯曲的能力，提高了基坑支护体系中搅拌旋喷桩的刚度与强度，解决了现有基坑支护体系中搅拌桩或旋喷桩在承受较大水平荷载或弯矩时，经常会出现剪切破坏或侧向位移过大的问题，也解决了软弱土层深厚地区混凝土桩成桩困难和成桩质量较差的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩，包括搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩和加固地基，所述搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩包括混凝土加劲桩和搅拌旋喷桩，所述混凝土加劲桩和搅拌旋喷桩同心，相邻所述搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩可间隔设置或咬合设置，可用于地基加固或建筑结构基础中。

进一步地，所述搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩顶部设置有现浇盖板。

所述搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩内根据设计要求可放置钢筋笼或钢管。

一种搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、平整场地、试桩：桩体施工之前，做工艺试桩，确定施工各项工艺参数，包括：桩机钻进深度、桩底标高、桩顶或停浆面标高、灰浆的水灰比、外掺剂的配方、桩机的转速和提升速度、灰浆泵的压力和输浆量；

步骤二、搅拌旋喷桩钻孔施工：根据设计要求布置桩位，移动搅拌桩机至指定位置，第一钻头对准桩位向下开始施钻，边下钻边喷浆搅拌，直至钻至设计深度；

步骤三、提升第一钻头和第一钻杆：提升过程第一钻头进行边提升边高压喷浆，增大桩体半径，扩大支护及加固范围；

步骤四、喷浆搅拌：整个搅拌桩机下钻与提升两次喷浆搅拌过程中，根据设计要求随时调整水泥浆泵浆量与钻头提拔速度，以满足现行相关规范之要求，形成搅拌旋喷桩；

步骤五、移动桩机：一根桩按设计要求施工完成后，桩机移动到下一个桩位继续施工；

步骤六、混凝土加劲桩施工：搅拌旋喷桩检验合格达到龄期强度以后，再进行成孔作业，成孔时更换第二钻头，确定桩位并移动桩机达到指定桩位，桩位偏差不大于50mm；

步骤七、混凝土加劲桩钻孔及钢筋笼或钢管预留：桩机第二钻头对准桩位开始钻孔，钻孔过程为干成孔作业，钻机钻至设计深度后，提出第二钻杆，清除孔内残渣，清孔采用换浆与掏渣相结合方法，根据设计要求放入桩钢筋笼或预留钢管；

步骤八、混凝土灌注：向混凝土加劲桩成孔内灌注混凝土，形成搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩。

所述步骤四中每根搅拌旋喷桩需对水泥土强度进行≥7天龄期抽芯检测，确保桩身质量。

所述步骤二与步骤三中，旋喷水泥浆水灰比采用定时定量自动控制输浆系统控制，稳定水泥浆渗入量，确保桩身强度符合要求。

所述步骤八中搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩顶部浇筑有现浇盖板，所述现浇盖板与搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩通过钢筋笼或预留钢管与现浇盖板内钢筋焊接连接。

本发明具有以下的特点和有益效果：

本发明搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩及施工方法中搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩的成桩过程采用搅拌与旋喷结合的方法，在搅拌旋喷桩成桩且达到龄期后，在旋喷搅拌桩内部钻孔，并灌入强度相对较高的混凝土，通过混凝土加劲桩芯置换出旋喷搅拌桩内部水泥土，同时使混凝土加劲桩与旋喷搅拌桩紧密结合，共同承受竖向荷载与侧向荷载，也增强了搅拌旋喷桩的整体刚度与强度，同时根据需要可选择是否设置钢筋笼，加入钢筋笼后桩体的抗弯和抗剪切能力会有大幅的提高。由混凝土加劲桩与旋喷搅拌桩形成的搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩不仅可以用于基坑支护中，也可用于软弱地基的加固，并可作为建筑结构的基础，用做基坑支护时能极大提升基坑支护结构抗侧向位移能力，同时此种桩可相互咬合或分离设置，紧密结合在一起时，还可起到非常好的基坑止水作用，应用范围较传统桩型更广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩用于地基处理或工程桩时的平面示意图；

图2为本发明一种搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩用于地基处理或工程桩时的剖面示意图；

图3为本发明一种搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩用于基坑支护时的平面示意图；

图4为本发明一种搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩用于基坑支护时的剖面图；

图5为本发明一种搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩不放置钢筋笼的施工方法的施工流程图；

图6为本发明一种搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩放置钢筋笼的施工方法的施工流程图。

图中，1-第一钻头；2-第一钻杆；3-搅拌旋喷桩钻孔；4-桩周土体；5-搅拌旋喷桩；6-第二钻头；7-第二钻杆；8-混凝土加劲桩钻孔；9-混凝土加劲桩外壁；10-混凝土加劲桩；11-预留钢管；12-搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩；13-现浇盖板；14-加固地基；15-桩间未处理土体；16-钢筋笼。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1：

参照图1至图6所示的一种搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩实施例1的示意图。一种搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩，包括搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩12和加固地基14，所述搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩包括混凝土加劲桩10和搅拌旋喷桩5，所述混凝土加劲桩10和搅拌旋喷桩5同心，所述混凝土加劲桩10中设置有钢筋笼16或预留钢管11，能加强桩体承受侧向荷载的能力。所述搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩12可间隔设置于所述加固地基14中，相邻所述搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩12之间还设置有桩间未处理土体15。

所述搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩12顶部设置有现浇盖板13。所述现浇盖板13内的钢筋与所述钢筋笼16或预留钢管11焊接连接。

一种搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、平整场地、试桩：桩体施工之前，做工艺试桩，确定施工各项工艺参数，包括：桩机钻进深度、桩底标高、桩顶或停浆面标高、灰浆的水灰比、外掺剂的配方、桩机的转速和提升速度、灰浆泵的压力和输浆量；

步骤二、搅拌旋喷桩钻孔3施工：根据设计要求布置桩位，移动搅拌桩机至指定位置，第一钻头1对准桩位向下开始施钻，边下钻边喷浆搅拌，直至钻至设计深度；

步骤三、提升第一钻头1和第一钻杆2：提升过程第一钻头1进行边提升边高压喷浆，高压喷浆喷至桩周土体4中，可增大桩体半径，扩大支护及加固范围；

步骤四、喷浆搅拌：整个搅拌桩机下钻与提升两次喷浆搅拌过程中，根据设计要求随时调整水泥浆泵浆量与钻头提拔速度，以满足现行相关规范之要求，形成搅拌旋喷桩5；

步骤五、移动桩机：一根桩按设计要求施工完成后，桩机移动到下一个桩位继续施工；

步骤六、钢筋混凝土加劲桩10施工：搅拌旋喷桩5检验合格达到龄期强度以后，再进行成孔作业，成孔时更换第二钻头6和第二钻杆7，确定桩位并移动桩机达到指定桩位，桩位偏差不大于50mm；

步骤七、钢筋混凝土加劲桩钻孔8：桩机第二钻头6对准桩位开始钻孔，钻孔过程为干成孔作业，钻机钻至设计深度后，提出第二钻杆7，清除孔内残渣，清孔采用换浆与掏渣相结合方法，清孔后孔底泥浆浓度应达到现行相关规范之要求，以防止孔底漏浆；开始施钻，因此时大直径搅拌旋喷桩已具有一定强度，塌孔可能性较小，故采用干成孔作业；

步骤八、钢筋笼16放置：向混凝土加劲桩10成孔内吊装放置预制好的钢筋笼16，钢筋笼16外侧设置控制保护层厚度的垫块(砼保护层厚度为70mm)，其间距竖向为2m，横向圆周不得小于4处，顶端应设置吊环，钢筋笼16分段在井口采用单面搭接焊，主筋焊接长度不小于10d，钢筋搭接头应相互错开35d，且不小于50cm，同一截面接头数受拉区不大于50％，同一钢筋上应尽量少设接头。钢筋笼16井口顶端处钢筋与现浇盖板13钢筋焊接，从而与其他加劲桩形成整体；

步骤九、混凝土灌注：向混凝土加劲桩成孔内灌注C30混凝土，形成搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩11，混凝土加劲桩10和搅拌旋喷桩5之间形成混凝土加劲桩外壁9；

所述步骤四中每根搅拌旋喷桩5需对水泥土强度进行≥7天龄期抽芯检测，确保桩身质量。

所述步骤二与步骤三中，旋喷水泥浆水灰比采用定时定量自动控制输浆系统控制，稳定水泥浆渗入量，确保桩身强度符合要求。

所述步骤九中所用混凝土的塌落度为180～220mm，现场塌落度检查偏差≤20mm。

所述步骤九中混凝土灌注过程中，桩体上部设置有预留钢管12。预留钢管12采用直径133mm、壁厚3.0mm的无缝钢管。

所述步骤十中搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩12顶部浇筑有现浇盖板13，所述现浇盖板13与搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩12通过钢筋笼16或预留钢管11与现浇盖板13内钢筋焊接连接。现浇盖板13板厚250mm，整体浇筑而成。

实施例2：

一种搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩，包括搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩11和加固地基14，所述搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩12包括混凝土加劲桩10和搅拌旋喷桩5，所述混凝土加劲桩10和搅拌旋喷桩5同心，所述混凝土加劲桩10外侧边设置有钢筋笼16或预留钢管11，所述搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩12可咬合设置于所述加固地基14中。相互咬合的搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩12可起到更好的基坑止水效果。

本发明搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩及施工方法中搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩12的成桩过程采用搅拌与旋喷结合的方法，在搅拌旋喷桩成桩且达到龄期后，在旋喷搅拌桩5内部钻孔，并灌入强度相对较高的混凝土，通过混凝土加劲桩芯10置换出旋喷搅拌桩内部水泥土，同时使混凝土加劲桩10与旋喷搅拌桩5紧密结合，达到同时承受竖向荷载与侧向荷载的能力，增强了搅拌旋喷桩5的刚度与强度，由混凝土加劲桩10与旋喷搅拌桩5形成的搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩可以用于基坑支护中，用做基坑支护时能极大提升基坑支护结构抗侧向位移能力，同时此种桩可相互咬合设置，紧密结合在一起时，还可起到非常好的基坑止水作用，应用范围较传统桩型更广。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩，其特征在于：包括搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩，所述搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩包括混凝土加劲桩和搅拌旋喷桩，所述混凝土加劲桩和搅拌旋喷桩同心，相邻所述搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩可间隔设置或咬合设置于加固地基或建筑结构基础中。

2.根据权利要求1所述的搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩，其特征在于：所述搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩顶部设置有现浇盖板。

3.根据权利要求1或2所述的搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩，其特征在于：所述搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩内根据设计要求可放置钢筋笼或钢管。

4.一种权利要求1～3任一权利要求所述的搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、平整场地、试桩：桩体施工之前，做工艺试桩，确定施工各项工艺参数，包括：桩机钻进深度、桩底标高、桩顶或停浆面标高、灰浆的水灰比、外掺剂的配方、桩机的转速和提升速度、灰浆泵的压力和输浆量；

步骤二、搅拌旋喷桩钻孔施工：根据设计要求布置桩位，移动搅拌桩机至指定位置，第一钻头对准桩位向下开始施钻，边下钻边喷浆搅拌，直至钻至设计深度；

步骤三、提升第一钻头和第一钻杆：提升过程第一钻头进行边提升边高压喷浆，增大桩体半径，扩大支护及加固范围；

步骤四、喷浆搅拌：整个搅拌桩机下钻与提升两次喷浆搅拌过程中，根据设计要求随时调整水泥浆泵浆量与钻头提拔速度，以满足现行相关规范之要求，形成搅拌旋喷桩；

步骤五、移动桩机：一根桩按设计要求施工完成后，桩机移动到下一个桩位继续施工；

步骤六、混凝土加劲桩施工：搅拌旋喷桩检验合格达到龄期强度以后，再进行成孔作业，成孔时更换第二钻头，确定桩位并移动桩机达到指定桩位，桩位偏差不大于50mm；

步骤七、混凝土加劲桩钻孔及钢筋笼或钢管预留：桩机第二钻头对准桩位开始钻孔，钻孔过程为干成孔作业，钻机钻至设计深度后，提出第二钻杆，清除孔内残渣，清孔采用换浆与掏渣相结合方法，根据设计要求放入钢筋笼或预留钢管；

步骤八、混凝土灌注：向混凝土加劲桩成孔内灌注混凝土，形成搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩。

5.根据权利要求4所述的搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩的施工方法，其特征在于：所述步骤四中每根搅拌旋喷桩需对水泥土强度进行≥7天龄期抽芯检测，确保桩身质量。

6.根据权利要求4所述的搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩的施工方法，其特征在于：所述步骤二与步骤三中，旋喷水泥浆水灰比采用定时定量自动控制输浆系统控制，稳定水泥浆渗入量，确保桩身强度符合要求。

7.根据权利要求4所述的搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩的施工方法，其特征在于：所述步骤八中搅拌旋喷内嵌混凝土加劲桩顶部浇筑有现浇盖板，所述现浇盖板内钢筋与所述钢筋笼或预留钢管焊接连接。