CN105887837A - 一种现场地面搅拌水泥土桩的施工方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种现场地面搅拌水泥土桩施工方法,其特征在于,施工方法的步骤包括,步骤一,将桩位处地基中的土体取出形成桩孔;步骤二,将取出的土体放入地面的搅拌容器内,加入固化剂和水对土体进行均匀搅拌形成水泥土;步骤三,将搅拌后的水泥土注入原桩孔内成桩。本发明的技术更加适合在大面积含水量大的地基中进行水泥土桩基施工,其搅拌后的加固土体的均匀性和强度均大幅度提高,成桩率高施工速度快,并且能够将原地基中取出的土体全部回填到桩位,不会造成土体的浪费和污染。

Description

一种现场地面搅拌水泥土桩的施工方法
技术领域
本发明涉及一种水泥土桩的施工方法,具体是一种在施工现场地面进行搅拌的水泥土桩的施工方法。
背景技术
水泥土搅拌桩是用于加固饱和软黏土低地基的一种方法,它利用水泥作为固化剂,通过搅拌机械,在地基深处将软土和固化剂强制搅拌,利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应,使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。
目前,水泥土搅拌桩惯常的施工方法包括粉喷法、高压旋喷法和深层搅拌法。粉喷法是指利用打桩机具将干粉状的水泥等硬化剂均匀的搅入地基深层范围内的土体中,使土体硬化形成桩身;高压旋喷桩是以高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入深层土体与土体混合,形成连续搭接的水泥加固体;深层搅拌法常用于加固饱和软粘土地基,它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂,通过搅拌机械在深层土体中将原土和固化剂强制搅拌,使土体硬化形成桩身。
上述方法的适用均具有一定的局限性,比如深层搅拌法和粉喷法对土质要求较高,极易因搅拌不均匀造成桩身强度差异从而影响承载力,高压旋喷法工艺控制严格且易造成浆液浪费和环境污染,而且这三种方法共同的难题是,因地基中土层硬度和深度的变化,极易造成桩的直径和强度的变化不一,同时在含水量较多的地质环境中,受到水的作用和影响,深层土体的搅拌或固化的均匀性无法保证,因此所形成的复合地基的强度会受到很大影响。
现有技术中还有水泥土夯填的桩,其是利用在土中拌合水泥后夯填回到桩孔中,然而该技术不能在地下水含量较大的地质条件下使用,并且夯填后由于水泥的加入也使得部分土不能再次利用,造成浪费和环境污染。
发明内容
本发明设计了一种现场地面搅拌水泥土桩施工方法,其步骤包括,步骤一,将桩位处地基中的土体取出形成桩孔;步骤二,将取出的土体放入地面的搅拌容器内,加入固化剂和水对土体进行均匀搅拌形成水泥土;步骤三,将搅拌后的水泥土注入原桩孔内成桩。
步骤一中将桩位处地基中的土体取出的方法包括下述方式之一:①通过螺旋钻、旋挖钻、取土器的装置之一或者组合将桩位处地基土体取出;②通过螺旋钻、旋挖钻、取土器的装置之一或者组合将桩位处地基土体取出后,在桩孔中沉入钢护筒;③在桩位处沉入钢护筒后,通过螺旋钻、旋挖钻、取土器的装置之一或者组合将钢护筒内的土体取出;④在桩位处沉入套叠在一起的内管和外管后,通过螺旋钻、旋挖钻、取土器的装置之一或者组合将内管内的土体取出。
步骤二中搅拌后的水泥土的流动性较大,塌落度为80~200mm。
步骤二中加入的固化剂的材料包括水泥,或者在水泥中加入砂、粉煤灰、混凝土外加剂中的一种或几种,其中加入的水泥重量比占到搅拌后加固土体的10~50%,加入的砂或者粉煤灰重量比占到搅拌后加固土体的5~50%。
步骤三中是将搅拌后的水泥土直接注入或者利用泵送入桩孔或钢护筒或内管中。
在步骤三之前,在桩底施工载体,施工载体的方法包括:①在桩孔或钢护筒或内管中放置重锤,利用重锤的冲击动能对桩底土体进行夯击;②在桩孔或钢护筒或内管中填入加固料,加固料包括干硬性混凝土、砖、碎石、水泥砂浆的一种或几种,在桩孔或钢护筒或内管中放置重锤,利用重锤的冲击动能夯击填入的加固料。
在步骤三之前,向桩孔或钢护筒或内管中下入钢筋笼,形成钢筋水泥土桩。
步骤三完成后,在桩身的水泥土硬化之前,可以在水泥土桩身中利用成孔设备形成直径较小的桩孔,然后在桩孔内下钢筋笼并浇筑混凝土或者插入预制混凝土桩身,形成水泥土桩中包含钢筋混凝土桩的复合桩。
步骤一中的桩位,按照取土桩和挤密桩间隔设置,取土桩是将桩位处地基中的土体取出,挤密桩是将桩位处地基中的土体挤压到桩孔周围的土体中,然后在步骤三中将搅拌后的水泥土分别注入或利用泵送入到取土桩和挤密桩的原桩孔内。
步骤三完成后,首先提出内管并对内管施加振动力,避免内管提出时将水泥土带出桩外,提出内管或外管时,在内管或外管内加设垫板压住管内的水泥土,并在垫板上方以重锤压住垫板,从而向管内的水泥土施加一定压力,防止拔管过程中水泥土被带出桩外。
本发明的技术适用范围广泛,且特别适合在大面积含水量大的地基中进行水泥土桩基施工。由于采用地面搅拌的方式,与在深度土体中的搅拌方式相比,其搅拌后的加固土体的均匀性和强度均大幅度提高。并且能够将取出的土体与固化剂拌合好后全部回填到桩位地基土体中,不会造成土体浪费和污染。具有施工成本低,施工质量好的优点。并且可以在水泥土桩底端加设载体提高单桩承载力,还可以在水泥土桩身中加设钢筋混凝土桩提高桩身抗压、抗剪能力,同时减小混凝土等成型建材的使用量,节约成本。
具体实施方式
结合工程实例,对本申请进一步说明。某工程建筑场地内土层勘查深度范围内分布为①近期人工填土层,主要成分为粉质黏土,含碎石块、岩石碎块、砖粒,包含物自上而下逐渐减少,层厚1.30-2.70米,平均厚1.77米,fak=80kPa;②粉质黏土层,局部夹有细砂、粉土透镜体,层厚1.80-3.50米,平均厚2.12米。fak=110Pa,天然含水量平均值为38%;③粉质黏土层,含有泥炭质、发育有黑色碳化物,铁锈色带、局部夹有黄色土团,层厚2.10-4.30米,平均厚3.34米,fak=50lPa,天然含水量平均值为62.5%;④粉质黏土层,含有泥炭质、零星贝壳碎片、发育有黑色碳化物、绣黄色条带,分层普遍、最大揭露厚度为9.20米,fak=80kPa,天然含水量平均值为45.2%。
拟建工程基础埋深为3.5米,基础形式为阀板基础,基地接触压力为60kPa,基础底位于第②层地基土内,局部位于第①层地基土内。第①层杂填土成分复杂、物理力学性质较差,拟全部清除,第②层地基土承载力为110kPa,承载力满足上部荷载要求,但下卧层承载力为50kPa,为软土层。因此需对下卧层进行地基处理。
经设计计算,本工程设计为水泥土桩,直径为0.5米,有效桩长为17米。桩顶保护长度为0.3米,桩间距为1.5米,单桩承载力特征值为210kN,固化剂采用42.5号普通硅酸盐水泥,水泥掺量不少于18%。设计桩数为592根。
施工按照如下步骤进行,步骤一,按照设计要求将592根桩定位,在桩位处沉入钢护筒至设计深度,按照流水作业方式将钢护筒中的土体利用取土器取出;步骤二,将取出的土体灌注入地面的搅拌容器内,在搅拌容器中加入固化剂和水,固化剂中水泥掺量为土体重量的35%,同时加入土体重量8%的沙子和8%重量的粉煤灰,然后利用搅拌器进行集中均匀搅拌,搅拌后的水泥土含水率为10%—15%,塌落度为10cm;步骤三,将搅拌后的水泥土泵送入钢护筒中,提出钢护筒后成桩。

Claims (10)

1.一种现场地面搅拌水泥土桩的施工方法,其特征在于,其步骤包括,步骤一,将桩位处地基中的土体取出形成桩孔;步骤二,将取出的土体放入地面的搅拌容器内,加入固化剂和水对土体进行均匀搅拌形成水泥土;步骤三,将搅拌后的水泥土注入原桩孔内成桩。
2.如权利要求1所述的施工方法,其特征在于,步骤一中将桩位处地基中的土体取出的方法包括下述方式之一:①通过螺旋钻、旋挖钻、取土器的装置之一或者组合将桩位处地基土体取出;②通过螺旋钻、旋挖钻、取土器的装置之一或者组合将桩位处地基土体取出后,在桩孔中沉入钢护筒;③在桩位处沉入钢护筒后,通过螺旋钻、旋挖钻、取土器的装置之一或者组合将钢护筒内的土体取出;④在桩位处沉入套叠在一起的内管和外管后,通过螺旋钻、旋挖钻、取土器的装置之一或者组合将内管内的土体取出。
3.如权利要求1所述的施工方法,其特征在于,步骤二中搅拌后的水泥土的流动性较大,塌落度为80~200mm。
4.如权利要求1或3所述的施工方法,其特征在于,步骤二中加入的固化剂的材料包括水泥,或者在水泥中加入砂、粉煤灰、混凝土外加剂中的一种或几种,其中加入的水泥重量比占到搅拌后加固土体的10~50%,加入的砂或者粉煤灰重量比占到搅拌后加固土体的5~50%。
5.如权利要求4所述的施工方法,其特征在于,步骤三中是将搅拌后的水泥土直接注入或者利用泵送入桩孔或钢护筒或内管中。
6.如权利要求1或2所述的施工方法,其特征在于,在步骤三之前,在桩底施工载体,施工载体的方法包括:①在桩孔或钢护筒或内管中放置重锤,利用重锤的冲击动能对桩底土体进行夯击;②在桩孔或钢护筒或内管中填入加固料,加固料包括干硬性混凝土、砖、碎石、水泥砂浆的一种或几种,在桩孔或钢护筒或内管中放置重锤,利用重锤的冲击动能夯击填入的加固料。
7.如权利要求1~6之一所述的施工方法,其特征在于,在步骤三之前,向桩孔或钢护筒或内管中下入钢筋笼,形成钢筋水泥土桩。
8.如权利要求1~6之一所述的施工方法,其特征在于,步骤三完成后,在桩身的水泥土硬化之前,可以在水泥土桩身中利用成孔设备形成直径较小的桩孔,然后在桩孔内下钢筋笼并浇筑混凝土或者插入预制混凝土桩身,形成水泥土桩中包含钢筋混凝土桩的复合桩。
9.如权利要求1~6所述的施工方法,其特征在于,步骤一中的桩位,按照取土桩和挤密桩间隔设置,取土桩是将桩位处地基中的土体取出,挤密桩是将桩位处地基中的土体挤压到桩孔周围的土体中,然后在步骤三中将搅拌后的水泥土分别注入或利用泵送入到取土桩和挤密桩的原桩孔内。
10.如权利要求1~6之一所述的施工方法,其特征在于,步骤三完成后,首先提出内管并对内管施加振动力,避免内管提出时将水泥土带出桩外,提出内管或外管时,在内管或外管内加设垫板压住管内的水泥土,并在垫板上方以重锤压住垫板,从而向管内的水泥土施加一定压力,防止拔管过程中水泥土被带出桩外。
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