CN107916663A - 一种用于软土地基的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于软土地基的施工方法，包括以下步骤，S1、平整地基；S2、形成预定深度的预制孔；S3、使用深层搅拌机，绕着预留桩边旋转边切土边下沉；下沉到设计深度后，反转提升，同时将可形成透水混凝土的水泥浆注入软土中，边喷浆边搅拌，使水泥浆与土充分拌和，直至地面；水泥浆中含有固化剂；S4、重复搅拌下沉和反转提升喷浆，直至成桩，形成深层搅拌桩；S5、拔出预留桩，在深层搅拌桩上形成排水井；S6、重复上述步骤，在地基上形成多个带有排水井的深层搅拌桩；S7、通过排水井对桩间土层进行预压排水固结。该施工方法，在形成深层搅拌桩的同时，使深层搅拌桩还有了排水井的作用，从而更方便的对桩间土层进行真空预压的排水固结处理。

Description

一种用于软土地基的施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，具体涉及一种用于软土地基的施工方法。

背景技术

我国地域广大，有各种成因的软土层，其分布范围广，土层厚度大。这类软土的特点是含水量高、孔隙比大、抗剪强度低、压缩性高、渗透性差、沉降稳定时间长。近年来，随着公路工程建设的快速发展，经常需要在软土地基上进行公路桥梁建设施工，由于软土地基不良的建筑性能，因此需要进行人工加固处理，软土地基的处治方法很多，如我们常见的挖除非适应土进行换填，水泥或石灰稳定土处治、抛片石挤淤、土工织物处治、砂垫层和碎石垫层处治、碎石桩处治等。而水泥搅拌桩法处理软土地基以其加固效果显著、成本低、污染小、工期短、地基条件要求低等优点而在工程上广泛应用。

水泥搅拌桩法可分为喷浆型与喷粉型两大类，其中喷浆型水泥搅拌桩适宜于然含水量＜60%的软土或软弱土，其施工方法和作用原理是利用拌浆、送浆压力泵及深层搅拌机，将水泥浆输送至土层中，使其与原位软弱土强制拌和，通过加固料与软弱土之间的离子交换作用、凝聚作用、化学结合作用等，形成具有一定强度的水泥土桩。水泥土桩与桩间土层形成复合地基，从而提高地基的整体强度。但桩间土层依旧维持着含水量高和孔隙比大的问题，即桩间土层的强度依旧不高，故现需一种方法来解决该问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于软土地基的施工方法，在生成深层搅拌桩的基础下，对桩间土层进行排水固结，提高地基的整体强度。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种用于软土地基的施工方法，包括以下步骤，

S1、平整地基，施工放样；

S2、使用钻机在地基预定的桩基位置上钻孔形成预定深度的预制孔，在预制孔内插入预留桩；

S3、使用深层搅拌机，绕着预留桩边旋转边切土边下沉；下沉到设计深度后，反转提升，同时将可形成透水混凝土的水泥浆注入软土中，边喷浆边搅拌，使水泥浆与土充分拌和，直至地面；水泥浆中含有固化剂；

S4、重复搅拌下沉和反转提升喷浆，直至成桩，形成深层搅拌桩；

S5、拔出预留桩，在深层搅拌桩上形成排水井；

S6、重复上述步骤，在地基上形成多个带有排水井的深层搅拌桩；

S7、在排水井内安装抽水管，抽水管一端连接有真空泵；通过真空泵抽去排水井内空气，使桩间土层内的水在压强的作用下排放到排水井内，实现桩间土层的排水固结；

S8、抽干排水井内的水分，填充排水井，形成实心的深层搅拌桩；

S9、养护深层搅拌桩。

通过采用上述技术方案，该施工方法，在形成深层搅拌桩的同时，使深层搅拌桩还有了排水井的作用，从而更方便的对桩间土层进行真空预压的排水固结处理。深层搅拌桩可提高地基局部的结构强度。在排水固结后，桩间土层内的孔隙变小，水分被排出，从而使桩间土层的结构强度也变大，进而使地基整体的结构强度都提高，使其可承载更大的应力。且在排水固结时不需再将真空管埋设到地下，提高了施工效率。

本发明的进一步设置为：在步骤S6中，采用两喷四搅工艺，即两次提升喷浆，上下各搅拌两次，第一次向下搅拌和第一次向上搅拌的搅拌转速为第二次向下搅拌和第二次向上搅拌的1/3~1/2，第一次的喷浆速度为第二次喷浆速度的1/4~1/3。

通过采用上述技术方案，使原土和水泥浆更加充分的混合在一起，从而使深层混凝土桩具有更好的结构强度。使地基的结构强度可均匀的被提高，减小了以后出现的差异沉降。

本发明的进一步设置为：在步骤S8中，抽干排水井内的水分，将搅拌好的可形成不透水混凝土的水泥浆浇注到排水井内，形成实心的深层搅拌桩。

通过采用上述技术方案，从而加强了深层搅拌桩的结构强度，从而使地基整体具有较好的强度。

本发明的进一步设置为：所述固化剂外包裹有缓释膜，缓释膜加热后可破裂分解；在步骤S4中，在重复搅拌下沉和反转提升喷浆后，加热深层搅拌桩，完成水泥浆的固化成桩。

通过采用上述技术方案，在搅拌时，水泥浆中的固化剂还没释放出来，从而水泥浆不会发生固化，减小了搅拌混合原土和水泥浆时深层搅拌机受到的阻力，使施工更顺畅稳定。当搅拌完成后，再通过加热来释放缓释膜内包裹的固化剂，使深层搅拌桩固化成型。

本发明的进一步设置为：在步骤S7使用真空泵抽去排水井内空气之前，在地基上铺设多层密封膜，并使密封膜贴合于地基上端面，密封膜外周压设有用于将密封膜固定压设在地基上的压边重物。

通过采用上述技术方案，通过密封膜来提高桩间土壤的密封性，进而在通过真空泵对排水井进行抽真空时，桩间土壤可更轻易的被大气压下压，使桩间土壤内的孔隙变小、孔隙内的水分流入到排水井内。即提高了真空排水固结的效果。

本发明的进一步设置为：所述密封膜采用聚氯乙烯专用土工膜，厚度为0.12-0.14mm，且所述密封膜上下均铺设有用于保护其完整的渗水性土工布。

通过采用上述技术方案，密封膜的上下均该设有渗水性土工布，从而既不会阻碍水分和气体的正常流动，也能够起到保护密封膜完整的作用，使桩间土壤的排水固结可顺利进行。

本发明的进一步设置为：在步骤S7之前，先在地基表面铺设填垫层，从而在地基表面形成硬层；密封膜铺设于填垫层上方。

通过采用上述技术方案，在真空预压的过程中，填垫层会被压入软土层内，与地基中的部分软土层进行了交融混合，形成了稳固的持力层。持力层有利于防止地基的冻胀，有利于提高地基的承载能力。也有利于加速软土的排水固结。

本发明的进一步设置为：所述填垫层从上至下包括碎石层和砂垫层，所述碎石层由粒径为5mm~10mm的碎石形成，所述砂垫层采用含泥量≤3%的中粗砂铺设而成。

通过采用上述技术方案，采用含泥量少的碎石和中粗砂，更容易让水分或气体排出。

本发明的进一步设置为：在步骤S7之后，拆除密封膜，推平地基上表面，用低能量满夯，再碾压密实。

通过采用上述技术方案，通过压力和冲力，使地基得到加固，使土层更均匀，减小了以后出现的差异沉降。

本发明的进一步设置为：在步骤S9后，满夯之前，先在深层搅拌桩和地基上端面铺设褥垫层，褥垫层由粒径小于30mm的碎石铺设而成，褥垫层厚度为深层搅拌桩厚度的1/2~5/8，褥垫层的虚铺厚度为夯实厚度的1.15~1.2。

通过采用上述技术方案，褥垫层可保证深层搅拌桩和桩间土层共同承担载荷，从而使地基可以承载更大的应力。且通过调节褥垫层厚度，可调整深层搅拌桩垂直载荷的分担，褥垫层厚度越小，深层搅拌桩所承受载荷占总载荷的比例越大。根据实际情况，调节桩土应力比和桩土水平载荷，进而使地基可以承载更大的应力。

本发明具有以下优点：1、提高了地基整体的结构强度；2、提高了施工效率；3、使深层搅拌桩和桩间土层共同承担载荷，提高了地基可承载的荷载。

附图说明

图1为实施例一的结构示意图；

图2为实施例一中定滑轮的结构示意图；

图3为实施例一中搅拌机构的局部示意图；

图4为实施例一中钻头的结构示意图；

图5为实施例二施工到步骤S2时的结构示意图；

图6为实施例二施工到步骤S8时的结构示意图；

图7为实施例二施工到步骤S11时的结构示意图；

图8为实施例二施工到步骤S12时的结构示意图；

图9为实施例二施工到步骤S15时的结构示意图。

附图标记：1、机架；2、安装座；3、搅拌机构；4、驱动机构；5、砼罐；6、底座；7、竖臂架；8、横臂架；9、定滑轮；10、嵌槽；11、卷扬机；12、钢丝绳；13、连接滑轮；14、安装套；15、预留桩；16、环槽；17、固定螺栓；18、塑料膜；19、转盘；20、钻杆；21、钻头；22、搅拌刀片；23、驱动件；24、切割刀片；25、第一传动组件；26、主动齿轮；27、从动齿轮；28、第二传动组件；29、主动齿套；30、从动齿套；31、联动齿轮；32、喷浆孔；33、连接管；34、软管段；35、硬管段；36、启闭阀门；37、供气管；38、气泵；39、抽液泵；40、地基；41、预制孔；42、深层搅拌桩；43、排水井；44、填垫层；45、碎石层；46、砂垫层；47、密封膜；48、渗水性土工布；49、抽水管；50、真空泵；51、褥垫层；52、压边重物。

具体实施方式

参照附图对本发明做进一步说明。

实施例一：

如图1所示，一种深层搅拌机，包括机架1、安装座2、搅拌机构3、驱动机构4和砼罐5。驱动机构4可带动安装座2沿竖直方向运动。砼罐5可提供给搅拌机构3水泥浆或水泥粉。在施工时，驱动机构4带动安装座2和搅拌机构3重复下沉和上升，砼罐5提供水泥浆，使搅拌机构3对原土进行切割搅拌，并将水泥浆混入原土中，最好形成深层搅拌桩。

如图1所示，机架1包括底座6、固定安装于底座6上的竖臂架7、固定安装于竖臂架7上端的横臂架8。横臂架8上端转动连接有定滑轮9。定滑轮9沿横臂架8长度方向设置有两个且分别位于横臂架8两端。如图2所示，定滑轮9上沿其周向开设有嵌槽10。

驱动机构4包括卷扬机11、钢丝绳12和连接滑轮13，卷扬机11固定安装于底座6上。底座6上也安装有一个定滑轮9，该定滑轮9位于卷扬机11靠近竖臂架7一侧。钢丝绳12一端固定安装于收卷件上，收卷件可收卷和放卷钢丝绳12。如图2所示，钢丝绳12另一端从上至下穿设过三个定滑轮9的嵌槽10且抵接于嵌槽10内壁。

如图1所示，连接滑轮13转动连接于安装座2上端。钢丝绳12穿设过定滑轮9后穿过连接滑轮13，然后固定连接于横臂架8，由于吊钩的重力，钢丝绳12被张紧。收卷钢丝绳12时，安装座2在钢丝绳12的作用下向上运动；放卷钢丝绳12时，安装座2在钢丝绳12的作用下向下运动。从而实现安装座2可在驱动机构4带动下沿竖直方向上升或下沉。

如图3所示，安装座2下端面沿竖直方向固定安装有安装套14，安装套14内嵌设有预留桩15，预留桩15沿竖直方向设置。预留桩15的半径从上至下逐渐变小，且预留桩15下端呈圆锥形。预留桩15外壁沿其周向开设有环槽16，安装套14外沿其径向螺纹连接有固定螺栓17。固定螺栓17一端穿入环槽16内且滑动连接于环槽16。固定螺栓17沿安装套14轴向设有若干个。预留桩15外壁固定包覆有塑料膜18。

如图3和图4所示，搅拌机构3安装于安装座2上，搅拌机构3包括转盘19、钻杆20、钻头21、搅拌刀片22和驱动件23。如图3所示，转盘19位于安装座2下端，且转盘19沿竖直方向的投影均位于安装座2内。转盘19套设于预留桩15外且和预留桩15呈同轴设置，预留桩15和转盘19呈间隙设置。转盘19转动连接于安装座2，且转盘19和安装座2之间沿其轴向设有限位。钻杆20安装于转盘19下端面，且钻杆20沿转盘19轴向设有若干个。钻头21固定安装于钻杆20下端。如图4所示，搅拌刀片22沿钻杆20轴向呈螺旋设置固定连接在钻杆20表面。搅拌刀片22背对钻杆20一侧固定设置有切割刀片24，切割刀片24和搅拌刀片22切线呈角度设置。切割刀片24沿搅拌刀片22长度方向设有若干片。

如图3所示，驱动件23为电机且固定安装于安装座2上端面。驱动件23的输出轴穿设过安装座2且转动连接于安装座2。驱动件23和转盘19之间设有第一传动组件25。第一传动组件25包括主动齿轮26和从动齿轮27。主动齿轮26固定套设于驱动件23的输出轴外，从动齿轮27固定套设于转盘19外。主动齿轮26和从动齿轮27啮合。当驱动件23输出轴转动时，可通过第一传动组件25带动转盘19转动。从而使安装座2下行时，搅拌刀片22可切割搅拌原土。

如图3所示，预留桩15和转盘19之间设有第二传动组件28，第二传动组件28包括主动齿套29、从动齿套30和联动齿轮31。主动齿套29固定嵌设于转盘19内壁，从动齿套30固定套设于预留桩15外。联动齿轮31转动连接于安装座2，且联动齿轮31位于主动齿套29和从动齿套30之间。联动齿轮31同时与主动齿套29和从动齿套30啮合。当转盘19转动时，可在第二传动组件28的传动下，带动预留桩15转动，从而使预留桩15可更顺利的下行。

如图3和图4所示，钻头21、钻杆20、安装座2、转盘19均呈空心设置，且钻头21、钻杆20、转盘19、安装座2相互连通。钻头21上沿其周向开设有若干喷浆孔32。如图1所示，砼罐5固定安装于底座6，转盘19与砼罐5之间设有连接管33。连接管33包括软管段34和硬管段35，硬管段35设有两个且分别位于软管段34两端。其中一个硬管固定安装于安装座2。另一根硬管连接于砼罐5，该硬管上设有启闭阀门36和抽液泵39。

如图1所示，连接管33一侧设有供气管37，供气管37与连接管33相连。供气管37一端连接有气泵38，气泵38固定安装于底座6。在安装座2向上提升时，启闭阀门36开启，气泵38通过供气管37向连接管33内供气，使水泥浆进入钻杆20和钻头21内，并喷浆到原土中。在搅拌机构3的作用下，将水泥浆和原土搅拌混合。

实施例二：

一种用于软土地基的施工方法，包括以下步骤，

S1、平整地基40，施工放样；

S2、使用钻机在地基40预定的桩基位置上钻孔形成预定深度的预制孔41，即如图5所示的结构；

S3、使用实施例一种的深层搅拌机，砼罐5内装有可形成透水混凝土的水泥浆，水泥浆内含有固化剂，固化剂外包裹有缓释膜，缓释膜加热后可破裂分解；缓释膜可为温敏性水凝胶；

S4、在驱动机构4的作用下驱动安装座2下沉，同时通过驱动件23驱动转盘19和预留桩15转动，使钻杆20上的搅拌刀片22切割搅拌原土，同时也可使预留桩15可顺利进入预制孔41内；

S5、当钻杆20下沉到设计深度后，驱动机构4驱动安装座2反转提升；同时启闭阀门36开启，通过连接管33将可形成透水混凝土的水泥浆注入钻杆20和钻头21内，且供气管37将气体注入水泥浆内，使水泥浆在安装座2提升过程中喷浆到原土内，并通过搅拌刀片22搅拌，使水泥浆和原土混合；

S6、重复搅拌下沉和反转提升喷浆，采用两喷四搅工艺，即两次提升喷浆，上下各搅拌两次，第一次向下搅拌和第一次向上搅拌的搅拌转速为第二次向下搅拌和第二次向上搅拌的1/3~1/2，第一次的喷浆速度为第二次喷浆速度的1/4~1/3；

S7、最后一次提升之前，拧下固定螺栓17，将预留桩15从安装座2上拆下，提升安装座2；

S8、加热深层搅拌桩42，完成水泥浆的固化成桩，通过吊机或其他提升装置将预留桩15从深层搅拌桩42内拔出，形成排水井43，即如图6所示的结构；

S9、重复上述步骤S1~S8，在地基40上形成多个带有排水井43的深层搅拌桩42；

S10、在地基40表面铺设填垫层44，从而在地基40表面形成硬层；填垫层44从上至下包括碎石层45和砂垫层46，碎石层45由粒径为5mm~10mm的碎石形成，砂垫层46采用含泥量≤3%的中粗砂铺设而成；

S11、在填垫层44上铺设多层密封膜47，并使密封膜47贴合于地基40上端面，密封膜47外周压设有用于将密封膜47固定压设在地基40上的压边重物52；密封膜47采用聚氯乙烯专用土工膜，厚度为0.12-0.14mm，且密封膜47上下均铺设有用于保护其完整的渗水性土工布48；即如图7所示的结构；

S12、在排水井43内安装抽水管49，抽水管49抵接于排水井43内壁，抽水管49一端连接有真空泵50；通过真空泵50抽去排水井43内空气，使桩间土层内的水在压强的作用下排放到排水井43内，实现桩间土层的排水固结；即如图8所示的结构；

S13、抽干排水井43内的水分，向排水井43内浇注填充普通的水泥浆，直至其形成实心的深层搅拌桩42；养护深层搅拌桩42；

S14、拆除密封膜47，推平地基40上表面，在深层搅拌桩42上端面和地地上方铺设褥垫层51，褥垫层51由粒径小于30mm的碎石铺设而成，褥垫层51厚度为深层搅拌桩42厚度的1/2~5/8，褥垫层51的虚铺厚度为夯实厚度的1.15~1.2；

S15、用低能量满夯，碾压密实，形成如图9所示的结构。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于软土地基的施工方法，其特征是：包括以下步骤，

S1、平整地基（40），施工放样；

S2、使用钻机在地基（40）预定的桩基位置上钻孔形成预定深度的预制孔（41），在预制孔（41）内插入预留桩（15）；

S3、使用深层搅拌机，绕着预留桩（15）边旋转边切土边下沉；下沉到设计深度后，反转提升，同时将可形成透水混凝土的水泥浆注入软土中，边喷浆边搅拌，使水泥浆与土充分拌和，直至地面；水泥浆中含有固化剂；

S4、重复搅拌下沉和反转提升喷浆，直至成桩，形成深层搅拌桩（42）；

S5、拔出预留桩，在深层搅拌桩（42）上形成排水井（43）；

S6、重复上述步骤，在地基（40）上形成多个带有排水井（43）的深层搅拌桩（42）；

S7、在排水井（43）内安装抽水管（49），抽水管（49）一端连接有真空泵（50）；通过真空泵（50）抽去排水井（43）内空气，使桩间土层内的水在压强的作用下排放到排水井（43）内，实现桩间土层的排水固结；

S8、抽干排水井（43）内的水分，填充排水井（43），形成实心的深层搅拌桩（42）；

S9、养护深层搅拌桩（42）。

2.根据权利要求1所述的一种用于软土地基的施工方法，其特征是：在步骤S6中，采用两喷四搅工艺，即两次提升喷浆，上下各搅拌两次，第一次向下搅拌和第一次向上搅拌的搅拌转速为第二次向下搅拌和第二次向上搅拌的1/3~1/2，第一次的喷浆速度为第二次喷浆速度的1/4~1/3。

3.根据权利要求2所述的一种用于软土地基的施工方法，其特征是：在步骤S8中，抽干排水井（43）内的水分，将搅拌好的可形成不透水混凝土的水泥浆浇注到排水井（43）内，形成实心的深层搅拌桩（42）。

4.根据权利要求3所述的一种用于软土地基的施工方法，其特征是：所述固化剂外包裹有缓释膜，缓释膜加热后可破裂分解；在步骤S4中，在重复搅拌下沉和反转提升喷浆后，加热深层搅拌桩（42），完成水泥浆的固化成桩。

5.根据权利要求4所述的一种用于软土地基的施工方法，其特征是：在步骤S7使用真空泵（50）抽去排水井（43）内空气之前，在地基（40）上铺设多层密封膜（47），并使密封膜（47）贴合于地基（40）上端面，密封膜（47）外周压设有用于将密封膜（47）固定压设在地基（40）上的压边重物（52）。

6.根据权利要求5所述的一种用于软土地基的施工方法，其特征是：所述密封膜（47）采用聚氯乙烯专用土工膜，厚度为0.12-0.14mm，且所述密封膜（47）上下均铺设有用于保护其完整的渗水性土工布（48）。

7.根据权利要求6所述的一种用于软土地基的施工方法，其特征是：在步骤S7之前，先在地基（40）表面铺设填垫层（44），从而在地基（40）表面形成硬层；密封膜（47）铺设于填垫层（44）上方。

8.根据权利要求7所述的一种用于软土地基的施工方法，其特征是：所述填垫层（44）从上至下包括碎石层（45）和砂垫层（46），所述碎石层（45）由粒径为5mm~10mm的碎石形成，所述砂垫层（46）采用含泥量≤3%的中粗砂铺设而成。

9.根据权利要求8所述的一种用于软土地基的施工方法，其特征是：在步骤S9之后，拆除密封膜（47），推平地基（40）上表面，用低能量满夯，再碾压密实。

10.根据权利要求9所述的一种用于软土地基的施工方法，其特征是：在步骤S9后，满夯之前，先在深层搅拌桩（42）和地基（40）上端面铺设褥垫层（51），褥垫层（51）由粒径小于30mm的碎石铺设而成，褥垫层（51）厚度为深层搅拌桩（42）厚度的1/2~5/8，褥垫层（51）的虚铺厚度为夯实厚度的1.15~1.2。