CN108193677A - 高压砂浆桩锚地基处理方法 - Google Patents

高压砂浆桩锚地基处理方法 Download PDF

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杨颖�
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Abstract

本发明公开了一种高压砂浆桩锚地基处理方法，包括：将沉管插入土体内，在沉管内下入注浆管；进而投入砂料，拔管形成砂桩，注浆管留在砂桩内；从砂桩顶部，以伞骨状向需要防护一侧的建筑地基植入注浆锚；砂桩顶部封口；通过注浆管和注浆锚对砂桩依次进行两次注浆浆液劈裂土体，形成树根状水泥砂浆桩；多个砂桩间设置双排连接钢筋，连接钢筋与伞骨状注浆锚和沉管注浆管焊接在一起锁定，形成桩锚一体。本发明通过对桩体高压注浆，浆体顺着土体裂隙，形成树根状桩体，使得桩体像树根一样与土体密切结合成一体，提高其桩体支护和防护功能，其防渗隔水效果与范围相比传统同类工法有大幅提高，且适用范围广，可适用于基坑支护和边坡工程。

Description

高压砂浆桩锚地基处理方法
技术领域
本发明属于地基处理技术领域，具体地说，是关于一种高压砂浆桩锚地基处理方法。
背景技术
在地基处理施工中，经常会使用真空预压的方法。在真空预压的处理过程中，往往会在预压施工区域的周边10～20米范围内产生地基沉降开裂，从而对周边建筑造成破坏性的影响，因此有必要采用措施进行加固防护。
砂桩也称为挤密砂桩或砂桩挤密法，是指用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后再将砂挤入土中，形成大直径的密实砂柱体的地基加固方法。砂桩属于散体桩复合地基的一种，适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基，对饱和粘土地基卜对变形控制要求不严的工程也可采用砂桩置换处理。砂桩还可用于处理可液化的地基，但是不具备支护、防渗、防护功能，对于基坑支护和边坡工程不适用。
水泥搅拌桩是一种常用的施工方法，可用于地基加固、基坑支护与防渗、建筑防护和补救等，其施工方法主要是将水泥作为固化剂的主剂，利用搅拌桩机钻至设计的深度，然后将水泥喷入土体并充分搅拌，使水泥与土体发生一系列的物理化学反应，从而使软土固结以提高地基强度的方法。这种方法的不足之处在于：1、其桩体本身抗压强度有限，不能作为建筑物桩基础的形式存在，只能作为桩土复合地基；2、桩体本身抗折强度不高，作为基坑支护时，通常由于桩身抗折强度不足，需要设计成多排桩支护，造成了其应用的局限性；3、搅拌桩排如果要具有防渗隔水功能，就需要有一定搭接重合，造成桩间距很小，桩数量和施工成本大幅上升。
发明内容
本发明的目的在于提供一种施工方案，用于由于地基沉降、水土流失等对已有建筑造成破坏性影响的补救和预先防护，以及由于地下水丰富引起的软弱土基坑与边坡的支护。
为实现上述目的，本发明提供了一种高压砂浆桩锚地基处理方法，包括以下步骤：
步骤1：使用打桩机，依靠打桩机振动锤以及沉管的自重，将沉管垂直打入土体中至设计的深度；
步骤2：在沉管内下入注浆管；
步骤3：在沉管内投入砂料，拔管形成砂桩，注浆管留在砂桩内，砂桩顶部预留0.5～1米的空桩；
步骤4：从砂桩顶部，以伞骨状向需要防护一侧的建筑地基植入注浆锚；
步骤5：在砂桩顶端植入1.5米高度的浅层注浆管，用小于2MPa的低压浓浆对桩顶进行预灌浆，形成桩顶封口砂浆体，封口高度0.5米；
步骤6：通过注浆管和注浆锚对砂桩依次进行两次注浆，第一次为深管常压注浆，注浆压力0.5～2MPa，第二次为浅管高压注浆，注浆压力2～80MPa，浆液劈裂土体，形成树根状水泥砂浆桩；
步骤7：在施工形成的多个砂桩间设置双排连接钢筋，连接钢筋与伞骨状注浆锚和沉管注浆管焊接在一起锁定，形成桩锚一体。
根据本发明，所述步骤1中，沉管打入土体是先利用振动锤的重量以及沉管的自重静压1～2米后，开启振动锤振动下沉，直至设计深度。
根据本发明的优选实施例，振动锤振动下沉过程中，每下沉0.5～1米，留振5～10秒。
根据本发明，所述步骤3原材料用砂采用中、粗砂，大于0.5mm的砂的含量占总重应在50％以上，含泥量不应大于3％，渗透系数不应小于5×10-3cm/s，并将其中植物、杂质除尽。
根据本发明的优选实施例，所述步骤3中在沉管内投入砂料后先振动再开始拔管，边振动边拔管，每次拔管高度0.5～1.0米，然后反插，深度0.3～0.5米，并停拔振动5～10秒，重复拔管-反插-振动操作，直至形成砂桩。
根据本发明，所述步骤4中向防护一侧的地基植入的伞骨状注浆锚与水平面的夹角为30～45度。
根据本发明，所述步骤6中注浆所使用的是水泥浆和水玻璃液的混合浆液。
根据本发明的优选实施例，所述水泥浆与水玻璃液的混合比例为0.3～1：1。
根据本发明，所述沉管的孔径为500mm，所述注浆锚为∮32的镀锌钢管。
本发明的高压砂浆桩锚地基处理方法具有以下有益效果：
1、本发明通过对桩体高压注浆，浆体顺着土体裂隙，形成树根状桩体，使得桩体像树根一样与土体密切结合成一体，提高其桩体支护和防护功能。
2、通过桩体注浆，浆液通过高压注入砂桩周边土体，使得其防渗隔水效果与范围大幅提高，相比传统同类工法至少扩大2倍以上。
3、适用范围广，可适用于基坑支护和边坡工程，具有支护、防渗、防护功能。
附图说明
图1为投料后拔管形成砂桩的示意图。
图2为桩顶伞骨状植入注浆锚的示意图。
图3为注浆完成后形成树根型水泥砂浆桩的示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明的高压砂浆桩锚地基处理方法做进一步详细说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。
实施例1
某高新区2×60MW级天然气分布式能源站项目，地基处理范围东侧有一条新建市政道路-连海路。经测量，道路距离堆载预压地基施工区域边线0米，距离堆载+真空预压施工区域边线约17米。
因为真空预压和堆载预压地基处理原理是对该施工区域深厚淤泥层进行排水固结，成而达到提高地基承载力、减少工后沉降的目的。由于地基处理施工将产生大幅度(大于1米)施工沉降，其沉降和水土流失效用，将在处理区域外侧约20米范围内产生大面积沉降开裂，预计将对新修市政道路-连海路产生不利影响。
不利影响包括：1)道路出现不均匀沉降；2)道路出现开裂；3)地下管道损坏。
考虑以上不利影响，必须对该新建道路进行施工防护。
经多方论证，采用本发明的“高压砂浆桩锚地基技术”对该道路进行防护施工。
初步设计施工方案如下：
1、高压砂浆桩长10～20米，直径500mm，间距1米，布置于临近连海路地基处理边线上。
2、注浆钢花管长度分别为3米、4米、6米，间距1米。
3、采用双液注浆，浆液浓度与配比需经现场调试，初定0.45～0.6：1。
具体施工工艺如下：
1、沉管到位
桩机就位时，机架必须水平稳固，沉管垂直对中，用吊垂进行目测，要求桩管底板中心与桩位误差≤2cm，沉管垂直度偏差≤1.5H％，并在打桩过程中随时跟踪检查桩管的垂直度。机械就位合格后，沉管在自由状态下对正桩位，利用锤重及沉管自重徐徐静压1～2m后开动振动锤振动下沉，每下沉0.5～1.0m，留振5～10秒，直至设计深度。
2、沉管内下入注浆管
在沉管内植入注浆管，注浆管采用∮32的镀锌钢管，长度12米，距离底端0～3米设置注浆孔。
3、砂料投放
在沉管内投入砂料至满，砂采用中、粗砂，大于0.5mm的砂的含量占总重应在50％以上，含泥量不应大于3％，渗透系数不应小于5×10-3cm/s，并将其中植物、杂质除尽。
沉管至设计深度或沉管拔出地面时，及时投料或补料至满，并及时清除孔口、管壁的泥土，防止混入砂料中。
投料至满后，先振动再开始拔管，边振边拔，每次拔管高度0.5～1.0m，反插深度0.3～0.5m，并停拔振动5～10S。重复“拔管-反插-振动”操作至沉管内碎砂全部投出。第一次投料成桩长度应小于沉管长度的一半。用料斗从空中进行第二次投料直至灌满，振动拔管，进行数次反插，直至管内碎砂全部投出。提升沉管高于地面，停止振动，进行孔口投料至地面，反插并补料，数次反复至设计标高。
图1显示了沉管10内植入注浆管20并填满砂料30后，拔出沉管10形成砂桩的示意图。
4、伞骨状植入注浆锚
从砂桩顶部，以伞骨状向需要防护的连海路一侧地基植入注浆锚，植入注浆锚与水平面的夹角控制在30～45度。
5、桩顶封口
在砂桩顶端植入1.5米高度的浅层注浆管，用小于2MPa的低压浓浆对桩顶进行预灌浆，形成桩顶封口砂浆体，封口高度0.5米。
6、注浆
通过注浆管和注浆锚依次对砂桩进行两次注浆，第一次为深管常压注浆，压力控制在0.5～2MPa，使砂桩形成砂浆桩体；第二次为浅管高压注浆，压力控制在2～8MPa，对周围土体压密形成树根型水泥砂浆桩。
注浆采用水泥浆与水玻璃液的混合浆液，混合的体积比控制在0.3～1：1。
7、桩管锚定
在施工形成的多个砂桩间设置双排连接钢筋，钢筋采用∮25的钢筋，连接钢筋与斜向注浆锚、砂浆桩注浆管焊接一起，形成桩锚一体。桩顶再浇筑砂浆横梁，使砂浆桩、注浆锚连接锁定。
图2显示了注浆前从砂桩顶部以伞骨状向防护一侧地基植入注浆锚40后的示意图。图3显示了通过注浆管20和注浆锚40进行注浆后形成树根型水泥砂浆桩的示意图，砂桩顶部用钢筋50焊接，形成桩锚一体。
处理效果：
经采取本发明的工法进行地基防护后，在临近大面积施工沉降140cm的影响下，连海路监测沉降小于20cm，没有发生沉降开裂情况，对连海路安全防护取得了成功。

Claims (8)

1.一种高压砂浆桩锚地基处理方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：使用打桩机，依靠打桩机振动锤以及沉管的自重，将沉管垂直打入土体中至设计的深度；
步骤2：在沉管内下入注浆管；
步骤3：在沉管内投入砂料，拔管形成砂桩，注浆管留在砂桩内，砂桩顶部预留0.5～1米的空桩；
步骤4：从砂桩顶部，以伞骨状向需要防护一侧的建筑地基植入注浆锚；
步骤5：在砂桩顶端植入1.5米高度的浅层注浆管，用小于2MPa的低压浓浆对桩顶进行预灌浆，形成桩顶封口砂浆体，封口高度0.5米；
步骤6：通过注浆管和注浆锚对砂桩依次进行两次注浆，第一次为深管常压注浆，注浆压力0.5～2MPa，第二次为浅管高压注浆，注浆压力2～8MPa，浆液劈裂土体，形成树根状水泥砂浆桩；
步骤7：在施工形成的多个砂桩间设置双排连接钢筋，连接钢筋与伞骨状注浆毛和沉管注浆管焊接在一起锁定，形成桩锚一体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中，沉管打入土体是先利用振动锤的重量以及沉管的自重静压1～2米后，开启振动锤振动下沉，直至设计深度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，振动锤振动下沉过程中，每下沉0.5～1米，留振5～10秒。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3砂料的粒径范围20～60mm，含泥量小于3％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中在沉管内投入砂料后先振动再开始拔管，边振动边拔管，每次拔管高度0.5～1.0米，然后反插，深度0.3～0.5米，并停拔振动5～10秒，重复拔管-反插-振动操作，直至形成砂桩。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4中向防护一侧的地基植入的伞骨状注浆锚与水平面的夹角为30～45度。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤6中注浆所使用的是水泥浆和水玻璃液的混合浆液。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述水泥浆与水玻璃液的混合比例为0.3～1：1。
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