CN108360508A - 现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工方法，属于软土地基加固领域，主要是通过多功能水泥搅拌桩机来实现现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工，它是在水泥土搅拌桩成型后，可运用钻杆振动上升将钻杆内的波纹管和钻头同步留置在水泥土搅拌桩的中心作为芯模，在水泥土搅拌桩的水泥土初凝后，再在波纹管内现浇混凝土芯而形成劲性芯桩。因此，通过这种施工方法并配合相应的多功能水泥搅拌桩机，只需一台水泥搅拌桩机就能一次性完成水泥土搅拌桩和劲性芯桩的施工，且对已搅拌成型的水泥土搅拌桩质量无任何影响，也不会扰动水泥土的凝结成型，不推挤水泥土而导致水泥土的不均匀性，还具有构造合理、施工方便、质量可靠、经济节约等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种软土地基的加固领域，尤其是指现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工方法。
背景技术
水泥土搅拌桩是利用水泥搅拌桩机，将水泥浆或水泥粉与软土在原位搅拌，搅拌后形成柱状水泥土体，水泥和软土将产生一系列物理—化学反应，使软土硬结改性。改性后的软土强度远大于天然强度，其压缩性、渗水性比天然软土大大降低。由于水泥土搅拌桩本身是水泥和土体经过各种物理化学反应而形成的，桩身压缩性的变形较大，强度也只是介于土体和水泥体之间，往往达不到设计要求的强度，同时在地表附近抗剪强度较低，因而不能满足工程需要。
20世纪70年代中期，国外开始在水泥土搅拌桩中心插入劲性材料，如钢筋混凝土、混凝土、钢材等形成劲性芯桩，芯桩在水泥土搅拌桩初凝前插入其中, 形成复合受力桩的一种新桩型。该桩型利用水泥土搅拌桩较大的接触面积来提供侧摩阻力,同时利用高强度的芯桩承担竖向荷载,使两种桩型的优势同时得到较好发挥,是一种比较经济有效的地基处理方法。20世纪80年代中期，国内开始研究和试验劲性芯桩水泥土搅拌桩,目前仍在进行深入研究和推广之中。
水泥土搅拌桩内形成劲性芯桩主要有三种方法：一是将劲性芯桩用静压或振动方式插入，即类似于日本的“SMW” (Soil Mixing Wall)工法；二是将劲性芯模插入后再灌注水泥混凝土的方法，即公开的中国专利号为ZL201120340788.2，名称为“塑料套管混凝土桩劲芯刚柔同体组合桩”；三是采用长螺旋钻机或洛阳铲将水泥土搅拌桩内部掏孔至设计深度，插入钢筋笼、浇筑水泥混凝土。对于水泥土搅拌桩本身而言，方法一、二实质上相同的，劲性芯桩在水泥土搅拌桩初凝前插入预制完成的劲性芯桩或劲性芯模，在一定程度上对已搅拌成型的水泥土搅拌桩产生不良影响，如扰动了水泥土的凝结成型、使水泥土产生推挤导致不均匀性、扩挤后土体难以达到预期的桩体布置等；方法三在水泥土搅拌桩内部掏孔也影响水泥土搅拌桩质量，且功效低下，质量难以控制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供一种构造合理、施工方便、质量可靠、经济节约的现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工方法。
本发明的技术问题通过以下技术方案实现：
一种现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工方法，包括如下步骤：
步骤一、根据水泥土搅拌桩的长度和直径选择或制作水泥搅拌桩机，设计钻杆内外直径和滑槽尺寸，以及波纹管规格尺寸，法兰、抱箍、拉杆、拉杆栓和钻头的尺寸；
步骤二、组装下钻杆、波纹管、钻头，以及由拉杆、拉杆栓、抱箍共同组成的紧固组件；
①由下钻杆顶端的法兰处装入波纹管；
②将钻头顶面与波纹管下端作密封固定；
③由下钻杆顶端的法兰处向波纹管内装入拉杆，该拉杆下端与钻头之间以拉杆螺栓作可拆式连接；
④拉杆栓从下钻杆一侧的滑槽穿入，并水平穿过拉杆环后从下钻杆另一侧的滑槽穿出，插销孔内插入插销作临时固定；
⑤紧贴拉杆栓下部将抱箍套在下钻杆外，拧紧翼板上的紧固螺栓，并使抱箍抱紧在下钻杆外；
⑥在下钻杆与波纹管之间的缝隙和波纹管内灌水检查，保证钻头顶面与下钻杆底端、钻头顶面与波纹管下端的相接处均不漏水；
步骤三、水泥搅拌桩机就位并安装下钻杆
①测量放样后，多功能水泥搅拌桩机就位；
②将组装好的下钻杆起吊至水泥搅拌桩机的动力头底部的上钻杆底端，并将上钻杆和下钻杆进行法兰连接以形成完整的钻杆；
③钻杆和钻头定位准确后，定位夹固定钻杆、钻头的位置；
步骤四、压浆管组外接固化剂输送泵并输送水泥浆；
步骤五、启动动力头的旋转功能，钻杆搅拌旋转喷浆下沉至软土层内的要求深度；
步骤六、钻杆搅拌旋转喷浆上升至地面；
步骤七、重复步骤五～步骤六共三次，水泥土搅拌桩施工完成；
步骤八、钻杆搅拌旋转不喷浆下沉至离水泥土搅拌桩规定深度以上1m～1.5m，动力头停止工作；
步骤九、留置波纹管
①注水管外接水泵并向波纹管内注满水；
②卸去抱箍；
③人工或使用辅助机械压住拉杆栓的两端；
④启动动力头的振动功能，钻杆缓慢上升，拉杆栓从滑槽顶部滑至滑槽底部时即停止动力头的振动上升，并撤除拉杆栓两端的压住力；
⑤抽出拉杆栓；
⑥再次启动动力头的振动功能，钻杆缓慢上升，将钻头、拉杆和波纹管同步留置在水泥搅拌桩的中心；
⑦拆除上钻杆和下钻杆的法兰连接，动力头转动一定角度使上钻杆和下钻杆分离；
⑧使用人工或辅助机械旋转拉杆上端，并拆除拉杆下端与钻头的连接，抽出拉杆；
步骤十、待水泥土搅拌桩的水泥浆初凝后，抽干波纹管内水；
步骤十一、根据需要在波纹管内安放钢筋笼；
步骤十二、在波纹管内灌注混凝土并养护，至此单根现浇混凝土芯水泥土搅拌桩施工完毕，水泥搅拌桩机转至下一根现浇混凝土芯水泥土搅拌桩施工。
所述的水泥土搅拌桩施工完成后，钻杆、波纹管和钻头均处于水泥土搅拌桩底端的设计高度，在波纹管内注满水，且钻杆开始振动上升时，波纹管所受的向上摩阻力为最大，并满足如下公式：
公式一、
当时，；当时，；于是钻杆受到波纹管长度向下的摩擦力而减少的提升力，即波纹管长度受到钻杆向上的提升力产生的摩擦力总和为
公式二、
波纹管长度受到钻杆向上的提升力产生的摩擦力总和小于波纹管和钻头自重和波纹管内水体重量之和，钻杆振动上升时便能把波纹管留置在水泥土搅拌桩内；
在公式一、公式二中，
——钻杆上任一点深度截面，；
——钻杆上任一点深度向上的提升力，；
——钻杆上任一点深度向上的提升力引起的波纹管的正压力，；
——钻杆顶端向上的提升力，；
——钻杆底端向上的提升力，；
——待定系数，，为钻杆顶端向上的提升力，；
——波纹管受到钻杆向上的摩擦力总和，；
——波纹管与钻杆内位置的偏差半径，；
——波纹管与钻杆之间的摩擦系数，无量纲；
——波纹管与钻杆内位置的偏差系数，由试验确定，无试验数据时，取；
——波纹管留置在水泥土搅拌桩中的长度，；
——波纹管上任一截面深度与钻杆垂直轴的夹角，；
——波纹管和钻头自重，；
——波纹管内水体重量，。
所述的波纹管外径比下钻杆内径小2mm ~4mm，波纹管顶部侧壁设有排气孔， 波纹管下端与钻头顶面之间设有作粘结密封固定的环氧树脂，该钻头成漏斗状，并与波纹管为同一材质制成。
所述的现浇混凝土芯长度比水泥土搅拌桩短1m ~1.5m，现浇混凝土芯直径与水泥土搅拌桩直径之比不小于0.3，现浇混凝土芯的外包水泥土厚度不小于120mm，现浇混凝土芯自身的长宽之比不大于80，该现浇混凝土芯为直接灌注水泥混凝土成型或配置钢筋。
所述的压浆管组包括固定在钻杆外壁的垂直压浆管、及设置在钻杆底端并位于钻头上方的环形压浆管；所述的垂直压浆管上端外接固化剂输送泵，垂直压浆管下端连通环形压浆管，该环形压浆管上设有多个喷浆头。
所述的水泥搅拌桩机包括机身、吊绳、动力头和空心结构的钻杆，该钻杆内设有向钻杆底端喷出水泥浆的压浆管组，钻杆外表面设有搅拌片，该搅拌片被钻杆带动旋转而在软土层内混合搅拌水泥浆和土体并形成水泥土搅拌桩；所述的机身与钻杆之间设有刚性连接并定位钻杆位置的定位夹。
与现有技术相比，本发明主要通过一款多功能水泥搅拌桩机来实现现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工方法，它是在钻杆外表面的搅拌片被钻杆带动旋转而在软土层内混合搅拌水泥浆和土体并形成水泥土搅拌桩后，可运用钻杆振动上升将钻杆内的波纹管和钻头同步留置在水泥土搅拌桩的中心作为芯模，在水泥土搅拌桩的水泥土初凝后，再在波纹管内现浇混凝土芯而形成劲性芯桩。因此，通过这种施工方法并配合相应的多功能水泥搅拌桩机，只需一台水泥搅拌桩机就能一次性完成水泥土搅拌桩和劲性芯桩的施工，且对已搅拌成型的水泥土搅拌桩质量无任何影响，也不会扰动水泥土的凝结成型，不推挤水泥土而导致水泥土的不均匀性，还具有构造合理、施工方便、质量可靠、经济节约等优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的A处放大图。
图3为图2的B-B 剖面图。
图4为钻头处的连接结构示意图。
图5为波纹管的结构示意图。
图6为波纹管的摩阻力计算图式。
具体实施方式
下面将按上述附图对本发明实施例再作详细说明。
如图1~图6所示，1.软土层、2.水泥土搅拌桩、3.现浇混凝土芯、4.波纹管、41.排气孔、5.水泥搅拌桩机、51.机身、52.吊绳、53.动力头、54.定位夹、55.钻杆、551.上钻杆、552.下钻杆、553.法兰、56.搅拌片、57.钻头、58.拉杆、581.拉杆环、582.拉杆螺栓、583.拉杆栓、584.插销、585.注水管、59.压浆管组、591.垂直压浆管、592.环形压浆管、593.喷浆头、6.抱箍、61.滑槽。
现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工方法，主要应用在我国广泛分布的软土层1，并在其上进行工程建设需要而进行软土地基加固处理的施工方法。
现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工方法主要包括如下步骤：
步骤一、根据水泥土搅拌桩2的长度和直径选择或制作水泥搅拌桩机5，设计钻杆55内外直径和滑槽61尺寸，以及波纹管4规格尺寸，法兰553、抱箍6、拉杆58、拉杆栓583和钻头57的尺寸；
步骤二、组装下钻杆552、波纹管4、钻头57，以及由拉杆58、拉杆栓583、抱箍6共同组成的紧固组件；
①由下钻杆552顶端的法兰553处装入波纹管4；
②将钻头57顶面与波纹管4下端作密封固定；
③由下钻杆552顶端的法兰553处向波纹管4内装入拉杆58，该拉杆下端与钻头57之间以拉杆螺栓582作可拆式连接；
④拉杆栓583从下钻杆552一侧的滑槽61穿入，并水平穿过拉杆环581后从下钻杆552另一侧的滑槽61穿出，插销孔内插入插销584作临时固定；
⑤紧贴拉杆栓583下部将抱箍6套在下钻杆552外，拧紧翼板上的紧固螺栓，并使抱箍6抱紧在下钻杆552外；
⑥在下钻杆552与波纹管4之间的缝隙和波纹管4内灌水检查，保证钻头57顶面与下钻杆552底端、钻头57顶面与波纹管4下端的相接处均不漏水；
步骤三、水泥搅拌桩机就位并安装下钻杆
①测量放样后，多功能水泥搅拌桩机就位；
②将组装好的下钻杆552起吊至水泥搅拌桩机5的动力头53底部的上钻杆551底端，并将上钻杆和下钻杆进行法兰553连接以形成完整的钻杆55；
③钻杆55和钻头57定位准确后，定位夹54固定钻杆55、钻头57的位置；
步骤四、压浆管组59外接固化剂输送泵并输送水泥浆；
步骤五、启动动力头53的旋转功能，钻杆55搅拌旋转喷浆下沉至软土层1内的要求深度；
步骤六、钻杆55搅拌旋转喷浆上升至地面；
步骤七、重复步骤五～步骤六共三次，水泥土搅拌桩2施工完成；
步骤八、钻杆55搅拌旋转不喷浆下沉至离水泥土搅拌桩2规定深度以上1m～1.5m，动力头53停止工作；
步骤九、留置波纹管
①注水管585外接水泵并向波纹管4内注满水；
②卸去抱箍6；
③人工或使用辅助机械压住拉杆栓583的两端；
④启动动力头53的振动功能，钻杆55缓慢上升，拉杆栓583从滑槽61顶部滑至滑槽底部时即停止动力头53的振动上升，并撤除拉杆栓583两端的压住力；
⑤抽出拉杆栓583；
⑥再次启动动力头53的振动功能，钻杆55缓慢上升，将钻头57、拉杆58和波纹管4同步留置在水泥搅拌桩2的中心；
⑦拆除上钻杆551和下钻杆552的法兰连接，动力头53转动一定角度使上钻杆551和下钻杆552分离；
⑧使用人工或辅助机械旋转拉杆58上端，并拆除拉杆58下端与钻头57的连接，抽出拉杆58；
步骤十、待水泥土搅拌桩1的水泥浆初凝后，抽干波纹管4内水；
步骤十一、根据需要在波纹管4内安放钢筋笼；
步骤十二、在波纹管4内灌注混凝土并养护，至此单根现浇混凝土芯3水泥土搅拌桩施工完毕，水泥搅拌桩机5转至下一根现浇混凝土芯水泥土搅拌桩施工。
所述的水泥土搅拌桩2施工完成后，钻杆55、波纹管4和钻头57均处于水泥土搅拌桩2底端的设计高度，在波纹管4内注满水，且钻杆55开始振动上升时，波纹管4所受的向上摩阻力为最大，并满足如下公式：
公式一、
当时，；当时，；于是钻杆55受到波纹管4长度向下的摩擦力而减少的提升力，即波纹管4长度受到钻杆55向上的提升力产生的摩擦力总和为
公式二、
波纹管4长度受到钻杆向上的提升力产生的摩擦力总和小于波纹管4和钻头57自重和波纹管4内水体重量之和，钻杆55振动上升时便能把波纹管4留置在水泥土搅拌桩2内；
在公式一、公式二中，
——钻杆55上任一点深度截面，；
——钻杆55上任一点深度向上的提升力，；
——钻杆55上任一点深度向上的提升力引起的波纹管4的正压力，；
——钻杆55顶端向上的提升力，；
——钻杆55底端向上的提升力，；
——待定系数，，为钻杆55顶端向上的提升力，；
——波纹管4受到钻杆55向上的摩擦力总和，；
——波纹管4与钻杆55内位置的偏差半径，；
——波纹管4与钻杆55之间的摩擦系数，无量纲；
——波纹管4与钻杆55内位置的偏差系数，由试验确定，无试验数据时，取；
——波纹管4留置在水泥土搅拌桩2中的长度，；
——波纹管4上任一截面深度与钻杆5垂直轴的夹角，；
——波纹管4和钻头57自重，；
——波纹管4内水体重量，。
上述施工方法应用到了一款多功能水泥搅拌桩机，其结构主要是由机身51、吊绳52、动力头53、定位夹54、空心结构的钻杆55、设置在钻杆内并向钻杆底端喷出水泥浆的压浆管组59和设置在钻杆55外表面的搅拌片56等构成。
所述的机身51是水泥搅拌桩机5的主要支撑和移动部件；所述的吊绳52为钢丝绳，一端连接机身51的绞车、另一端从机身顶部的滑轮组卷绕过而悬吊连接动力头53，钻杆55上端垂直安装在动力头53底部，则通过绞车的卷收或释放经吊绳52带动动力头53和钻杆55的升降移动，也就起到水泥搅拌桩机5的搅拌喷浆下沉和上升的作用。
所述动力头53的动力具有转动和振动的功能，它也是钻杆55等部件作业的动力源，钻杆55下沉和上升时，可驱动钻杆旋转；水泥土搅拌桩5的喷浆完成后留置波纹管4上升时，振动驱动钻杆55克服搅拌桩软土的粘结力，同时减少或避免搅拌片56对水泥土搅拌桩2桩体的损伤。
所述的定位夹54是连接机身51和钻杆55的刚性部件，钻杆定位前，定位夹54可调节高度和水平位置，一旦准确定位后，钻杆55可在定位夹54内水平转动和垂直高度上下移动。
所述的搅拌片56是搅拌软土的片形钢质结构，由多种外形和长度、梅花状分布固定在钻杆55的下部外圆周面上，当钻杆转动时，搅拌片56转动搅拌软土，使之与喷入软土层1内的水泥浆进行混合搅拌均匀，并形成水泥土搅拌桩2。
所述的钻杆55内设置波纹管4和钻头57，并在水泥土搅拌桩2的施工完成并提升钻杆55后，可同步留置在水泥土搅拌桩2的中心并现浇混凝土芯3，从而形成强度和刚度都比水泥土搅拌桩大得多的劲性芯桩。
所述的钻杆55为钢质空心管，由上钻杆551和下钻杆552构成，该上钻杆551顶端连接动力头53，上钻杆551内设有注水管585，且注水管一端由钻杆55的侧壁外露并接通水泵，注水管585另一端位于波纹管4上方，并可向波纹管内注水，上钻杆551底端设有法兰553；所述的下钻杆552顶端也设有法兰553，故上钻杆551、下钻杆552之间通过法兰553进行连接；波纹管4活动套装在下钻杆552内，钻头57设置在下钻杆552底端。
所述的波纹管4是以聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)或高密度聚乙烯（HDPE）为主要原料，经热熔挤出成型环状结构外壁和平滑内壁的双壁空心管，其外径比钻杆内径小2～4mm；波纹管顶部侧壁设有如图5所示的排气孔41，供波纹管4内注水时排气之用，当波纹管4内注水后，既可防止波纹管被未初凝的水泥土搅拌桩2挤压变形，又可增加波纹管4向下的重力，避免由于钻杆55上升过程中难以留置波纹管4和钻头57；所述的波纹管4也可采用钢带增强聚乙烯螺旋波纹管，单根长度不足时可采用现行规范规定的热熔挤出焊接、电熔带连接、收缩管连接和卡箍等连接方式。
而钻头57呈漏斗状，与波纹管4采用相同的材料制作，下钻杆552底端如图4所示与钻头57顶面紧贴密闭接触而不漏水，波纹管4的下端与钻头57顶面用环氧树脂粘结密封固定，以起到封闭波纹管4的作用，则波纹管内注水时不渗漏水；水泥土搅拌桩2完成并拔出钻杆55后留置波纹管4时，钻头57和波纹管4就会同步留置在水泥土搅拌桩2内而作为现浇混凝土芯3。
所述软土层1内的水泥浆主要是由钻杆55内的压浆管组59向钻杆55底端喷出的，该压浆管组59包括两根对称固定在钻杆55外壁的垂直压浆管591、及设置在钻杆55底端并位于钻头57上方的环形压浆管592；所述的垂直压浆管591上端外接水泥浆等固化剂输送泵，垂直压浆管591下端连通环形压浆管592，该环形压浆管上设有3～4个对称分布的喷浆头593，则固化剂输送泵经压浆管组59就能从喷浆头593喷出水泥浆。
另外，下钻杆552顶部设有将波纹管4和钻头57可拆式安装在下钻杆552内的紧固组件，该紧固组件主要是由如图2、图3所示的拉杆58、拉杆栓583和抱箍6等构成。
所述的拉杆58为钢质圆杆，并置于下钻杆552和波纹管4的轴心，拉杆58下端与钻头57通过拉杆螺栓582作可拆式连接，拉杆58上端为一体成型的圆环状拉杆环581。
所述的拉杆栓583为钢质圆杆，设置在波纹管4上端，其一端为螺帽形，另一端设有插销孔，而位于下钻杆552顶端的法兰553下方的侧壁上设有两个滑槽61，这两个滑槽以下钻杆552的轴心为中心作对称设置，每个滑槽61的竖向延伸长度为1m~2m，宽度比拉杆栓583直径大1mm~2mm，拉杆栓从下钻杆552一侧的滑槽61插入，再水平穿过拉杆环581后从下钻杆552另一侧的滑槽61穿出，插销孔内插入插销584作临时固定，则通过拉杆栓583使得拉杆58、波纹管4和钻头57形成一体，拉杆栓583的两端正好位于两个滑槽61内。
所述的抱箍6可拆式紧贴安装在拉杆栓583下部的下钻杆552外，该抱箍6抱紧在下钻杆552外，并定位拉杆栓583两端在滑槽61内的升降移动位置，抱箍6是由左、右两半片半圆环状抱箍对合后联接而成，其翼板上设有紧固螺栓，当抱箍紧抱后就能紧密固定在下钻杆552上，也就将拉杆58、拉杆栓583、波纹管4和钻头57给予临时固定。当抱箍6卸去时，拉杆栓583的两端可在滑槽61内作升降移动，也带动波纹管4和钻头57在下钻杆552内作同步升降移动。
因此，通过该水泥搅拌桩机5就能在混凝土搅拌桩2内现浇混凝土芯3，为了使现浇混凝土芯的桩端轴力经过水泥土搅拌桩2传递到持力层时能得到足够的扩散，而且不至于使高强度的现浇混凝土芯3刺穿水泥土搅拌桩2的底端，现浇混凝土芯3长度比水泥土搅拌桩短1m ~1.5m，现浇混凝土芯直径与水泥土搅拌桩直径之比不小于0.3，现浇混凝土芯的外包水泥土厚度不小于120mm，现浇混凝土芯自身的长宽之比不大于80，而现浇混凝土芯为直接灌注水泥混凝土成型，也可根据需要配置钢筋笼。
本发明所述实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外还应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围内。
Claims (6)
1.一种现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工方法，其特征在于该施工方法包括如下步骤：
步骤一、根据水泥土搅拌桩（2）的长度和直径选择或制作水泥搅拌桩机（5），设计钻杆（55）内外直径和滑槽（61）尺寸，以及波纹管（4）规格尺寸，法兰（553）、抱箍（6）、拉杆（58）、拉杆栓（583）和钻头（57）的尺寸；
步骤二、组装下钻杆（552）、波纹管（4）、钻头（57），以及由拉杆（58）、拉杆栓（583）、抱箍（6）共同组成的紧固组件；
①由下钻杆（552）顶端的法兰处装入波纹管（4）；
②将钻头（57）顶面与波纹管（4）下端作密封固定；
③由下钻杆（552）顶端的法兰（553）处向波纹管（4）内装入拉杆（58），该拉杆下端与钻头（57）之间以拉杆螺栓（582）作可拆式连接；
④拉杆栓（583）从下钻杆（552）一侧的滑槽（61）穿入，并水平穿过拉杆环（581）后从下钻杆（552）另一侧的滑槽（61）穿出，插销孔内插入插销（584）作临时固定；
⑤紧贴拉杆栓（583）下部将抱箍（6）套在下钻杆（552）外，拧紧翼板上的紧固螺栓，并使抱箍（6）抱紧在下钻杆（552）外；
⑥在下钻杆（552）与波纹管（4）之间的缝隙和波纹管（4）内灌水检查，保证钻头（57）顶面与下钻杆（552）底端、钻头（57）顶面与波纹管（4）下端的相接处均不漏水；
步骤三、水泥搅拌桩机就位并安装下钻杆
①测量放样后，多功能水泥搅拌桩机就位；
②将组装好的下钻杆（552）起吊至水泥搅拌桩机（5）的动力头（53）底部的上钻杆（551）底端，并将上钻杆和下钻杆进行法兰连接以形成完整的钻杆（55）；
③钻杆（55）和钻头（57）定位准确后，定位夹（54）固定钻杆（55）、钻头（57）的位置；
步骤四、压浆管组（59）外接固化剂输送泵并输送水泥浆；
步骤五、启动动力头（53）的旋转功能，钻杆（55）搅拌旋转喷浆下沉至软土层内的要求深度；
步骤六、钻杆（55）搅拌旋转喷浆上升至地面；
步骤七、重复步骤五～步骤六共三次，水泥土搅拌桩（2）施工完成；
步骤八、钻杆（55）搅拌旋转不喷浆下沉至离水泥土搅拌桩（2）规定深度以上1m～1.5m，动力头（53）停止工作；
步骤九、留置波纹管
①注水管（585）外接水泵并向波纹管（4）内注满水；
②卸去抱箍（6）；
③人工或使用辅助机械压住拉杆栓（583）的两端；
④启动动力头（53）的振动功能，钻杆（55）缓慢上升，拉杆栓（583）从滑槽（61）顶部滑至滑槽底部时即停止动力头（53）的振动上升，并撤除拉杆栓（583）两端的压住力；
⑤抽出拉杆栓（583）；
⑥再次启动动力头（53）的振动功能，钻杆（55）缓慢上升，将钻头（57）、拉杆（58）和波纹管（4）同步留置在水泥搅拌桩（2）的中心；
⑦拆除上钻杆（551）和下钻杆（552）的法兰连接，动力头（53）转动一定角度使上钻杆（551）和下钻杆（552）分离；
⑧使用人工或辅助机械旋转拉杆（58）上端，并拆除拉杆下端与钻头（57）的连接，抽出拉杆（58）；
步骤十、待水泥土搅拌桩（2）的水泥浆初凝后，抽干波纹管（4）内水；
步骤十一、根据需要在波纹管（4）内安放钢筋笼；
步骤十二、在波纹管（4）内灌注混凝土并养护，至此单根现浇混凝土芯水泥土搅拌桩施工完毕，水泥搅拌桩机（5）转至下一根现浇混凝土芯水泥土搅拌桩施工。
2.根据权利要求1所述的现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工方法，其特征在于所述的水泥土搅拌桩（2）施工完成后，钻杆（55）、波纹管（4）和钻头（57）均处于水泥土搅拌桩（2）底端的设计高度，在波纹管（4）内注满水，且钻杆（55）开始振动上升时，波纹管（4）所受的向上摩阻力为最大，并满足如下公式：
公式一、
当时，；当时，；于是钻杆（55）受到波纹管（4）长度向下的摩擦力而减少的提升力，即波纹管（4）长度受到钻杆（55）向上的提升力产生的摩擦力总和为
公式二、
波纹管（4）长度受到钻杆向上的提升力产生的摩擦力总和小于波纹管（4）和钻头（57）自重和波纹管（4）内水体重量之和，钻杆（55）振动上升时便能把波纹管（4）留置在水泥土搅拌桩（2）内；
在公式一、公式二中，
——钻杆（55）上任一点深度截面，；
——钻杆（55）上任一点深度向上的提升力，；
——钻杆（55）上任一点深度向上的提升力引起的波纹管（4）的正压力，；
——钻杆（55）顶端向上的提升力，；
——钻杆（55）底端向上的提升力，；
——待定系数，，为钻杆（55）顶端向上的提升力，；
——波纹管（4）受到钻杆（55）向上的摩擦力总和，；
——波纹管（4）与钻杆（55）内位置的偏差半径，；
——波纹管（4）与钻杆（55）之间的摩擦系数，无量纲；
——波纹管（4）与钻杆（55）内位置的偏差系数，由试验确定，无试验数据时，取；
——波纹管（4）留置在水泥土搅拌桩（2）中的长度，；
——波纹管（4）上任一截面深度与钻杆（5）垂直轴的夹角，；
——波纹管（4）和钻头（57）自重，；
——波纹管（4）内水体重量，。
3.根据权利要求1所述的现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工方法，其特征在于所述的波纹管（4）外径比下钻杆（552）内径小2mm ~4mm，波纹管（4）顶部侧壁设有排气孔（41）， 波纹管（4）下端与钻头（57）顶面之间设有作粘结密封固定的环氧树脂，该钻头（57）成漏斗状，并与波纹管（4）为同一材质制成。
4.根据权利要求1所述的现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工方法，其特征在于所述的现浇混凝土芯（3）长度比水泥土搅拌桩（2）短1m ~1.5m，现浇混凝土芯（3）直径与水泥土搅拌桩（2）直径之比不小于0.3，现浇混凝土芯（3）的外包水泥土厚度不小于120mm，现浇混凝土芯（3）自身的长宽之比不大于80，该现浇混凝土芯（3）为直接灌注水泥混凝土成型或配置钢筋。
5.根据权利要求1所述的现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工方法，其特征在于所述的压浆管组（59）包括固定在钻杆（55）外壁的垂直压浆管（591）、及设置在钻杆（55）底端并位于钻头（57）上方的环形压浆管（592）；所述的垂直压浆管（591）上端外接固化剂输送泵，垂直压浆管（591）下端连通环形压浆管（592），该环形压浆管上设有多个喷浆头（593）。
6.根据权利要求1所述的现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工方法，其特征在于所述的水泥搅拌桩机（5）包括机身（51）、吊绳（52）、动力头（53）和空心结构的钻杆（55），该钻杆内设有向钻杆（55）底端喷出水泥浆的压浆管组（59），钻杆（55）外表面设有搅拌片（56），该搅拌片被钻杆（55）带动旋转而在软土层（1）内混合搅拌水泥浆和土体并形成水泥土搅拌桩（2）；所述的机身（51）与钻杆（55）之间设有刚性连接并定位钻杆位置的定位夹（54）。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109083133A (zh) * | 2018-08-31 | 2018-12-25 | 汪长仁 | 一种排气型的桩灌注器 |
| CN109898569A (zh) * | 2019-04-17 | 2019-06-18 | 朱建新 | 复合水泥土桩的检测施工方法 |
| CN111042228A (zh) * | 2019-12-29 | 2020-04-21 | 北京中岩大地科技股份有限公司 | 一种多功能搅拌模型试验箱及其使用方法 |
| WO2021098356A1 (zh) * | 2019-11-19 | 2021-05-27 | 国家电网有限公司 | 一种评价混凝土浇筑质量的模拟装置及方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006063568A (ja) * | 2004-08-25 | 2006-03-09 | Asahi Kasei Construction Materials Co Ltd | ソイルセメント合成杭の造成方法 |
| CN103015410A (zh) * | 2012-12-12 | 2013-04-03 | 中铁建设集团有限公司 | 一种复合材料桩及其制作方法 |
| CN105064330A (zh) * | 2015-08-17 | 2015-11-18 | 建设综合勘察研究设计院有限公司 | 一种用于现浇劲芯复合桩的双管路钻头 |
| CN107190755A (zh) * | 2017-07-19 | 2017-09-22 | 上海宝冶集团有限公司 | 一次性高压旋喷加筋水泥土桩锚支护施工工法 |
-
2018
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006063568A (ja) * | 2004-08-25 | 2006-03-09 | Asahi Kasei Construction Materials Co Ltd | ソイルセメント合成杭の造成方法 |
| CN103015410A (zh) * | 2012-12-12 | 2013-04-03 | 中铁建设集团有限公司 | 一种复合材料桩及其制作方法 |
| CN105064330A (zh) * | 2015-08-17 | 2015-11-18 | 建设综合勘察研究设计院有限公司 | 一种用于现浇劲芯复合桩的双管路钻头 |
| CN107190755A (zh) * | 2017-07-19 | 2017-09-22 | 上海宝冶集团有限公司 | 一次性高压旋喷加筋水泥土桩锚支护施工工法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109083133A (zh) * | 2018-08-31 | 2018-12-25 | 汪长仁 | 一种排气型的桩灌注器 |
| CN109898569A (zh) * | 2019-04-17 | 2019-06-18 | 朱建新 | 复合水泥土桩的检测施工方法 |
| WO2021098356A1 (zh) * | 2019-11-19 | 2021-05-27 | 国家电网有限公司 | 一种评价混凝土浇筑质量的模拟装置及方法 |
| CN111042228A (zh) * | 2019-12-29 | 2020-04-21 | 北京中岩大地科技股份有限公司 | 一种多功能搅拌模型试验箱及其使用方法 |
| CN111042228B (zh) * | 2019-12-29 | 2024-02-13 | 北京中岩大地科技股份有限公司 | 一种多功能搅拌模型试验箱及其使用方法 |
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