CN108755671A - 一种富水砾砂层三轴搅拌桩施工方法 - Google Patents
一种富水砾砂层三轴搅拌桩施工方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种富水砾砂层三轴搅拌桩施工方法，属于围护桩施工技术领域，主要步骤包括：施工场地平整→桩位放样→开挖导向沟槽→搅拌桩孔位定位→桩机就位与垂直度校正→水泥浆液拌制→注浆搅拌下沉→喷浆搅拌提升→注浆搅拌下沉→注浆搅拌下沉。本发明通过详细试桩结果得到的指标参数，对施工过程中的水灰比、流量、下钻提升速度、下钻提升时间、总流量、总时间进行设定，可以有效提高施工效率，进而提高工程施工质量，有效提高成桩效果及质量、确保设计水泥掺量效果最大化。
Description
技术领域
本发明涉及围护桩施工技术领域，具体涉及一种富水砾砂层三轴搅拌桩施工方法。
背景技术
三轴搅拌桩施工法作为一种基坑围护挡土、止水帷幕的工法，在工程施工中得到了越来越广泛的应用，并且取得了较为成熟的施工经验。
由于富水砂砾层中含水量丰富，渗透系数大，水泥浆在富水砂层中存在流失现象，三轴搅拌桩的成桩效果往往不佳。为了更好的达到设计及规范要求，确保工程施工安全。通过采用单变量法，对富水砾砂层三轴搅拌桩施工的各项参数进行调试，完成试桩总结，通过控制不同地层的水灰比、流量、下钻、提钻速度、喷浆情况、时间，形成一种富水砾砂层的三轴搅拌桩施工方法。
如中国专利申请号为CN201710030294.6的专利公布了一种三轴搅拌桩套打钢筋砼灌注桩基坑围护的施工方法，包括以下步骤：(1)施工放样；(2)开挖沟槽；(3)三轴搅拌桩施工；(4)拌制水泥浆液，开启空压机，送浆至桩机钻头；(5)钻头喷浆、气并切割土体下沉到设计桩底标高；(6)钻头喷浆、气并提升到设计桩顶标高；(7)采用步骤(1)-(6)的方法施工第二排搅拌桩；(8)养护后，进行钻孔灌注桩套打施工。该发明有效解决了二轴搅拌桩止水帷幕最大有效深度不足及围护结构施工场地严重受限的问题。但是其无法解决富水砂砾层施工过程中渗水系数大导致水泥浆流失的现象。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种富水砾砂层三轴搅拌桩施工方法，通过严格控制施工过程中的水灰比、流量、下钻、提钻速度、喷浆速度、时间，从而达到设计及标准要求的水泥掺量、强度、抗渗系数指标，避免水泥浆流失。
所述富水砾砂层三轴搅拌桩施工方法，其步骤包括：
步骤1：平整施工场地
施工前，先进行施工区域内的场地平整，清除表层硬物，夯实素土；
步骤2：桩位放样
根据提供的坐标基准点，进行放样定位及高程引测。
步骤3：开挖导向沟槽
根据放样出的三轴搅拌桩中心线，用挖掘机沿围护中心线开掘沟槽，沟槽宽1.0m，沟槽深度为0.6～1.0m；
步骤4：三轴搅拌桩桩位定位
根据施工需求和测量控制点放出桩位，控制桩位平面偏差不大于2cm；三轴搅拌桩直径为850mm，轴心距为600mm，三轴搅拌桩搭接250mm，并做好相应标记。
步骤5：桩机就位与垂直度校正
移动三轴搅拌桩的桩机到达作业位置，调整桩架垂直度达到0.5％以上；在桩机上焊接一半径为5cm的铁圈，10m高处悬挂一铅锤，使铅锤正好通过铁圈中心；每次施工前调节钻杆，使铅锤位于铁圈内，钻杆垂直度误差控制在0.5％内；桩机定位后，对桩机的桩位进行复核，偏差小于20mm；
步骤6：确定施工技术参数
步骤6.1：施工技术参数设置
根据施工需求确定水泥桩长L，其中在富水砂层内的长度为L1，富水砂层上的长度为L2，水泥桩长L＝L1+L2，水泥桩长以L以m计量；
横截面积为Sm2，设计水泥平均掺量不小于A％，渗透系数不应大于B cm/s，,28天无侧限抗压强度标准值不低于C MPa；水泥平均掺量为A％时，富水砂层以上(A-D)％，富水砂层中(A+D)％，则：
(1)富水砂层以上的单幅水泥桩水泥用量M1＝水泥掺量×土体容重×桩长×截面积＝(A-D)％×1.8×L2×S T
水灰比取1.5，比重＝(1+1.5)/(1.5+1/3.1)＝1.37
配比而成的水泥浆质量＝水泥量×(水灰比+1)＝M1×(1+1.5)T
水泥浆体积V1＝水泥浆重/水泥浆比重＝M1×(1+1.5)/1.37m3
按照下降时喷浆75％，提升时喷浆25％，流量采用单管145L/min,则双管喷浆为290L/min；
下钻时喷浆量时间t1＝水泥浆总体积×3/4/流量＝V1×3/4/0.29min
下钻喷浆速度U1＝深度/时间＝L2/t1m/min
上提时喷浆量时间t2＝水泥浆总体积×1/4/流量＝V1×1/4/0.29min
上提喷浆速度U2＝深度/时间＝L2/t2m/min
(2)富水砂层以内的单幅水泥桩水泥用量M2＝水泥掺量×土体容重×桩长×截面积＝(A+D)％×1.8×L1×S T
水灰比取1，比重＝(1+1)/(1+1/3.1)＝1.51
配比而成的水泥浆质量＝水泥量×(水灰比+1)＝M2×(1+1)T
水泥浆体积V2＝水泥浆重/水泥浆比重＝M2×(1+1)/1.51m3
按照下降时喷浆75％，提升时喷浆25％，流量采用单管145L/min,则双管喷浆为290L/min；
下钻时喷浆量时间t3＝水泥浆总体积×3/4/流量＝V2×3/4/0.29min
下钻喷浆速度U3＝深度/时间＝L1/t3m/min
上提时喷浆量时间t4＝水泥浆总体积×1/4/流量＝V2×1/4/0.29min
上提喷浆速度U4＝深度/时间＝L1/t4m/min
步骤6.2：高压风管设置
下沉过程中,在富水砂层以上时，机械正常功率送风；在富水砂层内时，减小送风至正常功率的50％；在底部旋转喷浆时，停止送风；提升过程中，在富水砂层内提升时，机械正常功率送风；在富水砂层以上提升时，停止送风；
步骤7：水泥浆液拌制
采用自动拌浆系统搅拌P042.5级普通硅酸盐水泥，并储存于水泥库，在富水砂层以上地层水泥浆液的水灰比为1.5～2.0，在富水砂层内地层水泥浆液的水灰比为1.0～1.5，注浆时通过2台注浆泵2条管路同时注入，单管注浆流量约145L/Min；
步骤8：注浆搅拌下沉
启动电动机，放松卷扬机使钻掘搅拌机的搅拌头自上而下切土搅拌下沉，直到搅拌头下沉钻进至桩底标高；下沉过程中喷浆量占步骤6中计算出的水泥浆量的70～80％，下沉过程中控制高压风管，在富水砂层以上时，机械正常功率送风；在富水砂层内时，减小送风至正常功率的50％；在底部旋转喷浆时，停止送风；
步骤9：喷浆搅拌提升
钻掘搅拌机下沉到设计深度后，在底部停顿持续喷浆60s，同时旋转钻掘搅拌机的搅拌钻头；连续泵送，并提升至超设计比设计桩头高50cm处，保证成桩质量，提升过程中喷浆占步骤6中计算出的水泥浆量的20～30％；提升过程中，在富水砂层内提升时，机械正常功率送风；在富水砂层以上提升时，停止送风；
进一步地，步骤7中，水泥浆配制好后，停滞时间不超过2小时，搭接施工的相邻搅拌桩施工间隔不得超过24小时。
进一步地，步骤8和步骤9中，钻掘搅拌机下沉速度与提升速度均匀、并连续注入预先拌制的水泥浆，钻杆提升完毕时，水泥浆全部注完。
本发明的有益效果是：
1、通过详细试桩结果得到的指标参数，对施工过程中的水灰比、流量、下钻提升速度、下钻提升时间、总流量、总时间进行设定，可以有效提高施工效率，进而提高工程施工质量。
2、严格按照参数设定施工，可有效保障三轴搅拌桩的成桩质量、满足设计及规范对于成桩强度及渗水性的要求。
3、有效提高成桩效果及质量、确保设计水泥掺量效果最大化。
具体实施方式
实施例1
本发明所述富水砾砂层三轴搅拌桩施工方法，其步骤包括：
步骤1：平整施工场地
施工前，先进行施工区域内的场地平整，清除表层硬物，夯实素土；
步骤2：桩位放样
根据提供的坐标基准点，按照设计图进行放样定位及高程引测，并做永久及临时标志；
步骤3：开挖导向沟槽
根据放样出的三轴搅拌桩中心线，用挖掘机沿围护中心线开掘沟槽，沟槽宽1.0m，沟槽深度为0.6～1.0m；；场地遇有地下障碍物时，利用挖掘机炮头将地下障碍物破除干净，如破除后产生过大的空洞，则需回填压实，重新开挖沟槽；开挖沟槽余土应及时处理，以保证工法正常施工，并达到文明施工工地要求；
步骤4：三轴搅拌桩桩位定位
由现场技术员根据施工需求和测量控制点放出桩位，桩位平面偏差不大于2cm；三轴搅拌桩直径为850mm，轴心距为600mm，三轴搅拌桩搭接250mm；用红色油漆做好标记，保证搅拌桩每次准确定位；
步骤5：桩机就位与垂直度校正
用卷扬机和人力移动三轴搅拌桩的桩机到达作业位置，并调整桩架垂直度达到0.5％以上。在桩机上焊接一半径为5cm的铁圈，10m高处悬挂一铅锤，使铅锤正好通过铁圈中心。每次施工前必须适当调节钻杆，使铅锤位于铁圈内，即把钻杆垂直度误差控制在0.5％内。
桩机移位由当班机长统一指挥，移动前必须仔细观察现场情况，移位要作到平稳、安全。桩机定位后，由当班机长配合技术员对桩机的桩位进行复核，偏差小于20mm。
为便于成桩深度的控制，施工前应在钻杆上做好相应的标记，控制搅拌桩桩长不得小于设计桩长，当桩长变化时擦去旧标记，做好新标记。
步骤6：确定施工技术参数
步骤6.1：施工技术参数设置
根据施工需求确定水泥桩长L，其中在富水砂层内的长度为L1，富水砂层上的长度为L2，水泥桩长L＝L1+L2，水泥桩长以米(m)计量；
横截面积为Sm2，设计水泥平均掺量不小于A％，渗透系数不应大于B cm/s，,28天无侧限抗压强度标准值不低于C MPa；水泥平均掺量为A％时，富水砂层以上(A-D)％，富水砂层中(A+D)％，则：
(2)富水砂层以上的单幅水泥桩水泥用量M1＝水泥掺量×土体容重×桩长×截面积＝(A-D)％×1.8×L2×S T
水灰比取1.5，比重＝(1+1.5)/(1.5+1/3.1)＝1.37
配比而成的水泥浆质量＝水泥量×(水灰比+1)＝M1×(1+1.5)T
水泥浆体积V1＝水泥浆重/水泥浆比重＝M1×(1+1.5)/1.37m3
按照下降时喷浆75％，提升时喷浆25％，流量采用单管145L/min,则双管喷浆为290L/min；
下钻时喷浆量时间t1＝水泥浆总体积×3/4/流量＝V1×3/4/0.29min
下钻喷浆速度U1＝深度/时间＝L2/t1m/min
上提时喷浆量时间t2＝水泥浆总体积×1/4/流量＝V1×1/4/0.29min
上提喷浆速度U2＝深度/时间＝L2/t2m/min
(2)富水砂层以内的单幅水泥桩水泥用量M2＝水泥掺量×土体容重×桩长×截面积＝(A+D)％×1.8×L1×S T
水灰比取1，比重＝(1+1)/(1+1/3.1)＝1.51
配比而成的水泥浆质量＝水泥量×(水灰比+1)＝M2×(1+1)T
水泥浆体积V2＝水泥浆重/水泥浆比重＝M2×(1+1)/1.51m3
按照下降时喷浆75％，提升时喷浆25％，流量采用单管145L/min,则双管喷浆为290L/min；
下钻时喷浆量时间t3＝水泥浆总体积×3/4/流量＝V2×3/4/0.29min
下钻喷浆速度U3＝深度/时间＝L1/t3m/min
上提时喷浆量时间t4＝水泥浆总体积×1/4/流量＝V2×1/4/0.29min
上提喷浆速度U4＝深度/时间＝L1/t4m/min
步骤6.2：高压风管设置
下沉过程中,在富水砂层以上时，机械正常功率送风；在富水砂层内时，减小送风至正常功率的50％；在底部旋转喷浆时，停止送风；提升过程中，在富水砂层内提升时，机械正常功率送风；在富水砂层以上提升时，停止送风；
步骤7：水泥浆液拌制
采用自动拌浆系统搅拌P042.5级普通硅酸盐水泥，并储存于水泥库，在富水砂层以上地层水泥浆液的水灰比为1.5～2.0，在富水砂层内地层水泥浆液的水灰比为1.0～1.5，注浆时通过2台注浆泵2条管路同时注入，单管注浆流量约145L/Min；
步骤8：注浆搅拌下沉
启动电动机，放松卷扬机使钻掘搅拌机的搅拌头自上而下切土搅拌下沉，直到搅拌头下沉钻进至桩底标高；下沉过程中喷浆量占步骤6中计算出的水泥浆量的70～80％，下沉过程中控制高压风管，在富水砂层以上时，机械正常功率送风；在富水砂层内时，减小送风至正常功率的50％；在底部旋转喷浆时，停止送风；
步骤9：喷浆搅拌提升
钻掘搅拌机下沉到设计深度后，在底部停顿持续喷浆60s，同时旋转钻掘搅拌机的搅拌钻头；连续泵送，并提升至超设计比设计桩头高50cm处，保证成桩质量，提升过程中喷浆占步骤6中计算出的水泥浆量的20～30％；提升过程中，在富水砂层内提升时，机械正常功率送风；在富水砂层以上提升时，停止送风；
进一步地，步骤7中，水泥浆配制好后，停滞时间不超过2小时，搭接施工的相邻搅拌桩施工间隔不得超过24小时。
进一步地，步骤8和步骤9中，钻掘搅拌机下沉速度与提升速度均匀、并连续注入预先拌制的水泥浆，钻杆提升完毕时，水泥浆全部注完。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (3)
1.一种富水砾砂层三轴搅拌桩施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：平整施工场地
施工前，先进行施工区域内的场地平整，清除表层硬物，夯实素土；
步骤2：桩位放样
根据提供的坐标基准点，进行放样定位及高程引测。
步骤3：开挖导向沟槽
根据放样出的三轴搅拌桩中心线，用挖掘机沿围护中心线开掘沟槽，沟槽宽1.0m，沟槽深度为0.6～1.0m；
步骤4：三轴搅拌桩桩位定位
根据施工需求和测量控制点放出桩位，控制桩位平面偏差不大于2cm；三轴搅拌桩直径为850mm，轴心距为600mm，三轴搅拌桩搭接250mm，并做好相应标记。
步骤5：桩机就位与垂直度校正
移动三轴搅拌桩的桩机到达作业位置，调整桩架垂直度达到0.5％以上；在桩机上焊接一半径为5cm的铁圈，10m高处悬挂一铅锤，使铅锤正好通过铁圈中心；每次施工前调节钻杆，使铅锤位于铁圈内，钻杆垂直度误差控制在0.5％内；桩机定位后，对桩机的桩位进行复核，偏差小于20mm；
步骤6：确定施工技术参数
步骤6.1：施工技术参数设置
根据施工需求确定水泥桩长L，其中在富水砂层内的长度为L1，富水砂层上的长度为L2，水泥桩长L＝L1+L2，水泥桩长以m计量；
横截面积为Sm2，设计水泥平均掺量不小于A％，渗透系数不应大于B cm/s，,28天无侧限抗压强度标准值不低于C MPa；水泥平均掺量为A％时，富水砂层以上(A-D)％，富水砂层中(A+D)％，则：
(1)富水砂层以上的单幅水泥桩水泥用量M1＝水泥掺量×土体容重×桩长×截面积＝(A-D)％×1.8×L2×S T
水灰比取1.5，比重＝(1+1.5)/(1.5+1/3.1)＝1.37
配比而成的水泥浆质量＝水泥量×(水灰比+1)＝M1×(1+1.5)T
水泥浆体积V1＝水泥浆重/水泥浆比重＝M1×(1+1.5)/1.37m3
按照下降时喷浆75％，提升时喷浆25％，流量采用单管145L/min,则双管喷浆为290L/min；
下钻时喷浆量时间t1＝水泥浆总体积×3/4/流量＝V1×3/4/0.29min
下钻喷浆速度U1＝深度/时间＝L2/t1m/min
上提时喷浆量时间t2＝水泥浆总体积×1/4/流量＝V1×1/4/0.29min
上提喷浆速度U2＝深度/时间＝L2/t2m/min
(2)富水砂层以内的单幅水泥桩水泥用量M2＝水泥掺量×土体容重×桩长×截面积＝(A+D)％×1.8×L1×S T
水灰比取1，比重＝(1+1)/(1+1/3.1)＝1.51
配比而成的水泥浆质量＝水泥量×(水灰比+1)＝M2×(1+1)T
水泥浆体积V2＝水泥浆重/水泥浆比重＝M2×(1+1)/1.51m3
按照下降时喷浆75％，提升时喷浆25％，流量采用单管145L/min,则双管喷浆为290L/min；
下钻时喷浆量时间t3＝水泥浆总体积×3/4/流量＝V2×3/4/0.29min
下钻喷浆速度U3＝深度/时间＝L1/t3m/min
上提时喷浆量时间t4＝水泥浆总体积×1/4/流量＝V2×1/4/0.29min
上提喷浆速度U4＝深度/时间＝L1/t4m/min
步骤6.2：高压风管设置
下沉过程中,在富水砂层以上时，机械正常功率送风；在富水砂层内时，减小送风至正常功率的50％；在底部旋转喷浆时，停止送风；提升过程中，在富水砂层内提升时，机械正常功率送风；在富水砂层以上提升时，停止送风；
步骤7：水泥浆液拌制
采用自动拌浆系统搅拌P042.5级普通硅酸盐水泥，并储存于水泥库，在富水砂层以上地层水泥浆液的水灰比为1.5～2.0，在富水砂层内地层水泥浆液的水灰比为1.0～1.5，注浆时通过2台注浆泵2条管路同时注入，单管注浆流量约145L/Min；
步骤8：注浆搅拌下沉
启动电动机，放松卷扬机使钻掘搅拌机的搅拌头自上而下切土搅拌下沉，直到搅拌头下沉钻进至桩底标高；下沉过程中喷浆量占步骤6中计算出的水泥浆量的70～80％，下沉过程中控制高压风管，在富水砂层以上时，机械正常功率送风；在富水砂层内时，减小送风至正常功率的50％；在底部旋转喷浆时，停止送风；
步骤9：喷浆搅拌提升
钻掘搅拌机下沉到设计深度后，在底部停顿持续喷浆60s，同时旋转钻掘搅拌机的搅拌钻头；连续泵送，并提升至超设计比设计桩头高50cm处，保证成桩质量，提升过程中喷浆占步骤6中计算出的水泥浆量的20～30％；提升过程中，在富水砂层内提升时，机械正常功率送风；在富水砂层以上提升时，停止送风。
2.根据权利要求1所述的一种富水砾砂层三轴搅拌桩施工方法，其特征在于，所述步骤7中，水泥浆配制好后，停滞时间不超过2小时，搭接施工的相邻搅拌桩施工间隔不得超过24小时。
3.根据权利要求1所述的一种富水砾砂层三轴搅拌桩施工方法，其特征在于，所述步骤8和步骤9中，钻掘搅拌机下沉速度与提升速度均匀、并连续注入预先拌制的水泥浆，钻杆提升完毕时，水泥浆全部注完。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110499757A (zh) * | 2019-08-27 | 2019-11-26 | 中铁二局集团有限公司 | 一种富水砂层三轴搅拌桩施工方法 |
| CN111072340A (zh) * | 2019-12-03 | 2020-04-28 | 中国水利水电第七工程局有限公司 | 一种深厚富水砂层地连墙槽壁加固材料的配置方法 |
| CN111897208A (zh) * | 2020-07-16 | 2020-11-06 | 东南大学 | 一种基于多级模糊控制器的水泥搅拌桩施工参数确定方法 |
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