CN109235429A - 一种海相地质多向加芯砂浆搅拌桩施工工法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种海相地质多向加芯砂浆搅拌桩施工工法，结合了搅拌桩与预制芯桩的优点，可实现搅拌桩与芯桩作业同步进行施工，扬长避短，提高工作效率，使桩体受力更趋合理，为工程的顺利实施、创造良好的生产环境、实现安全生产与经济效益和谐统一的目的。该多向加芯搅拌桩桩施工在工期进度和成本上均存在优势：成桩速度快，后续工作少，同等承载力要求下，成本较管桩节约20％以上；原位加固，无泥浆、渣土外运费用，无需截桩头，节省混凝土用量；环保优势：减少了冒浆，场地简洁性好，节能减耗，无泥浆污染，渣土外运；不需要弃土场地。
Description
技术领域
本发明涉及工程施工技术领域，具体而言，涉及一种海相地质多向加芯砂浆搅拌桩施工工法。
背景技术
海相沉积的软土主要为淤泥质黏土，和夹粉沙的层状淤泥质土其工程特征为：高灵敏性、高孔隙比、高含水率、高压缩性、低强度、低承载力、低渗透性及流变性能显著等特点。因此在铁路路基施工中，海相沉积的软土地基加固处理是否成功，是保证铁路路基施工质量和开通后铁路行车安全的关键技术问题。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种海相地质多向加芯砂浆搅拌桩施工工法，所述的施工方法结合了搅拌桩与预制芯桩的优点，可实现搅拌桩与芯桩作业同步进行施工，扬长避短，提高工作效率，使桩体受力更趋合理，为工程的顺利实施、创造良好的生产环境、实现安全生产与经济效益和谐统一的目的。该多向加芯搅拌桩桩施工在工期进度和成本上均存在优势：成桩速度快，后续工作少，同等承载力要求下，成本较管桩节约20％以上；原位加固，无泥浆、渣土外运费用，无需截桩头，节省混凝土用量；环保优势：减少了冒浆，场地简洁性好，节能减耗，无泥浆污染，渣土外运；不需要弃土场地。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种海相地质多向加芯砂浆搅拌桩施工工法，包括以下步骤：
(1)在海相地质处，搭设后台，按设计芯桩位置进行测量放线，将钻机放置到指定桩位对中，调整钻机底盘，使钻架保持垂直；
优选的，所述调整钻机底盘采用锤球法进行调整；
(2)当钻机的搅拌头转速正常后，使其钻杆沿导向架向下搅拌切土，同时向土体喷射水泥浆；
优选的，所述钻机的搅拌头原地预转1～3min；
(3)钻机下钻达到设计高度或穿透软弱层至硬底以下时，停止下钻；
优选的，所述停止下钻后，在桩端就地持续喷浆搅拌不少于30s；
优选的，穿透所述软弱层至硬底以下0.5～0.8m时，停止下钻；
(4)钻进到达设计深度后，在水泥浆与桩端土充分搅拌后，再开始提升搅拌头，边喷浆边提升；
(5)将桩机移位后，30min内进行加压芯桩，使芯桩下沉入土，停止芯桩下沉；
优选的，所述芯桩下沉入土0.8-1.2m时，停止芯桩下沉；
优选的，所述芯桩下沉的速度为2～5m/min。
优选的，在步骤(1)中，所述钻架的垂直度小于1％，桩位偏差≤5cm；更优选的，在所述钻机工作的过程中，所述钻架的垂直度小于1.5％。
优选的，在步骤(2)中，所述钻机的钻进速度应控制在0.6～1.2m/min，转速60～100r/min；更优选的，所述钻机的钻进速度应控制在0.6～1.0m/min，转速70～80r/min。
优选的，在步骤(2)中，所述钻机电流控制在40～80A，更优选为40～60A，更优选为70～80A。
优选的，在步骤(2)中，所述水泥浆的制备方法，包括以下步骤：先加水，后加入水泥，搅拌时间不少于4min，更进一步优选的，所述水泥浆随拌随用，备用的水泥浆不超过2h。
优选的，在步骤(3)中，所述喷浆压力0.4～0.9Mpa。
优选的，在步骤(4)中，在所述提升的过程中，提升速度为1.0～1.5m/min，转速为80r～120r/min。
优选的，在步骤(4)中，所述喷浆压力为0.4～0.9Mpa。
优选的，在步骤(5)中，所述芯桩采用移动式插板机进行下沉操作，具体的，启动震动器使芯桩在震动状态下下沉。
优选的，在步骤(5)中，将所述芯桩分节，节与节之间采用预埋钢板焊接或钢套的方式进行连接；
更优选的，所述焊接操作后，冷却5-10分钟；
更优选的，所述节与节之间桩顶平整度小于2mm，桩身垂直度中心偏差小于5mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明所提供的海相地质多向加芯砂浆搅拌桩施工工法，所述的施工方法结合了搅拌桩与预制芯桩的优点，可实现搅拌桩与芯桩作业同步进行施工，扬长避短，提高工作效率，使桩体受力更趋合理，为工程的顺利实施、创造良好的生产环境、实现安全生产与经济效益和谐统一的目的。
(2)本发明所提供的海相地质多向加芯砂浆搅拌桩施工工法，最大限度地利用了原土，减少了冒浆，场地简洁性好，节约了水泥用量，节能减耗；无渣土外运；不需要弃土场地，避免产生废土。
(3)本发明所提供的海相地质多向加芯砂浆搅拌桩施工工法，施工时，无振动，无噪音，不需泥浆护壁，无泥浆污染，对环境不产生污染。
(4)本发明所提供的海相地质多向加芯砂浆搅拌桩施工工法，施工速度较快，且加固后能很快地投入使用，缩短了工期。
(5)本发明所提供的海相地质多向加芯砂浆搅拌桩施工工法，多向加芯搅拌桩的挤土效应较小，施工时一般只引起微小的或不引起土体隆起或侧移，故对周围环境的影响很小。
(6)多本发明所提供的海相地质多向加芯砂浆搅拌桩施工工法，与传统灌注桩和预制桩相比，相对造价较低。
(7)本发明所提供的海相地质多向加芯砂浆搅拌桩施工工法，对软土地基加固后的效果较好，且单桩承载力可达到甚至超过相同情况下的灌注桩的承载能力。
(8)本发明所提供的海相地质多向加芯砂浆搅拌桩施工工法，能有效地减小地基沉降，可用于沉降要求高的建筑物的基础。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的多向搅拌桩钻桩施工工艺流程示意图；
图2为本发明实施例提供的微振动压芯施工工艺流程示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
一种海相地质多向加芯砂浆搅拌桩施工工法，包括以下步骤：
(1)在海相地质处，搭设后台，按设计芯桩位置进行测量放线，将钻机放置到指定桩位对中，调整钻机底盘，使钻架保持垂直；
优选的，所述调整钻机底盘采用锤球法进行调整；
(2)当钻机的搅拌头转速正常后，使其钻杆沿导向架向下搅拌切土，同时向土体喷射水泥浆；
优选的，所述钻机的搅拌头原地预转1～3min；
(3)钻机下钻达到设计高度或穿透软弱层至硬底以下时，停止下钻；
优选的，所述停止下钻后，在桩端就地持续喷浆搅拌不少于30s；
优选的，穿透所述软弱层至硬底以下0.5～0.8m时，停止下钻；
(4)钻进到达设计深度后，在水泥浆与桩端土充分搅拌后，再开始提升搅拌头，边喷浆边提升；
(5)将桩机移位后，30min内进行加压芯桩，使芯桩下沉入土，停止芯桩下沉；
优选的，所述芯桩下沉入土0.8-1.2m时，停止芯桩下沉；
优选的，所述芯桩下沉的速度为2～5m/min。
采用本发明所提供的方法进行施工，机械利用率高，有效的降低了劳动力费用。多向加芯搅拌桩与传统灌注桩和预制桩相比，节省大量钢材，相对造价较低。多向加芯搅拌桩能有效地减小沉降，能作为对沉降要求较高的建筑物的基础。另外采用此工法施工提高了生产效率和施工进度，且保证了施工质量。
优选的，在步骤(1)中，所述钻架的垂直度小于1％，桩位偏差≤5cm；更优选的，在所述钻机工作的过程中，所述钻架的垂直度小于1.5％。
优选的，在步骤(2)中，所述钻机的钻进速度应控制在0.6～1.2m/min，转速60～100r/min；更优选的，所述钻机的钻进速度应控制在0.6～1.0m/min，转速70～80r/min。
优选的，在步骤(2)中，所述钻机电流控制在40～80A，更优选为40～60A，更优选为70～80A。
优选的，在步骤(2)中，所述水泥浆的强度为，水灰比为，泥浆比重为；
更优选的，所述水泥浆的制备方法，包括以下步骤：先加水，后加入水泥，搅拌时间不少于4min，更进一步优选的，所述水泥浆随拌随用，备用的水泥浆不超过2h。
优选的，在步骤(3)中，所述喷浆压力0.4～0.9Mpa。
优选的，在步骤(4)中，在所述提升的过程中，提升速度为1.0～1.5m/min，转速为80r～120r/min。
优选的，在步骤(4)中，所述喷浆压力为0.4～0.9Mpa。
优选的，在步骤(5)中，所述芯桩采用移动式插板机进行下沉操作，具体的，启动震动器使芯桩在震动状态下下沉。
优选的，在步骤(5)中，将所述芯桩分节，节与节之间采用预埋钢板焊接或钢套的方式进行连接；
更优选的，所述焊接操作后，冷却5-10分钟；
更优选的，所述节与节之间桩顶平整度小于2mm，桩身垂直度中心偏差小于5mm。
此工法应用特点：1、最大限度地利用了原土，避免产生废土。施工时，无振动，无噪音，不需泥浆护壁，不产生废水，无大量废土外运，对环境不产生污染。
2、施工速度较快，挤土效应较小，施工时一般只引起微小的或不引起土体隆起或侧移，故对周围环境的影响很小，且加固后能很快地投入使用，缩短了工期。
3、与传统灌注桩和预制桩相比，相对造价较低。4、对软土地基加固后的效果较好，且单桩承载力可达到甚至超过相同情况下的灌注桩的承载能力。能有效地减小地基沉降。
实施例1
(1)水泥浆制备：水泥制备先加水，后加入水泥，搅拌时间不少于4min。每盘拌和均匀后，用比重计测量水泥浆比重，符合要求储存在储浆桶内备用，浆液注入储浆桶时加筛过滤。水泥浆随拌随用，备用浆不超过2h。储浆桶内的水泥浆随时搅拌，以保证浆液不离析。施工过程按搅拌筒每次的搅拌量，计算水位高与水泥重量进行水泥浆拌和的控制。
(2)钻机就位：钻机司机操作液压操纵杆使钻机移位到指定桩位对中，采用锤球法调整钻机底盘，使钻架保持垂直，并将钻机支垫稳固。钻架垂直度小于1％，桩位偏差≤5cm。钻进过程中随时观察，垂直度偏差不大于1.5％。
(3)喷浆钻进：启动搅拌机电机，钻头在原地搅拌3min待搅拌头转速正常后放松起吊链条，使其钻杆沿导向架向下搅拌切土，同时开启送浆泵向土体喷水泥浆，此时多轴上的叶片同时正反向旋转搅拌直到设计深度；第一根桩钻孔施工时，应进行试桩确认钻进过程钻进速度、提升速度、水灰比、喷浆量、电流量数据等，通过试桩得出本区域施工中钻进速度应控制在60m/min，转速60r/min。正常钻进时，钻机电流按40A控制，进行硬土层电流值按70A控制。达到设计高程或穿透软弱层至硬底以下0.5m方可停止下钻。达到预定设计深度后，在桩端就地持续喷浆搅拌不少于30s，使桩端水泥土充分搅拌均匀，钻进喷浆量为总量的80％控制，喷浆压力：0.4Mpa。
(4)喷浆搅拌提升
钻进到达设计深度(标高)后，在水泥浆与桩端土充分搅拌后，再开始提升搅拌头，边喷浆边提升，提升速度与喷浆压力等应通过试桩的数据来确认，通过实验得出本区域提升速度1.0m/min，转速80r/min；喷浆压力：0.4Mpa。搅拌、喷浆提升到地表完成单根多向水泥砂浆桩的施工。
(5)移位及记录
完成多向水泥搅拌桩施工，关闭搅拌机械并移位，做好芯桩施工准备。
施工过程中做好记录，记录员按规定表式记录搅拌时间、水泥用量、水灰比、每延米喷浆量(喷浆遍数、时间)及搅拌次数等，深度记录误差不得大于50mm，时间记录误差不得大于5s，施工中发现的问题及处理情况均应注明。
(6)清理及定位
桩机移位后，清理搅拌桩位附近水泥浆，核对确认桩中心位置无误后方可压芯。压芯工序控制在水泥土搅拌桩成桩后30min内进行。
(7)沉芯桩施工
移动式插板机启动震动器使桩在震动状态下下沉，平稳连续不间断地加压芯桩。当芯桩设计较长为多节式时，节与节之间采用预埋钢板焊接或钢套连接，采用焊接连接时尽量减少焊接时间，焊接完毕后应停歇冷却5min，要求上下节桩顶平整度小于2mm，桩身垂直度中心偏差小于5mm，下沉速度一般控制在2m/min为宜。
(8)垂直度校核
芯桩入土1m左右后，停止下沉，由专人沿两个方向核对芯桩垂直度，垂直度偏差不大于0.5％，确认无误后方可继续沉桩。
实施例2
(1)水泥浆制备：水泥制备先加水，后加入水泥，搅拌时间不少于4min。每盘拌和均匀后，用比重计测量水泥浆比重，符合要求储存在储浆桶内备用，浆液注入储浆桶时加筛过滤。水泥浆随拌随用，备用浆不超过2h。储浆桶内的水泥浆随时搅拌，以保证浆液不离析。施工过程按搅拌筒每次的搅拌量，计算水位高与水泥重量进行水泥浆拌和的控制。
(2)钻机就位：钻机司机操作液压操纵杆使钻机移位到指定桩位对中，采用锤球法调整钻机底盘，使钻架保持垂直，并将钻机支垫稳固。钻架垂直度小于1％，桩位偏差≤5cm。钻进过程中随时观察，垂直度偏差不大于1.5％。
(3)喷浆钻进：启动搅拌机电机，钻头在原地搅拌3min待搅拌头转速正常后放松起吊链条，使其钻杆沿导向架向下搅拌切土，同时开启送浆泵向土体喷水泥浆，此时多轴上的叶片同时正反向旋转搅拌直到设计深度；第一根桩钻孔施工时，应进行试桩确认钻进过程钻进速度、提升速度、水灰比、喷浆量、电流量数据等，通过试桩得出本区域施工中钻进速度应控制在1.0m/min，转速100r/min。正常钻进时，钻机电流按60A控制，进行硬土层电流值按80A控制。达到设计高程或穿透软弱层至硬底以下0.5m方可停止下钻。达到预定设计深度后，在桩端就地持续喷浆搅拌不少于30s，使桩端水泥土充分搅拌均匀，钻进喷浆量为总量的80％控制，喷浆压力：0.9Mpa。
(4)喷浆搅拌提升
钻进到达设计深度(标高)后，在水泥浆与桩端土充分搅拌后，再开始提升搅拌头，边喷浆边提升，提升速度与喷浆压力等应通过试桩的数据来确认，通过实验得出本区域提升速度1.5m/min，转速120r/min；喷浆压力：0.9Mpa。搅拌、喷浆提升到地表完成单根多向水泥砂浆桩的施工。
(5)移位及记录
完成多向水泥搅拌桩施工，关闭搅拌机械并移位，做好芯桩施工准备。
施工过程中做好记录，记录员按规定表式记录搅拌时间、水泥用量、水灰比、每延米喷浆量(喷浆遍数、时间)及搅拌次数等，深度记录误差不得大于50mm，时间记录误差不得大于5s，施工中发现的问题及处理情况均应注明。
(6)清理及定位
桩机移位后，清理搅拌桩位附近水泥浆，核对确认桩中心位置无误后方可压芯。压芯工序控制在水泥土搅拌桩成桩后30min内进行。
(7)沉芯桩施工
移动式插板机启动震动器使桩在震动状态下下沉，平稳连续不间断地加压芯桩。当芯桩设计较长为多节式时，节与节之间采用预埋钢板焊接或钢套连接，采用焊接连接时尽量减少焊接时间，焊接完毕后应停歇冷却5min，要求上下节桩顶平整度小于2mm，桩身垂直度中心偏差小于5mm，下沉速度一般控制在5m/min为宜。
(8)垂直度校核
芯桩入土1m左右后，停止下沉，由专人沿两个方向核对芯桩垂直度，垂直度偏差不大于0.5％，确认无误后方可继续沉桩。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。
Claims (10)
1.一种海相地质多向加芯砂浆搅拌桩施工工法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在海相地质处，搭设后台，按设计芯桩位置进行测量放线，将钻机放置到指定桩位对中，调整钻机底盘，使钻架保持垂直；
优选的，所述调整钻机底盘采用锤球法进行调整；
(2)当钻机的搅拌头转速正常后，使其钻杆沿导向架向下搅拌切土，同时向土体喷射水泥浆；
优选的，所述钻机的搅拌头原地预转1～3min；
(3)钻机下钻达到设计高度或穿透软弱层至硬底以下时，停止下钻；
优选的，所述停止下钻后，在桩端就地持续喷浆搅拌不少于30s；
优选的，穿透所述软弱层至硬底以下0.5～0.8m时，停止下钻；
(4)钻进到达设计深度后，在水泥浆与桩端土充分搅拌后，再开始提升搅拌头，边喷浆边提升；
(5)将桩机移位后，30min内进行加压芯桩，使芯桩下沉入土，停止芯桩下沉；
优选的，所述芯桩下沉入土0.8-1.2m时，停止芯桩下沉；
优选的，所述芯桩下沉的速度为2～5m/min。
2.根据权利要求1所述的海相地质多向加芯砂浆搅拌桩施工工法，其特征在于，在步骤(1)中，所述钻架的垂直度小于1％，桩位偏差≤5cm；优选的，在所述钻机工作的过程中，所述钻架的垂直度小于1.5％。
3.根据权利要求1所述的海相地质多向加芯砂浆搅拌桩施工工法，其特征在于，在步骤(2)中，所述钻机的钻进速度应控制在0.6～1.2m/min，转速60～100r/min；优选的，所述钻机的钻进速度应控制在0.6～1.0m/min，转速70～80r/min。
4.根据权利要求1所述的海相地质多向加芯砂浆搅拌桩施工工法，其特征在于，在步骤(2)中，所述钻机电流控制在40～80A，优选为40～60A，优选为70～80A。
5.根据权利要求1所述的海相地质多向加芯砂浆搅拌桩施工工法，其特征在于，在步骤(2)中，所述水泥浆的制备方法，包括以下步骤：先加水，后加入水泥，搅拌时间不少于4min，更优选的，所述水泥浆随拌随用，备用的水泥浆不超过2h。
6.根据权利要求1所述的海相地质多向加芯砂浆搅拌桩施工工法，其特征在于，在步骤(3)中，所述喷浆压力0.4～0.9Mpa。
7.根据权利要求1所述的海相地质多向加芯砂浆搅拌桩施工工法，其特征在于，在步骤(4)中，在所述提升的过程中，提升速度为1.0～1.5m/min，转速为80r～120r/min。
8.根据权利要求1所述的海相地质多向加芯砂浆搅拌桩施工工法，其特征在于，在步骤(4)中，所述喷浆压力为0.4～0.9Mpa。
9.根据权利要求1所述的海相地质多向加芯砂浆搅拌桩施工工法，其特征在于，在步骤(5)中，所述芯桩采用移动式插板机进行下沉操作，具体的，启动震动器使芯桩在震动状态下下沉。
10.根据权利要求1所述的海相地质多向加芯砂浆搅拌桩施工工法，其特征在于，在步骤(5)中，将所述芯桩分节，节与节之间采用预埋钢板焊接或钢套的方式进行连接；
优选的，所述焊接操作后，冷却5-10分钟；
优选的，所述节与节之间桩顶平整度小于2mm，桩身垂直度中心偏差小于5mm。
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|---|---|---|---|---|
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- 2018-10-12 CN CN201811191353.9A patent/CN109235429A/zh active Pending
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