CN110029663B - 一种超深淤泥地层旋喷加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超深淤泥地层旋喷加固方法，包括如下步骤：(a)桩孔定位；(b)构件组装；(c)钻机就位钻孔；(d)插管；(e)下一个桩孔施工。本发明施工方便快捷，合理有序，适用范围广，占地面积少，震动少，噪音低，施工过程中可灵活调整，便于控制施工质量、降低施工成本，有效加固了淤泥地层，提高了淤泥地层的承载能力。

Description

一种超深淤泥地层旋喷加固方法

技术领域

本发明属于地铁工程技术领域，尤其涉及一种超深淤泥地层旋喷加固方法。

背景技术

因淤泥地层具有含水率高、压缩性高、渗透性低、固结时间长等特性，在淤泥地层上修筑地铁路基极易引发沉降及承载力不足等问题，为了保证盾构施工能够安全稳定掘进，必须对淤泥地层进行加固处理。

一般在淤泥地层中建造灌注桩以达到加固的目的，但灌注桩存在造价高，施工繁琐、复杂等问题，且尽管桩体是钢筋混凝土结构，由于桩体之外仍为淤泥，不利于承受侧向荷载；另外灌注桩在施工时一般要进入持力层，桩身要加长，导致成本增加。

发明内容

本发明目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种超深淤泥地层旋喷加固方法，施工方便快捷，合理有序，适用范围广，占地面积少，震动少，噪音低，施工过程中可灵活调整，便于控制施工质量、降低施工成本，有效加固了淤泥地层，提高了淤泥地层的承载能力。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种超深淤泥地层旋喷加固方法，其特征在于包括如下步骤：

(a)桩孔定位：施工之前先整平场地，挖好排浆沟，按施工设计图测放出桩位的中心位置，并做好标记；

(b)构件组装：

⑴根据设计孔深组装支撑构件，先将一个侧支撑件上的筋条底端穿过支撑底环上的固定圈，直至插入到限位孔内，然后将固定圈与筋条进行焊接，使得侧支撑件固定在支撑底环上，接着将一个承接环底面上的定位孔套住该侧支撑件上的筋条顶端，使加强环上的安装柱穿过承接环上的安装通孔，在安装柱顶端安装紧固螺帽，通过紧固螺帽压紧承接环的顶面，使承接环限位固定在该侧支撑件上；

⑵将第二个侧支撑件上的筋条底端对准第一个承接环顶面上的定位孔插入，使该侧支撑件限位在第一个承接环上，再将第二个承接环底面上的定位孔套住第二个侧支撑件上的筋条顶端，使安装柱穿过对应的安装通孔，然后拧紧紧固螺帽，使得第二个侧支撑件限位固定在两个承接环之间，按照先侧支撑件后承接环的顺序重复操作，直至支撑构件的长度小于设计孔深2～2.5m；

(c)钻机就位钻孔：根据孔位埋设孔口管，然后将旋喷钻机平稳安放，使钻杆轴线垂直对准桩孔中心位置，启动旋喷钻机进行钻孔，孔位偏差不大于40mm，每钻进2～3m，校正钻杆的垂直度，使其倾斜度不大于1％，钻孔达到设计孔深后，拔出芯管；

(d)插管：将支撑构件插入桩孔内，使支撑构件的中心轴线垂直对准桩孔中心位置，保持支撑构件垂直状态，然后将注浆管插入支撑构件内，保持注浆管位于支撑构件的中心轴线上，当注浆管插入到设计孔深后，开启压浆泵，将预先配置的水泥浆打入到注浆管内，经喷嘴向桩孔内喷射水泥浆，先在孔底原位旋喷1～2min，然后开始向上提升注浆管，边旋转边提升，由下而上喷射水泥浆，提升速度为1.5～2m/min，当旋喷至距孔口1.5～2m时停止，退出注浆管，向桩孔内回灌水泥浆，水泥浆顶面高度超出孔口0.5～0.8m；

(e)下一个桩孔施工：清洗管路和设备，采用隔一打一的施工顺序进行下一个桩孔施工，桩孔半径为R(250mm＜R＜300mm)，承接环半径为r(180mm＜r＜200mm)，相邻桩孔的间距为d(R+r＜d＜2R)，平面布置形式呈梅花形。

进一步，步骤(b)中支撑构件包括支撑底环、侧支撑件、承接环和紧固螺帽，侧支撑件设于支撑底环与承接环之间，紧固螺帽将承接环限位固定在侧支撑件上，侧支撑件包括加强环和筋条，筋条均匀分布在加强环上，筋条穿过加强环，支撑底环上设有限位孔，承接环的顶面和底面上均设有定位孔，筋条设于定位孔与限位孔之间，定位孔与筋条相对应，承接环上设有安装通孔，加强环上设有安装柱，安装柱穿过安装通孔，紧固螺帽连接安装柱的顶端，支撑构件结构紧凑，强度稳定可靠，使用寿命长，组装简单，运输方便，便于现场灵活布置，制造成本低，整体长度可灵活调整，适用范围广。

进一步，限位孔上设有固定圈，筋条的一端穿过固定圈并伸入限位孔内，通过固定圈增大了支撑底环与筋条的接触面积，从而提高了支撑底环和侧支撑件的连接强度，不容易分离。

进一步，承接环的内侧设有容纳凹槽，向桩孔内注入水泥浆后，水泥浆充满容纳凹槽，一方面提高了支撑构件的结构强度，增大了支撑构件与旋喷桩的接触面积，连接更加紧密，融成一体。

进一步，支撑底环的底面上均匀分布有固定锚杆，提高了支撑底环的破土能力，支撑底环作为支撑构件与淤泥地层的直接接触体，当固定锚杆插入淤泥地层以下后，实现支撑构件临时固定在淤泥地层上，不容易自由活动，方便定位。

进一步，步骤(c)在钻孔过程中，每钻进3～5m，上下提升2～3次钻杆，再进行垂直度校正，将钻头上附着的土块甩落，防止土块堵住钻头而影响钻孔效率。

进一步，步骤(d)在下插注浆管的过程中，采用边射水、边插管的方式，水压力小于0.8MPa，防止泥石、砂土堵塞喷嘴而影响喷浆，合理控制喷水压力，防止压力过大导致塌孔。

进一步，步骤(c)在钻孔过程中，沿桩孔内壁倒入护壁浆液，护壁浆液为黏土和膨润土混合而成，护壁浆液沿着桩孔内壁顺势下流，在孔壁上形成一层泥皮，可以有效地防止桩孔坍塌，起到保护作用，并维持桩孔的形状不变。

进一步，步骤(c)在安放旋喷钻机时，下垫木板，使钻机安放平稳，保持水平，避免钻孔后桩孔歪斜，保证桩孔的垂直度，提高了成孔质量，代替搭设施工平台，降低施工成本，取材方便，施工便捷。

本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

支撑构件结构紧凑，强度稳定可靠，使用寿命长，组装简单，运输方便，便于现场灵活布置，施工方便，制造成本低，整体长度可灵活调整，适用范围广；组装时先将侧支撑件上的筋条底端穿过支撑底环上的限位孔，使得侧支撑件限位在支撑底环上，接着将承接环底面上的定位孔套住侧支撑件上的筋条顶端，使加强环上的安装柱穿过承接环上的安装通孔，在安装柱顶端安装紧固螺帽，通过紧固螺帽压紧承接环的顶面，使承接环限位固定在侧支撑件上，实现侧支撑件和支撑底环、承接环连接在一起，承接环顶面上的定位孔便于定位配合下一个侧支撑件上的筋条，从而实现承接环和侧支撑件逐个叠加，改变支撑构件的整体长度，从而适用于不同孔深的桩孔。

在施工过程中，先向桩孔内插设支撑构件，再将喷浆管穿入支撑构件中，旋喷水泥浆，水泥浆在桩孔内凝固形成旋喷桩，将支撑构件完全包裹，支撑构件与旋喷桩融为一体，支撑构件作为旋喷桩的依附载体，一方面提高了旋喷桩的结构强度和抗剪强度，使用寿命更长，另一方面提高了旋喷桩成型后的垂直度，减少了断桩概率，还减少了水泥的用量；而旋喷桩与土层形成水泥土加固体，构成复合地基，抗压强度高、整体性好、结构稳定性高，加固了淤泥地层，提高了淤泥地层的承载能力。

本发明施工方便快捷，合理有序，适用范围广，占地面积少，震动少，噪音低，施工过程中可灵活调整，便于控制施工质量、降低施工成本，有效加固了淤泥地层，提高了淤泥地层的承载能力。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明中支撑构件的结构示意图；

图2为本发明中侧支撑件的结构示意图；

图3为本发明中支撑底环的结构示意图；

图4为本发明中承接环和侧支撑件连接的结构示意图；

图5为本发明中承接环的结构示意图；

图6为本发明中桩孔的平面布置图。

图中：1-支撑底环；2-侧支撑件；3-承接环；4-紧固螺帽；5-加强环；6-筋条；7-限位孔；8-定位孔；9-安装通孔；10-安装柱；11-固定圈；12-容纳凹槽；13-固定锚杆；14-桩孔。

具体实施方式

如图1至图6所示，为本发明一种超深淤泥地层旋喷加固方法，包括如下步骤：

(a)桩孔定位：施工之前先整平场地，挖好排浆沟，后续在进行旋喷过程中，排浆沟作为返上来的水泥浆储存的地方使用，以免场地到处跑浆。按施工设计图测放出桩位的中心位置，并插入木楔做好标记，定位醒目，便于连续施工，加快施工进度。

(b)构件组装：

⑴根据设计孔深组装支撑构件，支撑构件包括支撑底环1、侧支撑件2、承接环3和紧固螺帽4，侧支撑件2设于支撑底环1与承接环3之间，紧固螺帽4将承接环3限位固定在侧支撑件2上，侧支撑件2包括加强环5和筋条6，筋条6均匀分布在加强环5上，筋条6穿过加强环5，加强环5将各根筋条6连接成一体，形成稳定的结构体，相互牵制，不容易分离。支撑底环1上设有限位孔7，承接环3的顶面和底面上均设有定位孔8，筋条6设于定位孔8与限位孔7之间，定位孔8与筋条6相对应，承接环3上设有安装通孔9，加强环5上设有安装柱10，安装柱10穿过安装通孔9，紧固螺帽4连接安装柱10的顶端，通过紧固螺帽4将承接环3压紧限位在侧支撑件2上，组装成一体，不容易分离，施工操作难度低。侧支撑件2和承接环3可逐个叠加，从而改变支撑构件的整体长度，适用于不同的桩孔深度。支撑构件结构紧凑，强度稳定可靠，使用寿命长，组装简单，运输方便，便于现场灵活布置，制造成本低，整体长度可灵活调整，适用范围广。

限位孔7上设有固定圈11，筋条6的一端穿过固定圈11并伸入限位孔7内，通过固定圈11增大了支撑底环1与筋条6的接触面积，从而提高了支撑底环1和侧支撑件2的连接强度，不容易分离。承接环3的内侧设有容纳凹槽12，向桩孔内注入水泥浆后，水泥浆充满容纳凹槽12，一方面提高了支撑构件的结构强度，增大了支撑构件与旋喷桩的接触面积，连接更加紧密，融成一体。支撑底环1的底面上均匀分布有固定锚杆13，提高了支撑底环1的破土能力，支撑底环1作为支撑构件与淤泥地层的直接接触体，当固定锚杆13插入淤泥地层以下后，实现支撑构件临时固定在淤泥地层上，不容易自由活动，方便定位。

先将一个侧支撑件2上的筋条6底端穿过支撑底环1上的固定圈11，直至插入到限位孔7内，然后将固定圈11与筋条6进行焊接，使得侧支撑件2固定在支撑底环1上，两者连成一体，不容易分离。接着将一个承接环3底面上的定位孔8套住该侧支撑件2上的筋条6顶端，使加强环5上的安装柱10穿过承接环3上的安装通孔9，在安装柱10顶端安装紧固螺帽4，通过紧固螺帽4压紧承接环3的顶面，使承接环3限位固定在该侧支撑件2上。

⑵将第二个侧支撑件2上的筋条6底端对准第一个承接环3顶面上的定位孔8插入，使该侧支撑件2限位在第一个承接环3上，再将第二个承接环3底面上的定位孔8套住第二个侧支撑件2上的筋条6顶端，使安装柱10穿过对应的安装通孔9，然后拧紧紧固螺帽4，使得第二个侧支撑件2限位固定在两个承接环3之间，操作简单、难度低，合理有序，便于控制施工质量。按照先侧支撑件2后承接环3的顺序重复操作，直至支撑构件的长度小于设计孔深2～2.5m，当支撑构件插入桩孔内后，其顶端与孔口之间存在距离，作为回灌水泥浆的空间，保证旋喷桩顶端质量。

(c)钻机就位钻孔：根据孔位埋设孔口管，防止钻孔和喷浆时孔口塌陷，且孔口管可重复使用，提高了资源利用率，降低了施工成本。安放旋喷钻机时下垫木板，使旋喷钻机平稳放置，保持水平，避免钻孔后桩孔歪斜，保证桩孔的垂直度，提高了成孔质量，代替搭设施工平台，降低施工成本，取材方便，施工便捷。然后使钻杆轴线垂直对准桩孔14中心位置，启动旋喷钻机进行钻孔，孔位偏差不大于40mm，减小施工误差，从而提高桩孔14的成型质量。在钻孔过程中，沿桩孔14内壁倒入护壁浆液，护壁浆液为黏土和膨润土混合而成，护壁浆液沿着桩孔14内壁顺势下流，在孔壁上形成一层泥皮，可以有效地防止桩孔14坍塌，起到保护作用，并维持桩孔14的形状不变；每钻进2～3m，校正钻杆的垂直度，使其倾斜度不大于1％，保持钻杆处于垂直状态，提高桩孔14的垂直度，从而提高旋喷桩的成型质量和结构强度，减少断桩概率；每钻进3～5m，上下提升2～3次钻杆，再进行垂直度校正，将钻头上附着的土块甩落，防止土块堵住钻头而影响钻孔效率。钻孔达到设计孔深后，拔出芯管，并进行清洗。

(d)插管：将支撑构件插入桩孔14内，使支撑构件的中心轴线垂直对准桩孔14中心位置，保持支撑构件垂直状态，然后将注浆管插入支撑构件内，保持注浆管位于支撑构件的中心轴线上，在下插注浆管的过程中，采用边射水、边插管的方式，水压力小于0.8MPa，防止泥石、砂土堵塞喷嘴而影响喷浆，合理控制喷水压力，防止压力过大导致塌孔。当注浆管插入到设计孔深后，开启压浆泵，将预先配置的水泥浆打入到注浆管内，经喷嘴向桩孔14内喷射水泥浆。在配置水泥浆时，向水泥砂浆中加入粉煤灰，有效提高水泥砂浆的自身性能，更好地满足施工需要，保证施工质量，也可适当减少水泥的用量，有利于节省施工成本。先在孔底原位旋喷1～2min，保证旋喷桩底端的成型质量。然后开始向上提升注浆管，边旋转边提升，由下而上喷射水泥浆，提升速度为1.5～2m/min，采用边喷浆、边旋转提升的方式，以防止注浆管扭断。当旋喷至距孔口1.5～2m时停止，退出注浆管，向桩孔14内回灌水泥浆，水泥浆顶面高度超出孔口0.5～0.8m，以防因地层沉降、水泥浆液凝固收缩等因素而导致旋喷桩成型后未达到设计高度，提高了旋喷桩的质量和使用寿命。通过高压旋转将水泥浆液喷入桩孔14内，使其与土层充分混合，形成水泥土加固体，构成复合地基，抗压强度高、整体性好、结构稳定性高，加固了淤泥地层，提高了淤泥地层的承载能力。

(e)下一个桩孔14施工：将管路和设备清洗干净，不得残存水泥浆废液，防止由于不彻底和不及时清洗造成水泥浆结块于管路和设备中，堵塞喷嘴与输浆管路而对下一个桩孔14的施工造成影响。采用隔一打一的施工顺序进行下一个桩孔14施工，以防止打第二根旋喷桩时将土挤密，对第一根旋喷桩增加侧向压力，导致第一根旋喷桩偏移或倾斜甚至破坏，且防止相邻桩孔14间串浆而影响了桩体强度。桩孔14半径为R(250mm＜R＜300mm)，承接环3半径为r(180mm＜r＜200mm)，相邻桩孔14的间距为d(R+r＜d＜2R)，平面布置形式呈梅花形，使得相邻的旋喷桩之间存在绞合部分，构成排桩，连成一个稳固的整体，相互支撑、扶持，强度高、稳定性好，使用寿命长，进一步提高了对淤泥地层的加固效果。

支撑构件结构紧凑，强度稳定可靠，使用寿命长，组装简单，运输方便，便于现场灵活布置，施工方便，制造成本低，整体长度可灵活调整，适用范围广；组装时先将侧支撑件上的筋条底端穿过支撑底环上的限位孔，使得侧支撑件限位在支撑底环上，接着将承接环底面上的定位孔套住侧支撑件上的筋条顶端，使加强环上的安装柱穿过承接环上的安装通孔，在安装柱顶端安装紧固螺帽，通过紧固螺帽压紧承接环的顶面，使承接环限位固定在侧支撑件上，实现侧支撑件和支撑底环、承接环连接在一起，承接环顶面上的定位孔便于定位配合下一个侧支撑件上的筋条，从而实现承接环和侧支撑件逐个叠加，改变支撑构件的整体长度，从而适用于不同孔深的桩孔。

在施工过程中，先向桩孔内插设支撑构件，再将喷浆管穿入支撑构件中，旋喷水泥浆，水泥浆在桩孔内凝固形成旋喷桩，将支撑构件完全包裹，支撑构件与旋喷桩融为一体，支撑构件作为旋喷桩的依附载体，一方面提高了旋喷桩的结构强度和抗剪强度，使用寿命更长，另一方面提高了旋喷桩成型后的垂直度，减少了断桩概率，还减少了水泥的用量；而旋喷桩与土层形成水泥土加固体，构成复合地基，抗压强度高、整体性好、结构稳定性高，加固了淤泥地层，提高了淤泥地层的承载能力。

本发明施工方便快捷，合理有序，适用范围广，占地面积少，震动少，噪音低，施工过程中可灵活调整，便于控制施工质量、降低施工成本，有效加固了淤泥地层，提高了淤泥地层的承载能力。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种超深淤泥地层旋喷加固方法，其特征在于包括如下步骤：

(a)桩孔定位：施工之前先整平场地，挖好排浆沟，按施工设计图测放出桩位的中心位置，并做好标记；

(b)构件组装：支撑构件包括支撑底环、侧支撑件、承接环和紧固螺帽，所述侧支撑件设于所述支撑底环与所述承接环之间，所述紧固螺帽将所述承接环限位固定在所述侧支撑件上，所述侧支撑件包括加强环和筋条，所述筋条均匀分布在所述加强环上，所述筋条穿过所述加强环，所述支撑底环上设有限位孔，所述承接环的顶面和底面上均设有定位孔，所述筋条设于所述定位孔与所述限位孔之间，所述定位孔与所述筋条相对应，所述承接环上设有安装通孔，所述加强环上设有安装柱，所述安装柱穿过所述安装通孔，所述紧固螺帽连接所述安装柱的顶端；

⑴根据设计孔深组装支撑构件，先将一个侧支撑件上的筋条底端穿过支撑底环上的固定圈，直至插入到限位孔内，然后将固定圈与筋条进行焊接，使得侧支撑件固定在支撑底环上，接着将一个承接环底面上的定位孔套住该侧支撑件上的筋条顶端，使加强环上的安装柱穿过承接环上的安装通孔，在安装柱顶端安装紧固螺帽，通过紧固螺帽压紧承接环的顶面，使承接环限位固定在该侧支撑件上；

⑵将第二个侧支撑件上的筋条底端对准第一个承接环顶面上的定位孔插入，使该侧支撑件限位在第一个承接环上，再将第二个承接环底面上的定位孔套住第二个侧支撑件上的筋条顶端，使安装柱穿过对应的安装通孔，然后拧紧紧固螺帽，使得第二个侧支撑件限位固定在两个承接环之间，按照先侧支撑件后承接环的顺序重复操作，直至支撑构件的长度小于设计孔深2～2.5m；

(c)钻机就位钻孔：根据孔位埋设孔口管，然后将旋喷钻机平稳安放，使钻杆轴线垂直对准桩孔中心位置，启动旋喷钻机进行钻孔，孔位偏差不大于40mm，每钻进2～3m，校正钻杆的垂直度，使其倾斜度不大于1％，钻孔达到设计孔深后，拔出芯管；

(d)插管：将支撑构件插入桩孔内，使支撑构件的中心轴线垂直对准桩孔中心位置，保持支撑构件垂直状态，然后将注浆管插入支撑构件内，保持注浆管位于支撑构件的中心轴线上，当注浆管插入到设计孔深后，开启压浆泵，将预先配置的水泥浆打入到注浆管内，经喷嘴向桩孔内喷射水泥浆，先在孔底原位旋喷1～2min，然后开始向上提升注浆管，边旋转边提升，由下而上喷射水泥浆，提升速度为1.5～2m/min，当旋喷至距孔口1.5～2m时停止，退出注浆管，向桩孔内回灌水泥浆，水泥浆顶面高度超出孔口0.5～0.8m；

(e)下一个桩孔施工：清洗管路和设备，采用隔一打一的施工顺序进行下一个桩孔施工，桩孔半径为R(250mm＜R＜300mm)，承接环半径为r(180mm＜r＜200mm)，相邻桩孔的间距为d(R+r＜d＜2R)，平面布置形式呈梅花形。

2.根据权利要求1所述的一种超深淤泥地层旋喷加固方法，其特征在于：所述限位孔上设有固定圈，所述筋条的一端穿过所述固定圈并伸入所述限位孔内。

3.根据权利要求1所述的一种超深淤泥地层旋喷加固方法，其特征在于：所述承接环的内侧设有容纳凹槽。

4.根据权利要求1所述的一种超深淤泥地层旋喷加固方法，其特征在于：所述支撑底环的底面上均匀分布有固定锚杆。

5.根据权利要求1所述的一种超深淤泥地层旋喷加固方法，其特征在于：步骤(c)在钻孔过程中，每钻进3～5m，上下提升2～3次钻杆，再进行垂直度校正。

6.根据权利要求1所述的一种超深淤泥地层旋喷加固方法，其特征在于：步骤(d)在下插注浆管的过程中，采用边射水、边插管的方式，水压力小于0.8MPa。

7.根据权利要求1所述的一种超深淤泥地层旋喷加固方法，其特征在于：步骤(c)在钻孔过程中，沿桩孔内壁倒入护壁浆液，护壁浆液为黏土和膨润土混合而成。

8.根据权利要求1所述的一种超深淤泥地层旋喷加固方法，其特征在于：步骤(c)在安放旋喷钻机时，下垫木板，使钻机安放平稳，保持水平。

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