CN110258507B - 一种软土地基加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种软土地基加固方法，其包括如下步骤：S1，施工前准备；S1‑1，准备头管、单元管体和连接管体；单元管体上开设有安装孔S1‑2，放样，确定土层上表面搅拌桩的桩位；S1‑3，开挖第一工作井和第二工作井；S2，横梁施工；起吊头管、单元管体和连接管体按照设计依次进入第一工作井，启动千斤顶推进，使得所有的单元管体和连接管体在土层内组合成横向通道，安装孔正对桩位；在横向通道一端插入注浆管，并横向通道另一端；通过注浆管对横向通道内注入砂浆；S3，搅拌桩施工；对土层上对应桩位的位置进行钻孔，形成桩孔；在桩孔内注入固化剂，并利用转轴对安装孔位置的固化剂和土壤进行搅拌形成搅拌桩。本发明提高了相邻搅拌桩之间的连接强度。

Description

一种软土地基加固方法

技术领域

本发明涉及基础加固的技术领域，尤其是涉及一种软土地基加固方法。

背景技术

软土地基主要由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成。软土地基的性质因地而异，因层而异，不可预见性大。且软土地基的承载力很低或者在经过扰动后承载力变得非常低，无法满足施工要求。所以需要对软土地基进行加固，从而形成能够对建筑进行承载的基础。

授权公告号为CN 101793021 B的中国专利公开了一种现预加骨料搅拌桩的地基加固方法，适用于软土或松软土地基，首先通过机械向地基中灌入砂类骨料形成砂桩，然后再通过机械叶片对砂桩及其周边地基土进行搅拌，同时加入固化剂，使地基土和砂类骨料混合均匀凝结形成桩体来加固地基，桩与桩间土一起构成复合地基，达到加固软弱地基的目的。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：搅拌桩通常利用搅拌桩机直接在土层上进行作业，而搅拌桩在施工完成后，相邻搅拌桩之间没有任何连接关系。即使后期施工过程中，在搅拌桩的桩顶施工地梁，也无法实现相邻搅拌桩之间的良好整体性。

需要提供一种软土地基加固方法，能够增强相邻搅拌桩之间的连接整体性。

发明内容

本发明的目的是提供一种软土地基加固方法，达到了增强相邻搅拌桩之间连接整体性的效果。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种软土地基加固方法，包括如下步骤：

S1，施工前准备；

S1-1，准备头管、单元管体和连接管体，所述头管、单元管体和连接管体的直径和壁厚一致；头管是一端封闭且中空的管道；单元管体是两端开口且中空的管道，单元管体侧壁上贯通开设有两个相对的安装孔，两个安装孔中心的连线和单元管体的轴线相交；连接管体是两端开口且中空的管道；

S1-2，对土层上表面进行放样，确定土层上表面搅拌桩的桩位，并确定横梁施工段位置；根据搅拌桩桩位间距和横梁施工段的总长，计算得到单元管体和连接管体的数量；确定单元管体的位置，并对单元管体和连接管体的位置进行排列，且端部位置均设置为连接管体；

S1-3，在横梁施工段的两端开挖第一工作井和第二工作井，在第一工作井和第二工作井的内壁做防护处理；在第一工作井朝向横梁施工段的一侧开设顶进口，在第二工作井朝向横梁施工段的一侧开设顶出口；在第一工作井内部安装底座和千斤顶，千斤顶的输出轴朝向顶进口；

S2，横梁施工；

S2-1，起吊头管进入第一工作井，将头管搁置于底座上，且头管封闭的一端朝向横梁施工段；启动千斤顶推进头管进入土层；

S2-2，根据S1-2中单元管体和连接管体的排列顺序，起吊单元管体或者连接管体进入第一工作井；推进单元管体或者连接管体进入到土层内部，使得后入管道抵紧于先入管道的端部；持续推进直至头管从第二工作井内的顶出口伸出，并使得抵紧于头管上的连接管体端部从顶出口伸出；拆卸头管；所有的单元管体和连接管体在土层内组合形成横向通道，且每一个单元管体上的安装孔正对桩位；

S2-3，在顶进口位置的连接管体内插入注浆管，并封堵顶出口位置的连接管体；通过注浆管对横向通道内注入砂浆；

S3，搅拌桩施工；

在土层上安装搅拌桩机，利用搅拌桩机的转轴对土层上对应桩位的位置进行钻孔，形成桩孔；转轴持续向下并穿过对应的安装孔，使得单元管体穿设于转轴外部；在桩孔内注入固化剂，并利用转轴对安装孔位置的固化剂和土壤进行搅拌形成搅拌桩。

通过采用上述技术方案，根据搅拌桩的设计高度来确定第一工作井和第二工作井中的顶进口和顶出口的高度，将头管、单元管体和连接管体推进到土层中，从而在土层中形成横向通道。在横向通道内注入砂浆，由于砂浆初凝需要一定的时间。在砂浆初凝时间范围内，对桩位进行钻孔和注入固化剂，使得固化剂和土壤搅拌成搅拌桩。由于搅拌桩穿过安装孔，且横向通道内的砂浆还处于具有流动性的状态，使得横向通道内的砂浆和搅拌桩连接为整体，从而利用横向通道上穿过所有安装孔的搅拌桩连接为整体，提高了搅拌桩之间的连接整体性。

在实际施工过程中，第一工作井相邻两侧可以开设顶进口，从而使得土层上表面横向的搅拌桩和纵向的搅拌桩都可以连接为整体。由于土层内部扰动或者不均匀沉降，往往会造成位于边缘的搅拌桩的结构破坏，所以实际施工中，只需要将边缘一圈的搅拌桩连接为方形的整体即可，通过上述方式将边缘的搅拌桩连接为整体，可以大大提高软土地基的地基承载力以及后期使用过程中的结构稳定性。

本发明进一步设置为：在S1-1中，单元管体的两端和连接管体的两端均设置有固定组件；所述固定组件包括位于单元管体一端或者连接管体一端的插接环板、以及位于单元管体另一端或者连接管体另一端的插接环槽，所述插接环板和插接环槽插接配合。

通过采用上述技术方案，提高单元管体和连接管体、连接管体和连接管体之间的连接稳定性，避免在推进过程中，相邻的管道之间发生偏位等情况出现。

本发明进一步设置为：在S1-1中，所述单元管体的插接环板与单元管体的外壁齐平，所述连接管体上的插接环板与连接管体的外壁齐平；所述单元管体上的插接环槽一侧贯通单元管体的外壁，且所述连接管体的插接环槽一侧贯通连接管体的外壁设置。

通过采用上述技术方案，使用时，插接环板插入到插接环槽内，从而限定单元管体和连接管体在垂直于轴线平面上的位移，提高了横向通道的整体性。

本发明进一步设置为：在S1-1中，所述插接环板的厚度不超过所述单元管体壁厚的一半；推进连接管体时，将连接管体上设置有插接环板的一端朝向头管。

通过采用上述技术方案，插接环板厚度较小，相应的插接环槽的开设宽度也会相对较小，减少了对单元管体或者连接管体的结构整体性的破坏。同时，由于插接环板的厚度较小，千斤顶的作用力施加于单元管体或者连接管体上开设有插接环槽的一端，能够降低了插接环板在千斤顶作用下损坏的概率。

本发明进一步设置为：所述单元管体上连接有插接环板的端面和连接管体上连接有插接环板的端面均焊接有插接筋，所述插接筋平行于单元管体或者连接管体的轴向设置，且所述插接筋绕单元管体或者连接管体的周向设置有多个；所述单元管体上开设有插接环槽的端面和连接管体上开设有插接环槽的端面均开设有插孔；所述插接筋和插孔插接配合。

通过采用上述技术方案，进一步提高单元管体和连接管体之间的连接强度。插接筋的设置能够避免单元管体或者连接管体在周向的转动偏位，从而避免了推进过程中单元管体上的安装孔偏位的情况，使得安装孔能够与桩位的对应性更高，提高了后期施工的效率，降低了中途校正单元管体位置的概率。

本发明进一步设置为：所述单元管体上连接有插接环板的端面和连接管体上连接有插接环板的端面均固定有软木垫，所述插接筋穿过软木垫设置。

通过采用上述技术方案，实际使用过程中，需要利用电子经纬仪等设备检测单元管体和连接管体推进过程中的形成准确性，当发生偏位时，需要改变即将推进的管道与水平轴之间的角度，从而实现校正。在校正过程中，新推进的管道与之前推进的管道之间会发生一定转动。软木垫具有一定形变能力，能够在两个抵紧的管道发生相对转动时产生形变，减少新推进的用于校正的管道的端部与之前推进的管道端部的挤压，降低了单元滚梯和连接管体损坏的概率。

本发明进一步设置为：在S1-1中，所述头管封闭的一端设置有尖部。

通过采用上述技术方案，便于将头管推入到土层中，减小了头管和土层之间的摩阻力。虽然软土中的空隙较大，且土壤含水量也较大，但是由于头管是位于最前方的管道，需要承受土层给予的挤压力，所以设置尖部也能够降低头管损坏的概率，从而使得整个施工过程更加顺利。

本发明进一步设置为：在S2-3中，在顶进口位置的所述连接管体的管口封堵第一封盖，第一封盖上开设有注浆口；在顶出口位置的连接管体的管口位置封堵第二封盖，第二封盖上开设有溢浆孔，溢浆孔对应横向通道的顶部设置。

通过采用上述技术方案，将注浆管伸入到注浆口中，从而对横向管道内部进行砂浆的浇筑。当溢浆孔中有砂浆溢出时，横向通道内已被砂浆填充。

本发明进一步设置为：在S3的搅拌桩施工中，所述固化剂选用水泥和骨料的混合物，所述骨料选用河砂和碎石中的一种或者两种。

通过采用上述技术方案，由于软土地基中土壤的含水量较大，直接使用水泥和骨料的混合物，水泥在水化过程中可以直接反应掉土壤中的水分，既有利于降低地下水的高度，也能够降低土壤的含水量。同时，水泥和骨料在搅拌过程中，会与横向通道内的砂浆记性接触并混合，从而提高搅拌桩和横向通道中形成的横梁的结构整体性和结构强度。

综上所述，本发明的有益技术效果为：通过在土层上开挖第一工作井和第二工作井，并将头管、单元管体和连接管体推入到土层上表面以下设计深度的位置，在土层内形成横向通道；横向通道上沿其长度方向设置有多个按照桩位布置的且沿竖向贯通的安装孔；在搅拌桩机对桩位进行搅拌桩施工时，搅拌桩机的转轴穿过安装孔，使得注入的固化剂和横向通道内的砂浆接触并固化后形成整体，提高了相邻搅拌桩之间的连接强度。

附图说明

图1是本发明在头管、单元管体和连接管体顶进到土层内部后的整体结构示意图。

图2是图1中的A部放大图。

图3是图1中的B部放大图。

图4是图1中第一工作井的内部结构示意图。

图5是本发明位于第一工作井和第二工作井内的连接管体被封堵后的整体结构示意图。

图6是本发明中施工搅拌桩之后的整体结构示意图。

图中，1、头管；11、尖部；12、安装环槽；13、插接孔；2、单元管体；21、安装孔；3、连接管体；4、固定组件；41、插接环板；42、插接环槽；5、插接筋；51、软木垫；6、插孔；7、横梁施工段；71、第一工作井；711、顶进口；712、底板；713、伸缩驱动件；714、底座；715、千斤顶；716、顶铁；72、第二工作井；73、横向通道；8、第一封盖；81、注浆口；9、第二封盖；91、溢浆孔；10、挡土墙；101、降水设备；102、搅拌桩。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1，为本发明公开的一种软土地基加固方法，包括如下步骤：

S1，施工前准备；

S1-1，准备头管1、单元管体2和连接管体3，头管1、单元管体2和连接管体3的直径和壁厚一致，且均为钢材制作。头管1是一端封闭且中空的管道，头管1封闭的一端设置有呈圆锥形的尖部11，尖部11为实心设置。

单元管体2是两端开口且中空的管道，单元管体2侧壁上贯通开设有两个相对的安装孔21，两个安装孔21中心的连线和单元管体2的轴线相交。连接管体3是两端开口且中空的管道。

结合图1和图2，单元管体2的两端和连接管体3的两端均设置有固定组件4。固定组件4包括插接环板41和插接环槽42，插接环板41和插接环槽42分别位于单元管体2两端、或者位于连接管体3两端，且插接环板41和插接环槽42插接配合。

以单元管体2上的固定组件4为例进行阐述，插接环板41的厚度不超过单元管体2壁厚的一半，本实施例以插接环板41的厚度为单元管体2厚度的1/3为例。

单元管体2的插接环板41与单元管体2的外壁齐平，且单元管体2上的插接环槽42一侧贯通单元管体2的外壁。当其中插接环板41插入到与之临近的插接环槽42内部后，插接环板41封堵插接环槽42。

单元管体2上连接有插接环板41的端面和连接管体3上连接有插接环板41的端面均焊接有插接筋5，插接筋5平行于单元管体2或者连接管体3的轴向设置。插接筋5绕单元管体2或者连接管体3的周向设置有至少三根。单元管体2上连接有插接环板41的端面和连接管体3上连接有插接环板41的端面，均固定有软木垫51，插接筋5穿过软木垫51设置。单元管体2上开设有插接环槽42的端面和连接管体3上开设有插接环槽42的端面均开设有插孔6，插接筋5和插孔6插接配合。

结合图1和图3，头管1上远离尖部11的一侧也设置有与插接环槽42（见图2）尺寸相同的安装环槽12，安装环槽12和连接管体3上的插接环板41插接配合。并且头管1上设置有安装环槽12的一端开设有，与，连接管体3上的插接筋5插接配合的插接孔13。

S1-2，对土层的土壤进行取样，确定土壤成分和土壤的含水率。对土层上表面进行放样，确定土层上表面搅拌桩的桩位，并确定横梁施工段7位置。根据搅拌桩桩位间距和横梁施工段7的总长，计算得到单元管体2和连接管体3的数量。并依据安装孔21和桩位对应的原则，确定单元管体2的位置，并在相邻的单元管体2之间用连接管体3补充、在位于端部的两个单元管体2的端部补充至少一根连接管体3，使得单元管体2和连接管体3之间无缝拼合。根据前述设计，对单元管体2和连接管体3的位置进行排列并绘制成图，对安装孔21与桩位的位置进行核对并修正。

S1-3，结合图1和图4，在横梁施工段7的两端开挖第一工作井71和第二工作井72，在第一工作井71和第二工作井72的内壁做防护处理，形成挡土墙10。在第一工作井71和第二工作井72内安装降水设备101，避免地下水漫过第一工作井71和第二工作井72。

在第一工作井71的底部设置底板712，并在底板712上方安装至少四个调整高度用的伸缩驱动件713，伸缩驱动件713可以选用千斤顶715等设备。在伸缩驱动件713上方安装底座714。

在第一工作井71朝向横梁施工段7的一侧开设顶进口711，在第二工作井72朝向横梁施工段7的一侧开设顶出口。顶进口711和顶出口的开设直径大于单元管体2的外径，且顶进口711和顶出口的中心落于横梁施工段7的轴线上，且在设计误差的许可范围内。

在顶进口711和顶出口的边缘做钢筋混凝土加固。在伸缩驱动件713上方安装底座714，并在工作井朝向顶进口711的一侧安装千斤顶715，千斤顶715的输出轴相互平行且围绕呈环形设置。在千斤顶715输出轴的端部安装环形顶铁716，环形顶铁716内径小于单元管体2的内径，环形顶铁716外径大于单元管体2的外径。

S2，横梁施工；

S2-1，起吊头管1进入第一工作井71，将头管1搁置于底座714上，且头管1封闭的一端朝向横梁施工段7。通过伸缩驱动件713调整头管1的位置，使得头管1轴线和横梁施工段7的设计轴线重合。启动千斤顶715推进头管1进入土层。

S2-2，根据S1-2中单元管体2和连接管体3的排列顺序，先起吊连接管体3进入第一工作井71。将连接管体3搁置于底座714上，启动千斤顶715推进连接管体3，使得连接管体3上的插接环板41（见图3）插入到安装环槽12（见图3）内，同时插接筋5（见图2）插入到插接孔13（见图2）中。

接着，起吊单元管体2或者连接管体3进入第一工作井71，将单元管体2或者连接管体3上设置有插接环板41（见图2）的一端朝向横梁施工段7。推进单元管体2或者连接管体3进入到土层内部。

持续推进直至头管1从第二工作井72内的顶出口伸出，且连接头管1的连接管体3的端部位于第二工作井72内，拆卸头管1。所有的单元管体2和连接管体3在土层内组合形成横向通道73，且每一个单元管体2上的安装孔21正对桩位；

S2-3，参照图5，将第一工作井71和第二工作井72中的设备移除。在顶进口711位置的连接管体3的管口封堵第一封盖8，第一封盖8上开设有注浆口81，注浆口81对应第一封盖8表面靠近顶部的位置设置。在顶出口位置的连接管体3的管口位置封堵第二封盖9，第二封盖9上开设有溢浆孔91，溢浆孔91对应横向通道73的顶部设置。在注浆口81中插入注浆管，对横向通道73浇筑砂浆。

S3，搅拌桩施工；

参照图6，在浇筑砂浆的同时，在土层上安装搅拌桩机（图中未示出）。待到S2-3中，砂浆从溢浆孔91溢出时，停止注浆，并将注浆口81和溢浆孔91封堵。

在砂浆初凝时间范围内，利用搅拌桩机的转轴对土层上对应桩位的位置进行钻孔，形成桩孔。转轴向下运动的过程中穿过对应的安装孔21，使得单元管体2穿设于转轴外部。在桩孔内注入固化剂，固化剂选用水泥和骨料的混合物，骨料选用河砂和碎石中的一种或者两种，根据S1-2中土壤的含水率确定骨料的种类以及比重。并利用转轴对安装孔21位置的固化剂和土壤进行搅拌形成搅拌桩102。整个搅拌过程均在砂浆初凝之前完成。

待砂浆初凝后，拆除第一封盖8和第二封盖9。在第一工作井71和第二工作井72内回填黏土并夯实。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种软土地基加固方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1，施工前准备；

S1-1，准备头管(1)、单元管体(2)和连接管体(3)，所述头管(1)、单元管体(2)和连接管体(3)的直径和壁厚一致；头管(1)是一端封闭且中空的管道，所述头管(1)封闭的一端设置有尖部(11)；单元管体(2)是两端开口且中空的管道，单元管体(2)侧壁上贯通开设有两个相对的安装孔(21)，两个安装孔(21)中心的连线和单元管体(2)的轴线相交；连接管体(3)是两端开口且中空的管道；

S1-2，对土层上表面进行放样，确定土层上表面搅拌桩(102)的桩位，并确定横梁施工段(7)位置；根据搅拌桩(102)桩位间距和横梁施工段(7)的总长，计算得到单元管体(2)和连接管体(3)的数量；确定单元管体(2)的位置，并对单元管体(2)和连接管体(3)的位置进行排列，且端部位置均设置为连接管体(3)；

S1-3，在横梁施工段(7)的两端开挖第一工作井(71)和第二工作井(72)，在第一工作井(71)和第二工作井(72)的内壁做防护处理；在第一工作井(71)朝向横梁施工段(7)的一侧开设顶进口(711)，在第二工作井(72)朝向横梁施工段(7)的一侧开设顶出口；在第一工作井(71)内部安装底座(714)和千斤顶(715)，千斤顶(715)的输出轴朝向顶进口(711)；

S2，横梁施工；

S2-1，起吊头管(1)进入第一工作井(71)，将头管(1)搁置于底座(714)上，且头管(1)封闭的一端朝向横梁施工段(7)；启动千斤顶(715)推进头管(1)进入土层；

S2-2，根据S1-2中单元管体(2)和连接管体(3)的排列顺序，起吊单元管体(2)或者连接管体(3)进入第一工作井(71)；推进单元管体(2)或者连接管体(3)进入到土层内部，使得后入管体抵紧于先入管体的端部；持续推进直至头管(1)从第二工作井(72)内的顶出口伸出，并使得抵紧于头管(1)上的连接管体(3)端部从顶出口伸出；拆卸头管(1)；所有的单元管体(2)和连接管体(3)在土层内组合形成横向通道(73)，且每一个单元管体(2)上的安装孔(21)正对桩位；

S2-3，在顶进口(711)位置的连接管体(3)内插入注浆管，并封堵顶出口位置的连接管体(3)；通过注浆管对横向通道(73)内注入砂浆；

S3，搅拌桩(102)施工；

在土层上安装搅拌桩机，利用搅拌桩机的转轴对土层上对应桩位的位置进行钻孔，形成桩孔；转轴持续向下并穿过对应的安装孔(21)，使得单元管体(2)穿设于转轴外部；在桩孔内注入固化剂，并利用转轴对安装孔(21)位置的固化剂和土壤进行搅拌形成搅拌桩(102)。

2.根据权利要求1所述的一种软土地基加固方法，其特征在于：在S1-1中，单元管体(2)的两端和连接管体(3)的两端均设置有固定组件(4)；所述固定组件(4)包括位于单元管体(2)一端或者连接管体(3)一端的插接环板(41)、以及位于单元管体(2)另一端或者连接管体(3)另一端的插接环槽(42)，所述插接环板(41)和插接环槽(42)插接配合。

3.根据权利要求2所述的一种软土地基加固方法，其特征在于：在S1-1中，所述单元管体(2)的插接环板(41)与单元管体(2)的外壁齐平，所述连接管体(3)上的插接环板(41)与连接管体(3)的外壁齐平；所述单元管体(2)上的插接环槽(42)一侧贯通单元管体(2)的外壁，且所述连接管体(3)的插接环槽(42)一侧贯通连接管体(3)的外壁设置。

4.根据权利要求3所述的一种软土地基加固方法，其特征在于：所述插接环板(41)的厚度不超过所述单元管体(2)壁厚的一半；在S2-2中，推进连接管体(3)时，将连接管体(3)上设置有插接环板(41)的一端朝向头管(1)。

5.根据权利要求3所述的一种软土地基加固方法，其特征在于：所述单元管体(2)上连接有插接环板(41)的端面和连接管体(3)上连接有插接环板(41)的端面均焊接有插接筋(5)，所述插接筋(5)平行于单元管体(2)或者连接管体(3)的轴向设置，且所述插接筋(5)绕单元管体(2)或者连接管体(3)的周向设置有多个；所述单元管体(2)上开设有插接环槽(42)的端面和连接管体(3)上开设有插接环槽(42)的端面均开设有插孔(6)；所述插接筋(5)和插孔(6)插接配合。

6.根据权利要求5所述的一种软土地基加固方法，其特征在于：所述单元管体(2)上连接有插接环板(41)的端面和连接管体(3)上连接有插接环板(41)的端面均固定有软木垫(51)，所述插接筋(5)穿过软木垫(51)设置。

7.根据权利要求1所述的一种软土地基加固方法，其特征在于：在S2-3中，在顶进口(711)位置的所述连接管体(3)的管口封堵第一封盖(8)，第一封盖(8)上开设有注浆口(81)；在顶出口位置的连接管体(3)的管口位置封堵第二封盖(9)，第二封盖(9)上开设有溢浆孔(91)，溢浆孔(91)对应横向通道的顶部设置。

8.根据权利要求1所述的一种软土地基加固方法，其特征在于：在S3的搅拌桩(102)施工中，所述固化剂选用水泥和骨料的混合物，所述骨料选用河砂和碎石中的一种或者两种。

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