CN111576399A - 钉形水泥土双向搅拌桩施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于钉形水泥土双向搅拌桩施工技术领域，尤其为钉形水泥土双向搅拌桩施工工艺，包括如下步骤：搅拌机就位，搅拌机到指定桩位并对中，喷浆下沉：启动搅拌机，使搅拌机沿导向架向下切土，同时开启送浆泵向土体喷水泥浆，两组叶片同时正、反向旋转(外钻杆逆时针旋转，内钻杆顺时针旋转)切割搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到扩大头设计深度，改变内、外钻杆的旋转方向，将搅拌叶片收缩到下部桩体直径；通过外杆上叶片反向旋转过程中的压浆作用和正反向旋转叶片同时双向搅拌水泥土的作用，阻断水泥浆上冒，把水泥浆控制在两组叶片之间，保证水泥浆在桩体中均匀分布和搅拌均匀，确保成桩质量。

Description

钉形水泥土双向搅拌桩施工工艺

技术领域

本发明属于钉形水泥土双向搅拌桩施工技术领域，具体涉及钉形水泥土双向搅拌桩施工工艺。

背景技术

水泥搅拌桩是指软基处理的一种有效形式，是一种将水泥作为固化剂的主剂，利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌，使水泥与土发生一系列物理化学反应，使软土硬结而提高地基强度。水泥搅拌桩按主要使用的施工做法分为单轴、双轴和三轴搅拌桩。20世纪70年代，开始用水泥搅拌桩加固软土地基，至今已有40多年的历史。它是通过特制的深层搅拌机，将软土和水泥(固化剂)强制搅拌，并利用水泥和软土之间所产生的一系列物理、化学反应，使土体固结，形成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土桩。该工艺主要用于软土地基的处理。

钉形水泥土双向搅拌桩的成桩机械是对现行水泥土搅拌桩成桩机械的动力传动系统、钻杆以及钻头进行改进，采用同心双轴钻杆，在内钻杆上设置正向旋转叶片并设置喷浆口，在外钻杆上安装反向旋转叶片，通过外杆上叶片反向旋转过程中的压浆作用和正反向旋转叶片同时双向搅拌水泥土的作用，阻断水泥浆上冒，把水泥浆控制在两组叶片之间，保证水泥浆在桩体中均匀分布和搅拌均匀，确保成桩质量；同时将搅拌叶片设置成可伸缩叶片(注：该叶片可以在地面以下的任意深度处伸缩)，以方便施工水泥土搅拌桩的上、下不同截面的桩身。钉形水泥土双向搅拌桩即通过搅拌叶片的伸缩使桩身上部截面扩大而形成的类似钉子形状的水泥土搅拌桩。

目前的钉形水泥土双向搅拌桩施工过程中，容易出现水泥浆上冒的情况，导致施工环境不易清理，同时造成水泥浆在桩体内分布不均，影响成桩质量。

因此，本技术领域人员提出了一种钉形水泥土双向搅拌桩施工工艺，以解决上述背景中提出的问题。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了钉形水泥土双向搅拌桩施工工艺，具有施工过程简单方便操作，施工现场安全稳定，施工环境好，成桩质量高的特点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：钉形水泥土双向搅拌桩施工工艺，包括如下步骤：

S1、搅拌机就位，搅拌机到指定桩位并对中；

S2、喷浆下沉：启动搅拌机，使搅拌机沿导向架向下切土，同时开启送浆泵向土体喷水泥浆，两组叶片同时正、反向旋转(外钻杆逆时针旋转，内钻杆顺时针旋转)切割搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到扩大头设计深度；

S3、施工下部桩体：改变内、外钻杆的旋转方向，将搅拌叶片收缩到下部桩体直径；喷浆切土下沉，两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到设计深度，在桩端应就地持续喷浆搅拌10秒以上；

S4、提升搅拌：搅拌机提升、关闭送浆泵，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直至扩大头底面标高；

S5、伸展叶片：改变内外钻杆的旋转方向，将搅拌叶片伸展至扩大头径；提升搅拌、提升钻杆、两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直到地表或设计桩顶标高以上50cm；

S6、切土下沉：搅拌机沿导向架向下切土，同时开启送浆泵，向土体喷水泥浆，两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到扩大头设计深度；

S7、提升搅拌：关闭送浆泵，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直到地表或设计桩顶标高以上50cm，完成单桩施工。

优选的，在步骤S2、步骤S3以及步骤S6中的下沉速度为0.5-0.8m/min，下沉时喷浆压力为0.25-0.40MPa。

优选的，在步骤S4、步骤S5以及步骤S7中的提升速度为0.7-1.0m/min。

优选的，在步骤S2中内钻杆的转速为≥50r/min，外钻杆的转速为≥70r/min。

优选的，在步骤S2-步骤S7中的叶片宽度为80-100mm；叶片厚度为25-40mm；叶片倾角为10-20度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过将两组叶片设为正反旋转，在启动搅拌机时，使搅拌机沿导向架向下切土，同时开启送浆泵向土体喷水泥浆，两组叶片同时正、反向旋转(外钻杆逆时针旋转，内钻杆顺时针旋转)切割搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到扩大头设计深度，通过外杆上叶片反向旋转过程中的压浆作用和正反向旋转叶片同时双向搅拌水泥土的作用，阻断水泥浆上冒，把水泥浆控制在两组叶片之间，保证水泥浆在桩体中均匀分布和搅拌均匀，确保成桩质量。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的钉形水泥土双向搅拌桩施工工艺结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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1

请参阅图1，本发明提供以下技术方案：钉形水泥土双向搅拌桩施工工艺，包括如下步骤：

S1、搅拌机就位，搅拌机到指定桩位并对中；

S2、喷浆下沉：启动搅拌机，使搅拌机沿导向架向下切土，同时开启送浆泵向土体喷水泥浆，两组叶片同时正、反向旋转(外钻杆逆时针旋转，内钻杆顺时针旋转)切割搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到扩大头设计深度；

S3、施工下部桩体：改变内、外钻杆的旋转方向，将搅拌叶片收缩到下部桩体直径；喷浆切土下沉，两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到设计深度，在桩端应就地持续喷浆搅拌10秒以上；

S4、提升搅拌：搅拌机提升、关闭送浆泵，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直至扩大头底面标高；

S5、伸展叶片：改变内外钻杆的旋转方向，将搅拌叶片伸展至扩大头径；提升搅拌、提升钻杆、两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直到地表或设计桩顶标高以上50cm；

S6、切土下沉：搅拌机沿导向架向下切土，同时开启送浆泵，向土体喷水泥浆，两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到扩大头设计深度；

S7、提升搅拌：关闭送浆泵，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直到地表或设计桩顶标高以上50cm，完成单桩施工。

具体的，在步骤S2、步骤S3以及步骤S6中的下沉速度为0.5m/min，下沉时喷浆压力为0.25MPa。

具体的，在步骤S4、步骤S5以及步骤S7中的提升速度为0.7m/min。

具体的，在步骤S2中内钻杆的转速>50r/min，外钻杆的转速>70r/min。

具体的，在步骤S2-步骤S7中的叶片宽度为80mm；叶片厚度为25mm；叶片倾角为10度。

实施例2

请参阅图1，本发明提供以下技术方案：钉形水泥土双向搅拌桩施工工艺，包括如下步骤：

S1、搅拌机就位，搅拌机到指定桩位并对中；

S2、喷浆下沉：启动搅拌机，使搅拌机沿导向架向下切土，同时开启送浆泵向土体喷水泥浆，两组叶片同时正、反向旋转(外钻杆逆时针旋转，内钻杆顺时针旋转)切割搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到扩大头设计深度；

S3、施工下部桩体：改变内、外钻杆的旋转方向，将搅拌叶片收缩到下部桩体直径；喷浆切土下沉，两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到设计深度，在桩端应就地持续喷浆搅拌10秒以上；

S4、提升搅拌：搅拌机提升、关闭送浆泵，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直至扩大头底面标高；

S5、伸展叶片：改变内外钻杆的旋转方向，将搅拌叶片伸展至扩大头径；提升搅拌、提升钻杆、两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直到地表或设计桩顶标高以上50cm；

S6、切土下沉：搅拌机沿导向架向下切土，同时开启送浆泵，向土体喷水泥浆，两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到扩大头设计深度；

S7、提升搅拌：关闭送浆泵，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直到地表或设计桩顶标高以上50cm，完成单桩施工。

具体的，在步骤S2、步骤S3以及步骤S6中的下沉速度为0.6m/min，下沉时喷浆压力为0.3MPa。

具体的，在步骤S4、步骤S5以及步骤S7中的提升速度为0.8m/min。

具体的，在步骤S2中内钻杆的转速为＝50r/min，外钻杆的转速为＝70r/min。

具体的，在步骤S2-步骤S7中的叶片宽度为90mm；叶片厚度为30mm；叶片倾角为15度。

实施例3

请参阅图1，本发明提供以下技术方案：钉形水泥土双向搅拌桩施工工艺，包括如下步骤：

S1、搅拌机就位，搅拌机到指定桩位并对中；

S2、喷浆下沉：启动搅拌机，使搅拌机沿导向架向下切土，同时开启送浆泵向土体喷水泥浆，两组叶片同时正、反向旋转(外钻杆逆时针旋转，内钻杆顺时针旋转)切割搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到扩大头设计深度；

S3、施工下部桩体：改变内、外钻杆的旋转方向，将搅拌叶片收缩到下部桩体直径；喷浆切土下沉，两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到设计深度，在桩端应就地持续喷浆搅拌10秒以上；

S4、提升搅拌：搅拌机提升、关闭送浆泵，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直至扩大头底面标高；

S5、伸展叶片：改变内外钻杆的旋转方向，将搅拌叶片伸展至扩大头径；提升搅拌、提升钻杆、两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直到地表或设计桩顶标高以上50cm；

S6、切土下沉：搅拌机沿导向架向下切土，同时开启送浆泵，向土体喷水泥浆，两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到扩大头设计深度；

S7、提升搅拌：关闭送浆泵，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直到地表或设计桩顶标高以上50cm，完成单桩施工。

具体的，在步骤S2、步骤S3以及步骤S6中的下沉速度为0.8m/min，下沉时喷浆压力为0.25-0.40MPa。

具体的，在步骤S4、步骤S5以及步骤S7中的提升速度为1.0m/min。

具体的，在步骤S2中内钻杆的转速为≥50r/min，外钻杆的转速为≥70r/min。

具体的，在步骤S2-步骤S7中的叶片宽度为100mm；叶片厚度为40mm；叶片倾角为20度。

本实施方案中的质量控制措施：

1、质量控制

(1)双向搅拌机和灰浆制备系统开机前，必须进行调试，检查桩机运转和输料管畅通情况。

(2)根据掺量设计配比进行施工，水泥土搅拌桩上部(扩大头)采用四搅二喷，下部采用二搅一喷施工工艺，下降速度及提升速度应严格控制，以确保桩身搅拌均匀，桩身无夹层、断层，若遇硬塑土可作为桩端持力层时，终止搅拌电流值控制在80A。

(3)施工中采用水平靠尺、吊锤或经纬仪校正桩架平整度和导向架的垂直度，确保双向搅拌桩施工中的垂直度。

(4)采用水泥电脑喷灌自动记录仪控制输浆速度，为确保钉形水泥搅拌桩成桩质量，水泥浆输送管道不得大于80m，喷浆压力不得小于0.4MPa。

(5)为保证桩端施工质量，施工完毕后要进行桩顶整形，养护期不得少于28天。

(6)水泥浆液应严格按设计要求配置，制备浆液不得离析，不得停止时间过长，浆液倒入集料斗时加以筛滤，以防止浆内结块损坏泵体，堵塞输浆管。

(7)施工因故停浆，宜将搅拌机下沉至停浆点以下1m待恢复供浆时再喷浆提升，若停机超过3小时，为防止浆液硬结堵管，宜先拆卸输浆管路，妥善清洗。

(8)钉形与双向搅拌机喷浆提升的速度和次数必须符合施工工艺的要求，专人记录搅拌机每米下沉和提升的时间。

(9)施工时各班长，机长必须严格按设计要求把好机架定位，下沉速度、灰浆配比、喷浆搅拌提升速度，单桩喷浆量等质量控制点。

(10)桩基定位放线需经现场监理验收，合格后方可进行下道工序施工。

(11)施工中如发生卡钻或遇到地下障碍物，应立即切断电源，将钻具提升出地面，将障碍物排除后，再开始施工。

(12)做好成品保护工作，成桩完毕28天内禁止大型机械碾压，成桩完毕28天内外侧5米内严禁开挖。

2、质量检验

(1)钉形水泥土双向搅拌桩质量控制应贯穿施工全过程，应坚持全过程的施工监理旁站。

(2)施工过程中随时检查施工记录和计量记录，并对照施工工艺对每根桩进行质量评定；检查重点包括：水泥用量、桩长、搅拌机提升和下沉速度、停浆处理方法和单桩施工时间。

(3)施工准备阶段应对原材料质量，计量设备、搅拌叶片的伸展直径和机械性能进行检查。

(4)施工前应检查桩位放样偏差，其允许范围偏差应控制在士50mm。施工过程中应检查机架的垂直度、机架地盘的水平度、水泥浆比重、搅拌机提升和下沉速度以及钻机下沉最后30s的电流和钻进速度。

(5)单桩施工结束后，应对桩位偏差桩径、单桩水泥用量以及单桩施工时间进行检查。其中桩位偏差不大于士50mm。桩径和单桩水泥用量不小于设计值。单桩施工时间不小于试桩理论计算的时间值。

3、质量检测

(1)28d龄期钻孔取芯，检测数量为总桩数的1％，桩身取芯强度不得小于0.45MPa，每根检测桩沿桩体深度方向3m以下每隔Im进行标准贯人试验，当标贯击数小于10击时，采用原状水泥土芯样，每根桩取芯不小于三个(上、中、下)。对钉形水泥土双向搅拌桩扩大头部分宜在小直径桩外取芯，通过芯样对桩长、扩大头长度、强度、

(2)均匀性等综合评价。

4、安全及环保要求

(1)严格遵守安全劳动的规章制度，进入施工现场必须按规定正确戴好安全帽，高空作业必须穿戴安全带，不得穿硬底鞋，施工作业应按规定穿戴劳动安全防护用品。在施工区域不准赤脚、赤膊，不准穿拖鞋、凉鞋、短裤。

(2)严禁违章指挥；严禁违章作业；机械作业时，操作人员不准擅自离开工作岗位或将机械交给非本机操作人员操作。

(3)施工机械及施工机具，必须符合安全的要求，作业前应检查机械、机具的连接螺钉、接头、制动器、拉杆、链条及电路开关等各部位是否正常、安全可靠，方可使用，转动及传动部位应有安全防护装置，防止人体接触。

(4)机架要保持平衡稳定，防止倾翻，在松软地面环境下施工时，可采取铺垫钢板等之类措施，要预防地面下沉，确保施工过程及移机行走的安全，机架起吊物件时下面及周边禁止站人，严禁上下抛掷物件。桩机移动行走时必须由专人指挥，且指挥人员应站在机长正前方桩机对角线处并在安全范围3m以外。

(5)浆泵灌输管路及接头处应接扎牢固，防止浆液突然喷射伤人，浆泵停机后，确保无压力方可抽出搅拌机转杆。

(6)施工过程中应注意雨天及时排水，防止机械设备被淹，对机具及线路造成损害。

(7)施工现场临时用电，必须按照《施工现场临时用电安全技术规程》的要求进行三相五线配电，所有用电设备必须装设漏电保护装置，要实行“一机、一闸、一漏、一箱”，电器设备及电箱应有防雨、防水措施，用电设备以及金属外壳必须接有可靠牢固的接地或(接零)保护，防止人体触电，用电安装、接线及拆卸必须由持证电工实施。

(8)各种设备和线路不超负荷工作，接点牢靠，绝缘良好；设备安装配备合格的保险装置。

(9)严禁在高压线下方施工及作业，须作业的机架与高压线垂直距离(10KV)不少于8m的安全距离，作业完毕必须远离高压线范围以外。施工作业时，必须注意上空的高压电线，机架与高压电线必须保持符合规定要求的安全距离。

(10)遇有行雷闪电，作业人员应远离桩机，遇有大暴雨和台风，以及六级以上大风等恶劣气候应停止施工作业，并应做好防雨、防风、防雷的安全措施。

(11)定期进行防火安全检查，及时发现安全隐患并采取有效措施进行处理，在施工范围要设置安全围栏，张挂安全标志和警示牌以及配备消防灭火器。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.钉形水泥土双向搅拌桩施工工艺，其特征在于：包括如下步骤：

S1、搅拌机就位，搅拌机到指定桩位并对中；

S2、喷浆下沉：启动搅拌机，使搅拌机沿导向架向下切土，同时开启送浆泵向土体喷水泥浆，两组叶片同时正、反向旋转(外钻杆逆时针旋转，内钻杆顺时针旋转)切割搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到扩大头设计深度；

S3、施工下部桩体：改变内、外钻杆的旋转方向，将搅拌叶片收缩到下部桩体直径；喷浆切土下沉，两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到设计深度，在桩端应就地持续喷浆搅拌10秒以上；

S4、提升搅拌：搅拌机提升、关闭送浆泵，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直至扩大头底面标高；

S5、伸展叶片：改变内外钻杆的旋转方向，将搅拌叶片伸展至扩大头径；提升搅拌、提升钻杆、两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直到地表或设计桩顶标高以上50cm；

S6、切土下沉：搅拌机沿导向架向下切土，同时开启送浆泵，向土体喷水泥浆，两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到扩大头设计深度；

S7、提升搅拌：关闭送浆泵，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直到地表或设计桩顶标高以上50cm，完成单桩施工。

2.根据权利要求1所述的钉形水泥土双向搅拌桩施工工艺，其特征在于：在步骤S2、步骤S3以及步骤S6中的下沉速度为0.5-0.8m/min，下沉时喷浆压力为0.25-0.40MPa。

3.根据权利要求1所述的钉形水泥土双向搅拌桩施工工艺，其特征在于：在步骤S4、步骤S5以及步骤S7中的提升速度为0.7-1.0m/min。

4.根据权利要求1所述的钉形水泥土双向搅拌桩施工工艺，其特征在于：在步骤S2中内钻杆的转速为≥50r/min，外钻杆的转速为≥70r/min。

5.根据权利要求1所述的钉形水泥土双向搅拌桩施工工艺，其特征在于：在步骤S2-步骤S7中的叶片宽度为80-100mm；叶片厚度为25-40mm；叶片倾角为10-20度。

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