CN112030931A - 一种深层地基软土夹层置换加固方法 - Google Patents

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刘钊
张国梁
孙文豪
刘成洲
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CCCC First Harbor Engineering Co Ltd
Tianjin Port Engineering Institute Ltd of CCCC Frst Harbor Engineering Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种深层地基软土夹层置换加固方法，在存在软土夹层需处理的地基表面，采用地质钻机进行钻孔，将护管送至软土夹层顶面；然后将钻杆下端的钻头更换为高压喷嘴钻头，利用高压喷嘴钻头喷射出来的高速水流将软土搅拌、稀释到流动状态的泥浆；然后在护管内下放钢导管，通过空压机向钢导管内打入压缩空气，压缩空气从钢导管下端喷出与切割搅拌后的软土泥浆混合，并在护管内上升，将泥浆带到地表排出；软土夹层泥浆被排出地表而形成局部空洞，上部土石回填料层塌落回填空洞。本方法将地基中的软粘土夹层置换出来而使地基强度提高，也减少了地基的不均匀沉降。该方法所用设备较为常规，其工艺流程较为简单，成本投入低。

Description

一种深层地基软土夹层置换加固方法
技术领域
本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种深层地基软土夹层置换加固方法。
背景技术
近几年随着经济的快速发展，建设用地日趋紧张，以往难以利用的滩涂、盐碱地等陆续开发为建设用地，一般采用回填开山土石料、建筑垃圾等而形成，但是回填过程中会在场地的深层会形成一些软土夹层，这些软土夹层的含水量高、压缩性大，在上部使用荷载条件下会发生沉降，难以满足上部结构的使用要求，因此往往需要对其中的软土夹层进行地基处理，常用的地基处理方法主要有强夯法、排水固结法、水泥搅拌桩、高压旋喷桩等，但这些地基处理方法要么设备、材料投入较大，要么工艺复杂，应用于处理深层地基局部软土夹层的成本较高。
发明内容
本发明针对上部为回填的开山土石料，深层有软土夹层需进行处理时，而常规工艺存在的成本高、施工工艺复杂等问题，提出一种设备简单、原材料投入少、效果可靠、低成本的深层地基软土夹层置换加固方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种深层地基软土夹层置换加固方法，包括以下步骤：
步骤一，在存在软土夹层需处理的地基表面，采用地质钻机进行钻孔，钻至软土夹层，并将护管送至软土夹层顶面；
步骤二，将钻杆下端的钻头更换为高压喷嘴钻头，钻杆上端通过高压胶管连接到高压水泵，利用地质钻机使钻杆带动高压喷嘴钻头水平钻转，同时钻杆在软土厚度范围内上下移动，使高压喷嘴钻头喷射出来的高速水流切割一定范围的软土层土体，将软土搅拌、稀释到流动状态的泥浆；
步骤三，软土切割搅拌充分后，将护管继续下沉到软土夹层底面，然后在护管内下放用于通入压缩空气的钢导管至距护管底端一定距离处，然后通过空压机向钢导管内打入压缩空气，压缩空气从钢导管下端喷出与切割搅拌后的软土泥浆混合，并在护管内上升，将泥浆带到地表经护管顶部的排浆口排出；软土夹层泥浆被排出地表而形成局部空洞，上部土石回填料层塌落回填空洞，从而达到上部回填料置层换软土夹层的目的；
步骤四，根据上部土石回填料层厚度采用相应能级的强夯法进行夯实处理使其变为密实的无软土夹层的地基。
在上述技术方案中，按照三角形或正方形布设钻孔。
在上述技术方案中，步骤一中，需要利用地质钻机继续钻进以确定软土夹层厚度。
在上述技术方案中，步骤三中，优选为，将护管下沉到距软土夹层底面50cm位置处，然后在护管内下放用于通入压缩空气的钢导管至距护管底端20cm位置处。
在上述技术方案中，所述护管采用直径为100～200mm的钢管。
在上述技术方案中，所述高压水泵应能提供不低于30MPa的水压。
在上述技术方案中，所述空压机应能提供不低于0.7MPa的气压。
在上述技术方案中，所述用于通入压缩空气的钢导管为公称通径为DN15的钢管，其底端具有出气孔，出气孔向上设置。
在上述技术方案中，所述高压喷嘴钻头的侧面装有对称的两个高压喷嘴，喷嘴直径为1.6mm～2.4mm，高压喷嘴钻头顶部通过丝扣连接到钻杆上，并且在高压喷嘴钻头顶部与钻杆对接处设置密封圈。
本发明的优点和有益效果为：
1、本发明的深层地基软土夹层置换加固方法所用设备简单、常规，便于大面积推广应用。
2、本发明利用软土夹层上部的回填料塌陷置换，不需要任何材料而达到地基加固效果，原材料投入少，工艺流程简单。
附图说明
图1是高速水流切割搅拌土体示意图。
图2是压缩空气排浆示意图。
图3是高压喷嘴钻头示意图。
其中：1为上部土石回填料层，2为软土夹层，3为高压水泵，4为高压胶管，5为地质钻机，6为护管，7为钻杆，8为高压喷嘴钻头，9为空压机，10为钢导管，11为排浆口，8-1为丝扣，8-2为密封圈，8-3为高压喷嘴。
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，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
参见附图1-2，一种深层地基软土夹层置换加固方法，包括以下步骤：
步骤一，在存在软土夹层2需处理的地基表面，按照三角形或正方形布设钻孔，采用地质钻机5进行钻孔，钻至软土夹层，并将护管6送至软土夹层顶面；然后地质钻机继续钻进以确定软土夹层厚度。
步骤二，将钻杆7下端的钻头更换为高压喷嘴钻头8，钻杆上端通过高压胶管7连接到高压水泵3，将高压水泵3压力调至20MPa以上(具体压力可根据软土层的软硬情况调整)，利用地质钻机使钻杆7带动高压喷嘴钻头8水平钻转，同时钻杆在软土厚度范围内上下移动，利用高压喷嘴钻头8喷射出来的高速水流切割一定范围的软土层土体，将软土搅拌、稀释到流动状态的泥浆。
步骤三，软土切割搅拌充分后，将护管6继续下沉到距软土夹层底面50cm位置处，然后在护管内下放用于通入压缩空气的钢导管10至距护管底端20cm位置处，然后通过空压机9向钢导管10内打入压缩空气(其压力可根据泥浆上返情况调整)，压缩空气从钢导管下端喷出与切割搅拌后的软土泥浆混合，并在护管6内上升，将泥浆带到地表经护管顶部的排浆口11排出；软土夹层泥浆被排出地表而形成局部空洞，上部土石回填料层1便会塌落回填空洞，从而达到上部回填料置层换软土夹层的目的。
步骤四，地基的上部土石回填料层经塌方后会比较松散，需要根据上部土石回填料层1厚度采用相应能级的强夯法进行夯实处理使其变为密实的无软土夹层的地基。
实施例二
进一步的说，所述护管6采用直径为100～200mm的钢管。
进一步的说，所述高压水泵3应能提供不低于30MPa的水压。
进一步的说，所述空压机应能提供不低于0.7MPa的气压。
进一步的说，所述用于通入压缩空气的钢导管为公称通径为DN15的钢管，其底端具有出气孔，出气孔向上设置。
进一步的说，参见附图3，所述高压喷嘴钻头8的侧面装有对称的两个高压喷嘴8-3，喷嘴直径为1.6mm～2.4mm，高压喷嘴钻头顶部通过丝扣8-1连接到钻杆上，并且在高压喷嘴钻头顶部与钻杆对接处设置密封圈8-2。
为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种深层地基软土夹层置换加固方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，在存在软土夹层需处理的地基表面，采用地质钻机进行钻孔，钻至软土夹层，并将护管送至软土夹层顶面；
步骤二，将钻杆下端的钻头更换为高压喷嘴钻头，钻杆上端通过高压胶管连接到高压水泵，利用地质钻机使钻杆带动高压喷嘴钻头水平钻转，同时钻杆在软土厚度范围内上下移动，使高压喷嘴钻头喷射出来的高速水流切割一定范围的软土层土体，将软土搅拌、稀释到流动状态的泥浆；
步骤三，软土切割搅拌充分后，将护管继续下沉到软土夹层底面，然后在护管内下放用于通入压缩空气的钢导管至距护管底端一定距离处，然后通过空压机向钢导管内打入压缩空气，压缩空气从钢导管下端喷出与切割搅拌后的软土泥浆混合，并在护管内上升，将泥浆带到地表经护管顶部的排浆口排出；软土夹层泥浆被排出地表而形成局部空洞，上部土石回填料层塌落回填空洞，从而达到上部回填料置层换软土夹层的目的；
步骤四，根据上部土石回填料层厚度采用相应能级的强夯法进行夯实处理使其变为密实的无软土夹层的地基。
2.根据权利要求1所述的深层地基软土夹层置换加固方法，其特征在于：按照三角形或正方形布设钻孔。
3.根据权利要求1所述的深层地基软土夹层置换加固方法，其特征在于：步骤一中，需要利用地质钻机继续钻进以确定软土夹层厚度。
4.根据权利要求1所述的深层地基软土夹层置换加固方法，其特征在于：步骤三中，优选为，将护管下沉到距软土夹层底面50cm位置处，然后在护管内下放用于通入压缩空气的钢导管至距护管底端20cm位置处。
5.根据权利要求1所述的深层地基软土夹层置换加固方法，其特征在于：所述护管采用直径为100～200mm的钢管。
6.根据权利要求1所述的深层地基软土夹层置换加固方法，其特征在于：所述高压水泵应能提供不低于30MPa的水压。
7.根据权利要求1所述的深层地基软土夹层置换加固方法，其特征在于：所述空压机应能提供不低于0.7MPa的气压。
8.根据权利要求1所述的深层地基软土夹层置换加固方法，其特征在于：所述用于通入压缩空气的钢导管为公称通径为DN15的钢管，其底端具有出气孔，出气孔向上设置。
9.根据权利要求1所述的深层地基软土夹层置换加固方法，其特征在于：所述高压喷嘴钻头的侧面装有对称的两个高压喷嘴，喷嘴直径为1.6mm～2.4mm，高压喷嘴钻头顶部通过丝扣连接到钻杆上，并且在高压喷嘴钻头顶部与钻杆对接处设置密封圈。
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