CN113073629A - 一种固化土桩的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种固化土桩的施工方法，包括以下步骤：1)预拌固化土；将气硬性无机胶凝材料加水稀释拌和成初始物料浆液，初始物料浆液与粉状固化剂拌和形成固化剂浆液，固化剂浆液与泥土混合形成现场拌和的固化土；2)下钻成孔；先下钻至设计深度，钻杆上设置有取土装置；3)提钻压灌固化土；向桩孔内压灌步骤1)中的固化土，形成固化土桩。本方法施工的固化土桩，添加有气硬性无机胶凝材料，调节固化土的凝固时间，调节固化土的酸碱性；掺入矿渣减少水泥用量，大大节省成本，桩身强度高，承载力强，施工工序简单，施工效率高。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程技术领域，具体的来说涉及一种带有固化土的桩施工方法。
背景技术
在土木工程领域中，传统的刚性桩施工，主要有锤击法和静压法，这两种方式均存在沉桩阻力大、速度慢、挤土严重等问题，在刚性桩施工过程中对周边的建筑物、管线和构筑物产生危害。虽然采取一些应力释放措施可以缓解挤土的危害，但实践证明这种挤土的危害难以消除。此外，地层阻力越大，需沉桩的压力就越大，导致沉桩过程对桩身的损害就越大。为了保护桩身在施工过程不受损害，就需要采用较高承载力的桩材，使得桩基的成本增大很多。另一种方法是引孔减阻，这不仅增加了施工成本，而且引孔虽然减阻，但也降低了地基土的侧向摩擦力，导致桩基承载力的降低，从而增加了工程造价。
在淤泥类软弱土层中，由于土体的摩阻力较低，导致桩体的侧向承载力较小，使得桩身材料的强度发挥不了作用，不能充分应用，产生较大浪费。
现有的复合桩，大都为水泥土搅拌桩加芯桩结构，但是水泥土搅拌桩会产生大量泥浆，造成环境污染和材料浪费。所以急需设计一种带有预拌固化土的复合桩基。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种固化土桩的施工方法。
一种固化土桩的施工方法，包括以下步骤：
1)预拌固化土
将气硬性无机胶凝材料加水稀释拌和成初始物料浆液，初始物料浆液与粉状固化剂拌和形成固化剂浆液，固化剂浆液与泥土混合形成现场拌和的固化土；
2)下钻成孔
先下钻至设计深度，钻杆上设置有取土装置；
3)提钻压灌固化土；
向桩孔内压灌步骤1)中的固化土，形成固化土桩。
步骤3)中，提钻至地表后，将桩芯插入固化土桩中，形成复合桩。
步骤3)中，提钻过程中，通过钻杆旁的刮泥器将钻杆叶片上粘结的泥土清理干净。
所述气硬性无机胶凝材料主要成分为石膏，化学式为CaSO4·2H2O。
粉末状固化剂为矿渣、水泥、粉煤灰、外加剂的一种或几种。
固化土中还掺有外加骨料，外加骨料为黄沙、石子的一种或几种。
所述步骤3)中，提钻并同时向桩孔内压灌步骤1)中的固化土；提钻至地表，形成固化土桩。
所述步骤3)中，提钻后，向桩孔内压灌步骤1)中的固化土，形成固化土桩。
形成固化剂浆液过程中，可根据需要加入设定比例的水。
预拌固化土通过依次连接初始物料搅拌桶、固化剂浆液搅拌站、现场拌和固化土搅拌站设备搅拌制作而成；
初始物料搅拌桶用于制备螺旋输送机无法直接输送的潮湿类粘结性物料浆液；
固化剂浆液搅拌站连接初始物料搅拌桶，并将潮湿类粘结性物料浆液与粉状固化剂混合搅拌形成固化剂浆液；
现场拌和固化土搅拌站连接固化剂浆液搅拌站，并将固化剂浆液与泥土混合形成现场拌和固化土。
固化土搅拌站，具有进料口连接有一高低输送带，高低输送带用于将原状土从底面输送到进料口。
输送带末端进料口处设置有一集料斗，集料斗用于防止输送带输送上来的原状土飞溅洒落，使其全部落入搅拌通过内。
输送带起始端设置有一振动筛，振动筛用于过滤原状土中的大颗粒杂质，过滤后的原状土更容易与固化剂浆液混合。
固化土搅拌站下方设置有放料阀，放料阀连接有输送管，输送管将搅拌后的预拌流态固化土注入桩孔中。
桩芯为预制桩或钢筋笼。
下钻和提钻所用的钻杆上设置螺旋叶片，螺旋叶片为取土螺旋叶片。
下钻和提钻所用的钻杆为旋挖钻杆。
本发明所述的固化土桩，在固化土中掺入石膏等潮湿类粘结性物料，可以调节固化土的凝固时间，调节固化土的酸碱性；掺入矿渣减少水泥用量，大大节省成本。施工过程环保，无噪声、无震动、无泥浆排放。施工过程无护壁塌孔问题。桩身强度高，承载力强，施工工序简单，施工效率高。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为本发明所述的桩机设备结构示意图。
图2为本发明所述的固化剂浆液搅拌站结构示意图。
图3为本发明所述的固化土搅拌站示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
固化土桩，包括桩孔，桩孔内植入预制桩，预制桩与桩孔的缝隙内填充有固化土。
固化土流态固化土，所述流态固化土为固化剂浆液和原状土的混合料。
在固化土中掺加潮湿类粘结性物料，该物料主要成分为天然二水石膏，化学式为CaSO4·2H2O。天然二水石膏也叫气硬性无机胶凝材料，该种石膏成块状、坨状，具有粘结性，直接混入原状土，不易搅拌，无法拌匀。且不能螺旋输送机进行物料输送，若强行使用，会黏住螺旋输送机叶片及管路，造成故障。
在固化土中掺入石膏，可以缩短固化土的凝固时间，调节固化土的酸碱性，减少或者替代水泥用量，大大节省成本。本方案的固化土具有和易性，易于拌和、运输、浇筑、捣实，并能获得质量均匀、成型密实的混凝土的性能。
参看图1，复合桩施工设备，包括桩架，桩架设置有钻杆，钻杆下部设置有用于取土的螺旋刀片。下钻过程中螺旋刀片将桩孔内的原状土取出。
取出后的原状土，在预拌固化土搅拌站内，与固化剂浆液混合，形成预拌固化土，固化土再注入桩孔中。预拌固化土通过依次连接初始物料搅拌桶、固化剂浆液搅拌站、现场拌和固化土搅拌站设备搅拌制作而成。
参看图2，初始物料搅拌桶包括一个石膏浆液搅拌桶1，石膏浆液搅拌桶1内部设置有搅拌叶片11，搅拌桶内壁上设置有固定叶片12，搅拌叶片11和固定叶片12相互作用，使搅拌更加充分。搅拌桶的上料侧设置斜坡，人工推车上料。石膏浆液搅拌桶1底部设置称重传感器，称重传感器至少设置三个，且传感器布置在同一平面上，用于称取搅拌前石膏重量，搅拌后石膏浆液重量。石膏浆液搅拌桶1桶壁上沿设置进水口，石膏浆液搅拌桶1桶壁下沿设置石膏浆液出浆口。
石膏浆液出浆口连接一石膏浆液输浆泵2，石膏浆液输浆泵2向固化剂搅拌站供浆。固化剂搅拌站上部设置石膏浆斗31，石膏浆液输浆泵2连接并向石膏浆斗31供浆，石膏浆斗31底部设置称重传感器，称重传感器至少设置三个，传感器布置在同一平面上。固化剂搅拌站上部还设置有灰斗32，灰斗内存放矿渣、水泥、粉煤灰、外加剂等粉末类固化剂，灰斗32底部设置有称重传感器用于称取固化剂重量。固化剂搅拌站上部还设置水斗33，若石膏浆液直接作用搅拌溶液含水量不足时，利用水斗向固化剂浆液中加水。水斗33底部设置有称重传感器。固化剂搅拌站最主要的部分，设置一个固化剂搅拌桶34，固化剂搅拌桶34设置称重传感器，固化剂搅拌桶34将石膏浆液与矿渣、水泥、粉煤灰、外加剂等加水或不加水一起搅拌成固化剂浆液。固化剂搅拌站还设置有储浆桶35，用于储存固化剂搅拌桶34搅拌好的浆液，储浆桶35设置称重传感器。石膏浆斗31、灰斗32、水斗33用于向固化剂搅拌桶34供料，固化剂搅拌桶34将固化剂浆液送入储浆桶35内。在图2中，石膏浆斗31、灰斗32在同一高度，侧面视图上石膏浆斗31将灰斗32挡住，故石膏浆斗31与灰斗32指向同一部件。
整个系统设置有一个控制柜，控制柜收集各步骤中称重数据，根据设定参数配比进行自动化拌浆。
参看图3，固化土搅拌站，包括一个浆斗41，浆斗41的固化剂浆液来自储浆桶35，储浆桶35通过浆泵向浆斗41供浆；浆斗41设置称重传感器。固化土搅拌站下方设置有一固化土搅拌机42，固化土搅拌机42上方设置进料口43，进料口43用于投入泥土及外加骨料；固化土搅拌机42将泥土及外加骨料和固化剂浆液一起搅拌形成固化土；固化土搅拌机42设置称重传感器。固化土搅拌站下方设置有与固化土搅拌机42连接的出料口43，出料口43设置有放料阀。
放料阀下方连接输料管，输料管连接混凝土泵，将固化土送入搅拌桩的桩孔内。
或放料阀下方直接连接混凝出泵车，混凝出泵车将固化土运送到指定施工工地。
或放料阀下方敞开，固化土直接下落底面，用于地基处理回填土。
进料口43投料，泥土通过挖机直接投入。
或进料口43连接有一高低输送带44，高低输送带将泥土从底面输送到进料口。
输送带末端进料口处设置有一集料斗45，集料斗用于防止输送带输送上来的泥土飞溅洒落，使其全部落入搅拌通过内。
输送带起始端设置有一振动筛46，振动筛用于过滤泥土的大颗粒杂质，过滤后的泥土更容易与固化剂浆液混合。
固化土制作过程如下：
1)石膏物料加水稀释；
按照设定配比将石膏类粘结性物料投入一搅拌桶中，向搅拌桶中注水，搅拌配制成初始物料浆液，并称重；称好的初始物料浆液送入一初始物料石膏浆斗31内。
所述石膏类粘结性物料主要成分为天然二水石膏，化学式为CaSO4·2H2O。
2)配制固化剂浆液；
按照设定配比将固化剂投入到一固化剂搅拌桶34内，同时放入设定量的石膏浆液，搅拌配制成固化剂浆液；配制好的固化剂浆液送入一储浆桶35中并称重。
配制固化剂浆液过程中，可根据需要加入设定比例的水。
3)泥土与固化剂浆液进行拌合；
按照设定配比将泥土、外加骨料投入一固化土搅拌机42内，同时放入设定量的固化剂浆液，搅拌配制成现场拌和的固化土。
外加骨料为黄沙、石子的一种或几种。
配制搅拌好的固化土，通过放料阀连接一管路送出，送入搅拌桩的桩孔内形成复合桩。
复合桩施工过程如下：
先下钻至设计深度；
提钻压灌固化土；提钻并同时向桩孔内压灌固化土；提钻至地表，形成固化土桩。
提钻至地表后，将桩芯插入固化土桩中，形成复合桩。
提钻过程中，通过钻杆旁的刮泥器将钻杆叶片上粘结的泥土清理干净。
若是旋挖桩，则是在提钻后，向桩孔内压灌固化土，形成带有芯桩的固化土桩。
桩芯为预制桩或者钢筋笼。
本发明所述的固化土桩，在固化土中掺入石膏等潮湿类粘结性物料，可以调节固化土的凝固时间，调节固化土的酸碱性；掺入矿渣减少水泥用量，大大节省成本。施工过程环保，无噪声、无震动、无泥浆排放。施工过程无护壁塌孔问题。桩身强度高，承载力强，施工工序简单，施工效率高。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实例的限制，上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (17)
1.一种固化土桩的施工方法，其特征是，包括以下步骤：
1)预拌固化土
将气硬性无机胶凝材料加水稀释拌和成初始物料浆液，初始物料浆液与粉状固化剂拌和形成固化剂浆液，固化剂浆液与泥土混合形成现场拌和的固化土；
2)下钻成孔
先下钻至设计深度，钻杆上设置有取土装置；
3)提钻压灌固化土；
向桩孔内压灌步骤1)中的固化土，形成固化土桩。
2.根据权利要求1所述的一种固化土桩的施工方法，其特征是，步骤3)中，提钻至地表后，将桩芯插入固化土桩中，形成复合桩。
3.根据权利要求1所述的一种固化土桩的施工方法，其特征是，步骤3)中，提钻过程中，通过钻杆旁的刮泥器将钻杆叶片上粘结的泥土清理干净。
4.根据权利要求1所述的一种固化土桩的施工方法，其特征是，所述气硬性无机胶凝材料主要成分为石膏，化学式为CaSO4·2H2O。
5.根据权利要求1所述的一种固化土桩的施工方法，其特征是，粉末状固化剂为矿渣、水泥、粉煤灰、外加剂的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种固化土桩的施工方法，其特征是，固化土中还掺有外加骨料，外加骨料为黄沙、石子的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种固化土桩的施工方法，其特征是，所述步骤3)中，提钻并同时向桩孔内压灌步骤1)中的固化土；提钻至地表，形成固化土桩。
8.根据权利要求1所述的一种固化土桩的施工方法，其特征是，所述步骤3)中，提钻后，向桩孔内压灌步骤1)中的固化土，形成固化土桩。
9.根据权利要求1所述的一种固化土桩的施工方法，其特征是，形成固化剂浆液过程中，可根据需要加入设定比例的水。
10.根据权利要求1所述的一种固化土桩的施工方法，其特征是，预拌固化土通过依次连接初始物料搅拌桶、固化剂浆液搅拌站、现场拌和固化土搅拌站设备搅拌制作而成；
初始物料搅拌桶用于制备螺旋输送机无法直接输送的潮湿类粘结性物料浆液；
固化剂浆液搅拌站连接初始物料搅拌桶，并将潮湿类粘结性物料浆液与粉状固化剂混合搅拌形成固化剂浆液；
现场拌和固化土搅拌站连接固化剂浆液搅拌站，并将固化剂浆液与泥土混合形成现场拌和固化土。
11.根据权利要求10所述的一种固化土桩的施工方法，其特征是，固化土搅拌站，具有进料口连接有一高低输送带，高低输送带用于将原状土从底面输送到进料口。
12.根据权利要求11所述的一种固化土桩的施工方法，其特征是，输送带末端进料口处设置有一集料斗，集料斗用于防止输送带输送上来的原状土飞溅洒落，使其全部落入搅拌通过内。
13.根据权利要求11所述的一种固化土桩的施工方法，其特征是，输送带起始端设置有一振动筛，振动筛用于过滤原状土中的大颗粒杂质，过滤后的原状土更容易与固化剂浆液混合。
14.根据权利要求10所述的一种固化土桩的施工方法，其特征是，固化土搅拌站下方设置有放料阀，放料阀连接有输送管，输送管将搅拌后的预拌流态固化土注入桩孔中。
15.根据权利要求2所述的一种固化土桩的施工方法，其特征是，桩芯为预制桩或钢筋笼。
16.根据权利要求1所述的一种固化土桩的施工方法，其特征是，下钻和提钻所用的钻杆上设置螺旋叶片，螺旋叶片为取土螺旋叶片。
17.根据权利要求1所述的一种固化土桩的施工方法，其特征是，下钻和提钻所用的钻杆为旋挖钻杆。
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