CN113322936B - 一种厚砂层岩溶区域土体加固施工方法及施工辅助装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种厚砂层岩溶区域土体加固施工方法及施工辅助装置，涉及地基加固技术领域，土体加固施工方法包括以下步骤：标注工程桩位置；在待施工的工程桩轮廓周围进行高压旋喷桩施工，多个高压旋喷桩以工程桩的中心呈环形阵列分布，相邻两个高压旋喷桩轮廓线位于工程桩轮廓内的部分相切或相交；根据工程桩位置进行工程桩施工；施工辅助装置包括用于置入桩孔的支护管以及注浆机构，所述注浆机构包括与支护管相对滑移的活塞板和固定于活塞板的注浆管，所述活塞板安装有用于将活塞板一侧的浆水抽送至活塞板另一侧的浆水转移机构。该申请能够提高厚砂层岩溶区域成桩施工效率的优点。

Description

一种厚砂层岩溶区域土体加固施工方法及施工辅助装置

技术领域

本申请涉及地基加固技术领域，尤其是涉及一种厚砂层岩溶区域土体加固施工方法及施工辅助装置。

背景技术

建筑结构的稳定性对地基的质量要求非常高。由于建筑规划地理位置的不同，所在位置的地质结构差异化明显。尤其对于一些存在溶岩分布和砂层的地质结构，需要工程桩进行加固。

相关技术见授权公告号为CN211256936U的中国实用新型专利，其公开了一种高层建筑地下岩溶地基防沉降加固结构，包括岩溶层、地下水层、钢筋混凝土层、主支撑柱、副支撑柱和X型连接柱；其中主支撑柱顶端伸入钢筋混凝土层内，底端打入溶岩层内部；主支撑柱、副支撑柱均贯穿地下水层。

针对上述相关技术，发明人认为存在以下缺陷：实际在进行主支撑柱或者副支撑柱施工作业时，由于溶岩地质的特点，桩孔容易发生坍塌现象，严重影响施工的效率。

发明内容

为了改善厚砂层岩溶区域成桩过程中易发生坍塌的问题，本申请提供一种厚砂层岩溶区域土体加固施工方法及施工辅助装置。

第一方面，本申请提供一种厚砂层岩溶区域土体加固施工方法采用如下的技术方案：

一种厚砂层岩溶区域土体加固施工方法，包括以下步骤：

标注工程桩位置；

在待施工的工程桩轮廓周围进行高压旋喷桩施工，多个高压旋喷桩以工程桩的中心呈环形阵列分布，相邻两个高压旋喷桩轮廓线位于工程桩轮廓内的部分相切或相交；

根据工程桩位置进行工程桩施工。

通过采用上述技术方案，在工程桩轮廓线周围先行施工高压旋喷桩，使得工程桩位置的土体加固，这样再进行工程桩施工时，砂层岩溶区域不会发生塌孔的现象，提高了成桩质量。由于不会因塌孔导致重新施工，提高了现场施工效率。

可选的，所述高压旋喷桩施工包括以下步骤：

定位放线后钻孔；

喷射灌浆：将预先搅拌好的泥浆通过喷管喷入到钻孔内，直至设计标高；

孔口回填补浆并封孔。进一步的，喷射灌浆时的参数为：泥浆采用P.O42.5级硅酸盐水泥，水灰比为1:1~1.2，喷浆压力为1.8~2.2Mpa，喷浆量为80~150L/min，气压为0.6~0.8Mpa，风量为10~15m³/min，水压为25~30Mpa，水流量80~120L/min，提升速度为8~12cm/min。

通过采用上述技术方案，高压旋喷桩施工过程中水泥浆能够渗入到钻孔周围的土层中，同时水泥浆能够快速对岩溶区的孔洞进行封堵并加固，减小了施工过程中钻孔坍塌的可能。

可选的，所述工程桩施工步骤包括：

将注浆管下沉至设计深度，注入预拌的水泥浆液；

提拉注浆管并注入预拌的填料，直至设计的桩顶高度。

可选的，所述水泥浆液采用P.O42.5级硅酸盐水泥，水灰比在1.2~1.5，水泥参量20%；注浆压力为0.4MPa~0.6MPa。

通过采用上述技术方案，工程桩与高压旋喷桩有了良好的结合能力，提高工程桩的抗压和抗拉拔强度。

可选的，所述注浆管的下沉速度控制在0.6m/min以内，提升速度控制在0.8~1.0m/min以内，并保持匀速下沉与匀速提升。

通过采用上述技术方案，提升时不会使孔内产生负压造成周边地基沉降，提高施工质量。

第二方面，本申请提供一种厚砂层岩溶区域土体加固施工辅助装置采用如下的技术方案：

一种厚砂层岩溶区域土体加固施工辅助装置，包括用于置入桩孔的支护管以及注浆机构，所述注浆机构包括与支护管相对滑移的活塞板和固定于活塞板的注浆管，所述活塞板安装有用于将活塞板一侧的浆水抽送至活塞板另一侧的浆水转移机构。

通过采用上述技术方案，当工程桩进行钻孔灌注桩进行施工时，将支护管放入到钻孔中，然后将活塞板和注浆管下沉到设计深度，在此过程中通过浆水转移机构将钻孔中的浆水抽出，以减小活塞板下放的阻力。通过注浆管注入水泥浆先快速填充到支护管外壁的间隙，然后继续灌注混凝土并缓慢提升活塞板和注浆管直至设计标高。

可选的，所述活塞板上设有穿孔；所述浆水转移机构包括穿过穿孔并相对活塞板滑移的抽浆管以及与抽浆管连接的第一水泵。

通过采用上述技术方案，第一水泵通过抽浆管将活塞板下方的浆水抽到上部，抽浆管能够相对活塞板上下滑动，当灌注浆水时将抽浆管上移至管口与活塞板平齐，以防止水泥浆硬化后对抽浆管造成堵塞。

可选的，所述活塞板上设有与穿孔连通的容纳槽；所述浆水转移机构还包括与抽浆管靠近容纳槽的一端固定连接的抽浆头，抽浆头的轮廓与容纳槽配合，抽浆头的内部中空且与容纳槽抵接的一面设有穿孔；活塞板位于通孔处固设有安装壳，抽浆管穿过安装壳设置，抽浆管位于安装壳的部分外壁固定有驱动板，驱动板与安装壳相对滑动并密封，安装壳位于驱动板远离活塞板的一侧形成有气腔，安装壳连接有与气腔连通的气管，气管沿着注浆管外壁固定设置；抽浆管位于气腔部分设置为伸缩管，驱动板靠近活塞板一侧连接有弹簧。

通过采用上述技术方案，弹簧自然状态时，抽浆头卡入到活塞板的容纳槽中，从而减小穿孔被外部杂物堵塞的可能。当通过气管向气腔充气时，气腔的气压增大并推动驱动板压缩弹簧靠近活塞板移动，伸缩管能够使得两段抽浆管正常移动，与驱动板固定连接的抽浆管向下移动使得抽浆头离开容纳槽。此时，启动第一水泵工作，活塞板底部的浆水能够通过抽浆管送至活塞板的上方。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：在厚砂层岩溶区进行施工时，在工程桩轮廓线周围先行施工高压旋喷桩，使得工程桩位置的土体加固，这样再进行工程桩施工时，砂层岩溶区域不会发生塌孔的现象，提高了成桩质量。由于不会因塌孔导致重新施工，提高了现场施工效率。

附图说明

图1为本申请工程桩在可溶岩分布区的布设示意图；

图2为工程桩与高压旋喷桩的布设示意图；

图3为高压旋喷桩的施工流程示意图；

图4为本申请施工辅助装置的应用示意图；

图5为图4中A-A面的剖视图；

图6为显示浆水转移机构与活塞板连接结构的剖视图。

附图标记说明：1、可溶岩地层；2、工程桩；3、高压旋喷桩；4、支护管；41、滑轨；5、注浆机构；51、活塞板；511、容纳槽；512、通孔；52、注浆管；6、浆水转移机构；61、抽浆管；62、伸缩管；63、抽浆头；631、穿孔；64、安装壳；641、气腔；65、驱动板；66、弹簧；67、气管；7、抽排机构；71、第二水泵；72、抽水管。

具体实施方式

以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开了一种厚砂层岩溶区域土体加固施工方法。参考图1和图2，厚砂层岩溶区域土体加固施工方法包括以下步骤：在可溶岩地层1上标识处工程桩2的位置，然后绕工程桩2的周围施工多个高压旋喷桩3，待高压旋喷桩3硬化后对该位置的可溶岩地层1起到加固的作用，最后在工程桩2标识位置进行施工，有效减小了可溶岩地层1对工程桩2施工质量的影响。

参考图3，高压旋喷桩3的施工步骤如下：

定位放线：由控制桩用经纬仪测试高喷轴线，用测量尺确定每个高喷孔的孔位。

钻机造孔：使用钻机进行钻孔作业，钻孔孔径为φ130mm。钻机就位偏差不大于50mm，垂直度偏差不大于1/100，钻孔深度偏差不大于200mm，桩体直径偏差不大于20mm。使用泥浆固壁造孔。根据需要，钻孔孔径可以根据工程桩的轮廓直径调整。

钻机钻孔完毕后移开钻孔位置，利用高喷台车进行泥浆试喷。泥浆可以预先制作，采用搅拌机制浆后放置于储浆桶内，储浆桶中安装低速搅拌轴保持搅拌，以防止水泥浆沉淀。

喷射灌浆：下沉喷管至设计深度，喷管可以为φ91钢管，喷射灌浆的参数为：泥浆采用P.O42.5级硅酸盐水泥，水灰比为1:1~1.2，喷浆压力为1.8~2.2Mpa，喷浆量为80~150L/min，气压为0.6~0.8Mpa，风量为10~15m³/min，水压为25~30Mpa，水流量80~120L/min，提升速度为8~12cm/min。旋喷过程中缓慢提升喷管，喷至设计高程，期间对费浆排放至指定位置。

旋喷过程中，冒浆量小于注浆量的20%为正常现象，若超过20%或完全不冒浆时，查明原因后再进行注浆。旋喷过程中，若因机械出现故障导致中断旋喷，应重新钻至桩底设计标高后，重新旋喷。

水泥浆在从储浆桶送至高喷台车的吸浆桶时，使用过滤网进行过滤，过滤筛孔的孔径小于喷嘴直径的1/2。

旋喷过程中，若遇到孤石或大直径的漂石，旋喷桩可以适当偏移位置，避免出现畸形桩或断桩。

孔口回填补浆及封孔：喷灌结束后，利用水泥浆向喷射孔内补充浆液以消除凹穴，则旋喷桩成桩完毕，然后将桩孔封闭。

工程桩2的施工步骤如下：

测量放线：根据提供的坐标基准点，按照设计图进行放样定位及高程引测，并做好标志。放样定位后做好测量报验单，提请监理进行复核验收签证。定位误差不得超过15mm。

开挖沟槽：开挖过程中，根据基坑围护内边控制线，开挖沟槽尺寸宽1.2m，深1.5m，清除地下障碍物。

设备就位及试验性成桩：施工时保持桩机底盘水平和立柱导向架的垂直，并校验桩机立柱导向架垂直度偏差小于1/250。

成桩采用三轴搅拌桩试验性成桩，水泥浆液的水灰比控制在1.2~1.5，水泥掺量20%，要求28天的无侧限抗压强度大于0.8MPa。施工时三轴搅拌机应保持匀速下沉与匀速提升。钻杆在下沉和提升时均匀、连续注入拌制好的水泥浆液，每次下降时喷浆70％，提升时喷浆30％。下沉速度应控制在0.6m/min以内，提升速度应控制在0.8~1.0m/min以内，并保持匀速下沉与匀速提升，搅拌提升时不应使孔内产生负压造成周边地基沉降。钻机通过砂层时根据试成桩参数适当降低速度。钻杆提升完毕时，设计水泥浆液全部注完。注浆压力为0.4MPa~0.6MPa。

施工时如因故停浆，应在恢复压浆前将三轴搅拌机提升或下沉0.5m后再注浆搅拌施工，以保证搅拌桩的连续性。桩顶停浆面必须确保高于设计要求以及圈梁下无虚土。搅拌桩施工中产生的涌土必须用挖机及时清理。每日完工后，应向储浆筒或储浆池中放入清水，开启注浆泵，清洗全部管路中残存中的水泥浆液。

工程桩3的施工还可以用钻孔灌注桩替代三轴搅拌桩。

参考图4和图5，为了方便钻孔灌注桩的施工，本申请提供了一种厚砂层岩溶区域土体加固施工辅助装置，包括用于插入桩孔内的支护管4，支护管4中滑移连接有注浆机构5，注浆机构5连接有浆水转移机构6和抽排机构7。

参考图4和图5，支护管4可以为预制的薄壁水泥管或者薄壁钢管，支护管4的内壁一体固设有滑轨41。

注浆机构5包括活塞板51和固定于活塞板51上的注浆管52，注浆管52与活塞板51可以螺纹连接固定，注浆管52可以为多个管体首尾螺纹连接而成。活塞板51可以为不锈钢板，活塞板51的轮廓与支护管4的内孔截面轮廓相配合，活塞板51能够沿着滑轨41相对支护管4滑移。

抽排机构7包括第二水泵71和抽水管72，抽水管72可以为软管，抽水管72可以通过卡箍或者钢丝绑扎固定在注浆管52上，以便下沉注浆管52时，抽水管72一起下沉。第二水泵71可以固定在桩孔附近的地面上。抽水管72的一端与第二水泵71的进水口连接，抽水管72的另一端延伸至活塞板51位置。第二水泵71工作，能够将活塞板51上方的浆水抽排到指定位置。

参考图5和图6，在活塞板51上设有容纳槽511和通孔512，通孔512与容纳槽511连通并共同贯穿活塞板51。容纳槽511可以为截面内小外大的阶梯槽或者圆台状空槽。

浆水转移机构6安装在活塞板51位于通孔512位置。浆水转移机构6包括穿过通孔512设置并相对活塞板51滑动的抽浆管61，抽浆管61靠近容纳槽511的一端固定连接有抽浆头63，抽浆头63的轮廓与容纳槽511配合，抽浆头63的内部中空且与容纳槽511抵接的一面设有穿孔631，抽浆管61的另一端连接有第一水泵（图中未显示），第一水泵通过螺栓与活塞板51固定连接。浆水转移机构6还包括固定于活塞板51位于通孔512处的安装壳64，抽浆管61穿过安装壳64设置，抽浆管61位于安装壳64的部分外壁固定有驱动板65，驱动板65与安装壳64相对滑动并密封，安装壳64位于驱动板65远离活塞板51的一侧形成有气腔641，安装壳64连接有与气腔641连通的气管67，气管67沿着注浆管52外壁固定设置，固定方式可以用铁丝绑扎或者皮筋套设等；抽浆管61位于气腔641部分设置为伸缩管62，伸缩管62可以为波纹管，驱动板65靠近活塞板51一侧连接有弹簧66。

弹簧66自然状态时，抽浆头63卡入到活塞板51的容纳槽511中，从而减小穿孔631被外部杂物堵塞的可能。当通过气管67向气腔641充气时，气腔641的气压增大并推动驱动板65压缩弹簧66靠近活塞板51移动，伸缩管62能够使得两段抽浆管61正常移动，与驱动板65固定连接的抽浆管61向下移动使得抽浆头63离开容纳槽511。此时，启动第一水泵工作，活塞板51底部的浆水能够通过抽浆管61送至活塞板51的上方。

该厚砂层岩溶区域土体加固施工辅助装置的使用方式如下：

进行钻孔灌注桩的施工时，使用钻机钻孔。

向钻孔中放入支护管4，然后将活塞板51沿着支护管4下放直至设计深度。下放过程中为了减小活塞板51的阻力，通过气管67加压，启动第一水泵将 活塞板51下部的浆水抽送到活塞板51上部。当活塞板51到达设计深度后，关闭第一水泵并停止加压使得抽浆头63收纳到活塞板51的容纳槽511中。

通过注浆管52先初步注浆，加压0.6-0.8Mpa使得砂浆填充在支护管4外部的间隙中，然后继续灌注混凝土，活塞板51的提拉速度控制在0.5m/min。为了减小活塞板51提拉阻力，启动第二水泵71通过抽水管72将活塞板51上方的水排出。灌注混凝土达到设计标高后，拉出活塞板51并清洗设备。向支护管4的管口继续补充混凝土。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种厚砂层岩溶区域土体加固施工辅助装置，其特征在于：包括用于置入桩孔的支护管(4)以及注浆机构(5)，所述注浆机构(5)包括与支护管(4)相对滑移的活塞板(51)和固定于活塞板(51)的注浆管(52)，所述活塞板(51)安装有用于将活塞板(51)一侧的浆水抽送至活塞板(51)另一侧的浆水转移机构(6)；

所述活塞板(51)上设有穿孔(631)；所述浆水转移机构(6)包括穿过穿孔(631)并相对活塞板(51)滑移的抽浆管(61)以及与抽浆管(61)连接的第一水泵；

所述活塞板(51)上设有与穿孔(631)连通的容纳槽(511)；所述浆水转移机构(6)还包括与抽浆管(61)靠近容纳槽(511)的一端固定连接的抽浆头(63)，抽浆头(63)的轮廓与容纳槽(511)配合，抽浆头(63)的内部中空且与容纳槽(511)抵接的一面设有穿孔(631)；活塞板(51)位于通孔(512)处固设有安装壳(64)，抽浆管(61)穿过安装壳(64)设置，抽浆管(61)位于安装壳(64)的部分外壁固定有驱动板(65)，驱动板(65)与安装壳(64)相对滑动并密封，安装壳(64)位于驱动板(65)远离活塞板(51)的一侧形成有气腔(641)，安装壳(64)连接有与气腔(641)连通的气管(67)，气管(67)沿着注浆管(52)外壁固定设置；抽浆管(61)位于气腔(641)部分设置为伸缩管(62)，驱动板(65)靠近活塞板(51)一侧连接有弹簧(66)。

2.一种应用权利要求1所述的厚砂层岩溶区域土体加固施工辅助装置的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

标注工程桩(2)位置；

在待施工的工程桩(2)轮廓周围进行高压旋喷桩(3)施工，多个高压旋喷桩(3)以工程桩(2)的中心呈环形阵列分布，相邻两个高压旋喷桩(3)轮廓线位于工程桩(2)轮廓内的部分相切或相交；

根据工程桩(2)位置进行工程桩(2)施工；

所述工程桩(2)应用施工步骤包括：

将注浆管(52)下沉至设计深度，注入预拌的水泥浆液；

提拉注浆管(52)并注入预拌的填料，直至设计的桩顶高度。

3.根据权利要求2所述的一种厚砂层岩溶区域土体加固施工方法，其特征在于：所述高压旋喷桩(3)施工包括以下步骤：

定位放线后钻孔；

喷射灌浆：将预先搅拌好的泥浆通过喷管喷入到钻孔内，直至设计标高；

孔口回填补浆并封孔。

4.根据权利要求3所述的一种厚砂层岩溶区域土体加固施工方法，其特征在于：喷射灌浆时的参数为：泥浆采用P.O42.5级硅酸盐水泥，水灰比为1:1~1.2，喷浆压力为1.8~2.2Mpa，喷浆量为80~150L/min，气压为0.6~0.8Mpa，风量为10~15m³/min，水压为25~30Mpa，水流量80~120L/min，提升速度为8~12cm/min。

5.根据权利要求2所述的一种厚砂层岩溶区域土体加固施工方法，其特征在于：所述水泥浆液采用P.O42.5级硅酸盐水泥，水灰比在1.2~1.5，水泥参量20%；注浆压力为0.4MPa~0.6MPa。

6.根据权利要求2所述的一种厚砂层岩溶区域土体加固施工方法，其特征在于：所述注浆管(52)的下沉速度控制在0.6m/min以内，提升速度控制在0.8~1.0m/min以内，并保持匀速下沉与匀速提升。

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