CN113605381A - 一种聚丙烯纤维加筋水泥土搅拌桩及其施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种聚丙烯纤维加筋水泥土搅拌桩及其施工工艺，该搅拌桩由原料土、普通硅酸盐水泥、聚丙烯纤维、水及高性能减水剂组成；各组分含量为：土样占比89％、普通硅酸盐水泥占比7％、聚丙烯纤维占比0.4％、水占比3.5％、高性能减水剂占比0.1％。所述新型搅拌桩施工工艺包括：首先均匀混拌聚丙烯纤维与土样；然后配置聚丙烯纤维水泥混合浆液；再启动电机并利用灰浆泵将混合浆液挤出喷浆口，边喷浆搅拌边提升钻杆至设计标高；最后重复下沉提升、喷浆搅拌，形成聚丙烯纤维加筋水泥土搅拌桩。所述新型加筋搅拌桩较传统搅拌桩具有较强的抗拉压强度、抗剪强度，提高水泥土防渗抗变形及早强能力，具有较高的经济效益、环境效益及实用价值。
Description
技术领域
本申请涉及岩土工程基坑支护领域，具体涉及一种聚丙烯纤维加筋水泥土搅拌桩及其施工工艺。
背景技术
基坑工程作为其中一种热门行业，而用于基坑支护结构的水泥土搅拌桩由于施工灵活便捷、施工能效高且造价较低等特点，被广泛应用于工程建设中。然而，以止水加固作用为主的传统水泥土搅拌桩自身强度偏低，承载能力较差，寻找一种既能提高桩身强度又经济适用的加筋材料显示出越来越重要的实际意义。若存在可行方法能够增强桩身强度，提升搅拌桩整体承载力，亦可防止基坑开挖面及墙后土体产生较大变形，抑制桩身位移导致的基坑倾覆，提高基坑整体稳定性；同时可有效削减围护桩数量，一定程度上降低了工程造价。
常规水泥土搅拌桩施工工艺中，水泥掺量普遍设置为13％-22％，水泥用量多，内部水化热高，易产生表面裂缝，同时加剧土壤碱质化问题，而减水剂不仅改善了混合灰浆的和易性，而且节约了水泥掺量，大大提高水泥土的整体早期强度。一般地，聚丙烯纤维与水泥浆直接混拌，但由于纤维本身的团聚及积淀作用，出现分散不均匀现象，导致聚丙烯纤维集中分布在水泥土搅拌桩的部分桩段，搅拌机的搅拌功能无法使聚丙烯纤维均匀分散的分布于搅拌桩内；且堆叠的混合浆液容易淤堵搅拌头的喷浆口，导致施工进度无法持续进行。只有确保聚丙烯纤维能够均匀分布在水泥土搅拌桩桩段中，才能更好的提高桩身强度及承载能力。因此聚丙烯加筋水泥土成桩施工工艺能否取得理想效果是聚丙烯加筋水泥土搅拌桩工程可行性的关键。
发明内容
本发明提出了一种聚丙烯纤维加筋水泥土搅拌桩及其施工工艺，以聚丙烯纤维及聚羧酸系减水剂为添加剂，通过特定的成桩施工工艺，实现聚丙烯纤维与水泥土的充分混合，形成聚丙烯纤维加筋水泥土搅拌桩，加筋搅拌桩整体强度相较传统搅拌桩大幅提升，起到防渗止水及加固支挡作用。影响此技术的关键环节主要在：(1)新型搅拌桩桩身材料的配合比；(2)成桩施工工艺的实现。
本发明中聚丙烯纤维及聚羧酸系减水剂与水泥浆液的配合比中，若纤维掺量过低，显然对搅拌桩抗拉压及抗剪强度提升幅度有限；若纤维掺量过高，会出现团聚或成团现象，减少摩擦接触面，降低纤维有效利用率，影响强度延展。而聚羧酸系减水剂若过多，会显著影响水泥的水化作用，影响搅拌桩早期强度。因此搅拌桩桩身材料的最优配合比是聚丙烯纤维水泥土搅拌桩的关键因素之一。
本发明的新型搅拌桩的混合浆液按照含量占比分为：土样占比89％、普通硅酸盐水泥占比7％、聚丙烯纤维占比0.4％、水占比3.5％、高性能减水剂占比 0.1％。
所选用聚丙烯纤维为5-20mm长度的束状单丝；最优长度为12mm。
所述的聚丙烯纤维加筋水泥土搅拌桩施工工艺的具体施工步骤如下：
(1)场地整平。清除施工区内的表层硬物和地下障碍物，遇不良地质条件应抽水、清淤、回填素土并分层夯实，整平后地表高程应高出设计桩顶50cm；
(2)开挖沟槽。根据设计轴线开挖导向沟，沟槽开挖余土应及时清理；
(3)桩机就位。桩机下铺设钢板，保证机身平稳周正，利用经纬仪或线锤控制钻机垂直度，搅拌桩桩位定位偏差应≤50mm，桩身垂直度应≤1％；
(4)预搅下沉。启动动力电机使钻具平稳预搅下沉至设计桩底标高，由电流监测表控制下沉速度在1.0m/min以内，遇不利地层时，应适当补给清水以利钻进；
(5)混合浆液配制。利用灰浆搅拌桶将聚丙烯纤维与场地淤泥质土按适当配比进行干拌混合，干拌时间至少≥30s，待搅拌均匀，同时先后加入水灰比为 1:2的水泥浆及适量高性能减水剂进行充分拌合，形成质地均匀的聚丙烯纤维与水泥混合浆液；
(6)提升喷浆搅拌。搅拌头至桩底设计标高后，开启灰浆泵将集料斗中混合浆液通过输送系统压入地基土，边喷边搅，以0.5m/min的设计速度提升搅拌桩机直至设计桩顶标高，保证浆液与加固土充分混合；
(7)重复搅拌下沉。注浆搅拌提升至设计桩顶标高后关闭灰浆泵停浆，即刻重复搅拌下沉至设计桩底标高；
(8)重复提升喷浆搅拌。钻头搅拌至设计桩底标高后，重复喷浆搅拌提升至地面停机；
(9)桩机移位。将钻头提出地面，停止主电机、空压机，桩机移位并校正机身垂直度后重复以上步骤进行下一根桩施工；
(10)清洗。施工间隙中，向已排空的集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗全部管道中的残留混合浆液，同时将附着在搅拌头上的土清洗干净。
本发明的有益效果在于：本发明通过在水泥土中添加聚丙烯纤维及聚羧酸系减水剂，并限定其最优含量范围，在此配合比要求下，大大提升水泥土搅拌桩桩身强度及承载能力，提高搅拌桩工作性能，同时明显减少水泥掺入比，大大减轻工程造价，促进行业发展。
具体实施方式
下面对本发明的技术措施进行详细说明：
聚丙烯纤维加筋水泥土搅拌桩的具体施工工艺，包括以下步骤：
(1)场地整平。清除施工区内的表层硬物和地下障碍物，遇不良地质条件应抽水、清淤、回填素土并分层夯实，整平后地表高程应高出设计桩顶50cm；
(2)开挖沟槽。根据设计轴线开挖导向沟，沟槽开挖余土应及时清理；
(3)桩机就位。桩机下铺设钢板，保证机身平稳周正，利用经纬仪或线锤控制钻机垂直度，搅拌桩桩位定位偏差应≤50mm，桩身垂直度应≤1％；
(4)预搅下沉。启动动力电机使钻具平稳预搅下沉至设计桩底标高，由电流监测表控制下沉速度在1.0m/min以内，遇不利地层时，应适当补给清水以利钻进；
(5)混合浆液配制。利用灰浆搅拌桶将聚丙烯纤维与场地淤泥质土按适当配比进行干拌混合，干拌时间至少≥30s，待搅拌均匀，同时先后加入水灰比为 1:2的水泥浆及适量高性能减水剂进行充分拌合，形成质地均匀的聚丙烯纤维与水泥混合浆液；
(6)提升喷浆搅拌。搅拌头至桩底设计标高后，开启灰浆泵将集料斗中混合浆液通过输送系统压入地基土，边喷边搅，以0.5m/min的设计速度提升搅拌桩机直至设计桩顶标高，保证浆液与加固土充分混合；
(7)重复搅拌下沉。注浆搅拌提升至设计桩顶标高后关闭灰浆泵停浆，即刻重复搅拌下沉至设计桩底标高；
(8)重复提升喷浆搅拌。钻头搅拌至设计桩底标高后，重复喷浆搅拌提升至地面停机；
(9)桩机移位。将钻头提出地面，停止主电机、空压机，桩机移位并校正机身垂直度后重复以上步骤进行下一根桩施工；
(10)清洗。施工间隙中，向已排空的集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗全部管道中的残留混合浆液，同时将附着在搅拌头上的土清洗干净。
Claims (7)
1.一种聚丙烯纤维加筋水泥土搅拌桩，其特征在于该新型搅拌桩的混合浆液按照含量占比分为：土样占比89％、普通硅酸盐水泥占比7％、聚丙烯纤维占比0.4％、水占比3.5％、高性能减水剂占比0.1％。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯纤维加筋水泥土搅拌桩，其特征在于：所选用土样为淤泥质土。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯纤维加筋水泥土搅拌桩，其特征在于：所选用标准水泥为P·O42.5普通硅酸盐水泥。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯纤维加筋水泥土搅拌桩，其特征在于：所选用聚丙烯纤维为5-20mm长度的束状单丝。
5.根据权利要求4所述的聚丙烯纤维加筋水泥土搅拌桩，其特征在于：所选用聚丙烯纤维最优长度为12mm。
6.根据权利要求1所述的聚丙烯纤维加筋水泥土搅拌桩，其特征在于：所选用高性能减水剂为聚羧酸系减水剂。
7.一种如权利要求1所述的聚丙烯纤维加筋水泥土搅拌桩的施工工艺，其特征在于：具体施工步骤如下：
(1)场地整平。清除施工区内的表层硬物和地下障碍物，遇不良地质条件应抽水、清淤、回填素土并分层夯实，整平后地表高程应高出设计桩顶50cm；
(2)开挖沟槽。根据设计轴线开挖导向沟，沟槽开挖余土应及时清理；
(3)桩机就位。桩机下铺设钢板，保证机身平稳周正，利用经纬仪或线锤控制钻机垂直度，搅拌桩桩位定位偏差应≤50mm，桩身垂直度应≤1％；
(4)预搅下沉。启动动力电机使钻具平稳预搅下沉至设计桩底标高，由电流监测表控制下沉速度在1.0m/min以内，遇不利地层时，应适当补给清水以利钻进；
(5)混合浆液配制。利用灰浆搅拌桶将聚丙烯纤维与场地淤泥质土按适当配比进行干拌混合，干拌时间至少≥30s，待搅拌均匀，同时先后加入水灰比为1:2的水泥浆及适量高性能减水剂进行充分拌合，形成质地均匀的聚丙烯纤维与水泥混合浆液；
(6)提升喷浆搅拌。搅拌头至桩底设计标高后，开启灰浆泵将集料斗中混合浆液通过输送系统压入地基土，边喷边搅，以0.5m/min的设计速度提升搅拌桩机直至设计桩顶标高，保证浆液与加固土充分混合；
(7)重复搅拌下沉。注浆搅拌提升至设计桩顶标高后关闭灰浆泵停浆，即刻重复搅拌下沉至设计桩底标高；
(8)重复提升喷浆搅拌。钻头搅拌至设计桩底标高后，重复喷浆搅拌提升至地面停机；
(9)桩机移位。将钻头提出地面，停止主电机、空压机，桩机移位并校正机身垂直度后重复以上步骤进行下一根桩施工；
(10)清洗。施工间隙中，向已排空的集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗全部管道中的残留混合浆液，同时将附着在搅拌头上的土清洗干净。
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