CN113846704A - 一种对旋喷压力进行标定的试验方法 - Google Patents

一种对旋喷压力进行标定的试验方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种对旋喷压力进行标定的试验方法，属于旋喷桩施工技术领域，基于安装有压力传感器的旋喷钻头，采用如下步骤测试旋喷浆液在不同深度、不同水平位置以及不同土层环境条件下的压力进而对旋喷压力标定的试验方法：改造旋喷钻头；确定旋喷标定试验模型；旋喷压力初步监测；旋喷压力全面监测；工程场景识别与应用。本发明通过在拟建场地处，根据现场的土质情况对不同土层条件下旋喷压力进行标定，通过标定值对工程施工参数进行指导。

Description

一种对旋喷压力进行标定的试验方法
技术领域
本发明涉及旋喷桩施工技术领域，特别涉及到一种对旋喷压力进行标定的试验方法。
背景技术
旋喷桩是利用钻机将旋喷注浆管及喷头钻置于桩底设计高程，将预先配制好的浆液通过高压发生装置使液流获得巨大能量后，从注浆管边的喷嘴中高速喷射出来，形成一股能量高度集中的液流，直接破坏土体，喷射过程中，钻杆边旋转边提升，使浆液与土体充分搅拌混合，在土中形成一定直径的柱状固结体，从而使地基得到加固。
随着国家基础建设的增多，特别是在大量建设高速公路、高层建筑、特大桥时都涉及若干桩基工程，而高压旋喷桩在基础工程、隧道工程等工程中应用十分广泛，其质量检测至关重要。旋喷桩桩径对桩的承载力影响巨大，决定着工程的质量。旋喷桩在属于隐蔽性工程，在施工过程中采用同种施工参数施工，由于土层软硬层度不同，最终地质情况复杂度决定了旋喷体的状态。因此，为了能够根据地层精确调整施工参数，实现旋喷桩质量得到改善的目的，需要对不同土层条件下的旋喷参数进行标定，基于此，本发明提出了一种对旋喷压力进行标定的试验方法。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种对旋喷压力进行标定的试验方法，克服了现有技术的不足。通过在拟建场地处，根据现场的土质情况对不同土层条件下旋喷压力进行标定，通过标定值对工程施工参数进行指导。
一种对旋喷压力进行标定的试验方法，其特征在于，基于安装有压力传感器的旋喷钻头，采用如下步骤测试旋喷浆液在不同深度、不同水平位置以及不同土层环境条件下的压力进而对旋喷压力标定的试验方法：
步骤1：改造旋喷钻头；
在旋喷喷嘴正前方安装压力传感器，压力传感器中心点与旋喷喷嘴中心点构成的直线与旋喷钻杆中轴线垂直且相交，压力传感器由两根刚性可伸缩的支撑杆件固定，压力传感器与两根刚性可伸缩的支撑杆件之间采用焊接连接，两根刚性可伸缩的支撑杆件另一端通过焊接与旋喷钻杆连接；
步骤2：确定旋喷标定试验模型；
在地表向下开挖设定深度、设定直径的圆柱形孔，孔内填充设定掺量的单一类型土体浆液，单一类型土体根据拟建工程旋喷桩设计深度范围内土体种类确定，进而形成旋喷标定试验模型；
步骤3：旋喷压力初步监测；
在旋喷标定试验模型顶部中心处放置旋喷钻头，旋喷喷头沿旋喷标定试验模型的中轴线向下移动至设定深度后，保持旋喷喷头位置不变，开始启动旋喷钻机，喷射旋喷浆液；将压力传感器自离旋喷喷嘴最近位置按梯度沿轴线移动至离旋喷喷嘴最远位置，每确定一次压力传感器位置后，自最小旋喷压力按设定梯度增加至最大旋喷压力，获取压力传感器压力数据；最终可获取在单一类型土体浆液内，在设定深度，初始旋喷压力、旋喷距离、实测旋喷压力结果的数据集A；
步骤4：旋喷压力全面监测；
通过改变土体浆液类型，沿旋喷标定试验模型的中轴线自上部按设定梯度向下移动至底部，重复步骤3内容，最终可获取，土体浆液类型、旋喷深度、初始旋喷压力、旋喷距离、实测旋喷压力结果的数据集N；
步骤5：工程场景识别与应用；
根据工程设计条件及工程地质条件，在已知旋喷设计直径、不同土层抗剪强度条件下，针对不同类型、不同深度的土层，参照数据集N，以旋喷距离等于旋喷设计直径，实测旋喷压力大于或等于对应土层抗剪强度为条件，获取不同类型、不同深度土层的初始旋喷压力；正式旋喷施工时根据数据集N确定最小初始旋喷压力。
优选地，所述单一类型土体浆液中土体掺量设定要求为土体质量占土体浆液总质量的10%-30%，并且在土体浆液填满旋喷标定试验模型后确保不塌孔。
优选地，所述压力传感器压力数据为旋喷过程中稳定状态的压力数据，每种类型试验测试稳定状态的压力数据不少于3次，压力传感器压力数据取多次试验结果的平均值。
优选地，所述数据集N中还包括高压气体压力、旋喷浆液流量等参数，通过调整高压气体压力、旋喷浆液流量等参数共同对实测旋喷压力结果产生影响。
优选地，所述压力传感器中测试压力元件截面积至少是旋喷喷嘴截面积的3倍。
本发明所带来的有益技术效果：
（1）通过标定试验对不同土层的施工参数进行整理，并建立数据库，使得工程桩的施工参数更加精确；（2）当遇到较硬土层和较软土层交错分布时，采用同种施工参数施工导致桩径变化较大，可能导致硬土层部位桩径达不到设计要求，软地层部位桩径超过设计要求，因此标定后可以进行动态调整，使得桩径满足设计要求。
附图说明
图1为本发明一种对旋喷压力进行标定的试验方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
实施例1：
如图1所示，一种对旋喷压力进行标定的试验方法，基于安装有压力传感器的旋喷钻头，采用如下步骤测试旋喷浆液在不同深度、不同水平位置以及不同土层环境条件下的压力进而对旋喷压力标定的试验方法：
步骤1：改造旋喷钻头；
在旋喷喷嘴正前方安装压力传感器，压力传感器中心点与旋喷喷嘴中心点构成的直线与旋喷钻杆中轴线垂直且相交，压力传感器由两根刚性可伸缩的支撑杆件固定，压力传感器与两根刚性可伸缩的支撑杆件之间采用焊接连接，两根刚性可伸缩的支撑杆件另一端通过焊接与旋喷钻杆连接；
步骤2：确定旋喷标定试验模型；
在地表向下开挖设定深度、设定直径的圆柱形孔，孔内填充设定掺量的单一类型土体浆液，单一类型土体根据拟建工程旋喷桩设计深度范围内土体种类确定，进而形成旋喷标定试验模型；
步骤3：旋喷压力初步监测；
在旋喷标定试验模型顶部中心处放置旋喷钻头，旋喷喷头沿旋喷标定试验模型的中轴线向下移动至设定深度后，保持旋喷喷头位置不变，开始启动旋喷钻机，喷射旋喷浆液；将压力传感器自离旋喷喷嘴最近位置按梯度沿轴线移动至离旋喷喷嘴最远位置，每确定一次压力传感器位置后，自最小旋喷压力按设定梯度增加至最大旋喷压力，获取压力传感器压力数据；最终可获取在单一类型土体浆液内，在设定深度，初始旋喷压力、旋喷距离、实测旋喷压力结果的数据集A；
步骤4：旋喷压力全面监测；
通过改变土体浆液类型，沿旋喷标定试验模型的中轴线自上部按设定梯度向下移动至底部，重复步骤3内容，最终可获取，土体浆液类型、旋喷深度、初始旋喷压力、旋喷距离、实测旋喷压力结果的数据集N；
步骤5：工程场景识别与应用；
根据工程设计条件及工程地质条件，在已知旋喷设计直径、不同土层抗剪强度条件下，针对不同类型、不同深度的土层，参照数据集N，以旋喷距离等于旋喷设计直径，实测旋喷压力大于或等于对应土层抗剪强度为条件，获取不同类型、不同深度土层的初始旋喷压力；正式旋喷施工时根据数据集N确定最小初始旋喷压力。
优选地，所述单一类型土体浆液中土体掺量设定要求为土体质量占土体浆液总质量的10%-30%，并且在土体浆液填满旋喷标定试验模型后确保不塌孔。
优选地，所述压力传感器压力数据为旋喷过程中稳定状态的压力数据，每种类型试验测试稳定状态的压力数据不少于3次，压力传感器压力数据取多次试验结果的平均值。
优选地，所述数据集N中还包括高压气体压力、旋喷浆液流量等参数，通过调整高压气体压力、旋喷浆液流量等参数共同对实测旋喷压力结果产生影响。
优选地，所述压力传感器中测试压力元件截面积至少是旋喷喷嘴截面积的3倍。
实施例2：
如图1所示，在室外场地上进行标定实验验证，设计旋喷桩的桩径为1m，旋喷深度为5m，土层条件自上而下分别为杂填土、粉质粘土、砂土，通过本发明所述的技术方案进行施工：
步骤1：改造旋喷钻头；
在旋喷喷嘴正前方安装压力传感器，压力传感器中心点与旋喷喷嘴中心点构成的直线与旋喷钻杆中轴线垂直且相交，压力传感器由两根刚性可伸缩的支撑杆件固定，压力传感器与两根刚性可伸缩的支撑杆件之间采用焊接连接，两根刚性可伸缩的支撑杆件另一端通过焊接与旋喷钻杆连接；
步骤2：确定旋喷标定试验模型；
在地表向下开挖设定深度、设定直径的圆柱形孔，孔内填充设定掺量的单一类型土体浆液，单一类型土体根据拟建工程旋喷桩设计深度范围内土体种类确定，进而形成旋喷标定试验模型；
步骤3：旋喷压力初步监测；
在旋喷标定试验模型顶部中心处放置旋喷钻头，旋喷喷头沿旋喷标定试验模型的中轴线向下移动至设定深度后，保持旋喷喷头位置不变，开始启动旋喷钻机，喷射旋喷浆液；将压力传感器自离旋喷喷嘴最近位置按梯度沿轴线移动至离旋喷喷嘴最远位置，每确定一次压力传感器位置后，自最小旋喷压力按设定梯度增加至最大旋喷压力，获取压力传感器压力数据；最终可获取在单一类型土体浆液内，在设定深度，初始旋喷压力、旋喷距离、实测旋喷压力结果的数据集A；
步骤4：旋喷压力全面监测；
通过改变土体浆液类型，沿旋喷标定试验模型的中轴线自上部按设定梯度向下移动至底部，重复步骤3内容，最终可获取，土体浆液类型、旋喷深度、初始旋喷压力、旋喷距离、实测旋喷压力结果的数据集N；
步骤5：工程场景识别与应用；
根据工程设计条件及工程地质条件，在已知旋喷设计直径、不同土层抗剪强度条件下，针对不同类型、不同深度的土层，参照数据集N，以旋喷距离等于旋喷设计直径，实测旋喷压力大于或等于对应土层抗剪强度为条件，获取不同类型、不同深度土层的初始旋喷压力；正式旋喷施工时根据数据集N确定最小初始旋喷压力。
优选地，所述单一类型土体浆液中土体掺量设定要求为土体质量占土体浆液总质量的10%-30%，并且在土体浆液填满旋喷标定试验模型后确保不塌孔。
优选地，所述压力传感器压力数据为旋喷过程中稳定状态的压力数据，每种类型试验测试稳定状态的压力数据不少于3次，压力传感器压力数据取多次试验结果的平均值。
优选地，所述数据集N中还包括高压气体压力、旋喷浆液流量等参数，通过调整高压气体压力、旋喷浆液流量等参数共同对实测旋喷压力结果产生影响。
优选地，所述压力传感器中测试压力元件截面积至少是旋喷喷嘴截面积的3倍。
通过标定实验，对杂填土、粉质粘土、砂土三种土体进行标定试验，进行确定旋喷施工参数，之后在该场地内运用实验参数进行旋喷桩施工，共施工3根直径1m，深度5m的旋喷桩，并对试验桩进行开挖，开挖后3根桩的直径均大于等于1m，桩径自上而下基本相同，充分验证了本方法的可靠性。
本发明是一种对旋喷压力进行标定的试验方法，通过在拟建场地处，根据现场的土质情况对不同土层条件下旋喷压力进行标定，通过标定值对工程施工参数进行指导。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种对旋喷压力进行标定的试验方法，其特征在于，基于安装有压力传感器的旋喷钻头，采用如下步骤测试旋喷浆液在不同深度、不同水平位置以及不同土层环境条件下的压力进而对旋喷压力标定的试验方法：
步骤1：改造旋喷钻头；
在旋喷喷嘴正前方安装压力传感器，压力传感器中心点与旋喷喷嘴中心点构成的直线与旋喷钻杆中轴线垂直且相交，压力传感器由两根刚性可伸缩的支撑杆件固定，压力传感器与两根刚性可伸缩的支撑杆件之间采用焊接连接，两根刚性可伸缩的支撑杆件另一端通过焊接与旋喷钻杆连接；
步骤2：确定旋喷标定试验模型；
在地表向下开挖设定深度、设定直径的圆柱形孔，孔内填充设定掺量的单一类型土体浆液，单一类型土体根据拟建工程旋喷桩设计深度范围内土体种类确定，进而形成旋喷标定试验模型；
步骤3：旋喷压力初步监测；
在旋喷标定试验模型顶部中心处放置旋喷钻头，旋喷喷头沿旋喷标定试验模型的中轴线向下移动至设定深度后，保持旋喷喷头位置不变，开始启动旋喷钻机，喷射旋喷浆液；将压力传感器自离旋喷喷嘴最近位置按梯度沿轴线移动至离旋喷喷嘴最远位置，每确定一次压力传感器位置后，自最小旋喷压力按设定梯度增加至最大旋喷压力，获取压力传感器压力数据；最终可获取在单一类型土体浆液内，在设定深度，初始旋喷压力、旋喷距离、实测旋喷压力结果的数据集A；
步骤4：旋喷压力全面监测；
通过改变土体浆液类型，沿旋喷标定试验模型的中轴线自上部按设定梯度向下移动至底部，重复步骤3内容，最终可获取，土体浆液类型、旋喷深度、初始旋喷压力、旋喷距离、实测旋喷压力结果的数据集N；
步骤5：工程场景识别与应用；
根据工程设计条件及工程地质条件，在已知旋喷设计直径、不同土层抗剪强度条件下，针对不同类型、不同深度的土层，参照数据集N，以旋喷距离等于旋喷设计直径，实测旋喷压力大于或等于对应土层抗剪强度为条件，获取不同类型、不同深度土层的初始旋喷压力；正式旋喷施工时根据数据集N确定最小初始旋喷压力。
2.根据权利要求1所述的一种对旋喷压力进行标定的试验方法，其特征在于，所述单一类型土体浆液中土体掺量设定要求为土体质量占土体浆液总质量的10%-30%，并且在土体浆液填满旋喷标定试验模型后确保不塌孔。
3.根据权利要求1所述的一种对旋喷压力进行标定的试验方法，其特征在于，所述压力传感器压力数据为旋喷过程中稳定状态的压力数据，每种类型试验测试稳定状态的压力数据不少于3次，压力传感器压力数据取多次试验结果的平均值。
4.根据权利要求1所述的一种对旋喷压力进行标定的试验方法，其特征在于，所述数据集N中还包括高压气体压力、旋喷浆液流量等参数，通过调整高压气体压力、旋喷浆液流量等参数共同对实测旋喷压力结果产生影响。
5.根据权利要求1所述的一种对旋喷压力进行标定的试验方法，其特征在于，所述压力传感器中测试压力元件截面积至少是旋喷喷嘴截面积的3倍。
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