CN114279698A - 一种旋喷效果的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种旋喷效果的测试方法，基于具备旋喷流体压力探测的系统，所述具备旋喷流体压力探测的系统包括旋喷钻杆、旋喷钻头、旋喷喷嘴、移动式探测杆、流体压力传感器、信息化平台；所述流体压力传感器设置于移动式探测杆的下端；采用如下步骤对旋喷效果进行测试的试验方法：安装移动式探测杆；多种工况旋喷试验；旋喷参数确定；结果检测与参数调整。本发明通过在设计桩径及周边土体范围内设置移动式探测杆，即高压泵获取的浆液参数，再结合土体参数确定旋喷黏度、旋喷流量和旋喷压力，并通过检测手段对施工参数进行验证和调整，确定出一套根据地层参数给出旋喷施工方案的数据集，进而精确指导旋喷施工。
Description
技术领域
本发明涉及建筑工程施工技术领域，特别涉及到一种旋喷效果的测试方法。
背景技术
高压旋喷施工技术是以旋转的喷头喷出高速流体一边切削土体一边使水泥浆液与切碎的土体混合，经化学反应后形成坚固的加固土柱，强度可达数兆帕以上。该工法由日本NIT的中西涉博士发明，最初是简单的单管法(也称CCP工法)，其后又开发了二重管法、三重管法等。单管法仅喷射水泥浆液；二重管法以压缩空气同轴包裹高压水泥浆液切割土体并两者相互混合，使加固体直径比单管法有较大的提高；三重管法以压缩空气同轴包裹高压水流首先切割土体，形成较大直径的碎土空隙，再以泥浆泵注入水泥浆填充与混合，使加固体直径比前两种方法有了极大的提高。之后又开发了超级旋喷技术、双高压旋喷技术、交叉喷射旋喷技术、双液旋喷技术等，使生成桩直径越来越大。我国自70年代末成功开发高压旋喷施工技术后，该工法在国内较多工程领域得到了广泛的应用，如水利工程防渗墙、城市地下工程、边坡稳定、码头、桥梁基处等。
旋喷桩桩径对桩的承载力影响巨大，决定着工程的质量。而与其他桩相比，旋喷桩桩径不易控制，也不易检测。目前，旋喷桩在施工过程中存在一个特别严重的问题，即，施工过程中无法对成桩直径进行精确控制，只能在施工完毕后采用后验法对成桩质量进行检验。但对于后验法，其问题在于即使发现桩径偏小，也很难采取补救方法；若发现桩径偏大，也无法弥补材料的浪费。基于此，本发明提出一种旋喷效果的测试方法。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种有效控制旋喷效果的试验方法，克服了现有技术的不足。通过在设计桩径及周边土体范围内设置移动式探测杆，即高压泵获取的浆液参数，再结合土体参数确定旋喷黏度、旋喷流量和旋喷压力，并通过检测手段对施工参数进行验证和调整，确定出一套根据地层参数给出旋喷施工方案的数据集，进而精确指导旋喷施工。
一种旋喷效果的测试方法，其特征在于，基于具备旋喷流体压力探测的系统，所述具备旋喷流体压力探测的系统包括旋喷钻杆、旋喷钻头、旋喷喷嘴、移动式探测杆、流体压力传感器、信息化平台；所述流体压力传感器设置于移动式探测杆的下端；采用如下步骤对旋喷效果进行测试的试验方法：
步骤1：安装移动式探测杆；确定旋喷桩设计半径R，在0.5R-2.0R范围内设置多根移动式探测杆；确定旋喷钻杆旋转速度V、旋喷钻杆提升速度W，根据旋喷桩中心点坐标及旋喷设计深度确定旋喷钻头的起始位置，流体压力传感器中心点的起始位置与旋喷喷嘴中心点的起始位置位于同一水平面上，任意两个流体压力传感器及旋喷喷嘴三者不位于同一条直线，进而确定若干流体压力传感器的起始坐标；将流体压力传感器嵌固于移动式探测杆上，在地表钻进垂直钻孔直至到达流体压力传感器的起始坐标处，采用泥浆护壁或PVC管对孔壁进行支撑，将下端安设有流体压力传感器的移动式探测杆下放置设定起始坐标处；与此同时确保流体压力传感器中的感应元件面向旋喷喷嘴一侧，并且使得流体压力传感器中心点位于旋喷喷嘴的中轴线上；
步骤2：多种工况旋喷试验；引孔至设定深度，将旋喷钻头下放至设定起始位置，正式开展旋喷施工；确定旋喷钻头与移动式探测杆之间的距离为监测半径，流体压力传感器探测获取的高压水或高压浆液的压力为喷射压力，旋喷钻头所处的深度为旋喷深度，旋喷钻头所处的土体种类为旋喷土体种类，旋喷钻头以及多根移动式探测杆均按设定提升速度W垂直向上移动，通过旋喷钻机的高压泵可获取旋喷流量、旋喷压力、旋喷浆液黏度；基于信息化平台记录旋喷深度、监测半径、旋喷流量、旋喷压力、喷射压力等，通过多次试验改变旋喷土体种类、旋喷深度、监测半径、旋喷浆液黏度、旋喷流量、旋喷压力等参数，进而获取旋喷土体种类、旋喷深度、监测半径、旋喷浆液黏度、旋喷流量、旋喷压力与喷射压力对应关系数据集Q；
步骤3：旋喷参数确定；对要旋喷处理的地层进行分析，获取旋喷土体种类、旋喷深度、土体抗剪强度、设计旋喷半径等参数，基于数据集Q，在不改变旋喷土体种类、旋喷深度、土体抗剪强度、设计旋喷半径的条件下，通过改变旋喷浆液黏度、旋喷流量、旋喷压力的方式，在数据集Q中获取喷射压力大于土体抗剪强度的结果，对于存在多个结果的优选其中旋喷流量或旋喷压力最小值的一组，形成旋喷处理实施方案；
步骤4：结果检测与参数调整；对设定地层按照旋喷处理实施方案进行旋喷施工，待达旋喷桩达到设定强度后对旋喷桩进行开挖或取芯，检测旋喷桩的直径；对比旋喷桩的实测半径与旋喷处理实施方案中的设计旋喷半径，如旋喷桩的实测半径与设计旋喷半径的差值在10%以内，则不做处理；如旋喷桩的实测半径与设计旋喷半径的差值大于10%，则将旋喷处理实施方案对应于数据集Q中的数据组中的监测半径变更为实测半径，并且再次开展旋喷效果的测试时步骤三中存在多个结果时，则优选其中旋喷流量或旋喷压力较大的一组，形成旋喷处理实施方案；通过多次结果检测对数据集Q不断进行优化。
优选地，所述移动式探测杆为多节串联式中空圆柱形结构，移动式探测杆的总长度不小于旋喷引孔深度。
优选地，所述流体压力传感器的最大量程不小于最大旋喷压力。
优选地，所述移动式探测杆的同一水平面设置多个流体压力传感器，当正在工作的流体压力传感器无法使用时，旋转设定角度启用新的流体压力传感器继续工作。
本发明所带来的有益技术效果：
通过在设计桩径及周边土体范围内设置移动式探测杆，即高压泵获取的浆液参数，再结合土体参数确定旋喷黏度、旋喷流量和旋喷压力，并通过检测手段对施工参数进行验证和调整，确定出一套根据地层参数给出旋喷施工方案的数据集，进而精确指导旋喷施工。
附图说明
图1为本发明一种旋喷效果的测试方法的施工流程图。
图2为本发明一种旋喷效果的测试方法中移动式探测杆的一种布设示意图。
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，一种旋喷效果的测试方法，其特征在于，基于具备旋喷流体压力探测的系统，所述具备旋喷流体压力探测的系统包括旋喷钻杆、旋喷钻头、旋喷喷嘴、移动式探测杆、流体压力传感器、信息化平台；所述流体压力传感器设置于移动式探测杆的下端；采用如下步骤对旋喷效果进行测试的试验方法：
步骤1：安装移动式探测杆；确定旋喷桩设计半径R，在0.5R-2.0R范围内设置多根移动式探测杆；确定旋喷钻杆旋转速度V、旋喷钻杆提升速度W，根据旋喷桩中心点坐标及旋喷设计深度确定旋喷钻头的起始位置，流体压力传感器中心点的起始位置与旋喷喷嘴中心点的起始位置位于同一水平面上，任意两个流体压力传感器及旋喷喷嘴三者不位于同一条直线，进而确定若干流体压力传感器的起始坐标；将流体压力传感器嵌固于移动式探测杆上，在地表钻进垂直钻孔直至到达流体压力传感器的起始坐标处，采用泥浆护壁或PVC管对孔壁进行支撑，将下端安设有流体压力传感器的移动式探测杆下放置设定起始坐标处；与此同时确保流体压力传感器中的感应元件面向旋喷喷嘴一侧，并且使得流体压力传感器中心点位于旋喷喷嘴的中轴线上；
步骤2：多种工况旋喷试验；引孔至设定深度，将旋喷钻头下放至设定起始位置，正式开展旋喷施工；确定旋喷钻头与移动式探测杆之间的距离为监测半径，流体压力传感器探测获取的高压水或高压浆液的压力为喷射压力，旋喷钻头所处的深度为旋喷深度，旋喷钻头所处的土体种类为旋喷土体种类，旋喷钻头以及多根移动式探测杆均按设定提升速度W垂直向上移动，通过旋喷钻机的高压泵可获取旋喷流量、旋喷压力、旋喷浆液黏度；基于信息化平台记录旋喷深度、监测半径、旋喷流量、旋喷压力、喷射压力等，通过多次试验改变旋喷土体种类、旋喷深度、监测半径、旋喷浆液黏度、旋喷流量、旋喷压力等参数，进而获取旋喷土体种类、旋喷深度、监测半径、旋喷浆液黏度、旋喷流量、旋喷压力与喷射压力对应关系数据集Q；
步骤3：旋喷参数确定；对要旋喷处理的地层进行分析，获取旋喷土体种类、旋喷深度、土体抗剪强度、设计旋喷半径等参数，基于数据集Q，在不改变旋喷土体种类、旋喷深度、土体抗剪强度、设计旋喷半径的条件下，通过改变旋喷浆液黏度、旋喷流量、旋喷压力的方式，在数据集Q中获取喷射压力大于土体抗剪强度的结果，对于存在多个结果的优选其中旋喷流量或旋喷压力最小值的一组，形成旋喷处理实施方案；
步骤4：结果检测与参数调整；对设定地层按照旋喷处理实施方案进行旋喷施工，待达旋喷桩达到设定强度后对旋喷桩进行开挖或取芯，检测旋喷桩的直径；对比旋喷桩的实测半径与旋喷处理实施方案中的设计旋喷半径，如旋喷桩的实测半径与设计旋喷半径的差值在10%以内，则不做处理；如旋喷桩的实测半径与设计旋喷半径的差值大于10%，则将旋喷处理实施方案对应于数据集Q中的数据组中的监测半径变更为实测半径，并且再次开展旋喷效果的测试时步骤三中存在多个结果时，则优选其中旋喷流量或旋喷压力较大的一组，形成旋喷处理实施方案；通过多次结果检测对数据集Q不断进行优化。
优选地，所述移动式探测杆为多节串联式中空圆柱形结构，移动式探测杆的总长度不小于旋喷引孔深度。
优选地，所述流体压力传感器的最大量程不小于最大旋喷压力。
优选地，所述移动式探测杆的同一水平面设置多个流体压力传感器，当正在工作的流体压力传感器无法使用时，旋转设定角度启用新的流体压力传感器继续工作。
实施例2：
如图1所示，采用本发明所介绍的技术方案进行施工，以施工半径为1m的旋喷桩为例：
一种旋喷效果的测试方法，其特征在于，基于具备旋喷流体压力探测的系统，所述具备旋喷流体压力探测的系统包括旋喷钻杆、旋喷钻头、旋喷喷嘴、移动式探测杆、流体压力传感器、信息化平台；所述流体压力传感器设置于移动式探测杆的下端；采用如下步骤对旋喷效果进行测试的试验方法：
步骤1：安装移动式探测杆；确定旋喷桩设计半径为1m，在0.5m-2.0m范围内设置8根移动式探测杆，4根为一组，同一组内，每相邻两个中间的距离为0.5m，两组非对称分布；确定旋喷钻杆旋转速度V、旋喷钻杆提升速度W，根据旋喷桩中心点坐标及旋喷设计深度确定旋喷钻头的起始位置，流体压力传感器中心点的起始位置与旋喷喷嘴中心点的起始位置位于同一水平面上，任意两个流体压力传感器及旋喷喷嘴三者不位于同一条直线，进而确定若干流体压力传感器的起始坐标；将流体压力传感器嵌固于移动式探测杆上，在地表钻进垂直钻孔直至到达流体压力传感器的起始坐标处，采用泥浆护壁或PVC管对孔壁进行支撑，将下端安设有流体压力传感器的移动式探测杆下放置设定起始坐标处；与此同时确保流体压力传感器中的感应元件面向旋喷喷嘴一侧，并且使得流体压力传感器中心点位于旋喷喷嘴的中轴线上；
步骤2：多种工况旋喷试验；引孔至设定深度25m，将旋喷钻头下放至设定起始位置，正式开展旋喷施工；确定旋喷钻头与移动式探测杆之间的距离为监测半径，流体压力传感器探测获取的高压水或高压浆液的压力为喷射压力，旋喷钻头所处的深度为旋喷深度，旋喷钻头所处的土体种类为旋喷土体种类，旋喷钻头以及多根移动式探测杆均按设定提升速度W垂直向上移动，通过旋喷钻机的高压泵可获取旋喷流量、旋喷压力、旋喷浆液黏度；基于信息化平台记录旋喷深度、监测半径、旋喷流量、旋喷压力、喷射压力等，通过多次试验改变旋喷土体种类、旋喷深度、监测半径、旋喷浆液黏度、旋喷流量、旋喷压力等参数，进而获取旋喷土体种类、旋喷深度、监测半径、旋喷浆液黏度、旋喷流量、旋喷压力与喷射压力对应关系数据集Q；
步骤3：旋喷参数确定；对要旋喷处理的地层进行分析，获取旋喷土体种类、旋喷深度、土体抗剪强度、设计旋喷半径等参数，基于数据集Q，在不改变旋喷土体种类、旋喷深度、土体抗剪强度、设计旋喷半径的条件下，通过改变旋喷浆液黏度、旋喷流量、旋喷压力的方式，在数据集Q中获取喷射压力大于土体抗剪强度的结果，对于存在多个结果的优选其中旋喷流量或旋喷压力最小值的一组，形成旋喷处理实施方案；
步骤4：结果检测与参数调整；对设定地层按照旋喷处理实施方案进行旋喷施工，待达旋喷桩达到设定强度后对旋喷桩进行取芯，检测旋喷桩的直径。随着数据集的逐渐增大，旋喷检测结果证明选择的旋喷施工参数越来越准确。
优选地，所述移动式探测杆为多节串联式中空圆柱形结构，移动式探测杆的总长度不小于旋喷引孔深度。
优选地，所述流体压力传感器的最大量程不小于最大旋喷压力。
优选地，所述移动式探测杆的同一水平面设置多个流体压力传感器，当正在工作的流体压力传感器无法使用时，旋转设定角度启用新的流体压力传感器继续工作。
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 (4)
1.一种旋喷效果的测试方法，其特征在于，基于具备旋喷流体压力探测的系统，所述具备旋喷流体压力探测的系统包括旋喷钻杆、旋喷钻头、旋喷喷嘴、移动式探测杆、流体压力传感器、信息化平台；所述流体压力传感器设置于移动式探测杆的下端；采用如下步骤对旋喷效果进行测试的试验方法：
步骤1：安装移动式探测杆；确定旋喷桩设计半径R，在0.5R-2.0R范围内设置多根移动式探测杆；确定旋喷钻杆旋转速度V、旋喷钻杆提升速度W，根据旋喷桩中心点坐标及旋喷设计深度确定旋喷钻头的起始位置，流体压力传感器中心点的起始位置与旋喷喷嘴中心点的起始位置位于同一水平面上，任意两个流体压力传感器及旋喷喷嘴三者不位于同一条直线，进而确定若干流体压力传感器的起始坐标；将流体压力传感器嵌固于移动式探测杆上，在地表钻进垂直钻孔直至到达流体压力传感器的起始坐标处，采用泥浆护壁或PVC管对孔壁进行支撑，将下端安设有流体压力传感器的移动式探测杆下放置设定起始坐标处；与此同时确保流体压力传感器中的感应元件面向旋喷喷嘴一侧，并且使得流体压力传感器中心点位于旋喷喷嘴的中轴线上；
步骤2：多种工况旋喷试验；引孔至设定深度，将旋喷钻头下放至设定起始位置，正式开展旋喷施工；确定旋喷钻头与移动式探测杆之间的距离为监测半径，流体压力传感器探测获取的高压水或高压浆液的压力为喷射压力，旋喷钻头所处的深度为旋喷深度，旋喷钻头所处的土体种类为旋喷土体种类，旋喷钻头以及多根移动式探测杆均按设定提升速度W垂直向上移动，通过旋喷钻机的高压泵可获取旋喷流量、旋喷压力、旋喷浆液黏度；基于信息化平台记录旋喷深度、监测半径、旋喷流量、旋喷压力、喷射压力等，通过多次试验改变旋喷土体种类、旋喷深度、监测半径、旋喷浆液黏度、旋喷流量、旋喷压力等参数，进而获取旋喷土体种类、旋喷深度、监测半径、旋喷浆液黏度、旋喷流量、旋喷压力与喷射压力对应关系数据集Q；
步骤3：旋喷参数确定；对要旋喷处理的地层进行分析，获取旋喷土体种类、旋喷深度、土体抗剪强度、设计旋喷半径等参数，基于数据集Q，在不改变旋喷土体种类、旋喷深度、土体抗剪强度、设计旋喷半径的条件下，通过改变旋喷浆液黏度、旋喷流量、旋喷压力的方式，在数据集Q中获取喷射压力大于土体抗剪强度的结果，对于存在多个结果的优选其中旋喷流量或旋喷压力最小值的一组，形成旋喷处理实施方案；
步骤4：结果检测与参数调整；对设定地层按照旋喷处理实施方案进行旋喷施工，待达旋喷桩达到设定强度后对旋喷桩进行开挖或取芯，检测旋喷桩的直径；对比旋喷桩的实测半径与旋喷处理实施方案中的设计旋喷半径，如旋喷桩的实测半径与设计旋喷半径的差值在10%以内，则不做处理；如旋喷桩的实测半径与设计旋喷半径的差值大于10%，则将旋喷处理实施方案对应于数据集Q中的数据组中的监测半径变更为实测半径，并且再次开展旋喷效果的测试时步骤三中存在多个结果时，则优选其中旋喷流量或旋喷压力较大的一组，形成旋喷处理实施方案；通过多次结果检测对数据集Q不断进行优化。
2.根据权利要求1所述的一种旋喷效果的测试方法，其特征在于，所述移动式探测杆为多节串联式中空圆柱形结构，移动式探测杆的总长度不小于旋喷引孔深度。
3.根据权利要求1所述的一种旋喷效果的测试方法，其特征在于，所述流体压力传感器的最大量程不小于最大旋喷压力。
4.根据权利要求1所述的一种旋喷效果的测试方法，其特征在于，所述移动式探测杆的同一水平面设置多个流体压力传感器，当正在工作的流体压力传感器无法使用时，旋转设定角度启用新的流体压力传感器继续工作。
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