CN114319333A - 一种基于返浆电导率数据进行高压旋喷的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于返浆电导率数据进行高压旋喷的施工方法，属于旋喷桩施工质量控制技术领域，基于高压旋喷测试系统，所述高压旋喷测试系统包括电导率仪、返浆流量计、旋喷钻机、引孔钻机、高压泥浆泵、空压机、信息化平台；电导率仪、返浆流量计、旋喷钻机、引孔钻机、高压泥浆泵、空压机等设备通过电线或无信信号与信息化平台连接，上述设备的相关参数在信息化平台上显示并存储，具体施工方法如下：电导率仪数据标定；旋喷施工；旋喷施工数据分析；施工参数动态调整；完成旋喷施工。本发明通过对浆液电导率监测，进而根据对应关系计算出水泥质量，实现动态施工、动态监测、动态反馈的目标。
Description
技术领域
本发明涉及旋喷桩施工质量控制技术领域，特别涉及到一种基于返浆电导率数据进行高压旋喷的施工方法。
背景技术
高压旋喷桩已经广泛应用于各种地基工程，如建筑地基、基坑围护、盾构进、出洞口加固、堤坝防渗、既有建筑物地基加固、边坡加固、隧道超前支护等。
高压旋喷钻机是高压旋喷桩的关键施工设备，与高压泥浆泵、高压水泵或空压机配合完成高压旋喷注浆施工。高压喷射注浆技术是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进土层的预定位置后，以高压设备使浆液、水或空气成为20～50MPa的高压射流从喷嘴中喷射出来，冲切、扰动、破坏土体，同时钻杆以一定速度旋转并逐渐提升，将浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成一个圆柱状固结体，可以起到加固地基或止水防渗的作用。
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动态监测，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。因此，为了实时监测旋喷法的成桩质量，需要研发一种旋喷桩施工过程中的新型监测方法，基于此，本发明提出一种基于返浆电导率数据进行高压旋喷的施工方法。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种基于返浆电导率数据进行高压旋喷的施工方法，克服了现有技术的不足。通过标定土体种类、水泥掺量、水掺量、浆液温度与浆液电导率对应关系，并根据现场的试验参数，根据对应关系推算出水泥掺量，进而计算出水泥质量，通过水泥质量实时反应旋喷桩的施工质量，实现动态施工、动态监测、动态反馈的目标。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于返浆电导率数据进行高压旋喷的施工方法，其特征在于，基于高压旋喷测试系统，所述高压旋喷测试系统包括电导率仪、返浆流量计、旋喷钻机、引孔钻机、高压泥浆泵、空压机、信息化平台；电导率仪、返浆流量计、旋喷钻机、引孔钻机、高压泥浆泵、空压机等设备通过电线或无信信号与信息化平台连接，上述设备的相关参数在信息化平台上显示并存储，具体施工方法如下：
步骤一：电导率仪数据标定；
将特定种类土体分别与不同掺量的水泥、水混合均匀，采用电导率仪对在不同温度条件下的混合浆液进行测试，可获取对应的电导率，通过改变土体种类进而获取土体种类、水泥掺量、水掺量、浆液温度与浆液电导率对应关系数据集A；
步骤二：旋喷施工；
采用地质钻机在设计桩位上施工引孔后，将旋喷钻机中的旋喷钻头下放至设定位置后进行高压旋喷作业，采用返浆流量计对返浆流量进行监测，通过信息化平台获取空气压力、旋喷浆液压力、旋喷浆液流量、旋喷钻头提升速度、返浆电导率、返浆温度等参数，并可对上述参数进行调节；
步骤三：旋喷施工数据分析；
间隔设定时间对返浆的含水率进行检测，进而获取返浆中的水掺量；根据地勘报告及旋喷钻头的位置获取返浆中的土体种类，参照步骤二获取的返浆电导率、返浆温度，结合数据集A，获取返浆中的水泥掺量；根据返浆流量、返浆中的水泥掺量最终获取单位时间内返浆中的水泥质量P；
步骤四：施工参数动态调整；
根据旋喷浆液流量和旋喷浆液的水灰比获取得到单位时间内旋喷的水泥注入质量Q；
当P大于Q的70%时，增大空气压力、旋喷浆液压力、旋喷浆液流量，降低旋喷钻头旋喷钻头提升速度；
当P位于0.3Q至0.7Q之间时，保持当前的施工参数不变，继续施工；
当P小于Q的30%时，根据返浆量进行施工参数调整，具体调整过程如下：
（1）当返浆流量不小于注浆流量的50%时，降低空气压力、旋喷浆液压力、旋喷浆液流量；
（2）当返浆流量小于注浆流量的50%时，旋喷钻头采用间歇性上提的方式向上提升，增大空气压力、旋喷浆液压力、旋喷浆液流量，在该工况下后续旋喷施工过程中增大引孔直径；
步骤五：完成旋喷施工；
将旋喷钻头提升至设定标高，停止旋喷施工作业，静置一段时间，采用低压力进行浆液回灌，待浆液初凝达到设计标高后完成该旋喷桩施工。
优选地，所述引孔直径大于旋喷钻头中心杆的外径，引孔直径随着引孔深度的增加而增大。
优选地，所述电导率仪数据标定过程与旋喷施工过程应采用相同种类水泥。
优选地，所述采用返浆流量计对返浆流量进行监测，设定旋喷钻头最大旋转速度为D，旋喷施工过程中的旋喷钻头转速将做出如下调整：
（1）当返浆流量为旋喷浆液流量0.5倍及以上时，旋喷钻头转速目标值设定为0.5D-D；
（2）当返浆流量小于旋喷浆液流量0.5倍时，旋喷钻头转速目标值设定为0.1D-0.5D，并且旋喷钻头采用间歇性上提的方式向上提升。
本发明所带来的有益技术效果：
通过标定土体种类、水泥掺量、水掺量、浆液温度与浆液电导率对应关系，并根据现场的试验参数，根据对应关系推算出水泥掺量，进而计算出水泥质量，通过水泥质量实时反应旋喷桩的施工质量，实现动态施工、动态监测、动态反馈的目标。
附图说明
图1为本发明一种基于返浆电导率数据进行高压旋喷的施工方法的施工流程图。
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，在标准贯入数N值为20的场地上进行施工时，采用如下技术方案进行。
一种基于返浆电导率数据进行高压旋喷的施工方法，基于高压旋喷测试系统，所述高压旋喷测试系统包括电导率仪、返浆流量计、旋喷钻机、引孔钻机、高压泥浆泵、空压机、信息化平台；电导率仪、返浆流量计、旋喷钻机、引孔钻机、高压泥浆泵、空压机等设备通过电线或无信信号与信息化平台连接，上述设备的相关参数在信息化平台上显示并存储，具体施工方法如下：
步骤一：电导率仪数据标定；
将特定种类土体分别与不同掺量的水泥、水混合均匀，采用电导率仪对在不同温度条件下的混合浆液进行测试，可获取对应的电导率，通过改变土体种类进而获取土体种类、水泥掺量、水掺量、浆液温度与浆液电导率对应关系数据集A；
步骤二：旋喷施工；
采用地质钻机在设计桩位上施工引孔后，将旋喷钻机中的旋喷钻头下放至设定位置后进行高压旋喷作业，采用返浆流量计对返浆流量进行监测，通过信息化平台获取空气压力、旋喷浆液压力、旋喷浆液流量、旋喷钻头提升速度、返浆电导率、返浆温度等参数，并可对上述参数进行调节；
步骤三：旋喷施工数据分析；
间隔设定时间对返浆的含水率进行检测，进而获取返浆中的水掺量；根据地勘报告及旋喷钻头的位置获取返浆中的土体种类，参照步骤二获取的返浆电导率、返浆温度，结合数据集A，获取返浆中的水泥掺量；根据返浆流量、返浆中的水泥掺量最终获取单位时间内返浆中的水泥质量P；
步骤四：施工参数动态调整；
根据旋喷浆液流量和旋喷浆液的水灰比获取得到单位时间内旋喷的水泥注入质量Q；
当P大于Q的70%时，增大空气压力、旋喷浆液压力、旋喷浆液流量，降低旋喷钻头旋喷钻头提升速度；
当P位于0.3Q至0.7Q之间时，保持当前的施工参数不变，继续施工；
当P小于Q的30%时，根据返浆量进行施工参数调整，具体调整过程如下：
（1）当返浆流量不小于注浆流量的50%时，降低空气压力、旋喷浆液压力、旋喷浆液流量；
（2）当返浆流量小于注浆流量的50%时，旋喷钻头采用间歇性上提的方式向上提升，增大空气压力、旋喷浆液压力、旋喷浆液流量，在该工况下后续旋喷施工过程中增大引孔直径；
步骤五：完成旋喷施工；
将旋喷钻头提升至设定标高，停止旋喷施工作业，静置一段时间，采用低压力进行浆液回灌，待浆液初凝达到设计标高后完成该旋喷桩施工。
优选地，所述引孔直径大于旋喷钻头中心杆的外径，引孔直径随着引孔深度的增加而增大。
优选地，所述电导率仪数据标定过程与旋喷施工过程应采用相同种类水泥。
优选地，所述采用返浆流量计对返浆流量进行监测，设定旋喷钻头最大旋转速度为D，旋喷施工过程中的旋喷钻头转速将做出如下调整：
（1）当返浆流量为旋喷浆液流量0.5倍及以上时，旋喷钻头转速目标值设定为0.5D-D；
（2）当返浆流量小于旋喷浆液流量0.5倍时，旋喷钻头转速目标值设定为0.1D-0.5D，并且旋喷钻头采用间歇性上提的方式向上提升。
实施例2：
如图1所示，在标准贯入数N值为40时，采用如下技术方案进行施工。
一种基于返浆电导率数据进行高压旋喷的施工方法，其特征在于，基于高压旋喷测试系统，所述高压旋喷测试系统包括电导率仪、返浆流量计、旋喷钻机、引孔钻机、高压泥浆泵、空压机、信息化平台；电导率仪、返浆流量计、旋喷钻机、引孔钻机、高压泥浆泵、空压机等设备通过电线或无信信号与信息化平台连接，上述设备的相关参数在信息化平台上显示并存储，具体施工方法如下：
步骤一：电导率仪数据标定；
将特定种类土体分别与不同掺量的水泥、水混合均匀，采用电导率仪对在不同温度条件下的混合浆液进行测试，可获取对应的电导率，通过改变土体种类进而获取土体种类、水泥掺量、水掺量、浆液温度与浆液电导率对应关系数据集A；
步骤二：旋喷施工；
采用地质钻机在设计桩位上施工引孔后，将旋喷钻机中的旋喷钻头下放至设定位置后进行高压旋喷作业，采用返浆流量计对返浆流量进行监测，通过信息化平台获取空气压力、旋喷浆液压力、旋喷浆液流量、旋喷钻头提升速度、返浆电导率、返浆温度等参数，并可对上述参数进行调节；
步骤三：旋喷施工数据分析；
间隔设定时间对返浆的含水率进行检测，进而获取返浆中的水掺量；根据地勘报告及旋喷钻头的位置获取返浆中的土体种类，参照步骤二获取的返浆电导率、返浆温度，结合数据集A，获取返浆中的水泥掺量；根据返浆流量、返浆中的水泥掺量最终获取单位时间内返浆中的水泥质量P；
步骤四：施工参数动态调整；
根据旋喷浆液流量和旋喷浆液的水灰比获取得到单位时间内旋喷的水泥注入质量Q；
当P大于Q的70%时，增大空气压力、旋喷浆液压力、旋喷浆液流量，降低旋喷钻头旋喷钻头提升速度；
当P位于0.3Q至0.7Q之间时，保持当前的施工参数不变，继续施工；
当P小于Q的30%时，根据返浆量进行施工参数调整，具体调整过程如下：
（1）当返浆流量不小于注浆流量的50%时，降低空气压力、旋喷浆液压力、旋喷浆液流量；
（2）当返浆流量小于注浆流量的50%时，旋喷钻头采用间歇性上提的方式向上提升，增大空气压力、旋喷浆液压力、旋喷浆液流量，在该工况下后续旋喷施工过程中增大引孔直径；
步骤五：完成旋喷施工；
将旋喷钻头提升至设定标高，停止旋喷施工作业，静置一段时间，采用低压力进行浆液回灌，待浆液初凝达到设计标高后完成该旋喷桩施工。
优选地，所述引孔直径大于旋喷钻头中心杆的外径，引孔直径随着引孔深度的增加而增大。
优选地，所述电导率仪数据标定过程与旋喷施工过程应采用相同种类水泥。
优选地，所述采用返浆流量计对返浆流量进行监测，设定旋喷钻头最大旋转速度为20r/min，旋喷施工过程中的旋喷钻头转速将做出如下调整：
（1）当返浆流量为旋喷浆液流量0.5倍及以上时，旋喷钻头转速目标值设定为10r/min；
（2）当返浆流量小于旋喷浆液流量0.5倍时，旋喷钻头转速目标值设定为4r/min，并且旋喷钻头采用间歇性上提的方式向上提升。
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)
1.一种基于返浆电导率数据进行高压旋喷的施工方法，其特征在于，基于高压旋喷测试系统，所述高压旋喷测试系统包括电导率仪、返浆流量计、旋喷钻机、引孔钻机、高压泥浆泵、空压机、信息化平台；电导率仪、返浆流量计、旋喷钻机、引孔钻机、高压泥浆泵、空压机等设备通过电线或无信信号与信息化平台连接，上述设备的相关参数在信息化平台上显示并存储，具体施工方法如下：
步骤一：电导率仪数据标定；
将特定种类土体分别与不同掺量的水泥、水混合均匀，采用电导率仪对在不同温度条件下的混合浆液进行测试，可获取对应的电导率，通过改变土体种类进而获取土体种类、水泥掺量、水掺量、浆液温度与浆液电导率对应关系数据集A；
步骤二：旋喷施工；
采用地质钻机在设计桩位上施工引孔后，将旋喷钻机中的旋喷钻头下放至设定位置后进行高压旋喷作业，采用返浆流量计对返浆流量进行监测，通过信息化平台获取空气压力、旋喷浆液压力、旋喷浆液流量、旋喷钻头提升速度、返浆电导率、返浆温度等参数，并可对上述参数进行调节；
步骤三：旋喷施工数据分析；
间隔设定时间对返浆的含水率进行检测，进而获取返浆中的水掺量；根据地勘报告及旋喷钻头的位置获取返浆中的土体种类，参照步骤二获取的返浆电导率、返浆温度，结合数据集A，获取返浆中的水泥掺量；根据返浆流量、返浆中的水泥掺量最终获取单位时间内返浆中的水泥质量P；
步骤四：施工参数动态调整；
根据旋喷浆液流量和旋喷浆液的水灰比获取得到单位时间内旋喷的水泥注入质量Q；
当P大于Q的70%时，增大空气压力、旋喷浆液压力、旋喷浆液流量，降低旋喷钻头旋喷钻头提升速度；
当P位于0.3Q至0.7Q之间时，保持当前的施工参数不变，继续施工；
当P小于Q的30%时，根据返浆量进行施工参数调整，具体调整过程如下：
（1）当返浆流量不小于注浆流量的50%时，降低空气压力、旋喷浆液压力、旋喷浆液流量；
（2）当返浆流量小于注浆流量的50%时，旋喷钻头采用间歇性上提的方式向上提升，增大空气压力、旋喷浆液压力、旋喷浆液流量，在该工况下后续旋喷施工过程中增大引孔直径；
步骤五：完成旋喷施工；
将旋喷钻头提升至设定标高，停止旋喷施工作业，静置一段时间，采用低压力进行浆液回灌，待浆液初凝达到设计标高后完成该旋喷桩施工。
2.根据权利要求1所述的一种基于返浆电导率数据进行高压旋喷的施工方法，其特征在于，所述引孔直径大于旋喷钻头中心杆的外径，引孔直径随着引孔深度的增加而增大。
3.根据权利要求1所述的一种基于返浆电导率数据进行高压旋喷的施工方法，其特征在于，所述电导率仪数据标定过程与旋喷施工过程应采用相同种类水泥。
4.根据权利要求1所述的一种基于返浆电导率数据进行高压旋喷的施工方法，其特征在于，所述采用返浆流量计对返浆流量进行监测，设定旋喷钻头最大旋转速度为D，旋喷施工过程中的旋喷钻头转速将做出如下调整：
（1）当返浆流量为旋喷浆液流量0.5倍及以上时，旋喷钻头转速目标值设定为0.5D-D；
（2）当返浆流量小于旋喷浆液流量0.5倍时，旋喷钻头转速目标值设定为0.1D-0.5D，并且旋喷钻头采用间歇性上提的方式向上提升。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20220412 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |