CN214783811U - 注浆支架及注浆体系 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种注浆支架及注浆体系,注浆支架包括多个注浆导管,基坑内的硬地质层界面上设有与注浆导管对应的注浆孔,注浆导管沿竖直方向插入注浆孔中,且注浆孔的孔径大于注浆导管的外径,通过注浆导管将注浆材料先输送至注浆孔内,使注浆材料充填于硬地质层上注浆孔的内壁面上的裂隙、孔隙以及注浆孔中,进而从注浆孔溢流并填入上方处治材料的间隙以及基坑内硬地质层界面上的裂隙或孔隙中。本实用新型的注浆支架,多个注浆导管对成型后的软土处治加固层具有锚固拉结的作用,提高了软土处治加固层整体的稳固性、软土处治加固层与硬地质层之间的粘结能力以及处治材料中间隙的注浆率、注浆均匀性以及注浆饱满度。
Description
技术领域
本实用新型涉及地基施工设备领域,特别地,涉及一种注浆支架及注浆体系。
背景技术
在城市房屋建筑和基础设施(如:轨道交通工程、公路工程等)建设工程施工中,可能会出现建筑物坐落于软土地基之上,需要对地表以下1000mm~3000mm范围内的软土进行加固处理形成软土处治加固层。现行技术通常采用挖除换填垫层法、抛石挤淤法、堆载预压法、深层搅拌法、地表导管注浆法、排水固结法及强夯法对软土地基进行加固处理:⑴采用挖除换填垫层法,包括回填砂类土、砾类土、级配碎石、素混凝土和抛石挤淤法,通常会因砂类土、砾类土和级配碎石的级配不良好,机械碾压难易密实;或受换填施工作业面狭窄限制,压实机械难以展开碾压,换填材料疏松不密实;或因混凝土与硬地质间分层明显,联结不密实;或因片石形状不规则,片石间空隙大不密实,导致建筑物产生沉降、开裂、倾斜,甚至产生坍塌工程事故;⑵采用预压法,包括堆载预压法、真空预压法,虽然解决了地基的沉降及稳定,但会出现预压施工时间长,导致整体工程施工工期延长,无形中增加了工程施工成本问题。⑶采用深层搅拌法,包括水泥土搅拌法、高压喷射注浆法,使用深层搅拌机将水泥浆体送入土中与土体强制搅拌,形成水泥土复合地基,但对泥炭土、塑性指数大于25粘土、地下水具有腐蚀性以及有机质含量较高的地基和地下水流速度过大、喷射浆液无法在注浆套管周围凝固等情况,会出现注浆不均匀、注浆不饱满质量问题。⑷采用地表导管注浆法,通过压浆泵、灌浆管将水泥浆注入土体中填充、渗透和挤密土体中的空隙,使地基得到加固,但会因土层孔隙大、注浆压力不足,出现注浆不饱满质量问题。⑸采用地基排水固结法,软弱地基在荷载作用下,使土体中孔隙水慢慢排出,不断减少土体中孔隙体积,使地基发生固结变形逐步提高地基强度,但会出现地基固结施工时间长,导致整体工程施工工期延长,无形中增加了工程施工成本问题。⑹采用强夯法,将重锤提起从高处自由落下,冲击夯实软弱土层,提高地基土强度,降低土层压缩性,以达到地基加固目的,但会出现其施工时振动大、噪声大,对附近建筑物安全和居民正常生活造成影响。
软土地基施工质量好或坏是建筑物产生沉降、开裂、倾斜,甚至产生坍塌的关键因素之一,是工程施工质量控制的重要难题。
实用新型内容
本实用新型提供了一种注浆支架及注浆体系,以解决现有技术中受换填施工作业面狭窄限制,压实机械难以展开碾压,换填材料疏松不密实;软土处治加固层与硬地质层分层明显,联结不密实;因片石形状不规则,片石间空隙大不密实;注浆不均匀、注浆不饱满;施工振动大、噪声大,对附近建筑物安全和居民正常生活造成影响;软土处治加固施工时间长,导致整体工程施工工期延长,无形中增加了工程施工成本的技术问题。
根据本实用新型的一个方面,提供一种注浆支架,安装于基坑内,以将注浆材料注入基坑内处治材料的间隙中,注浆支架包括多个注浆导管,基坑内的硬地质层界面上设有与注浆导管对应的注浆孔,注浆导管沿竖直方向插入注浆孔中,且注浆孔的孔径大于注浆导管的外径,通过注浆导管将注浆材料先输送至注浆孔内,使注浆材料充填于硬地质层上注浆孔的内壁面上的裂隙、孔隙以及注浆孔中,进而从注浆孔溢流并填入上方处治材料的间隙以及基坑内硬地质层界面上的裂隙或孔隙中。
进一步地,注浆支架还包括安装于注浆孔内的定位器,以对注浆导管进行支撑和限位。
进一步地,注浆支架还包括盖合于注浆孔的孔口处的定位盖,定位盖上设有与注浆导管相匹配的定位孔以及用于注浆材料从注浆孔溢出的溢流孔。
进一步地,位于基坑最深处的注浆导管上安装有液面位置观测器。
进一步地,液面位置观测器包括沿竖直方向焊接于注浆导管上的限位管、置于限位管内的漂浮体、沿竖直方向安装于漂浮体上方的标尺杆以及盖合于限位管顶部管口上的顶盖,顶盖上设有用于标尺杆沿竖直方向穿设以对标尺杆进行限位的标尺孔,使注浆材料从限位管的底部进入限位管内,且漂浮体上浮,并带动标尺杆沿竖直方向上移,从而根据标尺杆上移的高度判断注浆材料的液面高度。
根据本实用新型的另一方面,还提供了一种注浆体系,包括上述注浆支架。
进一步地,注浆体系还包括用于制备注浆材料的制浆站。
进一步地,注浆体系还包括用于将制浆站制备的注浆材料分别输送至多个注浆导管中的分流注浆装置。
进一步地,多根注浆导管沿基坑的长度方向排布,多根注浆导管沿基坑的宽度方向排布,分流注浆装置包括沿基坑的长度方向布设于基坑上方并与制浆站的出浆口连接的纵向主流管、沿基坑的宽度方向布设于基坑上方并与纵向主流管连接的横向分流管、注浆出口位于注浆导管的顶部管口的上方的注浆出口管以及连接注浆出口管与横向分流管的用于控制横向分流管内的注浆材料经注浆出口管注入注浆导管的截止阀。
进一步地,注浆体系还包括预埋于基坑内处治材料上和基坑外的硬地质层表面上的多个沉降监测器。
本实用新型具有以下有益效果:
本实用新型的注浆支架,通过将注浆导管沿竖直方向插入注浆孔中,且注浆孔的孔径大于注浆导管的外径,从而使注入注浆导管中的注浆材料先从注浆导管的底部管口进入注浆孔中,通过注浆材料将硬地质层上注浆孔的内壁面上的裂隙、孔隙以及注浆孔充填密实,再从注浆孔溢流并填入上方处治材料的间隙以及基坑内硬地质层界面上的裂隙、孔隙中,并将处治材料全部覆盖,最后处治材料在注浆材料中浸泡并下沉,使注浆材料将处治材料充填密实,直至注浆材料凝固成型,形成密实的软土处治加固层,此外,多个注浆导管还对成型后的软土处治加固层具有锚固拉结的作用,提高了软土处治加固层整体的稳固性,并且多个注浆导管固定于硬地质层上,提高了软土处治加固层与硬地质层之间的粘结能力,并且通过多个注浆导管同时注浆,提高处治材料中间隙的注浆率、注浆均匀性以及注浆饱满度,从而提高软土处治加固层整体承载能力,并且无需使用机械碾压,不受换填施工作业面狭窄限制,能提高处治材料的整体密实性,减少机械使用成本;软土处治加固层的施工时间缩短,从而缩短整体工程的施工工期,减少工程施工成本;使用机械设备的噪声小、施工无振动,不影响附近建筑物的安全和居民的正常生活;同时具有施工工艺简单操作简便,质量检测和质量合格判定速度快以及可靠性高的有益效果。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图,对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
图1是本实用新型优选实施例的软土处治加固层的结构示意图;
图2是本实用新型优选实施例的注浆支架的结构示意图;
图3是本实用新型优选实施例的定位器的结构示意图;
图4是本实用新型优选实施例的液面位置观测器的结构示意图;
图5是本实用新型优选实施例的沉降监测器的结构示意图;
图6是本实用新型优选实施例的分流注浆装置的结构示意图。
图例说明:
100、硬地质层;200、软土处治加固层;300、建筑物结构层;1、注浆孔;2、注浆导管;3、定位器;4、定位盖;41、定位孔;42、溢流孔;5、液面位置观测器;51、限位管;52、漂浮体;53、标尺;54、顶盖;55、底盖;6、沉降监测器;61、底座;62、立杆;63、监测棱镜;7、分流注浆装置;71、纵向主流管;72、横向分流管;73、注浆出口管;74、T型等径三通型钢管接头;75、弯曲型钢管接头;76、截止阀。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明,但是本实用新型可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
图1是本实用新型优选实施例的软土处治加固层的剖视图;图2是本实用新型优选实施例的注浆支架的剖视图;图3是本实用新型优选实施例的定位器的结构示意图;图4是本实用新型优选实施例的液面位置观测器的结构示意图;图5是本实用新型优选实施例的沉降监测器的结构示意图;图6是本实用新型优选实施例的分流注浆装置的结构示意图。
如图1和图2所示,本实施例的注浆支架,安装于基坑内,以将注浆材料注入基坑内处治材料的间隙中,注浆支架包括多个注浆导管2,基坑内的硬地质层100界面上设有与注浆导管2对应的注浆孔1,注浆导管2沿竖直方向插入注浆孔1中,且注浆孔1的孔径大于注浆导管2的外径,通过注浆导管2将注浆材料先输送至注浆孔1内,使注浆材料充填于硬地质层100上注浆孔1的内壁面上的裂隙、孔隙以及注浆孔1中,进而从注浆孔1溢流并填入上方处治材料的间隙以及基坑内硬地质层100界面上的裂隙或孔隙中。注浆支架还包括安装于注浆孔1内的定位器3,以对注浆导管2进行支撑和限位。注浆支架还包括盖合于注浆孔1的孔口处的定位盖4,定位盖4上设有与注浆导管2相匹配的定位孔41以及用于注浆材料从注浆孔1溢出的溢流孔42。
如图4所示,位于基坑最深处的注浆导管2上安装有液面位置观测器5。液面位置观测器5包括沿竖直方向焊接于注浆导管2上的限位管51、置于限位管51内的漂浮体52、沿竖直方向安装于漂浮体52上方的标尺杆53以及盖合于限位管51顶部管口上的顶盖54,顶盖54上设有用于标尺杆53沿竖直方向穿设以对标尺杆53进行限位的标尺孔,使注浆材料从限位管51的底部进入限位管51内,且漂浮体52上浮,并带动标尺杆53沿竖直方向上移,从而根据标尺杆53上移的高度判断注浆材料的液面高度。
如图1所示,本实施例的注浆体系,包括上述注浆支架。注浆体系还包括用于制备注浆材料的制浆站。注浆体系还包括用于将制浆站制备的注浆材料分别输送至多个注浆导管2中的分流注浆装置。多根注浆导管2沿基坑的长度方向排布,多根注浆导管2沿基坑的宽度方向排布,分流注浆装置包括沿基坑的长度方向布设于基坑上方并与制浆站的出浆口连接的纵向主流管71、沿基坑的宽度方向布设于基坑上方并与纵向主流管连接的横向分流管72、注浆出口位于注浆导管2的顶部管口的上方的注浆出口管73以及连接注浆出口管73与横向分流管72的用于控制横向分流管72内的注浆材料经注浆出口管73注入注浆导管2的截止阀76。
注浆体系还包括预埋于基坑内处治材料上和基坑外的硬地质层100表面上的多个沉降监测器6。根据处治材料下沉前后处治材料上的沉降监测器6的高程值获得处治材料在注浆材料中下沉的沉降量;根据处治材料下沉前后硬地质层100界面上的沉降监测器6的高程值获得硬地质层100在软土处治加固层200的施工期间的沉降量。
如图1和图2所示,本实施例的软土处治加固层200的施工方法,用于将硬地质层100上的软土层去除,并形成软土处治加固层200,具体包括以下步骤:将软土层开挖、移除并清理,直至露出硬地质层100界面,形成基坑;在基坑内的硬地质层100界面开设多个注浆孔1;将多个注浆导管2沿竖直方向分别插入注浆孔1中;在基坑内进行处治材料的填筑施工;将注浆材料注入注浆导管2中,使注浆材料先从注浆导管2的底部管口进入硬地质层100上注浆孔1的内壁面上的裂隙、孔隙以及注浆孔1中,再从注浆孔1溢流并填入上方处治材料的间隙以及基坑内硬地质层100界面上的裂隙或孔隙中,直至注浆材料将处治材料全部覆盖,且注浆材料将注浆导管2的管腔封填密实;处治材料在注浆材料中浸泡并下沉,直至注浆材料凝固成型,从而形成密实的软土处治加固层200。
如图1和图2所示,本实用新型的软土处治加固层200的施工方法,通过在基坑内的硬地质层100界面开设注浆孔1,并将多个注浆管沿竖直方向分别插入注浆孔1中,再将处治材料填筑于基坑内,然后将注浆材料注入注浆导管2中,注浆材料先从注浆导管2的底部管口进入注浆孔1中,通过注浆材料将硬地质层100上注浆孔1的内壁面上的裂隙、孔隙以及注浆孔1充填密实,再从注浆孔1溢流并填入上方处治材料的间隙以及基坑内硬地质层100界面上的裂隙、孔隙中,并将处治材料全部覆盖,最后处治材料在注浆材料中浸泡并下沉,使注浆材料将处治材料充填密实,直至注浆材料凝固成型,形成密实的软土处治加固层200,此外,多个注浆导管2还对成型后的软土处治加固层200具有锚固拉结的作用,提高了软土处治加固层200整体的稳固性,并且多个注浆导管2固定于硬地质层100上,提高了软土处治加固层200与硬地质层100之间的粘结能力,并且通过多个注浆导管2同时注浆,提高处治材料中间隙的注浆率、注浆均匀性以及注浆饱满度,从而提高软土处治加固层200整体承载能力。
如图1和图2所示,开挖基坑,包括以下步骤:在建筑物结构设计位置处基坑开挖位置的四周,施工完成基坑围护结构和基坑坑外挡水、排水系统后,开挖移除经地基承载力检验达不到设计要求的软土层至外露出硬地质层100界面,清理干净硬地质层100表面上的软土。
如图1和图2所示,在基坑内的硬地质层100界面开设多个注浆孔1,包括以下步骤:在基坑内的硬地质层100界面上,测量放样确定注浆孔1的位置;采用空气钻在确定位置处垂直向下钻取注浆孔1,注浆孔1的深度为500mm-700mm,注浆孔1的孔径为80mm-120mm,并保持孔洞顺直,且多个注浆孔1沿横向排布,多个注浆孔1沿纵向排布,排布间距均为600mm-1000mm;钻孔完毕后,使用漏勺捞出注浆孔1内硬地质渣块,并清理干净注浆孔1内的悬浮泥浆。在本实施例中,注浆孔1的深度为600mm,注浆孔1的孔径为100mm,多个注浆孔1的排布间距均为800mm。
如图1和图3所示,在硬地质层100界面开设多个注浆孔1之后,注浆导管2插入注浆孔1中之前,还包括以下步骤:在注浆孔1内安装定位器3,以对注浆导管2进行支撑和限位;在注浆孔1的孔口处安装定位盖4,定位盖4上设有与注浆导管2相匹配的定位孔41以及用于注浆材料从注浆孔1溢出的溢流孔42。
如图1和图3所示,在本实施例中,采用外径φ48×3.0mm的低压流体输送用焊接钢管作为注浆导管2。在钢管一端距离端口150mm范围内加工成蒜瓣锥形状圆形管口,其管口内径为30mm。采用HRB400 18mm热轧带肋钢筋加工焊接而成“圆锥台”形状,由顶端圆环、底端圆环以及支腿构成。加工焊接时,在定位器3顶部内径与注浆导管2外径相等的顶端圆环钢筋上四段间距相等位置处分别焊接四根长度为450mm~500mm的支腿钢筋,支腿钢筋的底端焊接固定于外径略小于注浆孔1孔径的底端圆环上,且支腿钢筋的底端向外倾斜10°~15°。所有焊接部位的焊接须牢固、焊接缝须密实,不得有气泡、夹渣、假焊现象。在本实施例中,采用厚度为10mm的不锈钢板加工成外径大于注浆孔1孔径20mm的圆形板,在圆形板中心位置钻取孔径为68mm的圆孔作为定位孔41,在圆形板内边缘至外边缘范围内钻取5~9个孔径为14mm溢流孔42,多个溢流孔42呈梅花形状布设于定位孔41周围。定位盖4既能将硬地质层100中注浆孔1和处治材料隔离分开,防止处治材料落入注浆孔1中,注浆过程中注浆材料由注浆孔1底部向注浆孔1顶部的畅通流动,又能支撑固定注浆导管2,又能密封注浆孔1并增加注浆压力,以充填、渗透、挤密注浆孔1内壁面上硬地质层100中裂隙或孔隙。
在本实施例中,注浆导管2的安装,包括以下步骤:将注浆导管2前端穿过定位器3在距离注浆导管2的底部管口300mm位置处外周壁上焊接定位器3,使注浆导管2的底部管口与[4]定位器3底面保持100mm~150mm距离。在注浆导管2注浆时,确保注浆材料能顺利从注浆导管2的底部管口流出至注浆孔1底部,待注浆材料充填、渗透、挤密至注浆孔1的孔壁上硬地质层100中的裂隙或孔隙以及注浆孔1孔洞后,再由注浆孔1孔洞向定位盖4上的溢流孔42溢出,进入上方处治材料的间隙中。将注浆导管2的顶端穿过定位盖4上的定位孔41,并使用封口胶密封住注浆导管2顶端端口,待注浆时再撕开封口胶。将带有定位器3的注浆导管2的底端沿竖直方向插入注浆孔1内,下滑定位盖4至注浆孔1孔口,调节定位盖4安装角度,使定位盖4全部覆盖注浆孔1的孔口,将注浆导管2与定位盖4之间的间缝隙焊接填满并固定。清理干净焊渣后,使用封口胶粘贴覆盖定位盖4上的溢流孔42,待处治材料填筑施工时才撕开封口胶外露出溢流孔42。注浆导管2安装后,确保注浆导管2顶端高出基坑顶面300mm。
如图1和图4所示,注浆导管2插入注浆孔1中之后,处治材料的填筑施工之前,还包括以下步骤:在插入基坑内最深处的注浆导管2上安装液面位置观测器5,液面位置观测器5包括沿竖直方向焊接于注浆导管2上的限位管51、置于限位管51内的漂浮体52、沿竖直方向安装于漂浮体52上方的标尺53以及盖合于限位管51顶部管口上的顶盖54,顶盖54上设有用于标尺53沿竖直方向穿设以对标尺53进行限位的标尺孔,使注浆材料从限位管51的底部进入限位管51内,且漂浮体52上浮,并带动标尺53沿竖直方向上移,从而根据标尺53上移的高度判断注浆材料的液面高度。
如图1和图4所示,在本实施例中,采用外径φ159×3.5mm低压流体输送用焊接钢管作为限位管51。在限位管51两端设置顶盖54和底盖55;顶盖54上设置30mm的标尺孔和40mm的排气孔,标尺孔位于顶盖54中心位置处,在顶盖54内边缘至外边缘范围内设置数量4~6个排气孔;在底盖55上设置数量6~9个直径为14mm的通孔,以使注浆料从该通孔进入限位管51内,多个通孔呈梅花形状分布。在限位管51内底部设置上口外径为146mm、下口外径为80mm、高度为150mm的具有空腔的梯形圆台漂浮体52,梯形圆台漂浮体52上口朝上、下口朝下,在梯形圆台漂浮体52的上口外边缘朝下设置“耳坠”形外檐,外檐高度为250mm。梯形圆台漂浮体52“耳坠”形外檐底部与底盖55未固定连接,梯形圆台漂浮体52随限位管51内管腔里注浆材料液面逐渐升高而上浮离开底盖55;在梯形圆台漂浮体52顶部与竖直向且带有分度值为10mm的有机塑料圆柱棒标尺53底端连接,标尺53顶端穿过顶盖54上的标尺孔并外露出200mm。
在本实施例中,液面位置观测器5安装,包括以下步骤:使用封口胶粘贴覆盖顶盖54上的标尺孔和排气孔,并缠绕固定标尺53,防止标尺53在液面位置观测器5中上下、左右晃动。在基坑内最深处的注浆导管2上竖直向焊接一根外径φ159mm的限位管51。安装时,将液面位置观测器5底部端口位置与基坑内第二深处的注浆孔1孔顶位置保持齐平,将液面位置观测器5顶部端口高出基坑顶面500mm,以便进行液面位置观测。焊接须牢固、焊接缝须密实,不得有气泡、夹渣、假焊现象。
若对软土处治加固层200侧面外观有要求,则注浆导管2插入注浆孔1中之后,处治材料的填筑施工之前,还包括以下步骤:安装侧模板。分别安装厚度为10mm钢面模板,高度为软土处治加固层200底部最低处至高出软土处治加固层200顶面300mm;安装后,侧模板支撑须牢固稳定,侧模板拼缝须严密不漏浆,侧模板相邻两块表面高低差≤2mm,侧模板表面平整≤5mm。若对软土处治加固层200侧面外观没有要求时,则以软土处治加固层200基坑坑壁替代侧模板,不需要另外安装侧模板。在侧模板或基坑坑壁表面上,使用红色油漆划线或短钢筋锚入基坑坑壁体,标识出软土处治加固层200中处治材料填筑的顶面标高线。
处治材料的填筑施工,包括以下步骤:以粒径为20mm-40mm的骨料作为底层的处治材料铺筑于硬地质层100上;以粒径为16mm-31.5mm的骨料作为上层的处治材料分层填筑于底层的处治材料上。处治材料采用质地坚硬洁净的单粒粒级骨料,骨料为碎石或卵石。骨料的质量要求为含泥量(按质量计)≤0.8%,泥块含量(按质量计)≤0.1%,针、片状颗粒总含量(按质量计)≤8%,岩石单轴抗压强度≥30MPa,压碎指标值碎石≤12%、卵石≤13%,坚固性(质量损失)≤6%,表观密度≥2600kg/m3,堆积空隙率45%~47%,吸水率≤1.5%,并按其质量要求储存足够的数量满足填筑施工所需要求。在本实施例中,处治材料的填筑施工前将经质量检验合格的底层骨料和上层骨料,在施工现场按规格分类堆放。填筑施工前一天,须对骨料表面的泥土和粉尘进行冲洗,并保湿闷料一夜,保证骨料饱水且其表面没有明显的水流出。
如图1所示,在本实施例中,处治材料的填筑施工,包括以下步骤:清理干净基坑内硬地质层100表面上的软土、粉尘及污泥水,洒水润湿干燥硬地质层100表面。撕开定位盖4顶面上的封口胶,保持定位盖4上的溢流孔42畅通、无堵塞。在基坑内硬地质层100表面上,采用人工铺筑第一层厚度为250mm~300mm、粒径为20mm~40mm底层骨料,以利于水泥浆液注浆时能充分充填、渗透、挤密硬地质层100中裂隙或孔隙,并使用木质平板工具轻拍底层骨料顶面,使骨料间紧密。在铺筑过程中,严格控制定位盖4顶处的骨料铺筑,严禁骨料棱角堵塞定位盖4上的溢流孔42,保持溢流孔42与骨料间空隙空间畅通、无堵塞;严格控制水泥浆液面位置观测器5底部端口处的骨料铺筑,严禁骨料棱角堵塞水泥浆液面位置观测器5底盖55上的溢流孔42,保持溢流孔42与骨料间空隙空间畅通、无堵塞。在第一层底层骨料顶面至软土处治加固层200顶面高度范围内的骨料填筑时,须从第一层底层骨料顶面最低处开始分层填筑。分层填筑时,采用人工铺筑厚度为250mm~300mm、粒径为16mm~31.5mm上层骨料;每层骨料填筑后,使用木质平板工具轻拍上层骨料顶面,使骨料间紧密。
如图1所示,处治材料的填筑施工,还包括以下步骤:在基坑内进行处治材料的填筑,直至填筑的处治材料距离基坑的顶面100mm-200mm;在已填筑的处治材料上预埋多个沉降监测器6,以根据处治材料下沉前后处治材料上的沉降监测器6的高程值获得处治材料在注浆材料中下沉的沉降量;在基坑外的硬地质层100表面上预埋多个沉降监测器6,以根据处治材料下沉前后硬地质层100界面上的沉降监测器6的高程值获得硬地质层100在软土处治加固层200的施工期间的沉降量;在已填筑的处治材料上继续铺筑处治材料,直至填筑的处治材料到达基坑的顶面。
如图1和图5所示,在本实施例中,处治材料上沉降监测器6的预埋安装数量≥3,且分别位于相邻注浆导管2之间,以作为观察处治材料沉降的多个监测点;硬地质层100表面上沉降监测器6的预埋安装数量≥3,以作为观察硬地质层100沉降的多个基准点。沉降监测器6包括底座61、固定于底座61上的立杆62以及安装于立杆62上的监测棱镜63。在安装完处治材料上各监测点的沉降监测器6的底座61和立杆62后,采用人工铺筑完成上层骨料至基坑的顶面,并整平骨料,使用木质平板工具轻拍上层骨料顶面,使骨料间紧密。再在沉降监测器6的立杆62上,分别安装监测棱镜63。本实施例的沉降监测器6,由底座61、立杆62、监测棱镜63构成。底座61由长度为400mm、宽度为300mm、厚度为12mm的不锈钢板加工而成,立杆62由长度为1500mm的HPB300φ16mm的热轧光圆钢筋经冷弯加工成“┏”形状,立杆62高度为1250mm,立杆62底端与底座61顶面焊接连接,立杆62另一端顶面距离端截面50mm位置处竖直向钻取一个φ10mm圆孔,安装监测棱镜63,并在立杆62端面上沿圆孔的垂直方向钻取一个φ8mm的螺杆孔,安装、拧紧螺杆和蝴蝶螺母固定监测棱镜63,如图5所示。
如图1和图6所示,处治材料的填筑施工之后,注浆材料的充填施工之前,还包括以下步骤:在处治材料填筑层的上方搭设分流注浆装置7,分流注浆装置7设有与注浆导管2一一对应的注浆出口,且注浆出口位于注浆导管2的顶部管口的上方,分流注浆装置7的注浆入口与制浆站的出浆口连接,以通过分流注浆装置7将制浆站制备的注浆材料分别注入多个注浆导管2中。制浆站包括高速搅拌机、灌浆泵、立式搅拌储浆桶以及电子秤。
如图6所示,在本实施例中,分流注浆装置7由外径φ48×3.0mm的纵向主流管71、横向分流管72以及注浆出口管73、内径φ42mm的T型等径三通型钢管接头74、内径φ42mm弯曲型钢管接头75、内径为φ42mm的截止阀76及钢管管卡构成。在基坑上方沿长度方向一侧和沿纵向排布的注浆导管2之间,分别采用φ48mm×3.0mm的钢管搭设安装分流注浆装置7。安装后,使分流注浆装置7高出基坑顶面900mm,并确保分流注浆装置7在注浆时稳定、牢固。包括以下步骤:在基坑上方沿纵向一侧安装纵向主流管71,其长度视基坑的纵向长度而定,在纵向主流管71上且位于纵向排布的注浆导管2之间的位置处,分别安装多个T型等径三通型钢管接头74与纵向主流管71连接,在纵向主流管71末端安装弯曲型钢管接头75;在T型等径三通型钢管接头74垂直端和弯曲型钢管接头75的另一端分别与横向分流管72连接,在横向分流管72上并位于横向排布的注浆导管2之间的位置处,分别安装T型等径三通型钢管接头74与横向分流管72连接,横向分流管72末端为密封封口端;在T型等径三通型钢管接头74垂直端与截止阀76的一端连接,截止阀76的另一端与注浆出口管73连接,注浆出口管73的管口位于注浆导管2的上方,以使注浆材料从注浆出口管73排出后直接落入注浆导管2中;在基坑顶面沿纵向的另一侧安装横向分流管72封口端。采用钢丝胶管将分流注浆装置7的注浆入口与灌浆泵的出浆口相连接。纵向主流管71、横向分流管72、注浆出口管73、T型等径三通型钢管接头74、弯曲型钢管接头75、截止阀76之间连接,采用钢管管卡连接成整体。
如图6所示,分流注浆装置7安装之后,还包括以下步骤:安装人工操作通道。在横向分流管72封口端一侧以及沿纵向排布的注浆导管2间,分别采用φ48mm×3.0mm钢管搭设安装人工操作平台支架,在人工操作平台支架上铺设钢质脚手板形成注浆或止浆人工操作通道。安装后,使人工操作通道高出基坑顶面400mm,并确保人工操作通道在注浆时稳定、牢固。
如图1所示,注浆材料的充填施工,包括以下步骤:以水泥浆液作为注浆材料注入注浆导管2中,并填入上方处治材料的间隙中,直至注浆材料将处治材料全部覆盖;以水泥砂浆作为注浆材料注入注浆导管2中,将注浆导管2的管腔封填密实。
如图1所示,在本实施例中,注浆材料的充填施工,包括以下步骤:注浆前,采用全站仪对处治材料上的监测点和硬地质层100表面上的基准点处的沉降监测器6进行注浆前高程量测,记录并计算出各沉降监测器6的注浆前初始高程值。制浆站分别搅制水泥:膨胀剂:减水剂:水=1150:70:23:320(kg/m3)=1:0.06:0.02:0.28(质量比)的水泥浆液以及水泥:砂:膨胀剂:水=850:850:51:425(kg/m3)=1.00:1.00:0.06:0.50(质量比)的水泥砂浆;水泥浆液通过钢丝胶管泵送到分流注浆装置7的注浆入口,泵送过程中必须保持浆液均匀;采用电子秤控制水泥浆液、水泥砂浆配合比的准确性;水泥浆液通过滤网过滤后方可输出使用。操作人员站立于人工操作通道,撕开注浆导管2和液面位置观测器5顶端上的封口胶,采用钢丝胶管将注浆出口钢管与注浆导管2相连接;检查水泥浆液面位置观测器5顶端标尺53孔中的标尺53是否完整、上下能否自由滑动。
在本实施例中,水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥。经检验结果为:比表面积342m2/kg、初凝时间188min、终凝时间250min、安定性合格、28天抗压强度54.3MPa、28天抗折强度8.8MPa,所检验指标均符合《通用硅酸盐水泥》(GB 175)标准中P.O42.5的技术要求。所用水泥保持新鲜,受潮结块和超过保质期的水泥不得使用,严禁使用不合格的水泥。砂采用河砂细砂,其质量符合《建设用砂》(GB/T 14684)标准中的规定要求。膨胀剂采用S-AC高性能混凝土膨胀剂,粉剂,其质量掺量为6%,掺加后混凝土的限制膨胀率经检验(水中7天)为0.030%,其质量符合《混凝土膨胀剂》(GB/T 23439)标准中的规定要求。减水剂采用缓凝型高性能减水剂,粉剂,其质量掺量为2.0%,其质量符合《混凝土外加剂》(GB 8076)标准中的规定要求。水采用自来水,经检验结果为:PH值7.04、氯离子含量11.53mg/L、碱含量4.31mg/L,其质量符合《混凝土用水标准》(JGJ63)标准中的规定要求。
如图1和图6所示,操作人员站立于人工操作通道,打开基坑内最深处的注浆导管2所对应的截止阀76,关闭其他注浆导管2所对应的截止阀76。充填注浆时,以0.2MPa~0.3MPa注浆压力、5L/min~10L/min注浆速度,将水泥浆液从分流注浆装置7的注浆入口泵送入,依次经纵向主流管71、横向分流管72、截止阀76、注浆出口钢管、注浆导管2,再流入注浆孔1孔底,然后充填、渗透、挤密注浆孔1孔壁的硬地质层100中裂隙或孔隙、注浆孔1孔洞后,溢流出定位盖4上的溢流孔42,最后充填、渗透、挤密于骨料间的空隙中以及基坑内硬地质层100界面中裂隙或孔隙中,直至骨料顶部出现水泥浆液并覆盖骨料40mm~60mm为止停止注浆。注浆停止后,在注浆导管2全段范围内,采用水泥砂浆将注浆导管2封填密实,再在注浆导管2外露管口采用锥形木楔堵塞。
如图1和图6所示,在注浆过程中,须注意以下内容:观察、记录标尺53的初始刻度值并根据注浆导管2插入的深度将注浆导管2进行标记。在本实施例中,采用全站仪和监测棱镜63对软土处治加固层200区域内所有注浆孔1孔顶进行高程量测,记录并计算出各注浆孔1孔顶高程。根据各注浆孔1孔顶高程量测结果,对所有注浆孔1按照其高程由低向高进行标记,各注浆孔1所对应的注浆导管2编号也分别进行标记,并在各注浆导管2外露出软土处治加固层200顶面部分,做好编号标识。当水泥浆液液面从最深处的注浆孔1孔顶溢流出,进入上方骨料间的空隙,充填、渗透、挤密基坑内硬地质层100界面中裂隙或孔隙和骨料间的空隙中,慢慢上升至第二深处注浆孔1孔顶位置时,打开第二深处的注浆导管2对应的截止阀76,使水泥浆液从第二深处的注浆导管2泵送入第二深处注浆孔1的孔底,充填、渗透、挤密于注浆孔1内壁的硬地质层100中裂隙或孔隙以及注浆孔1后,溢流出定位盖4上溢流孔42,进入上方骨料间空隙,与最深处注浆孔1孔顶溢流出的水泥浆液汇合,此时须立即观察并记录水泥浆液面位置观测器5上标尺53的初始刻度值。以上述相同的方式继续注浆,直至打开最浅处的注浆导管2对应的截止阀76,使水泥浆液从最浅处的注浆导管2泵送入最浅处注浆孔1的孔底,充填、渗透、挤密于注浆孔1内壁的硬地质层100中裂隙或孔隙以及注浆孔1后,溢流出定位盖4上溢流孔42,进入上方骨料间空隙,与其他注浆孔1顶端溢出的水泥浆液汇合,继续充填、渗透、挤密注浆孔1外部硬地质层100中裂隙或孔隙和骨料间空隙,直至骨料顶部出现水泥浆液并覆盖骨料40mm~60mm时,停止注浆。当水泥浆液面从最深处注浆孔1孔顶溢流出上升至第二深处的注浆孔1孔顶位置时,水泥浆液也开始溢入水泥浆液面位置观测器5管空腔内,推动梯形圆台漂浮体52和标尺53逐渐向水泥浆液面位置观测器5顶部上浮升高至顶盖54处;在梯形圆台漂浮体52上浮升高过程中,随时观察并记录标尺53刻度值,与梯形圆台漂浮体52上浮前的标尺53的初始刻度值进行比较,计算出差值Δh1即为水泥浆液液面上浮升高值,再与第二深处注浆孔1孔顶高程相加,即可知道水泥浆液液面的上升位置情况。注浆停止后,在注浆导管2全段范围内,采用水泥砂浆将注浆导管2封填密实,再在注浆导管2的顶部管口采用锥形木楔堵塞。在注浆过程中,每一工作班,随机抽取水泥浆液制作数量≥5组尺寸为40mm×40mm×160mm的试件检验水泥浆液强度是否满足设计强度要求,其中:3组试件用于标准养护28天,2组试件用于施工现场同条件养护后,分别进行抗压强度和抗折强度试验;每一工作班随机抽取水泥砂浆制作数量≥3组尺寸为70.7mm×70.7mm×70.7mm试件检验水泥砂浆强度是否满足设计强度要求。
在本实施例中,注浆完成后,处治材料的浸泡施工,包括以下步骤:拆除分流注浆装置7和人工操作通道,使用橡皮锤敲击软土处治加固层200两侧模板,使两侧骨料下沉密实,使用木质平板工具刮平水泥浆液面,静置水泥浆液浸泡骨料下沉密实至水泥浆液终凝。水泥浆液终凝成型后形成无砂混凝土。在水泥浆液静置浸泡骨料终凝前,严禁扰动软土处治加固层200区域的骨料和水泥浆液。
如图1所示,软土处治加固层200的施工方法,还包括以下步骤:记录基坑外的硬地质层100表面在充填施工前和注浆材料凝固后高度的变化情况,以获得基坑外的硬地质层100表面在软土处治加固层200的施工期间的沉降量;记录处治材料在注浆材料的充填施工前后液面高度的变化情况,以获得处治材料在注浆材料的充填施工期间的沉降量;记录处治材料在注浆材料浸泡前和注浆材料凝固后液面高度的变化情况,以获得处治材料在浸泡期间的沉降量;若基坑外的硬地质层100表面在软土处治加固层200的施工期间的沉降量等于零,则判断硬地质层100稳定,进而根据处治材料在注浆材料的充填施工期间的沉降量和处治材料在浸泡期间的沉降量,判断注浆材料是否将处治材料充填密实;若基坑外的硬地质层100表面在软土处治加固层200的施工期间的沉降量不等于零,则判断硬地质层100不稳定,处治材料在注浆材料的充填施工期间的沉降量和处治材料在浸泡期间的沉降量无效,无法判断注浆材料是否将处治材料充填密实。
如图1所示,在本实施例中,沉降量检测,包括充填注浆期间和浸泡期间沉降量测。充填注浆期间沉降量检测,包括以下步骤:水泥浆液注浆前,采用全站仪对处治材料上各监测点处的沉降监测器6以及基坑外硬地质层100表面上的各基准点处的沉降监测器6进行注浆前高程量测,记录并计算出各沉降监测器6注浆前的初始高程值。水泥浆液静置前,采用全站仪对未成形的软土处治加固层200顶面上各监测点处的沉降监测器6和基坑外硬地质层100表面上各基准点处的沉降监测器6进行静置前高程量测,记录并计算出各沉降监测器6的静置前的高程值。将所有沉降监测器6的静置前高程值与注浆前初始高程值进行比较,其差值Δh2监测点和Δh2基准点的绝对值,即为充填注浆期间的沉降值。水泥浆液终凝前,采用全站仪按1次/1小时的频率对软土处治加固层200顶面的监测点的沉降监测器6完成1次高程量测,记录并计算出各沉降监测器6的终凝前高程值;水泥浆液终凝时,采用全站仪对软土处治加固层200顶面上各监测点的沉降监测器6和基坑外硬地质层100表面上各基准点的沉降监测器6在注浆材料终凝时进行高程量测,记录并计算出各沉降监测器6在注浆材料终凝时的高程值。水泥浆液养护期间,采用全站仪,按1次/1天的频率对软土处治加固层200顶面的各监测点和基准点处的沉降监测器6完成1次高程量测,记录并计算出各沉降监测器6的养护期高程值。将所有沉降监测器6在注浆材料终凝时的高程值与注浆前的初始高程值进行比较,其差值Δh3监测点和Δh3基准点的绝对值,即为浸泡期间的沉降值。水泥浆液终凝后,在软土处治加固层200顶面使用土工布覆盖润湿养护7天。在水泥浆液静置浸泡骨料至水泥浆液强度未达到设计强度时,不能拆除软土处治加固层200两侧模板或在软土处治加固层200顶面进行承重作业施工。
如图1所示,在本实施例中,对软土处治加固层200质量采取沉降比值法进行质量检测和质量合格判定时,其方法:当基坑外硬地质层100表面在浸泡期间的沉降值Δh3基准点绝对值等于充填注浆期间沉降值Δh2基准点绝对值时,则表示硬地质层100稳定,方可按下列标准对软土处治加固层200进行沉降稳定性判定:浸泡期间沉降值Δh3监测点绝对值≤充填注浆期间沉降值Δh2监测点绝对值时,则判定水泥浆液充填注浆骨料饱满密实。当浸泡期间沉降值Δh3监测点绝对值>充填注浆期间沉降值Δh2监测点绝对值时,则判定水泥浆液充填注浆骨料不饱满,须查明原因和找出注浆不饱满的范围,须重新钻孔进行高压注浆。当硬地质层100表面上的浸泡期间沉降值Δh3基准点绝对值不等于充填注浆期间沉降值Δh2基准点绝对值时,则表示硬地质层100不稳定,不能对软土处治加固层200进行沉降稳定性判定,须及时查明原因加固硬地质层100。
如图1所示,软土处治加固层200成型后,还包括以下步骤:在软土处治加固层200上进行随机钻孔取样,根据钻取的多个芯样的外观质量、强度以及渗水性进行检验;采用注浆材料将钻孔封填密实。
如图1所示,在本实施例中,对软土处治加固层200的质量采取钻取芯样法进行质量检测和质量合格判定时,其方法:采取随机抽样方式,钻取数量不少于3个且深度不少于2/3软土处治加固层200厚度的φ100mm的芯样,对芯样顶面、四周的均匀性、致密性及芯样完整性进行外观质量检查,芯样外观质量须连续、完整、坚硬、均匀、密实、呈柱状;在外观质量检测合格后,须将芯样密封、保存带回试验室内进行强度检验和渗水检验。钻取芯样后,其孔洞采用水泥砂浆封填密实。当外观质量、强度检验和渗水检验均符合设计和现行国家标准中的规定要求后,则判定水泥浆液充填注浆骨料饱满密实;否则,须查明原因和找出注浆不饱满的范围,须重新钻孔进行高压注浆。采用沉降比值法进行质量检测和质量合格判定时,须在试验室内采用与施工现场相同材料、相同工艺、相同条件成型样品,通过标定对比试验确定。沉降比值法,使用前须做标定对比试验,适用于一般建筑物地基的软土处治加固层200质量检测;钻取芯样法,适用于特别重要、重要建筑物地基的软土处治加固层200质量检测。
如图1所示,本实施例的软土处治加固层200,包括固定于基坑内硬地质层100上的多个注浆导管2、填筑于基坑内的处治材料以及用于将处治材料充填密实的注浆材料,通过多个注浆导管2将注浆材料注入处治材料的间隙中,并将成型后的软土处治加固层200锚固拉结。
如图1所示,在本实施例中,在基坑内完成软土处治加固层200的施工后与基坑外的硬地质层100形成地基。在地基上进行建筑物结构层300施工,包括以下步骤:待水泥浆液强度达到设计强度和软土处治加固层200质量判定合格时,对软土处治加固层200的表面进行凿毛,切割外露出软土处治加固层200表面的注浆导管2、沉降监测器6及水泥浆液面位置观测器5,即可进行建筑物结构层300的施工。在建筑物结构层300施工时,在建筑结构层上且位于软土处治加固层200上方的区域内埋设永久性的沉降监测器6,进行永久性沉降监测,为建筑物使用时期提供科学的安全技术资料。本实施例为小面积浅层软土处治加固层200的施工方法。对于大面积深厚层或为有倾斜度的软土处治加固层200的施工,均可以按照上述施工方法进行。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种注浆支架,安装于基坑内,以将注浆材料注入基坑内处治材料的间隙中,其特征在于,
注浆支架包括多个注浆导管(2),基坑内的硬地质层(100)界面上设有与注浆导管(2)对应的注浆孔(1),注浆导管(2)沿竖直方向插入注浆孔(1)中,且注浆孔(1)的孔径大于注浆导管(2)的外径,
通过注浆导管(2)将注浆材料先输送至注浆孔(1)内,使注浆材料充填于硬地质层(100)上注浆孔(1)的内壁面上的裂隙、孔隙以及注浆孔(1)中,进而从注浆孔(1)溢流并填入上方处治材料的间隙以及基坑内硬地质层(100)界面上的裂隙或孔隙中。
2.根据权利要求1所述的注浆支架,其特征在于,
注浆支架还包括安装于注浆孔(1)内的定位器(3),以对注浆导管(2)进行支撑和限位。
3.根据权利要求1所述的注浆支架,其特征在于,
注浆支架还包括盖合于注浆孔(1)的孔口处的定位盖(4),定位盖(4)上设有与注浆导管(2)相匹配的定位孔(41)以及用于注浆材料从注浆孔(1)溢出的溢流孔(42)。
4.根据权利要求1所述的注浆支架,其特征在于,
位于基坑最深处的注浆导管(2)上安装有液面位置观测器(5)。
5.根据权利要求4所述的注浆支架,其特征在于,
液面位置观测器(5)包括沿竖直方向焊接于注浆导管(2)上的限位管(51)、置于限位管(51)内的漂浮体(52)、沿竖直方向安装于漂浮体(52)上方的标尺杆(53)以及盖合于限位管(51)顶部管口上的顶盖(54),顶盖(54)上设有用于标尺杆(53)沿竖直方向穿设以对标尺杆(53)进行限位的标尺孔,使注浆材料从限位管(51)的底部进入限位管(51)内,且漂浮体(52)上浮,并带动标尺杆(53)沿竖直方向上移,从而根据标尺杆(53)上移的高度判断注浆材料的液面高度。
6.一种注浆体系,其特征在于,包括权利要求1-5任一所述的注浆支架。
7.根据权利要求6所述的注浆体系,其特征在于,
注浆体系还包括用于制备注浆材料的制浆站。
8.根据权利要求7所述的注浆体系,其特征在于,
注浆体系还包括用于将制浆站制备的注浆材料分别输送至多个注浆导管(2)中的分流注浆装置(7)。
9.根据权利要求8所述的注浆体系,其特征在于,
多根注浆导管(2)沿基坑的长度方向排布,多根注浆导管(2)沿基坑的宽度方向排布,
分流注浆装置(7)包括沿基坑的长度方向布设于基坑上方并与制浆站的出浆口连接的纵向主流管(71)、沿基坑的宽度方向布设于基坑上方并与纵向主流管(71)连接的横向分流管(72)、注浆出口位于注浆导管(2)的顶部管口的上方的注浆出口管(73)以及连接注浆出口管(73)与横向分流管(72)的用于控制横向分流管(72)内的注浆材料经注浆出口管(73)注入注浆导管(2)的截止阀(76)。
10.根据权利要求6所述的注浆体系,其特征在于,
注浆体系还包括预埋于基坑内处治材料上和基坑外的硬地质层(100)表面上的多个沉降监测器(6)。
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