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一种富砂层三轴搅拌桩施工方法

阅读:173发布:2023-03-24

专利汇可以提供一种富砂层三轴搅拌桩施工方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及三轴搅拌桩施工领域,特别涉及一种富 水 砂层三轴搅拌桩施工方法,包括 地层 分段的步骤、参数设定的步骤和参数验证的步骤,所述地层分段为根据地质勘探资料,沿三轴搅拌桩桩身高度范围对地层进行分段;所述参数设定为对应每一分段层设定对应的施工参数值;所述参数验证为通过试桩取芯,验证每一分段层的成桩效果,通过预先对地层沿深度方向进行分层分段,得到若干段分段层,使施工过程中对每一分段层进行施工时, 选定 适宜其结构特征的施工参数值,不仅保证各分段层的成桩 质量 ,而且有利于减少整个施工过程中 水泥 的投入量,避免水泥浪费,在保证施工质量的同时节约了施工成本。,下面是一种富砂层三轴搅拌桩施工方法专利的具体信息内容。

1.一种富砂层三轴搅拌桩施工方法,其特征在于:包括地层分段的步骤、参数设定的步骤和参数验证的步骤,所述地层分段为根据地质勘探资料,沿三轴搅拌桩桩身高度范围对地层进行分段;所述参数设定为对应每一分段层设定对应的施工参数值;所述参数验证为通过试桩取芯,验证每一分段层的成桩效果。
2.如权利要求1所述的一种富水砂层三轴搅拌桩施工方法,其特征在于:所述分段层包括水位上加固区和水位下加固区。
3.如权利要求2所述的一种富水砂层三轴搅拌桩施工方法,其特征在于:所述分段层还包括弱加固区和/或入岩区,所述水位上加固区位于弱加固区下侧,所述水位下加固区位于入岩区上侧。
4.如权利要求3所述的一种富水砂层三轴搅拌桩施工方法,其特征在于:所述弱加固区的施工参数值为水灰比1.5-2.0,下沉提升速度0.6m/min -1m/min,注浆流量179 L/min-
181L/min或289L/min-291L/min,高压管控制为正常送风,水泥掺量10%-11%。
5.如权利要求3所述的一种富水砂层三轴搅拌桩施工方法,其特征在于:所述入岩区的施工参数值为水灰比1.2-1.5,下沉提升速度为原位复搅至少10min,注浆流量289L/min-
291L/min,高压风管控制为停止送风,水泥掺量38%-40%。
6.如权利要求3所述的一种富水砂层三轴搅拌桩施工方法,其特征在于:还包括设置分区标记的步骤,所述设置分区标记为在三轴搅拌桩钻杆导轨或钻杆上设置用于标记分段层区域的标识。
7.如权利要求6所述的一种富水砂层三轴搅拌桩施工方法,其特征在于:所述试桩取芯为在施工完毕当日的第二日起算的28-60天内进行取芯。
8.如权利要求7所述的一种富水砂层三轴搅拌桩施工方法,其特征在于:所述试桩取芯为在施工完毕当日的第二日起算的45天时进行取芯。
9.如权利要求8所述的一种富水砂层三轴搅拌桩施工方法,其特征在于:所述试桩取芯的取芯位置为相邻成桩桩体非重叠施工区域内,桩体半径的1/2处。
10.如权利要求9所述的一种富水砂层三轴搅拌桩施工方法,其特征在于:包括如下步骤:
步骤1:地层分段;步骤2:分区标记;步骤3:参数设定;
步骤4:测量定位:根据设计图纸和业主提供的坐标基准点,利用测量仪器精确放样桩位;
步骤5:开挖导沟:沿放样桩位中心线,开掘工作沟槽;
步骤6:桩机定位:在工作沟槽中定位桩机桩位,将桩机移动到桩位;
步骤7:参数验证;在所述工作沟槽区域内试桩取芯验证;
步骤8:浆液拌制:按照试桩取芯获得的适宜施工参数值,搅拌水泥浆液;
步骤9:注浆搅拌:启动桩机,在钻头下沉和提升过程中注入水泥浆液;
步骤10:施工记录。

说明书全文

一种富砂层三轴搅拌桩施工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及三轴搅拌桩施工领域,特别涉及一种富水砂层三轴搅拌桩施工方法。

背景技术

[0002] 三轴搅拌桩一般采用两喷两搅工艺,施工原理是利用水泥等材料作为固化剂,通过特制的搅拌机械边钻进边往软土中喷射浆液,在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌,使喷入软土中的固化剂与软土充分拌合在一起,由固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学作用,形成抗压强度比天然土强度高、具有整体性、水稳性的水泥加固土,从而提高地基土强度和增大变形模量,三轴搅拌桩施工法作为一种基坑围护挡土、止水帷幕的施工工法,在工程施工中得到了越来越广泛的应用,并且取得了较为成熟的施工经验。
[0003] 目前,对于在同一施工工位进行三轴搅拌桩施工时,所采用的施工参数始终为初始设定参数,在施工过程中是固定不变的,但是,对于富水砂层、裂隙发育等特殊地层进行三轴搅拌桩施工时,由于其含水量丰富,渗透系数大,如果施工质量不到位,极易发生突涌水、涌泥砂等现象,且三轴搅拌桩设备入岩困难,与岩层的接触面往往不容易加固密实,而出现渗流通道,导致水流直接从桩底渗入坑内,止水效果不理想,导致在同一施工工位的不同地层中的成桩质量不同,施工成桩较困难,成桩质量也较差,且造成水泥的大量浪费。
[0004] 所以,目前需要一种技术方案,解决现有在富水砂层、裂隙发育等具有特殊地层的施工环境进行三轴搅拌桩施工,采用固定不变的初始设定参数,成桩质量较差,造成水泥的大量浪费的技术问题。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于:针对现有在富水砂层、裂隙发育等具有特殊地层的施工环境进行三轴搅拌桩施工存在的上述技术问题,提供了一种富水砂层三轴搅拌桩施工方法。
[0006] 为了实现上述目的,本发明采用的技术方案为:一种富水砂层三轴搅拌桩施工方法,包括地层分段的步骤、参数设定的步骤和参数验证的步骤,所述地层分段为根据地质勘探资料,沿三轴搅拌桩桩身高度范围对地层进行分段;所述参数设定为对应每一分段层设定对应的施工参数值;所述参数验证为通过试桩取芯,验证每一分段层的成桩效果。
[0007] 本发明的一种富水砂层三轴搅拌桩施工方法,通过预先对地层沿深度方向进行分层分段,得到若干段分段层,使施工过程中对每一分段层进行施工时,选定适宜其结构特征的施工参数值,不仅保证各分段层的成桩质量,而且有利于减少整个施工过程中水泥的投入量,避免水泥浪费,在保证施工质量的同时节约了施工成本。
[0008] 作为本发明的优选方案,当所述分段层为两段时,所述分段层包括水位上加固区和水位下加固区。
[0009] 作为本发明的优选方案,当所述分段层为三段时,所述分段层还包括弱加固区或入岩区,当所述分段层为四段时,所述分段层还包括弱加固区和入岩区,所述水位上加固区位于弱加固区下侧,所述水位下加固区位于入岩区上侧。所述弱加固区为富水砂层地质环境下,靠近地面的稳定层,所述入岩区为水位下岩层区域。
[0010] 作为本发明的优选方案,所述水位上加固区的施工参数值为水灰比1.5-2.0,下沉提升速度为0.5-0.8m/min,注浆流量289L/min-291L/min,高压管控制为正常送风,水泥掺量20%-21%;在所述水位下加固区的施工参数值为水灰比1.2-1.5,下沉提升速度为0.3-0.6m/min,注浆流量289L/min-291L/min,高压风管控制为减小风量,水泥掺量38%-40%。该施工参数值的选择不仅结合了富水砂层含水量较多的地质特征,对地层进行了适宜的分层分段,而且结合了各分段层的各自的特征设定适宜的施工参数值,使水位下加固区相对水位上加固区使用水泥量更多、下沉提升速度更慢,在确保水位上加固区和水位下加固区的施工质量的情况下,减少了水泥的总使用量。
[0011] 作为本发明的优选方案,所述弱加固区的施工参数值为水灰比1.5-2.0,下沉提升速度0.6m/min -1m/min,注浆流量179L/min-181L/min或289L/min-291L/min,高压风管控制为正常送风,水泥掺量10%-11%。所述弱加固区为靠近地面侧,状态稳定,不易渗水的地层,该区域可相对其他地层分段层减少水泥掺量,在保证其施工质量的情况下,避免水泥浪费。
[0012] 作为本发明的优选方案,所述入岩区的施工参数值为水灰比1.2-1.5,下沉提升速度为原位复搅至少10min,注浆流量289L/min-291L/min,高压风管控制为停止送风,水泥掺量38%-40%。所述入岩区位于三轴搅拌桩施工的最底层,通过取消高压风管送风,使水泥自由沿入岩区缓慢流动,使水泥浆料岩层贴合较好,避免出现渗流通道,加固效果较好。
[0013] 作为本发明的优选方案,还包括设置分区标记的步骤,所述设置分区标记为在三轴搅拌桩钻杆导轨或钻杆上设置用于标记分段层区域的标识。有利于施工人员根据标识准确辨识钻杆钻头位置,进而方便调整每一分段层的施工参数值。
[0014] 作为本发明的优选方案,所述试桩取芯为在施工完毕当日的第二日起算的28-60天内进行取芯。由于富水砂层地下水渗透系数较高,对水泥搅拌土凝结存在影响,所以选择经过较长时间养护的不小于6根的试桩进行取芯,强度试验后判断结果更准确。
[0015] 作为本发明的优选方案,所述试桩取芯为在施工完毕当日的第二日起算的45天时进行取芯。经多次试验验证,常规富水砂层在45天取芯的强度实验结果能够较准确的指导大面积搅拌桩的施工,若存在圆砾层,取芯时间为施工完毕当日的第二日起算的45-60天。
[0016] 作为本发明的优选方案,所述试桩取芯的取芯位置为相邻成桩桩体非重叠施工区域内,桩体半径的1/2处。对该区域的桩体进行取芯验证,能够较清楚的测得各桩体在不同地层的成桩效果,避免桩体重叠施工区域的桩体由于多次施工,导致的成桩效果不能较准确的指示施工参数值的适宜性。
[0017] 作为本发明的优选方案,包括如下步骤:步骤1:地层分段;步骤2:分区标记;步骤3:参数设定;步骤4:测量定位:根据设计图纸和业主提供的坐标基准点,利用测量仪器精确放样桩位;步骤5:开挖导沟:沿放样桩位中心线,开掘工作沟槽;步骤6:桩机定位:在工作沟槽中定位桩机桩位,将桩机移动到桩位;步骤8:浆液拌制:步骤7:参数验证;在所述工作沟槽区域内试桩取芯验证,验证施工参数值、验证设备及工艺、验证每一分段层的成桩效果;
按照试桩取芯获得的适宜施工参数值,搅拌水泥浆液;步骤9:注浆搅拌:启动桩机,在钻头下沉和提升过程中注入水泥浆液;步骤10:施工记录。
[0018] 作为本发明的优选方案,所述桩机定位为沿工作沟槽方向放置两根定位筋,在所述定位钢筋上绑麻绳,所述麻绳上每间隔1.8m设置绑扎条定位,实现平行沟槽方向的定位;在桩机上焊接半径为5cm的圈,在铁圈上方10m高处悬挂一铅锤,利用经纬仪校直钻杆垂直度,使铅锤正好通过铁圈中心,使钻杆垂直度误差控制在0.5%内,实现桩机桩位的确定。
[0019] 综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的一种富水砂层三轴搅拌桩施工方法的有益效果是:1、通过预先对地层进行分段,使施工过程中对每一分段层进行施工时,选定适宜的施工参数值,保证各分段层的成桩质量;
2、有利于减少整个施工过程中水泥的投入量,避免水泥浪费,在保证施工质量的同时节约了施工成本。

具体实施方式

[0020] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0021] 实施例1本实施例的一种富水砂层三轴搅拌桩施工方法,包括地层分段的步骤、参数设定的步骤和参数验证的步骤,所述地层分段为根据地质勘探资料,沿三轴搅拌桩桩身高度范围对地层进行分段,得到两段分段层,所述分段层包括水位上加固区和水位下加固区;所述参数设定为对应每一分段层设定对应的施工参数值,所述水位上加固区的施工参数值设定为水灰比1.5-2.0,下沉提升速度为0.5-0.8m/min,注浆流量290L/min,高压风管控制为正常送风,水泥掺量20%-21%;所述水位下加固区的施工参数值设定为水灰比1.2-1.5,下沉提升速度为0.3-0.6m/min,注浆流量290L/min,高压风管控制为减小风量,水泥掺量38%-40%;所述参数验证为通过试桩取芯,验证每一分段层的成桩效果。
[0022] 本实施例的一种富水砂层三轴搅拌桩施工方法,在常规三轴搅拌桩施工方法和步骤的基础上进行改进,优选针对富水砂层地质特征,将地层沿深度方向以水位线为分界面分层,得到水位上加固区和水位下加固区,将水位下加固区的施工参数值相对水位上加固区的施工参数值,水灰比降低、下沉提升速度减慢、送风量减小、水泥掺量增加,在相同注浆流量的情况下,使水位下加固区相对水位上加固区以较慢的速度注入较多的水泥量,减少水位上加固区的水泥消耗量,确保水位下加固区的施工质量,避免水泥浪费,在保证施工质量的同时节约了施工成本,使得可根据水位下加固区的具体地质情况,调整下沉提升速度,改变钻进和提升总时间,使施工制得的三轴搅拌桩的桩身无侧限抗压强度较高。
[0023] 优选的,还包括设置分区标记的步骤,所述设置分区标记为在三轴搅拌桩钻杆导轨或钻杆上设置用于标记分段层区域的标识。本实施例优选在施工前,在钻杆导轨上做好标识,有利于施工人员根据标识准确辨识钻杆钻头位置,便于成桩深度的控制,进而方便调整每一分段层的施工参数值。
[0024] 实施例2本实施例的一种富水砂层三轴搅拌桩施工方法,施工方法与实施例1相同,区别在于:
所述分段层包括沿三轴搅拌桩桩身高度方向从上往下依次设置的弱加固区、水位上加固区、水位下加固区和入岩区,所述水位上加固区位于弱加固区下侧,所述水位下加固区位于入岩区上侧,所述弱加固区为富水砂层地质环境下,靠近地面的稳定层,所述入岩区为水位下加固区以下的岩层区域或裂隙发育区域,所述弱加固区的施工参数值设定为水灰比1.5-
2.0,下沉提升速度0.6-1m/min,注浆流量180 L/min或290L/min,高压风管控制为正常送风,水泥掺量10%-11%,所述入岩区的施工参数值设定为水灰比1.2-1.5,下沉提升速度为原位复搅10min,注浆流量290L/min,高压风管控制为零,水泥掺量38%-40%。
[0025] 本实施例的一种富水砂层三轴搅拌桩施工方法,以桩长19.348m和桩长24.8m的多根试桩为例,按桩长所处地层情况,针对富水砂层地质特征,将地层沿深度方向分隔为四个分段层,包括0 6.848m的弱加固区、6.848m 16.31m的水位上加固区、16.31m 19.348m或~ ~ ~16.31m 23.8m的水位下加固区、23.8m 24.8m的入岩区,经地质分析,弱加固区主要由粉质~ ~
黏土和中砂组成,水位上加固区主要由中砂和粗砂组成,水位下加固区主要由砂砾组成,入岩区主要为中风化泥质粉砂层,由于弱加固区状态稳定,不易渗水,使得该层三轴搅拌桩施工与常规施工工艺相同,施工速度相对水位上加固区可加快,水泥流量可相对水位上加固区减少,使得当富水砂层地质环境存在弱加固区时,可通过调整注浆流量和下沉提升速度,合理设置水泥掺量,使得能够缩短整体施工周期,保证弱加固区的施工质量,避免造成水泥浪费,同时,由于入岩区内,三轴搅拌桩入岩困难,容易出现渗流通道,所以该层三轴搅拌桩施工相对水位下加固区在相同水灰比和注浆流量的情况下,以原位复搅、停止送风的方式使水泥与柱底岩层充分接触,使浆液充分填筑裂隙发育的岩层,避免出现渗流通道,保证柱底岩层接触区的施工质量,使得该实施例的三轴搅拌桩施工方法,通过调整每一个分段层的水灰比或下沉提升速度或注浆流量或送风方式或水泥掺量,改变相等时间段内注入浆液的总量和水泥浆液与分段层内地质材料的充分混合时间,保证制得三轴搅拌桩桩身无侧限抗压强度满足相关规定要求,使四个分段层的整体施工时间相对传统三轴搅拌桩施工时间更少、水泥消耗量更少、施工质量更好,并可通过试桩检测结果,根据相同的原理,调整相应施工参数值,使每一分段层的施工成桩质量较好,满足不同地质类型的富水砂层三轴搅拌桩的保质施工。
[0026] 实施例3本实施例的一种富水砂层三轴搅拌桩施工方法,施工步骤与实施例2相同,区别在于:
具体包括如下步骤:步骤1:地层分段;步骤2:分区标记;步骤3:参数设定;步骤4:测量定位:
根据设计图纸和业主提供的坐标基准点,利用测量仪器精确放样桩位;步骤5:开挖导沟:沿放样桩位中心线,开掘工作沟槽;步骤6:桩机定位:在工作沟槽中定位桩机桩位,将桩机移动到桩位;步骤7:参数验证;在所述工作沟槽区域内试桩取芯验证,验证施工参数值、验证设备及工艺、验证每一分段层的成桩效果;步骤8:浆液拌制:按照试桩取芯获得的适宜施工参数值,搅拌水泥浆液;步骤9:注浆搅拌:启动桩机,在钻头下沉和提升过程中注入水泥浆液;步骤10:施工记录。
[0027] 本实施例的一种富水砂层三轴搅拌桩施工方法,通过上述施工方法步骤完成富水砂层三轴搅拌桩施工,在正式施工前,通过小批量拌浆试桩,得到与施工现场地质环境相适应的施工参数值,使通过为地层的每一个分段层提供适宜的施工参数值,缩短整个施工周期,减少水泥消耗总量,保证各分段层的成桩施工质量,工艺步骤简单,能够适应于不同地质特征的富水砂层的三轴搅拌桩成桩施工。
[0028] 优选的,步骤4中所述测量定位为在三轴搅拌桩施工前,根据设计图纸和业主提供的坐标基准点,计算出搅拌桩点坐标或转角点坐标,利用测量仪器精确放样桩位,并进行坐标数据复核,做好工程测量复核单。
[0029] 优选的,步骤5中所述开挖导沟为根据放样出的桩位中心线,用挖掘机沿围护中心线平行方向开掘工作沟槽,用于施工导向和临时堆放施工过程中置换出来的残土和泥浆,本实施例中,所述工作沟槽宽1.2m,深1.5m。
[0030] 优选的,步骤6中所述桩机定位为沿平行工作沟槽宽度方向放置两根长度为2.5m的定位钢筋,在两根所述定位钢筋之间绑麻绳,所述麻绳上每间隔1.8m设置绑扎条定位,实现平行沟槽方向的定位,方便桩机的定位移动,同时,在桩机上焊接至少一个半径为5cm的铁圈,在铁圈上方10m高处悬挂一铅锤,利用经纬仪校直钻杆垂直度,使铅锤正好通过铁圈中心,使钻杆垂直度误差控制在0.5%内,实现桩机桩位的确定,每次施工前,根据铅锤与铁圈的位置关系,检校钻杆的铅锤度。
[0031] 优选的,步骤7中所述试桩取芯为小批量拌浆试桩,在施工完毕当日的第二起算的28-60天内,在相邻成桩桩体的非重叠区域内,桩体半径的1/2处,取芯试桩进行测试强度实验,试桩数量不少于6根,本实施例优选在施工完毕当日的第二日起算的45天时进行取芯,保证取得试芯的测试结果能够较准确的指示大面积三轴搅拌桩的施工。
[0032] 优选的,步骤8中所述浆液拌制为根据试桩结果,在大面积施工前搭建拌浆施工平台,在平台附近搭建水泥库,采用后台自动拌浆系统,利用电子秤称重的方式,控制每次拌浆时掺入的水泥和水的用量,自动精确控制水灰比,当水灰比为1.5时,每次拌浆加入水泥40KG,水60KG,误差1KG,通过不定期抽查拌浆情况,利用玻美氏比重计,检查拌制完成浆液的水灰比是否符合施工参数要求,为大面积三轴搅拌桩施工提供浆液供应。
[0033] 优选的,步骤9中所述注浆搅拌为根据试桩结果为每一分段层设定的施工参数值,配合钻杆导轨上预先设置的标识,检核搅拌机下沉提升速度,控制注入水泥浆液的量和速率,实现大面积的三轴搅拌桩施工工艺过程。
[0034] 优选的,步骤10中施工记录为在施工过程中,由现场技术员分段填写施工记录,施工记录表中详细记录每一分段层对应的桩位编号、桩长、各分段层区域施工的实际下沉提升速度、搅拌喷浆时间及深度、水泥用量、试编号、水泥掺入比、水灰比。
[0035] 以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案,尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明,但本发明不局限于上述具体实施方式,因此任何对本发明进行修改或等同替换,而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进,其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
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