CN110387867A - 适用于泥炭质土地层条件下三轴搅拌桩加固的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于泥炭质土地层条件下三轴搅拌桩加固的方法，其包括步骤：定位桩心；支设三轴搅拌桩机，使三轴搅拌桩机的钻杆中心对准桩心；启动三轴搅拌桩机，钻杆从地面下沉至泥炭质土地层，下沉过程边喷浆边搅拌；待喷搅至泥炭质土地层底部时，钻杆上提返回，上提过程边喷浆边搅拌；循环往复多次下沉和上提后，完成钻孔；其中，三轴搅拌桩机所喷浆液采用水泥、水、氯化钠和石膏粉以一定比例预先拌制得到。本发明通过综合运用调整水泥掺量、改变喷搅次数、使用外加剂等方法有效地控制三轴搅拌桩在泥炭质土地层中的加固质量。

Description

适用于泥炭质土地层条件下三轴搅拌桩加固的方法
技术领域
本发明属于盾构工程领域，尤其涉及一种适用于泥炭质土地层条件下三轴搅拌桩加固的方法。
背景技术
现有三轴搅拌桩加固工艺应用具有局限性，常规三轴搅拌桩工艺应用于处理正常固结的粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。在处理泥炭土、有机土、塑性指数大于25的粘土、地下水具有腐蚀性等条件的地基时，需进行现场试验确定施工参数。
发明内容
本发明主要是针对现有技术的不足，提供一种适用于泥炭质土地层条件下三轴搅拌桩加固的方法，解决泥炭质土地层条件下盾构始发或接收端头三轴搅拌桩地基加固中施工工艺不能达到质量要求的问题。
为实现上述技术效果，本发明所采用的技术方案为：
一种适用于泥炭质土地层条件下三轴搅拌桩加固的方法，其包括步骤：
定位桩心；
支设三轴搅拌桩机，使所述三轴搅拌桩机的钻杆中心对准所述桩心；
启动三轴搅拌桩机，钻杆从地面下沉至泥炭质土地层，下沉过程边喷浆边搅拌；
待喷搅至泥炭质土地层底部时，钻杆上提返回，上提过程边喷浆边搅拌；
循环往复多次所述下沉和所述上提后，完成钻孔；
其中，所述三轴搅拌桩机所喷浆液采用水泥、水、氯化钠和石膏粉以一定比例预先拌制得到。
本发明通过综合运用调整水泥掺量、改变喷搅次数、使用外加剂等方法有效地控制三轴搅拌桩在泥炭质土地层中的加固质量，在常规三轴搅拌桩加固工艺的基础上进行改良，得到一种适合于泥炭质土地层条件下三轴搅拌桩加固工艺，为以后涉及泥炭质土盾构端头地基加固提供参考。
本发明方法的一些实施例中，所述往复的次数为4次。
本发明方法的一些实施例中，所述钻杆下沉时的速度不超过1m/min。
本发明方法的一些实施例中，所述钻杆上提时的速度不超过0.5m/min。
本发明方法的一些实施例中，喷浆压力为1.5～2.0MPa。
本发明方法的一些实施例中，钻杆每次下沉到位后，在桩底停留60秒后再喷搅上提。
本发明方法的一些实施例中，所述浆液中所述水泥、水、氯化钠和石膏粉的重量比为30000：45000：904：603。
本发明方法的一些实施例中，所述浆液采用600kg的水泥、900kg的水、18.08kg的氯化钠和12.06kg的石膏粉拌制得到。
本发明方法的一些实施例中，所述水泥采用PO42·5普通硅酸盐水泥。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1显示了根据本发明实施例的适用于泥炭质土地层条件下三轴搅拌桩加固的方法的示例性流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
本发明涉及的是一种在含泥炭质土地层的三轴搅拌桩加固的方法，属于建筑工程领域。盾构始发和接收作为轨道交通建设中盾构分部工程的关键工序，端头加固质量是关乎盾构始发和接收安全的必备措施。在城市轨道交通建设中，地基加固有多种形式，冻结法加固、咬合桩加固、水泥土搅拌桩加固、MJS工法加固等各种工艺工法，适用的地质条件不同，采用的施工工法也不尽相同。
本发明的目的在于弥补目前轨道交通中关于盾构始发接收端头三轴搅拌桩地基加固中施工工艺不能达到质量要求的不足，提供一种适合于在含泥炭质土地层的三轴搅拌桩加固的方法。使其通过综合运用调整水泥掺量、改变喷搅次数、使用外加剂等方法有效地控制三轴搅拌桩在泥炭质土地层中的加固质量。
具体来说，结合图1所示，本发明实施例提供了一种适用于泥炭质土地层条件下三轴搅拌桩加固的方法，其主要包括如下步骤：
步骤01：定位桩心；
步骤02：支设三轴搅拌桩机，使三轴搅拌桩机的钻杆中心对准桩心；
步骤03：启动三轴搅拌桩机，钻杆从地面下沉至泥炭质土地层，下沉过程边喷浆边搅拌；
步骤04：待喷搅至泥炭质土地层底部时，钻杆上提返回，上提过程边喷浆边搅拌；
步骤05：循环往复多次下沉和上提后，完成钻孔。
其中，三轴搅拌桩机所喷浆液采用水泥、水、氯化钠和石膏粉以一定比例预先拌制得到。
采用上述技术方案，本发明通过综合运用调整水泥掺量、改变喷搅次数、使用外加剂等方法有效地控制三轴搅拌桩在泥炭质土地层中的加固质量，在常规三轴搅拌桩加固工艺的基础上进行改良，得到一种适合于泥炭质土地层条件下三轴搅拌桩加固工艺，为以后涉及泥炭质土盾构端头地基加固提供参考。
下面通过一更为具体的实施例来进一步说明本发明方法的施工步骤及其有益效果，具体如下：
1、设备准备
本发明中的三轴搅拌桩机采用JB160A三轴搅拌桩机。搅拌轴3根，轴中心距600mm，搅拌叶片外径850mm，搅拌轴转速16r/min。辅助设备为空压机，8m3/min。自动搅拌***1.8m3。注浆泵BW250。
2、材料准备
根据现场实际需求准备PO42·5普通硅酸盐水泥，工业盐NaCl，石膏粉等材料。
每桶浆液掺入水泥600kg，水900kg，氯化钠18.08kg，石膏粉12.06kg。水灰比1.5，浆液比重1.3～1.4。浆液中氯化钠主要作用为提高水泥浆早强性能，石膏粉主要作用为中和泥炭质土酸性，提高水泥浆硬化性能。
3、施工方法及步骤
①施工前进行准确测量，核对中心线方向和水准基点，无误时利用主体结构的轴线位置，并架设施工控制线。
②在整平的原地面上碾压夯实地面，移动调平支稳钻机，使桩机钻头中心准确对准桩位中心。桩的垂直度控制：为保证长螺旋钻孔桩底部有足够厚度的咬合量，垂直度要严格控制，根据设计及验收规定，桩的垂直度偏差不大于1％。成孔过程中要控制好桩的垂直度。
③后台制拌水泥浆。每桶浆掺入水泥600kg，水900kg，氯化钠18.08kg，石膏粉12.06kg。三轴搅拌桩水泥掺量设定为28％，既可满足桩体强度要求，也节约施工成本。
④从地面至泥炭质土地层搅拌喷浆，喷搅至泥炭质土地层底1m后开始提钻，施工过程中钻杆下沉速度不超过1m/min，提升速度不超过0.5m/min，此过程为2喷2搅，下钻和上提的过程均参与了喷浆和搅拌，如此反复4次，共8喷8搅。
具体来说，本发明的喷搅方法，区别于常规搅拌桩的喷搅工艺，采用8喷8搅的方法实施：
第一次2喷2搅：从地面至桩底下钻搅拌喷浆并提钻搅拌喷浆，喷浆比例为总浆量的20％，此过程主要目的是使各土层搅拌均匀，浆液中的石膏粉和氯化钠辅助改良土质。
第二次2喷2搅：此过程主要处理地层中的泥炭质土层，从地面下钻喷搅至泥炭质土地层底1m后开始提钻，施工过程中钻杆下沉速度不超过1m/min，提升速度不超过0.5m/min，喷浆量为总浆量的30％，此过程主要是通过搅拌喷浆尽可能置换出泥炭质土。
第三次2喷2搅：此过程是在前两步步骤的基础上进行搅拌喷浆施工，喷浆量为总浆量的40％，此过程使三轴搅拌桩初步成桩。
第四次2喷2搅：此过程用于桩体补强，通过搅拌和少量喷浆(喷浆量为总浆量的10％)使水泥浆和土体均匀掺和，桩体连续性和质量得到进一步保障。
本发明的喷搅成桩过程，采用4次2喷2搅逐层递进，协同作用，能够达到连续性和质量均较好的三轴搅拌桩。
⑤施工过程中钻杆下沉和提升速度不得超过1.5m/min，三轴搅拌桩施工过程中，喷浆压力为1.5～2.0MPa，单泵流量不小于80L/min。施工达到设计深度时，需在桩底停留60秒然后再继续喷浆提升。
本发明适用于泥炭质土地层条件下三轴搅拌桩加固的方法采用2喷2搅，反复4次，共8喷8搅的方式成孔。桩体得到充分搅拌，严格控制钻孔下沉、提升速度，下沉和提升力求匀速，使土体充分破碎，有利于水泥浆与土均匀拌和。下钻和提升速度按以下理论公式计算：
其中：H为桩长，K为参数，根据喷搅次数按比例总和为1。v为浆液体积，Q为单泵浆液流量。
另外，本发明采用特制的水泥浆，且水泥浆流量、注浆压力采用人工控制，严格控制每桶搅拌桶的水泥用量及液面高度，用水量采取总量控制，并用比重仪随时检查水泥浆的比重。由于浆液配置存在人为因素，为减少人为因素造成的浆液差异，每桶浆液的配置过程中水泥的重量、工业盐的重量和石膏粉的重量应辅助台秤确定。加水的质量通过流量计控制。施工前要检查压力表、流量表等仪表的准确性。
由此，本发明提供了一种解决泥炭质土地层条件下盾构始发或接收端头三轴搅拌桩加固的施工工艺，减少了类似地层多次试桩的问题，具有良好的经济效益和环保效益。
需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种适用于泥炭质土地层条件下三轴搅拌桩加固的方法，其特征在于，包括步骤：
定位桩心；
支设三轴搅拌桩机，使所述三轴搅拌桩机的钻杆中心对准所述桩心；
启动三轴搅拌桩机，钻杆从地面下沉至泥炭质土地层，下沉过程边喷浆边搅拌；
待喷搅至泥炭质土地层底部时，钻杆上提返回，上提过程边喷浆边搅拌；
循环往复多次所述下沉和所述上提后，完成钻孔；
其中，所述三轴搅拌桩机所喷浆液采用水泥、水、氯化钠和石膏粉以一定比例预先拌制得到。
2.如权利要求1所述的适用于泥炭质土地层条件下三轴搅拌桩加固的方法，其特征在于：所述往复的次数为4次。
3.如权利要求1所述的适用于泥炭质土地层条件下三轴搅拌桩加固的方法，其特征在于：所述钻杆下沉时的速度不超过1m/min。
4.如权利要求1所述的适用于泥炭质土地层条件下三轴搅拌桩加固的方法，其特征在于：所述钻杆上提时的速度不超过0.5m/min。
5.如权利要求1所述的适用于泥炭质土地层条件下三轴搅拌桩加固的方法，其特征在于：喷浆压力为1.5～2.0MPa。
6.如权利要求1所述的适用于泥炭质土地层条件下三轴搅拌桩加固的方法，其特征在于：钻杆每次下沉到位后，在桩底停留60秒后再喷搅上提。
7.如权利要求1所述的适用于泥炭质土地层条件下三轴搅拌桩加固的方法，其特征在于：所述浆液中所述水泥、水、氯化钠和石膏粉的重量比为30000：45000：904：603。
8.如权利要求7所述的适用于泥炭质土地层条件下三轴搅拌桩加固的方法，其特征在于：所述浆液采用600kg的水泥、900kg的水、18.08kg的氯化钠和12.06kg的石膏粉拌制得到。
9.如权利要求1所述的适用于泥炭质土地层条件下三轴搅拌桩加固的方法，其特征在于：所述水泥采用PO42·5普通硅酸盐水泥。
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