CN110904957A - 卵碎石地层中大直径高垂直度喷射灌浆桩的施工工法 - Google Patents
卵碎石地层中大直径高垂直度喷射灌浆桩的施工工法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110904957A CN110904957A CN201911320968.1A CN201911320968A CN110904957A CN 110904957 A CN110904957 A CN 110904957A CN 201911320968 A CN201911320968 A CN 201911320968A CN 110904957 A CN110904957 A CN 110904957A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pressure
- diameter
- hole
- verticality
- jet grouting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 103
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 78
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 76
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 76
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 73
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 38
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 32
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 239000011440 grout Substances 0.000 claims description 14
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 4
- 238000007664 blowing Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 description 4
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 description 4
- 241001330002 Bambuseae Species 0.000 description 4
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 description 4
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 description 4
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 2
- 238000010009 beating Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000007569 slipcasting Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
- E02D5/22—Piles
- E02D5/34—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same
- E02D5/46—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same making in situ by forcing bonding agents into gravel fillings or the soil
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D15/00—Handling building or like materials for hydraulic engineering or foundations
- E02D15/02—Handling of bulk concrete specially for foundation or hydraulic engineering purposes
- E02D15/04—Placing concrete in mould-pipes, pile tubes, bore-holes or narrow shafts
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Paleontology (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Placing Or Removing Of Piles Or Sheet Piles, Or Accessories Thereof (AREA)
- Piles And Underground Anchors (AREA)
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
Abstract
本发明公开了卵碎石地层中大直径高垂直度喷射灌浆桩的施工工法，包括以下施工步骤：用潜孔锤钻孔工艺进行钻孔，锤头冲击作用将周边卵石松动，钻孔周围卵石层内的碎屑被吹出，钻孔直径为273‑800mm；钢护筒全长跟进；拔出钻头，下放临时支撑管；拔出钢护筒，临时支撑管对孔壁进行支撑；下放高压旋喷钻杆至孔底，侧面喷出高压水泥浆和高压气，将相应位置的临时支撑管击碎成细小的碎片，松散卵石圈体坍塌落入钻孔范围内，高压水泥浆和高压气对坍塌后的卵石进行切割扰动，使得坍塌直径进一步扩大，水泥浆液填充卵石空隙；提升旋喷钻杆并继续旋喷至设计高度，水泥浆液凝固后，形成大直径喷射灌浆桩。本发明能够在卵碎石地层中形成大直径高垂直度的喷射桩。
Description
技术领域
本发明涉及旋喷桩施工技术领域，特别涉及卵碎石地层中大直径高垂直度喷射灌浆桩的施工工法。
背景技术
喷射注浆法又称旋喷法注浆，简称旋喷桩，兴起于二十世纪七十年代的高压喷射注浆法，八、九十年代在全国得到全面发展和应用。实践证明此法对处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、沙土、人工填土和碎石土等有良好的效果。
旋喷桩是利用钻机将旋喷注浆管及喷头钻置于桩底设计高程，将预先配制好的浆液通过高压发生装置使液流获得巨大能量后，从注浆管边的喷嘴中高速喷射出来，形成一股能量高度集中的液流，直接破坏土体，喷射过程中，旋喷钻杆边旋转边提升，使浆液与土体充分搅拌混合，在土中形成一定直径的柱状固结体，从而使地基得到加固。
随着旋喷桩技术的发展，现在已经在最初的单重管基础上发展出了双重管和三重管的旋喷技术，成桩直径也不断加大。但是即使采用对土体破坏力最强的三重管工艺施工，也无法在碎石、卵石地层形成大直径的桩体。因此，需要研发一种能够在碎石、卵石地层中采用旋喷实现大直径桩体的施工工艺。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供卵碎石地层中大直径高垂直度喷射灌浆桩的施工工法，其优点是能够在碎石、卵石地层中形成大直径的旋喷桩体。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：包括以下施工步骤：
步骤1：潜孔锤引孔、钢护筒跟进：用潜孔锤钻孔工艺进行钻孔，钻孔直径为273mm-800mm，钻孔时，锤头冲击作用将周边卵石松动，钻孔周围一定范围内的卵石层内的碎屑被吹出，形成松散卵石圈体；钢护筒全长跟进，直至钻孔至设计深度；钢护筒将松散卵石圈体隔离在钻孔外，防止钻孔坍塌；
步骤2：拔出钻头、下放临时支撑管：拔出钢护筒内的潜孔锤钻头和潜孔锤钻杆，将潜孔锤钻孔机械移走；将临时支撑管下放入钻孔中，临时支撑管的外径小于钢护筒的内径；
步骤3：拔出钢护筒，临时支撑管代替钢护筒对孔壁进行支撑；
步骤4：高压旋喷：下放高压旋喷钻杆至孔底，靠近旋喷钻杆底端的旋喷钻杆的侧面喷出高压水泥浆，高压水泥浆将相应位置的临时支撑管击碎成细小的碎片，临时支撑管背后的松散卵石圈体的卵石坍塌落入钻孔范围内，高压水泥浆对坍塌后的卵石进行切割扰动，松散卵石圈体以外的既有卵石层受到高压水泥浆的冲击扰动后进一步坍塌，使得坍塌直径进一步扩大，水泥浆液填充坍塌后的卵石之间的空隙；
步骤5：提升旋喷钻杆并继续高压旋喷：提升过程中，临时支撑管被逐渐击碎，临时支撑管背后的卵石逐渐坍塌，直至提升至设计高度，水泥浆液凝固后，形成大直径喷射灌浆桩。
通过上述技术方案，先利用潜孔锤工艺引出较大直径的钻孔，锤头冲击作用将周边卵石松动，同时高压风将钻孔周围卵石层中的石屑吹出钻孔外，锤头振动使周围卵石松动并形成空隙；随着高压喷射时临时支撑管被击碎，钻孔周围卵石坍塌，形成间隙很大的松散结构；钻孔的直径越大，坍塌的范围越大，卵石间的空隙也会变大，即卵石在高压水泥浆冲击作用下，有更大的活动空间；最终水泥浆液填充坍塌后的卵石间隙后，形成大直径的桩体。此外，由于引孔时采用了全程钢护筒，一方面避免了塌孔，另一方面通过钢护筒的刚度起到导向作用，避免碰到软硬不均时，容易发生的偏斜问题，显著增加了垂直度可靠性；放入临时支撑管后，确保了拔出钢护筒后容易出现的塌孔现象。
本发明进一步设置为：从旋喷钻杆底部钻头喷出的还包括高压气，高压气和高压水泥浆共同对坍塌的卵石进行冲击。
通过上述技术方案，能增加浆体的有效喷射距离，使得坍塌直径进一步扩大，且让卵石在孔内更好的形成翻滚，间隙更加均匀，最终桩体也更加均匀。
本发明进一步设置为：水泥浆液的注浆液压力≥35MPa，喷出的水泥浆液流量≥200L/min。
通过上述技术方案，利用超高压和超大流量，使得喷出的水泥浆形成能量很大的浆柱，从而对卵石进行更好的切割扰动，使得坍塌后的卵石翻滚，最终形成更加均匀的桩体。
本发明进一步设置为：步骤1中潜孔锤工艺引孔，潜孔锤配套高风压、高风量空压机，风压≥3.0MPa，风量≥30立方米/min。
通过上述技术方案，高风压、高风量能适于进尺深度≥40m的钻孔。
本发明进一步设置为：步骤1中潜孔锤工艺引孔前，调整竖向导轨的垂直度；第一节潜孔锤钻杆钻进过程中缓慢进尺，提高钻杆和钢护筒的垂直度；钢护筒壁厚大于10mm，钢护筒的刚度较大，起到导向作用，有利于垂直度控制。
通过上述技术方案，更好的保证了首节钢护筒的垂直度，从而保证了钻孔的垂直度；大于10mm厚的大直径钢护筒有更高的刚度，进一步保证了钻孔的垂直度。
本发明进一步设置为：步骤4中的高压旋喷采用高塔架，旋喷钻杆一次性伸入孔底，进行高压旋喷。
通过上述技术方案，避免了高压旋喷过程中的接管，防止了旋喷的停歇间隔，保证了旋喷出的桩体的连续性与完整性，使桩体有更好的止水和受力性能。另外，避免频繁接管极易导致的接头损伤，高压下接头损伤容易导致密封失效而影响喷射效果。
本发明进一步设置为：喷射过程中，从临时支撑管的管口流出的浆液进行过滤后，返回至水泥浆搅拌池，进行重新配制和搅拌，然后经高压泵加压后从旋喷钻杆再次喷入钻孔内，实现重复利用。
通过上述技术方案，实现水泥浆液的重复利用，避免材料浪费，且防止污染、更加环保，更加经济适用。
本发明进一步设置为：采用泥浆净化设备对管口流出的浆液进行过滤。
通过上述技术方案，泥浆净化设备用于水泥浆的过滤，可以实现将60微米以上的砂土颗粒进行过滤，小于60微米的水泥颗粒回收至水泥浆搅拌池内，重新调整水灰比后再次喷入钻孔内。
本发明进一步设置为：钻头和钢护筒之间设置有管靴。
通过上述技术方案，安装于钻头上的管靴能够带着钢护筒同步向下，及时对孔壁进行防护，避免了孔壁将钢护筒卡住的情况，提高了钻孔的效率。
本发明进一步设置为：采用拔管器将钢护筒拔出，或者采用拔管器将钢护筒拔起一段高度后，换成吊车将钢护筒一次性拔出。
通过上述技术方案，对于较深的钻孔，由于孔壁对钢护筒的挤压力和摩擦力很大，因此采用专利液压拔管器进行拔管，确保钢护筒能顺利拔出；此外，拔管器负责拔动钢护筒，用吊车一次性拔出，进一步提高了工作效率。
本发明进一步设置为：临时支撑管的内壁和/或外壁设置有多道划痕，或管壁上开设有多个小孔。
通过上述技术方案，设置有划痕和小孔的临时支撑管既要有一定的强度用于支撑孔壁，同时容易被击碎成小的碎片，碎片夹在桩体内，不会影响桩体的完整性，从而保证较好的止水性。
本发明进一步设置为：临时支撑管的外径比钢护筒的内径小2-7cm。
通过上述技术方案，一方面临时支撑管保证了大直径，保证了高压喷射过程中大直径的临时支撑管与旋喷钻杆之间形成大的出浆排气通道，能够更好的满足大量浆液的排出，避免返浆通道堵塞而引发钻孔周边地层或道路等结构拱起的事故；另一方面，临时支撑管尽量贴近钢护筒，使得后续下放的喷射嘴尽可能外延，从而增加有效喷射范围。
本发明进一步设置为：高压水泥浆液的喷浆嘴的直径为4-6mm。
通过上述技术方案，形成大直径的水泥浆浆柱，更好的对卵石进行冲击和搅动。
本发明进一步设置为：步骤4中高压旋喷的水泥浆呈水平方向或倾斜方向射出。
通过上述技术方案，根据不同的地质和不同工况，选择水泥浆选择射出的角度，从而更好的实现对卵石的切割扰动。
发明进一步设置为：大直径喷射灌浆桩用于基坑护坡桩之间的止水桩、护坡桩之后的成排止水桩、灌浆桩相互搭接形成止水帷幕、地下连续墙接口处的止水桩或***型钢后形成受力墙。
通过上述技术方案，由于形成的桩体中包括了卵石和水泥浆，形成类混凝土桩，而且成桩均匀，所以有很好的止水和受力性能，可以适用于多种止水结构和受力结构。
本发明进一步设置为：步骤4和步骤5中高压旋喷替换为高压摆喷，形成扇形的喷射面，最终与护坡桩搭接或自行相互搭接形成止水帷幕。
本通过上述技术方案，形成截面为扇形的桩体，更好的适用于护坡桩背后的止水桩和地下连续墙接口处的止水桩等；对称的扇形桩体相互搭接后可以形成连接的止水帷幕。
本发明进一步设置为：步骤4中的高压旋喷采用三重管旋喷工艺，高压水将相应位置的临时支撑管击碎成细小的碎片，PVC管管背后的松散卵石圈体的卵石坍塌落入钻孔范围内，在高压水和高气压的共同切割扰动下，松散卵石圈体以外的既有卵石层受到冲击扰动后进一步坍塌，使得坍塌直径进一步扩大，水泥浆液填充坍塌后的卵石之间的空隙。
通过上述技术方案，三重管旋喷工艺，结合大直径钻孔，松散卵石圈体坍塌，从而形成大直径喷射灌浆桩体。
本发明进一步设置为：步骤4中高压旋喷替换为：下放高压旋喷钻杆至孔底，靠近旋喷钻杆底端的旋喷钻杆的侧面喷出高压水泥浆、高压水和高压气，高压水和高压水泥浆将相应位置的临时支撑管击碎成细小的碎片，临时支撑管背后的松散卵石圈体的卵石坍塌落入钻孔范围内，高压水、高压水泥浆和高压气对坍塌后的卵石进行切割扰动，松散卵石圈体以外的既有卵石层受到冲击扰动后进一步坍塌，使得坍塌直径进一步扩大，水泥浆液填充坍塌后的卵石之间的空隙。
通过上述技术方案，高压水实现了对临时支撑管的击碎和对卵石的冲击，水泥浆将卵石之间的空隙填充，最终形成桩体。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、通过大直径潜孔锤冲击工艺引孔和两次塌孔，使卵石在钻孔内形成较大间隙，再利用超高压超高能的水泥浆喷射搅拌，水泥浆与卵石搅拌均匀，凝固后成桩；该施工工法很好地解决了现有高压旋喷对卵石地层切不动、挤不动的问题，形成了大直径的有效桩体；
2、引孔时采用了全程钢护筒跟进，避免了塌孔，而且起到了导向作用，显著增加了垂直度可靠性；放入临时支撑管后，确保了拔出钢护筒后容易出现的塌孔现象；
3、高塔架喷射钻机一次性喷射成桩，避免频繁接钻杆，影响喷射质量和效率；
4、通过对水泥浆液的重复利用，避免材料浪费，且防止污染、更加环保，使该施工工法更加经济适用；
5、利用超高压、大直径喷嘴和高压气等措施，使得卵石层的坍塌范围进一步扩大，从而形成更大直径的桩体；
6、通过在临时支撑管的管壁开设小孔或管壁上设置有划痕，使得临时支撑管更容易被击碎成细小碎片，防止大碎片影响桩体的质量，造成漏水的出现；
7、采用管靴和专用拔管机提高了施工效率。
附图说明
图1为突出显示潜孔锤引孔时周围卵石被松动以及碎屑被高压气吹出钻孔的示意图；
图2为放入临时支撑管后拔出钢护筒的示意图；
图3为高压旋喷时钻孔内状态的示意图。
附图标记：1、钢护筒；2、钻头；21、潜孔锤钻杆；3、松散卵石圈体；4、临时支撑管；5、旋喷钻杆；6、水泥浆注浆管。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“底面”和“顶面”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
实施例1：
卵碎石地层中大直径高垂直度喷射灌浆桩的施工工法，包括以下施工步骤（由于卵碎石地层结构类似，以下实施例以卵石地层为例进行说明）：
步骤1：潜孔锤引孔、钢护筒1跟进：如图1所示，用潜孔锤钻孔工艺进行钻孔，钻孔直径为273mm-800mm（本实施例以273mm为例进行介绍）。
引孔前，调整钻机的竖向导轨的垂直度，第一节潜孔锤钻杆21钻进过程中缓慢进尺，提高钻杆和钢护筒1的垂直度。钻孔过程中，锤头冲击作用将周边卵石松动，同时钻孔周围一定范围内的卵石层内的碎屑被吹出，形成松散卵石圈体3；钢护筒1壁厚大于10mm，全长跟进，直至钻孔至设计深度；钢护筒1将松散卵石圈体3隔离在钻孔外，防止钻孔坍塌；
当钢护筒1受到摩擦无法在重力下自动入孔时，可以采用顶部液压装置对钢护筒1顶面进行下压，较佳的，钻头2和钢护筒1之间安装管靴，使得钢护筒1更好的克服孔壁的摩擦力，及时对孔壁进行支护。
当钻孔深度较深时，例如孔深超过40m，潜孔锤配套高风压、高风量空压机，风压≥3.0MPa，风量≥30立方米/min。
步骤2：拔出钻头2、下放临时支撑管4：如图2所示，拔出钢护筒1内的潜孔锤钻头2和潜孔锤钻杆21，将潜孔锤钻孔机械移走；用吊车等机械或人工分节下放临时支撑管4。临时支撑管4可以是薄壁管或者是开设有多个小孔的花管，或是在管壁上设置环状或网格状划痕的管，材料可以是PVC管，也可以是其它有一定强度又能够被高压水泥浆击碎的管材。临时支撑管4的直径小于钢护筒1的内径2-7cm。当钻头2和钢护筒1之间未安装管靴时，临时支撑管4的直径小于钢护筒1内径2-4cm即可；当安装管靴时，由于管靴的内径比钢护筒1的内径小2cm左右，而且管靴安装在钢护筒1的底端，只能跟随钢护筒1拔出，所以此时，临时支撑管4的内径应小于钢护筒1内径4-7cm，以便钢护筒1的拔出。本实施例中为安装管靴的情况，所以采用直径为200mm的PVC管。
步骤3：拔出钢护筒1：采用吊车等机械将钢护筒1拔出；优选采用液压拔管器将钢护筒1拔出，或者是采用拔管器将钢护筒1拔起一段高度后，换成吊车将钢护筒1一次性拔出。
步骤4：高压旋喷：如图3所示，下放高压旋喷钻杆5，采用长螺旋钻机等机械的高钻架，一次性将旋喷钻杆5伸入孔底，进行高压旋喷。靠近旋喷钻杆5底端的旋喷钻杆5的侧面设置有水泥浆的喷浆嘴和高压气的喷气嘴，旋喷钻杆5内设置有水泥浆注浆管6和高压气管，高压水泥浆从喷浆嘴水平或倾斜射出，将相应位置的临时支撑管4击碎成小于2cm的碎片，临时支撑管4背后的松散卵石圈体3的卵石坍塌落入Φ273钻孔范围内，高压水泥浆和高压气对坍塌后的卵石进行切割扰动，松散卵石圈体3以外的既有卵石层受到冲击扰动后进一步坍塌，使得坍塌直径进一步扩大，水泥浆液填充坍塌后的卵石之间的空隙。
根据不同的地质和不同工况，选择水泥浆选择射出的角度。例如，当卵石地层中大颗粒的卵石占比较大时，水平射出的高压水泥浆会回弹，此时，采用倾斜向上喷浆，由于大颗粒的卵石有向上的活动空间，从而使高压水泥浆的影响半径进一步扩大。又如，当设计桩底要与基岩搭接形成止水帷幕时，由于喷嘴位置距离孔底部略有距离，此时采用倾斜向下喷浆，可以使水泥浆更好地与基岩搭接，使卵石层和基岩的结合面形成连续的桩体，不至于出现桩底未入岩的情况。
高压气的喷气嘴可以是位于旋喷钻杆5的管壁上，位于高压喷浆嘴的上方或下方，也可以与喷浆嘴同心设置，使形成高压气包浆的冲击，还可以是位于旋喷钻杆5的底端，朝下设置。高压气和高压水泥浆共同作用，使得坍塌直径进一步扩大，且让卵石在孔内更好的形成翻滚，间隙更加均匀。
高压旋喷过程中优选以下相关参数：喷浆嘴直径为4-6mm，优选为5mm；水泥浆液的注浆液压力≥35MPa，喷出的水泥浆液流量≥200L/min；高压气的压力为1.0-1.8MPa。
喷射过程中，高压气携带大量浆液从PVC管的管口流出，喷浆位置以上的未被破坏的PVC管保证了出浆通道的顺畅，避免因为坍塌造成的出浆通道堵塞而引发事故。同时大直径的PVC管与旋喷钻杆5之间形成大的出浆通道，能够更好的满足高压气体和大量浆液的排出。
喷射过程中，从PVC管的管口流出的浆液包括水泥浆和卵石碎屑和泥土等；可以对该浆液进行过滤，将有用的水泥浆成分返回至水泥浆搅拌池，进行重新配制和搅拌，然后经高压泵加压后从旋喷钻杆5再次喷入钻孔内，实现重复利用。对于浆液的过滤可以采用泥浆净化设备。
由于旋喷注浆时，孔内的浆液会对喷出的浆液能量进行削减，所以喷浆嘴尽量靠近临时支撑管4，二者之间的间距为20-50mm，使得冲击能量得到更好的利用，影响直径范围更大。具体的，将旋喷钻杆5端头部分的外径扩大，靠近临时支撑管4的内壁，但是旋喷钻杆5的其它部分不做加粗处理，从而保证较大尺寸的排浆通道。由于旋喷钻杆5并不用进行钻进作业，所以旋喷钻杆5的直径可以设置得较小，从而保证大尺寸的排浆通道。
步骤5：提升旋喷钻杆5并继续高压旋喷：提升过程中，临时支撑管4被逐渐击碎，临时支撑管4背后的卵石逐渐坍塌，直至提升至设计高度，将旋喷钻杆5完全拔出钻孔，钻孔中浆液凝固后，形成大直径喷射灌浆桩。旋喷钻杆5提升速度可以是5-15cm/min。
该施工工艺的原理为：先利用潜孔锤钻孔机械引出较大直径的钻孔，同时锤头振动作用使周围卵石松动，加之高压风将钻孔周围卵石层中的石屑吹出钻孔外，使钻孔周围卵石形成空隙；高压旋喷时，随着PVC管被击碎，钻孔周围卵石坍塌，形成间隙很大的松散结构。钻孔的直径越大，坍塌的范围越大，卵石间的空隙也会变大，即卵石在高压水泥浆和高压气冲击作用下，有更大的活动空间。在喷嘴直径为5mm的扇形浆柱冲击下，以及卵石有较大活动空间的条件下，超高能的浆柱能够冲击到潜孔锤未影响到的范围，使得松散卵石圈体3以外的一定范围内的原状卵石坍塌，进一步扩大桩径；坍塌的范围内，卵石和碎屑在高压水泥浆和高压气的共同作用下，不断翻滚，被搅拌均匀，水泥浆填充空隙后，形成完整的大直径桩体。整个成桩工艺简单总结为：通过大直径引孔和两次塌孔，使卵石在钻孔内形成较大间隙，再利用高压浆喷射搅拌，水泥浆与卵石搅拌均匀，凝固后成桩。该施工工法很好地解决了现有高压旋喷对卵石地层切不动、挤不动的问题，形成了大直径的有效桩体。通过钢护筒1的刚度起到导向作用，避免碰到软硬不均时，容易发生的偏斜问题，从而提高桩体的垂直度。
形成的大直径喷射灌浆桩能够起到支撑、止水等效果。既可以当作基坑护坡桩之间的止水桩、护坡桩之后的成排止水桩、灌浆桩相互搭接形成止水帷幕或地下连续墙接口处的止水桩，也可以***型钢后形成受力墙。
本实施例中，引孔直径为273mm，松散卵石圈体3厚度可达5-15cm，第一次塌孔后有效孔径可达373mm-523mm，加上高压水泥浆切割扰动后的二次塌孔，有效桩径可达700-1150mm。
实施例2：与实施例1的区别是：引孔直径500mm，PVC管直径460mm，旋喷钻杆5底端直径为420的大旋喷钻杆5，最终成桩有效直径大于1m。引孔直径800mm时，有效桩径能够达到1.3m以上。
实施例3：
与实施例1的区别是：步骤4和步骤5中高压旋喷替换为高压摆喷，形成扇形的喷射面，最终与护坡桩搭接或自行相互搭接形成止水帷幕。
实施例4：
与实施例1的不同之处在于：步骤4中的高压旋喷采用三重管旋喷工艺，高压水将相应位置的临时支撑管4击碎成细小的碎片，PVC管管背后的松散卵石圈体3的卵石坍塌落入钻孔范围内，在高压水和高气压的共同切割扰动下，松散卵石圈体3以外的既有卵石层受到冲击扰动后进一步坍塌，使得坍塌直径进一步扩大，水泥浆液填充坍塌后的卵石之间的空隙。
实施例5：
与实施例1的不同之处在于：步骤4中高压旋喷替换为：下放高压旋喷钻杆至孔底，靠近旋喷钻杆底端的旋喷钻杆的侧面喷出高压水泥浆、高压水和高压气，高压水和高压水泥浆将相应位置的临时支撑管击碎成细小的碎片，临时支撑管背后的松散卵石圈体的卵石坍塌落入钻孔范围内，高压水、高压水泥浆和高压气对坍塌后的卵石进行切割扰动，松散卵石圈体以外的既有卵石层受到冲击扰动后进一步坍塌，使得坍塌直径进一步扩大，水泥浆液填充坍塌后的卵石之间的空隙。其中高压水的压力优选≥30MPa。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (18)
1.卵碎石地层中大直径高垂直度喷射灌浆桩的施工工法，其特征是：包括以下施工步骤：
步骤1：潜孔锤引孔、钢护筒(1)跟进：用潜孔锤钻孔工艺进行钻孔，钻孔直径为273mm-800mm，钻孔时，锤头冲击作用将周边卵石松动，钻孔周围一定范围内的卵石层内的碎屑被吹出，形成松散卵石圈体(3)；钢护筒(1)全长跟进，直至钻孔至设计深度；钢护筒(1)将松散卵石圈体(3)隔离在钻孔外，防止钻孔坍塌；
步骤2：拔出钻头(2)、下放临时支撑管(4)：拔出钢护筒(1)内的潜孔锤钻头(2)和潜孔锤钻杆(21)，将潜孔锤钻孔机械移走；将临时支撑管(4)下放入钻孔中，临时支撑管(4)的外径小于钢护筒(1)的内径；
步骤3：拔出钢护筒(1)，临时支撑管(4)代替钢护筒(1)对孔壁进行支撑；
步骤4：高压旋喷：下放高压旋喷钻杆(5)至孔底，靠近旋喷钻杆(5)底端的旋喷钻杆(5)的侧面喷出高压水泥浆，高压水泥浆将相应位置的临时支撑管(4)击碎成细小的碎片，临时支撑管(4)背后的松散卵石圈体(3)的卵石坍塌落入钻孔范围内，高压水泥浆对坍塌后的卵石进行切割扰动，松散卵石圈体(3)以外的既有卵石层受到高压水泥浆的冲击扰动后进一步坍塌，使得坍塌直径进一步扩大，水泥浆液填充坍塌后的卵石之间的空隙；
步骤5：提升旋喷钻杆(5)并继续高压旋喷：提升过程中，临时支撑管(4)被逐渐击碎，临时支撑管(4)背后的卵石逐渐坍塌，直至提升至设计高度，水泥浆液凝固后，形成大直径喷射灌浆桩。
2.根据权利要求1所述的卵碎石地层中大直径高垂直度喷射灌浆桩的施工工法，其特征是：从旋喷钻杆(5)底端喷出的还包括高压气，高压气和高压水泥浆共同对坍塌的卵石进行冲击。
3.根据权利要求1所述的卵碎石地层中大直径高垂直度喷射灌浆桩的施工工法，其特征是：水泥浆液的注浆液压力≥35MPa，喷出的水泥浆液流量≥200L/min。
4.根据权利要求1所述的卵碎石地层中大直径高垂直度喷射灌浆桩的施工工法，其特征是：步骤1中潜孔锤引孔，潜孔锤配套高风压、高风量空压机，风压≥3.0MPa，风量≥30立方米/min。
5.根据权利要求1所述的卵碎石地层中大直径高垂直度喷射灌浆桩的施工工法，其特征是：步骤1中潜孔锤工艺引孔前，调整竖向导轨的垂直度；第一节潜孔锤钻杆(21)钻进过程中缓慢进尺，提高钻杆和钢护筒(1)的垂直度；钢护筒(1)壁厚大于10mm，钢护筒(1)的刚度较大，起到导向作用，有利于垂直度控制。
6.根据权利要求1所述的卵碎石地层中大直径高垂直度喷射灌浆桩的施工工法，其特征是：步骤4中的高压旋喷采用高塔架，旋喷钻杆(5)一次性伸入孔底，进行高压旋喷。
7.根据权利要求1所述的卵碎石地层中大直径高垂直度喷射灌浆桩的施工工法，其特征是：喷射过程中，从临时支撑管(4)的管口流出的浆液进行过滤后，返回至水泥浆搅拌池，进行重新配制和搅拌，然后经高压泵加压后从旋喷钻杆(5)再次喷入钻孔内，实现重复利用。
8.根据权利要求7所述的卵碎石地层中大直径高垂直度喷射灌浆桩的施工工法，其特征是：采用泥浆净化设备对管口流出的浆液进行过滤。
9.根据权利要求1所述的卵碎石地层中大直径高垂直度喷射灌浆桩的施工工法，其特征是：钻头(2)和钢护筒(1)之间设置有管靴。
10.根据权利要求1所述的卵碎石地层中大直径高垂直度喷射灌浆桩的施工工法，其特征是：采用拔管器将钢护筒(1)拔出，或者采用拔管器将钢护筒(1)拔起一段高度后，换成吊车将钢护筒(1)一次性拔出。
11.根据权利要求1所述的卵碎石地层中大直径高垂直度喷射灌浆桩的施工工法，其特征是：临时支撑管(4)的内壁和/或外壁设置有多道划痕，或管壁上开设有多个小孔。
12.根据权利要求1所述的卵碎石地层中大直径高垂直度喷射灌浆桩的施工工法，其特征是：临时支撑管(4)的外径比钢护筒(1)的内径小2-7cm。
13.根据权利要求1所述的卵碎石地层中大直径高垂直度喷射灌浆桩的施工工法，其特征是：高压水泥浆液的喷浆嘴的直径为4-6mm。
14.根据权利要求1所述的卵碎石地层中大直径高垂直度喷射灌浆桩的施工工法，其特征是：步骤4中高压旋喷的水泥浆呈水平方向或倾斜方向射出。
15.根据权利要求1-14任一所述的卵碎石地层中大直径高垂直度喷射灌浆桩的施工工法，其特征是：大直径高垂直度喷射灌浆桩用于基坑护坡桩之间的止水桩、护坡桩之后的成排止水桩、灌浆桩相互搭接形成止水帷幕、地下连续墙接口处的止水桩或***型钢后形成受力墙。
16.根据权利要求1-14中任一所述的卵碎石地层中大直径高垂直度喷射灌浆桩的施工工法，其特征是：步骤4和步骤5中高压旋喷替换为高压摆喷，形成扇形的喷射面，最终与护坡桩搭接或自行相互搭接形成止水帷幕。
17.根据权利要求1-12中任一所述的卵碎石地层中大直径高垂直度喷射灌浆桩的施工工法，其特征是：步骤4中的高压旋喷采用三重管旋喷工艺，高压水将相应位置的临时支撑管(4)击碎成细小的碎片，PVC管背后的松散卵石圈体(3)的卵石坍塌落入钻孔范围内，在高压水和高气压的共同切割扰动下，松散卵石圈体(3)以外的既有卵石层受到冲击扰动后进一步坍塌，使得坍塌直径进一步扩大，水泥浆液填充坍塌后的卵石之间的空隙。
18.根据权利要求1-14中任一所述的卵碎石地层中大直径高垂直度喷射灌浆桩的施工工法，其特征是：步骤4中高压旋喷替换为：下放高压旋喷钻杆(5)至孔底，靠近旋喷钻杆(5)底端的旋喷钻杆(5)的侧面喷出高压水泥浆、高压水和高压气，高压水和高压水泥浆将相应位置的临时支撑管(4)击碎成细小的碎片，临时支撑管(4)背后的松散卵石圈体(3)的卵石坍塌落入钻孔范围内，高压水、高压水泥浆和高压气对坍塌后的卵石进行切割扰动，松散卵石圈体(3)以外的既有卵石层受到冲击扰动后进一步坍塌，使得坍塌直径进一步扩大，水泥浆液填充坍塌后的卵石之间的空隙。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2019106782950 | 2019-07-25 | ||
| CN201910678295.0A CN110424385A (zh) | 2019-07-25 | 2019-07-25 | 卵碎石地层中大直径高垂直度喷射灌浆桩的施工工法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110904957A true CN110904957A (zh) | 2020-03-24 |
Family
ID=68410827
Family Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910678295.0A Pending CN110424385A (zh) | 2019-07-25 | 2019-07-25 | 卵碎石地层中大直径高垂直度喷射灌浆桩的施工工法 |
| CN201911320968.1A Pending CN110904957A (zh) | 2019-07-25 | 2019-12-19 | 卵碎石地层中大直径高垂直度喷射灌浆桩的施工工法 |
| CN201911320979.XA Pending CN110984142A (zh) | 2019-07-25 | 2019-12-19 | 一种旋喷桩或搅喷桩废浆回收循环*** |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910678295.0A Pending CN110424385A (zh) | 2019-07-25 | 2019-07-25 | 卵碎石地层中大直径高垂直度喷射灌浆桩的施工工法 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911320979.XA Pending CN110984142A (zh) | 2019-07-25 | 2019-12-19 | 一种旋喷桩或搅喷桩废浆回收循环*** |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (3) | CN110424385A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111733851A (zh) * | 2020-07-02 | 2020-10-02 | 中国建筑第八工程局有限公司 | 富水砂卵石地质条件下旋喷止水帷幕施工方法 |
| CN112343504A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-02-09 | 北京中润宝成工程技术有限公司 | 超高压喷射灌浆钻机及其在旋喷成桩方法中的应用 |
| CN114875901A (zh) * | 2022-04-13 | 2022-08-09 | 苏坤建设(江苏)有限公司 | 一种长螺旋钻孔压浆工法桩的施工工法 |
| CN115652964A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-01-31 | 福建省地质工程勘察院 | 一种卵石层湿法钻进施工工艺及设备 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111022070A (zh) * | 2020-01-17 | 2020-04-17 | 葛加君 | 高压喷水掘进施工方法 |
| CN112281826B (zh) * | 2020-10-23 | 2021-11-09 | 北京中润宝成工程技术有限公司 | 卵碎石地层中旋喷成桩的施工方法 |
| CN113718757A (zh) * | 2021-08-28 | 2021-11-30 | 中铁时代建筑设计院有限公司 | 一种基于现浇大直径管桩的扩底装置及扩底方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107542084A (zh) * | 2016-06-24 | 2018-01-05 | 中国二十冶集团有限公司 | 碎石、卵石地质环境下三重管高压旋喷桩引孔成桩方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11269878A (ja) * | 1998-03-26 | 1999-10-05 | Orient Engineering Kk | 泥水循環システム |
| CN2578513Y (zh) * | 2002-05-31 | 2003-10-08 | 中国水利水电基础工程局科研所 | 泥浆净化机 |
| CN205235850U (zh) * | 2015-12-17 | 2016-05-18 | 苏州虹磊橡塑科技有限公司 | 一种搅拌提升一体机 |
| CN205701438U (zh) * | 2016-04-08 | 2016-11-23 | 四川科新机电股份有限公司 | 振动筛筛网自动冲洗装置 |
| CN109403317A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-03-01 | 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 | 一种三重管旋喷法钻孔成桩***及成桩方法 |
| CN209752779U (zh) * | 2019-01-14 | 2019-12-10 | 天津赛智灌浆设备有限公司 | 一种新型混合制浆*** |
-
2019
- 2019-07-25 CN CN201910678295.0A patent/CN110424385A/zh active Pending
- 2019-12-19 CN CN201911320968.1A patent/CN110904957A/zh active Pending
- 2019-12-19 CN CN201911320979.XA patent/CN110984142A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107542084A (zh) * | 2016-06-24 | 2018-01-05 | 中国二十冶集团有限公司 | 碎石、卵石地质环境下三重管高压旋喷桩引孔成桩方法 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| 张亮等: "潜孔冲击高压旋喷桩工法原理及特性研究", 《施工技术》 * |
| 田家等: "偏心潜孔锤跟管注浆在路基加固中的应用", 《决策探索》 * |
| 石飞轮: "潜孔锤跟管钻进技术在卵石层高压旋喷灌浆工艺中的应用", 《探矿工程》 * |
| 郭强: "《钢板柱格形围堰设计与施工》", 30 September 2015 * |
| 雷斌等: "填石层潜孔锤全护筒跟管钻孔灌注桩施工技术", 《施工技术》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111733851A (zh) * | 2020-07-02 | 2020-10-02 | 中国建筑第八工程局有限公司 | 富水砂卵石地质条件下旋喷止水帷幕施工方法 |
| CN112343504A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-02-09 | 北京中润宝成工程技术有限公司 | 超高压喷射灌浆钻机及其在旋喷成桩方法中的应用 |
| CN114875901A (zh) * | 2022-04-13 | 2022-08-09 | 苏坤建设(江苏)有限公司 | 一种长螺旋钻孔压浆工法桩的施工工法 |
| CN115652964A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-01-31 | 福建省地质工程勘察院 | 一种卵石层湿法钻进施工工艺及设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110424385A (zh) | 2019-11-08 |
| CN110984142A (zh) | 2020-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110904957A (zh) | 卵碎石地层中大直径高垂直度喷射灌浆桩的施工工法 | |
| CN108775014B (zh) | 自携伞状扩体结构的旋喷锚索或旋喷锚杆施工方法 | |
| CN111322048B (zh) | 一种坚硬顶板冲击地压分段控向压裂治理方法 | |
| CN107574816B (zh) | 可拆卸自转式钻孔管桩及施工方法 | |
| CN110409461A (zh) | 一种基于装配式大直径管桩的基坑支护施工方法 | |
| CN212294653U (zh) | 一种采用中通法的静压沉桩装置 | |
| CN107747312B (zh) | 一种砂砾石地层钻孔灌浆施工的方法 | |
| CN112281826B (zh) | 卵碎石地层中旋喷成桩的施工方法 | |
| CN112324337A (zh) | 一种松软煤层底板穿层沿顶梳状钻孔全程瓦斯抽采方法 | |
| CN107338789B (zh) | 一种潜孔冲击式三重管高压旋喷桩的施工方法 | |
| CN106522213A (zh) | 一种旋喷插筋式微型桩施工方法 | |
| CN111206937A (zh) | 一种盾构区间拆除侵入主体结构的群桩施工方法 | |
| CN112796296A (zh) | 高压旋喷联合pvc套管护壁地表加固施工方法 | |
| CN111501781A (zh) | 一种杂填土超深基坑固结注浆结合双排钢管桩支护方法及结构 | |
| CN103015408A (zh) | 灌注桩同步跟管成孔施工方法 | |
| CN113585289A (zh) | 塌陷性土质深基坑支护方法 | |
| CN105019917B (zh) | 冲击钻进式超前旋喷管棚施工装置及施工方法 | |
| CN212671560U (zh) | 一种高压旋喷桩引孔施工一体化装置 | |
| CN206337557U (zh) | 一种三重管潜孔冲击式喷射器组合装置 | |
| CN204920977U (zh) | 冲击钻进式超前旋喷管棚施工装置 | |
| CN116804369A (zh) | 一种tbm穿越不良地层组合施工方法 | |
| CN116607975A (zh) | 浅埋隧道初支侵限处三台阶施工换拱方法 | |
| CN113982639B (zh) | 一种不良地质区内隧道衬砌全环拆换施工方法 | |
| CN109723384A (zh) | 跟管成井降水施工工法 | |
| CN108914939A (zh) | 一种大直径超深高压喷射注浆施工方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |