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一種大直徑水泥攪拌樁的 施工裝置和施工方法

來源:天津泰科巖土工程有限公司  時間:2021/11/9

技術領域

本發(fā)明涉及軟基處理工程施工領域中的一種施工方法,特別是一種大直徑水泥攪拌施工方法。

背景技術

水泥攪拌樁是利用水泥作為固化劑,通過深層攪拌機械將軟土和固化劑強制拌合,使軟基硬結而提高地基強度的樁,因其施工便利,成本低,在軟基處理領域得到廣泛應用。目前,單軸(或雙軸)水泥攪拌樁的直徑一般為0.60.7m,要想提高單樁置換率,就必須增大水泥攪拌樁的直徑,而常規(guī)的水泥攪拌樁機械很難滿足這一要求。

高壓旋噴樁,是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆進土層的預定位置后,以高壓設備使?jié){液(可伴空氣)或水成為2040MPa的高壓射流從噴嘴中噴射出來,沖切、擾動、破壞土體,同時鉆桿以一定速度逐漸提升,將漿液與土粒強制攪拌混合,漿液凝固后,在土中形成一個圓柱狀固結體(即旋噴樁),以達到加固地基或止水防滲的目的。要想增大高壓旋噴樁的直徑,則需采用雙管或三管施工的方法,其施工成本將大大提高。

在軟基處理后,要提高復合地基的承載力,其中最有效的方法就是提高單樁的置換率,或者是在止水處理施工時為了提高止水效果及施工效率,都需要增大單樁直徑(D1.0m)。以上兩種軟基處理方法在增大單樁直徑方面,都需要在機械成本上做大量的投入,從而增加施工成本。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種大直徑水泥攪拌樁施工裝置和施工方法,通過該裝置和方法,在保證水泥攪拌樁質量并不需要增加額外投入的情況下,能夠施工出較大直徑的水泥攪拌樁,提高地基的置換率或施工效率,從而使得處理后的軟基有較大的承載力并提高經濟效益。

該施工裝置包括攪拌鉆頭,攪拌鉆頭端部為錐形鉆尖,鉆尖上部一定距離兩側各設有兩道一字攪拌葉片,兩道一字攪拌葉片之間有一定的距離,位于底端那道一字攪拌葉片,其一端的根部(葉片下方與鉆桿交接處),設有一個低壓的噴漿嘴,其另一端距端部一定距離(葉片下方)的地方,設有一個高壓的噴漿嘴。鉆桿中間有3根管道,其中一根與鉆頭處的低壓噴漿嘴連接,另外兩根與鉆頭處的高壓噴漿嘴連接,這兩根管一根管可以注水泥漿,另外一根可以注高壓水或者是高壓空氣。一字攪拌葉片的長度,決定了攪拌樁的直徑,從一字攪拌葉片端部噴出漿液壓力的大小,決定了高壓旋噴樁的直徑,兩者疊加即為共同作用所形成樁體的直徑。

該施工方法包括下述步驟:

a:樁機就位:將安裝調試好的樁機就位于所測放的樁位處,調直、調平樁機,將鉆頭尖對準樁位。      

b:開啟機器,轉動鉆桿,在一字攪拌葉片的攪動作用下預攪下沉到設計深度。        

c:同時啟動低壓、高壓漿泵,將預先拌制好的水泥漿送往樁機的鉆頭,轉動鉆桿旋轉噴漿、攪拌提升。   

d:在噴漿提升鉆桿過程中,一字攪拌葉片將土體與低壓噴嘴所噴出的水泥漿液進行攪拌;高壓噴嘴所射流出來的漿液,沖切、擾動、破壞土體,同時鉆桿以一定速度逐漸提升,將漿液與土粒強制攪拌混合,攪拌、旋噴到設計樁頂標高。             

e:重復b步驟,再次攪拌下沉到設計樁底標高。             

f:重復d步驟,再次提升攪拌、旋噴到設計樁頂標高成樁。

本發(fā)明的施工裝置結構簡單可靠,設計合理,在利用現(xiàn)有水泥攪拌樁及高壓旋噴樁機械基礎上,在樁機鉆頭部分通過兩者的有機接合,很容易實現(xiàn)大直徑水泥攪拌樁的施工。同時,高壓噴嘴設置在距一字葉片端部一定距離的地方,這樣使得水泥攪拌樁與高壓旋噴樁有搭接重合部分,有利于兩部分樁體的有效融合,從而保證了樁體的整體質量。

本發(fā)明的施工方法,通過普通水泥攪拌樁和單管高壓旋噴樁的共同作用,大直徑水泥攪拌樁得以順利實現(xiàn);鉆桿轉動、提升的速度與高、低壓噴漿量(及噴漿壓力)的有機配合,保證了大直徑水泥攪拌樁的樁體質量。在施工過程中,如果在高壓噴射水泥漿的同時,也注射高壓水或者是高壓空氣,則將施工更大直徑的樁體。

圖1

圖2

圖3

圖4

圖5

附圖說明

1:大直徑水泥攪拌樁施工過程圖;

2:大直徑水泥攪拌樁施工裝置正視圖;

3:大直徑水泥攪拌樁施工裝置俯視圖;

4:大直徑水泥攪拌樁施工裝置側視圖;

5:大直徑水泥攪拌樁樁體。

a:樁機就位;  b:開啟機器,在一字攪拌葉片的攪動作用下預攪下沉到設計深度;  c:同時啟動低壓、高壓漿泵,旋轉噴漿、攪拌提升;  d:攪拌、旋噴到設計樁頂標高;  e:再次攪拌下沉到設計樁底標高;   f:再次提升攪拌、旋噴到設計樁頂標高成樁;

A:水泥攪拌樁樁體;   B:高壓旋噴樁樁體;  C:樁體搭接部分;

1:低壓漿管;   2:高壓漿管;   3:高壓水(氣體)管;  4:低壓噴嘴;   5:高壓噴嘴;   6:高壓噴嘴距攪拌葉片端頭的距離;    7:一字攪拌葉片;   8:法蘭盤;

具體實施方式

下面結合附圖對施工裝置和施工方法進行詳細介紹。

某工程進行大直徑水泥攪拌樁進行地基處理,設計樁徑為1200mm,利用水泥攪拌樁與高壓旋噴樁相接合的施工裝置進行施工,該施工裝置包括攪拌鉆頭,攪拌鉆頭端部為錐形鉆尖,鉆尖上部一定距離兩側各設有兩道一字攪拌葉片7,兩道一字攪拌葉片之間有一定的距離,位于底端那道一字攪拌葉片,其一端的根部(葉片下方與鉆桿交接處),設有一個低壓的噴漿嘴4,其另一端距端部一定距離6(葉片下方)的地方,設有一個高壓的噴漿嘴5。鉆桿中間有三根管道,其中一根與鉆頭處的低壓噴漿嘴連接的低壓漿管1,另外兩根與鉆頭處的高壓噴漿嘴連接,這兩根管一根管可以注水泥漿(即高壓漿管2),另外一根可以注高壓水或者是高壓空氣(即高壓水(氣體)管3)。一字攪拌葉片總的長度為0.6m,其攪拌所形成的攪拌樁的直徑為0.6m;采用單管高壓旋噴樁機,注漿泵壓力值為2040Mpa,從一字攪拌葉片端部噴出漿液所形成的高壓旋噴樁的直徑0.6m,兩者疊加即為共同作用所形成樁體的直徑1.2m。

該裝置通過法蘭盤8與樁機鉆桿連接。

在樁的施工過程中遵照以下步驟進行:

a:樁機就位:將安裝調試好的樁機就位于所測放的樁位處,調直、調平樁機,將鉆頭尖對準樁位。      

b:開啟機器,轉動鉆桿,在一字攪拌葉片的攪動作用下預攪下沉到設計深度。        

c:同時啟動低壓、高壓漿泵,將預先拌制好的水泥漿送往樁機的鉆頭,轉動鉆桿旋轉噴漿、攪拌提升。   

d:在噴漿提升鉆桿過程中,一字攪拌葉片將土體與低壓噴嘴所噴出的水泥漿液進行攪拌;高壓噴嘴所射流出來的漿液,沖切、擾動、破壞土體,同時鉆桿以一定速度逐漸提升,將漿液與土粒強制攪拌混合,攪拌、旋噴到設計樁頂標高。             

e:重復b步驟,再次攪拌下沉到設計樁底標高。             

f:重復d步驟,再次提升攪拌、旋噴到設計樁頂標高成樁

說明書摘要

本發(fā)明涉及一種大直徑水泥攪拌樁的施工方法,通過該裝置和方法,在保證水泥攪拌樁質量的前提下,并不需要在機械功率方面增加額外投入,能夠施工出較大直徑的水泥攪拌樁,提高地基的置換率或施工效率,從而使得處理后的軟基有較大的承載力并提高經濟效益。

權利要求

1、一種大直徑水泥攪拌樁施工裝置,其特征在于,包括攪拌鉆頭,攪拌鉆頭端部為錐形鉆尖,鉆尖上部一定距離兩側各設有兩道一字攪拌葉片,兩道一字攪拌葉片之間有一定的距離,位于底端那道一字攪拌葉片,其一端葉片的根部(葉片下方與鉆桿交接處),設有一個低壓的噴漿嘴,其另一端葉片距端部一定距離(葉片下方)的地方,設有一個高壓的噴漿嘴,高壓噴漿嘴與葉片端部的距離可根據需要調整。

2、如權利要求1所述的施工裝置,其特征在于,鉆桿中間有3根管道,其中一根與鉆頭處的低壓噴漿嘴連接,另外兩根與鉆頭處的高壓噴漿嘴連接,這兩根管一根管可以注水泥漿,另外一根可以注高壓水或者是高壓空氣。

3、如權利要求1所述的施工裝置,其特征在于,一字攪拌葉片的長度,決定了攪拌樁的直徑,從一字攪拌葉片端部噴出漿液壓力的大小,決定了高壓旋噴樁的直徑,兩者疊加即為共同作用所形成樁體的直徑。

4、一種利用如權利要求1-3所述的施工裝置進行施工的方法,其特征在于,該施工方法包括下述步驟:

a:樁機就位:將安裝調試好的樁機就位于所測放的樁位處,調直、調平樁機,將鉆頭尖對準樁位。      

b:開啟機器,轉動鉆桿,在一字攪拌葉片的攪動作用下預攪下沉到設計深度。        

c:同時啟動低壓、高壓漿泵,將預先拌制好的水泥漿送往樁機的鉆頭,轉動鉆桿旋轉噴漿、攪拌提升。   

d:在噴漿提升鉆桿過程中,一字攪拌葉片將土體與低壓噴嘴所噴出的水泥漿液進行攪拌;高壓噴嘴所射流出來的漿液,沖切、擾動、破壞土體,同時鉆桿以一定速度逐漸提升,將漿液與土粒強制攪拌混合,攪拌、旋噴到設計樁頂標高。             

e:重復b步驟,再次攪拌下沉到設計樁底標高。             

f:重復d步驟,再次提升攪拌、旋噴到設計樁頂標高成樁