专利名称：一种新型水泥土桩及施工方法
技术领域：
本发明属于建筑地基基础施工中的成桩，特别涉及一种新型水泥土桩及其成桩方法。用于复合地基桩、护坡桩、止水帷幕桩等成桩。尤其在泥炭土、淤泥、流沙及砂卵石地层中更显优势。
背景技术：
水泥土搅拌桩由于其施工简便、成本低廉，而被广泛应用于地基处理、基坑支护及止水帷幕桩等领域，但搅拌桩无论用于泥炭土、淤泥还是流沙或沙卵石地层，都受到极大限制。例如昆明地区某场地泥炭土，黑、黑灰夹褐色，饱和，软～流塑状态，高压缩性。比重接近1.0，孔隙大，极松散，孔隙比e＝3.01～8.04，平均值5.63，含水量平均为267％，有机质含量平均值达45.4％，为强泥炭质土，埋深约3.5米，平均厚度约6.0米。常规水泥搅拌桩无论用于复合地基桩还是用于基坑支护、止水帷幕桩，均不能保证水泥浆与泥炭土有效结合。为此有人想出了一种办法，先用普通长螺旋钻机引孔，孔内灌入沙子，然后再实施水泥搅拌桩，但此方法在很多情况下不能成孔，一提出长螺旋钻具即塌孔，尤其有地下承压水时，更不能成孔，应用受到极大限制。淤泥地层中尤其有机质含量高时，也存在同样的问题；流沙或沙卵石地层中存在“搅不动”或“喷不动”问题。水泥土搅拌桩无论是喷浆还是喷粉，或旋喷桩，在泥炭土、淤泥、流沙及沙卵石地层中均受到这样或那样的限制。现有桩是水泥浆注入地层中与土搅拌混合，其成份一般为水泥、原地土或外加剂。现有桩不能在泥炭土、有机质含量高的淤泥中形成“桩”，不能起到止水挡土或加固地基的作用。
发明内容
本发明的目的就是提供一种新型水泥土桩及其施工方法，以解决泥炭土等地层搅拌桩不能成孔，水泥浆与地基土不能有效结合而导致搅拌桩不能广泛适用的问题。
本发明的技术方案是一种新型水泥土桩的施工方法，将各组分的原料加到搅拌机内进行搅拌成混合料；采用中空式长螺旋钻具在地基处打成桩孔；用地泵将搅拌好的混合料通过输料管输送至所述的中空式钻具的内管，边起拔该钻具边泵入搅拌好的混合料至孔口，在该孔内形成水泥土桩。
一种采用上述施工方法制得的新型水泥土桩，其原料包括水泥、好土、水和速凝剂。
所述的原料还包括添加剂，该添加剂采用石屑和/或粉煤灰。
所述的原料各重量组分为水泥150～400份，好土600～900份，石屑200～500份，粉煤灰50～150份，速凝剂(1～3)％，水900～950kg份。
所述的水泥可采用普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、或粉煤灰水泥等；好土可以是粉土、粘性土或砂土等；石屑为石子分选的副产品，用来调节水泥土拌合料的比重及强度；粉煤灰有低标号水泥作用，同时提高拌合料的可泵性；速凝剂作用是促进拌合料快速凝固，并提高其早期强度。必要时加入早强剂，以提高其早期强度，缩短凝结时间。
由于本发明采用先搅拌后灌入的方法，在螺旋钻具钻成的孔内形成新型水泥土桩，故克服了常规搅拌桩存在的不适用于泥炭土、淤泥、流沙及砂卵石等地层的缺点。可广泛应用于基坑支护桩、止水帷幕桩及复合地基桩，还可应用于劲芯水泥土复合桩的母桩，用于基础桩、护坡桩、抗拔桩，并能广泛适用于泥炭土、淤泥、流沙及砂卵石等常规搅拌桩不能适用的地层。显示了其极大的优越性。
本发明运用了“逆向思维法”，采用“先搅拌后灌入”的方法，即采用强制式或滚筒式搅拌机，在地表将挑选的好土与水泥在地表搅拌机里加水搅拌形成拌合料，然后泵入地层中“置换”形成桩。有效克服了在一些松软地基不能成孔，以及地基土不能与水泥浆有效结合成桩的缺点。该配方可有效控制凝结时间，控制终凝强度，控制浆液比重。
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明长螺旋钻孔管内泵压拌合料成桩工艺流程图。
具体实施例实施例1，新建某办公大楼人防基坑支护工程，位于昆明市广福路与滇池路的交汇附近，十里长街与广福路间。拟建建筑物总设计面积约8000m2。框剪结构形式，地下室埋深为-6.1m，局部-5.4米，包括600mm厚换填垫层。地表标高为±0.00，局部-0.7m，坑深6.1m和5.4m，基础设计形式为桩筏基础。
拟建场地地貌上处于滇池盆地东北部，属湖积平原地貌单元。根据80米钻孔揭露地层，按照成因类型及沉积韵律、土层物理力学设计参数，将地基土层分为六个大层，现从上而下分述如下一类人工填土和耕植层(Qml+pd)，为①大层，包括①1层、①2亚层。
二类第四系冲积、沟塘静水沉积层(Qal+h)粉土)。为②大层，包括②、②1亚层及透镜体。
三类第四系湖沼相、湖相交替沉积层(Q1+h)，包括③、④、⑤、⑥大层，主要由泥炭质土、粉土、粉砂、粘性土组成。
各地层自上而上分述为①1素填土褐黄、灰黄、褐红等色，湿，以可塑状态的粘性土为主，夹少量砾石，为近期回填土，厚约1.50米。
①2耕土深灰、褐灰、灰褐色，很湿，软～可塑状态，高压缩性，局部为软塑状态的泥炭质土，厚约0.00～1.50米，层间夹②1层淤泥透镜体。
②1淤泥深灰、黑灰色，饱和，软～流塑状态，主要为原采莲河底部的沉积物，仅局部存在，最厚约2.9米。
③泥炭质土黑、黑灰夹褐色，饱和，软～流塑状态，高压缩性。孔隙大，极松散，孔隙比e＝3.01～8.04，平均值5.63，含水量平均为267％，有机质含量平均值达45.4％，为强泥炭质土，埋深约3.5米，平均厚度约6.0米。
④1粘土浅兰灰、灰色，很湿，流塑～软塑状态，局部可塑，高压缩性，静探锥尖阻力qc＝0.48Mpa，层间夹④11、④12层透镜体。
④11粉土兰灰、深灰、灰色，很湿，中密～稍密，中等压缩性。
④12泥炭质土黑、黑灰色，饱和，软塑状态，仅局部存在。
④2粉土灰、褐灰、深灰色，湿，稍密～中密，中等压缩性，夹薄层粉细砂～中砂，标贯锤击数平均值N＝10击。层间143、135处孔夹④21层透镜体。
④21粉质粘土灰、兰灰色，湿，可塑状态，夹有少量钙质胶结团块。
④3粘土兰灰、深灰色，很湿，可塑状态，中～高压缩性。局部夹薄层有机土及钙质胶结团块，层间夹④31粉土、④32泥炭质土层透镜体。
其下为粘土、粉士、泥炭质土互层。
稳定水位在地表下1.0～0.8m之间，主要为潜水，微具承压性，含水层为粉土，主要为大气降水及含水层的侧渗补给。
设计采用钢筋混凝土桩与该新型水泥土桩相结合的挡土止水复合支护方案。同时在有条件的地方卸载，在被动区打素混凝土桩及该新型水泥土桩加固，并辅以拉锚进行复合支护。
该新型水泥土桩配方(每1m3水中)水泥300kg，好土750kg，石屑300kg，粉煤灰100kg，速凝剂(水泥重量的)2％。采用前述“长螺旋钻机成孔，管内泵送新型水泥土拌合料成桩”工艺。
经过近一个月时间两台钻机施工，共完成了1412根桩施工，其中钢筋混凝土桩464根，素混凝土桩273根，该新型水泥土桩675根。经开挖后发现钢筋混凝土桩与该新型水泥土桩结合紧密，止水效果好，桩顶位移观测稳定，现已打了900mm厚钢筋混凝土底板。顺利完成了基坑支护任务。
实施例2，某淤泥土厚8～11m，其下为4～6m淤泥质黏土，基坑深6～7m，基坑面积约40000m2，采用钢筋混凝土桩与该新型水泥土桩相结合的挡土止水复合支护方案，代替原6排搅拌桩支护方案，能有效地降低成本、缩短工期、保证质量。该新型水泥土桩配方(每1m3水中)水泥350kg，好土750kg，石屑250kg，粉煤灰75kg，速凝剂(水泥重量的)3％。要求拌合料比重为1.3～1.5。采用前述“长螺旋钻机成孔，管内泵送新型水泥土拌合料成桩”工艺。
实施例3，某流沙层，厚度约5～6m，地下水埋深较浅，基坑深12m，采用钢筋混凝土桩与该新型水泥土桩相结合的挡土止水复合支护方案，能有效防止桩间土流失，保证基坑支护成功。该新型水泥土桩配方(每1m3水中)水泥300kg，好土800kg，速凝剂(水泥重量的)3％。采用前述“长螺旋钻机成孔，管内泵送新型水泥土拌合料成桩”工艺。
实施例4，北京某地铁砂卵石地层，厚3～5m，卵石粒径达20cm，坑深15～18m，水位较浅，采用钢筋混凝土桩拉锚与该新型水泥土桩相结合的挡土止水复合支护方案，能有效地解决搅拌桩或旋喷桩的“搅不动”“喷不动”问题，确保止水成功。该新型水泥土桩配方(每1m3水中)水泥300kg，好土900kg，速凝剂(水泥重量的)3％。采用前述“长螺旋钻机成孔，管内泵送新型水泥土拌合料成桩”工艺。
实施例5，某小区上部杂填土2m，下部为泥炭土5～7m，再下为粉质黏土，地上为6层住宅和3～5层厂房，采用该水泥土桩做母桩，利用当地价廉的振动沉管工艺在该水泥土桩中心做成低标号的CFG桩，形成复合地基，大幅度提高单桩承载力，达到了造价低、工期短、质量好的目的，解决了任何一种单纯的工艺所不能解决的问题。也能十分有效地解决CFG拌合料成桩充盈系数大的难题！该新型水泥土桩配方(每1m3水中)水泥350kg，好土750kg，石屑300kg，粉煤灰90kg，速凝剂(水泥重量的)3％。要求拌合料比重为1.3～1.5。采用前述“长螺旋钻机成孔，管内泵送新型水泥土拌合料成桩”工艺。
上述各实施例的具体工艺过程如图1所示，首先是对施工现场的常规整理(熟称“三通一平”)，然后是进行本发明的准备工作，包括定桩位、复核，钻机安装、调试，钻机定位，地泵安装调试，铺设拌合料输送泵管，水泥石屑粉煤灰等进场，做拌合料配合比，以及搅拌站准备。然后进入本发明的成桩工艺过程包括将各组分的原料加到搅拌机内进行搅拌成混合料；采用中空式长螺旋钻具在地基处打成桩孔；用地泵将搅拌好的混合料通过输料管输送至所述的中空式钻具的内管，边起拔该钻具边泵入搅拌好的混合料至孔口，在该孔内形成水泥土桩。最后清土、提升钻杆和成桩验收。
权利要求
1.一种新型水泥土桩的施工方法，其特征在于将各组分的原料加到搅拌机内进行搅拌成混合料；采用中空式长螺旋钻具在地基处打成桩孔；用地泵将搅拌好的混合料通过输料管输送至所述的中空式钻具的内管，边起拔该钻具边泵入搅拌好的混合料至孔口，在该孔内形成水泥土桩。
2.一种采用权利要求1所述的新型水泥土桩的施工方法制得的新型水泥土桩，其特征在于该水泥土桩的原料包括水泥、好土、水和速凝剂。
3.根据权利要求2所述的新型水泥土桩的施工方法，其特征在于所述的原料还包括添加剂，该添加剂采用石屑和/或粉煤灰。
4.根据权利要求3所述的新型水泥土桩的施工方法，其特征在于所述的原料各重量组分为水泥150～400份，好土600～900份，石屑200～500份，粉煤灰50～150份，速凝剂(1～3)％，水900～950份。
5.根据权利要求2、3或4所述的新型水泥土桩的施工方法，其特征在于所述的原料中的水泥可采用普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、或粉煤灰水泥等；好土可以是粉土、粘性土或砂土等；石屑为石子分选的副产品，用来调节水泥土拌合料的比重及强度；粉煤灰有低标号水泥作用，同时提高拌合料的可泵性；速凝剂作用是促进拌合料快速凝固，并提高其早期强度。
6.根据权利要求2、3或4所述的新型水泥土桩的施工方法，其特征在于在所述的原料中加入适量早强剂，以提高其早期强度，缩短凝结时间。
全文摘要
一种新型水泥土桩及其施工方法，是为了解决泥炭土、淤泥、流沙及砂卵石等地层水泥土搅拌桩或悬喷桩不能广泛适用的问题，本发明运用了“逆向思维法”，采用“先搅拌后灌入”的逆做方法，即采用强制式或滚筒式搅拌机，在地表将水泥与选择的好土及添加剂、外加剂等搅拌好，采用中空式长螺旋钻具成孔、管内泵送搅拌料成桩的方式形成该新型水泥土桩。广泛适用于复合地基桩、护坡桩、止水帷幕桩等。还可应用于劲芯水泥土复合桩的母桩，用于基础桩、护坡桩、抗拔桩，并能广泛适用于泥炭土、淤泥、流沙及砂卵石等常规搅拌桩、悬喷桩不能适用的地层。显示了其极大的优越性。
文档编号C04B18/06GK1718939SQ200510082950
公开日2006年1月11日 申请日期2005年7月7日 优先权日2005年7月7日
发明者何世鸣, 胡云平, 俞春林, 汪本辉, 邢涛, 张宝河, 任攀, 贾城, 周与诚, 王建明 申请人:何世鸣