一种无挤土的五轴水泥土搅拌桩施工工法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种无挤土五轴水泥土搅拌桩施工工法，主要应用于民用及其工业基础设施建设中的基坑围护止水及加固领域，特别是在施工周边环境要求极高的地区，例如，地铁周边、闹市区、地下管线密布地区。
【背景技术】
[0002]目前一般基坑围护止水和地基加固多采用二轴搅拌桩和SMW工法。
[0003]二轴搅拌桩是80年代延用的工法，机架为井字架，走管式行走，稳定性极差，工效很低，劳动强度大，另动力头部分采用37kw的常规电机，起动动力不足。最深桩长只有18m，下部钻杆只有二道叶片，搅拌不均匀，下部成桩质量难以保证，每次成桩1.2米一组，造成桩搭接冷缝多，容易造成漏水等现象。而二轴搅拌桩施工采用的是“二喷三搅”的工艺，具体施工方法为钻杆带动搅拌页片第一次向下掘进，由于二轴采用独立喷浆管的模式，喷浆位于搅拌页片之上，向下掘进时不能达到搅拌的效果，因此第一次向下掘进被称为“预搅”。在提升过程中浆管喷浆，搅拌页片进行搅拌。由于页片的排数及动力方面的原因，二轴搅拌桩须完成“三上三下”的技术动作工程质量才有保障。也正因为如此，二轴搅拌桩施工工艺功效较低。
[0004]SMW工法机架一般采用履带式或步履式三点桩架，行动工效得以提升；动力头电机相对于二轴也有大幅度提升HMSMW工法水泥掺量为20%，水灰比为1.5?2.0，水泥用量的加大直接导致造价的进一步提高。且SMW工法施工过程中会产生大量置换土不能回耕，会造成环境污染。而SMW工法的施工流程采用的是“一上一下，二喷二搅”工艺，施工过程中喷浆的同时须进行打气，帮助水泥土浆液拌合均匀不离析。
[0005]二轴搅拌桩、三轴搅拌桩在施工过程中对周边环境的影响是不同的，这源于这两种搅拌桩的成桩机理不同。二轴搅拌桩采用的固化剂在原位与土进行强制搅拌，施工过程中由于喷浆导致桩内土压力增加，进而造成对周边环境存在挤土性；三轴搅拌桩的成桩机理是桩土置换式，水灰比较大，水泥掺量较大，水泥土浆液流动性较好，这使得施工三轴搅拌桩过程中对外挤土现象较少，反之由于桩内压力减小进而造成周边土体向桩内发生变位。无挤土五轴搅拌桩成桩机理是选用二轴搅拌桩的原位强制搅拌成桩，但本施工工法利用小边距螺纹钻杆向地面提升土体，为搅拌桩内不平衡的土压力提供通道进行卸压，进而减少桩体施工对周边环境的影响。
[0006]本发明很好的解决了二轴搅拌桩、三轴搅拌桩对周边环境影响的问题，搅拌桩施工工法功效快，施工机械自动化、智能化程度高，无挤土现象。在缩短工期、降低造价的同时做到了绿色施工无污染。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于解决传统搅拌桩施工工艺中的优点，提供一种施工速度快、搅拌质量高、综合造价较低、环保绿色且对环境影响小的搅拌桩施工方法。该方法采用特种无挤土五轴搅拌桩机施工水泥土搅拌桩。
[0008]本发明提供了可提高施工速度、保证施工技术、降低造价且无挤土的搅拌桩施工技术，具体方案通过以下技术手段来实现:
[0009]一种无挤土的五轴水泥土搅拌桩施工工法，所述的施工工法采用新型无挤土五轴搅拌桩机施工水泥土搅拌桩，所述的施工工法过程中采用小边距螺纹钻杆正转向地面提升土体来平衡桩内由于喷浆而产生的压力。
[0010]所述的施工工法使用的五根钻杆由普通光面钻杆与小边距螺纹钻杆向地面提升土体的体积及钻杆正转反转的方向来自由组成，组成的钻杆符合正转向上提升土体的一般性原则。
[0011 ] 所述的施工工法使用的钻机的钻头搅拌页片最下部钻杆上有一个喷浆口，搅拌页片的最上部钻杆上有一个喷浆口，喷浆口的打开通过施工过程中钻杆正转与反转来控制，向下钻进时正转打开下部喷浆口，关闭上部喷浆口 ；向上提升时反转打开上部喷浆口，关闭下部喷浆口。
[0012]所述的施工工法喷浆后台采用变频喷浆系统，该后台根据不同土层水泥浆液喷射量不同要求对不同土层实施不均匀喷浆操作。
[0013]所述的施工工法前后台采用智能化监控系统，对钻杆钻进速度、钻进深度、桩架垂直度及每米实时送浆量等信息进行监控集成，并提供数据的查询及打印。
[0014]所述的施工工法包括以下步骤:
[0015](I)根据地层情况及施工要求确定小边距螺纹钻杆根数及排布位置；
[0016](2)安装调试无挤土五轴水泥土搅拌桩机；
[0017](3)放样，根据施工图放出桩位；
[0018](4)在桩位区域开挖沟槽；
[0019](5)无挤土五轴搅拌桩机移动至桩位；
[0020](6)起动后台水泥浆搅拌系统，然后把水泥浆送至存浆桶；
[0021](7)开启集成计算机，让计算机来控制预先设置的数据:每米下降速度、每米喷浆量、桩端设计标高、总喷浆量和总搅拌时间；
[0022](8)开启五轴水泥土搅拌桩机动力头驱动多功能钻头边搅拌边喷水泥浆，正转下沉钻进底部喷浆口喷浆上部喷浆口关闭，五个浆泵同时喷浆，下钻到设计桩底标高，与此同时利用小边距螺纹钻杆正转向地面提升适当土体以平衡由于喷浆导致的桩内土压力，在设计底标高0.5?3.0m范围进行复搅，停机后反转提升动力头上部喷浆口开始喷浆关闭下部喷浆口，边喷浆边提钻至桩顶标高，与此同时小边距螺纹钻杆反转停止向地面提升土体，整个施工过程一上一下二喷二搅完成整个桩体施工；
[0023](9)关闭后台喷浆系统移至下一组桩位，重复以下过程。
[0024]本发明的有益效果为采用无挤土五轴搅拌桩机施工实现“一上一下，二喷二搅”工艺可在保证搅拌桩质量的前提下，提高生产效率并将对周边环境影响降到最低。由于本施工方法强调的是利用小边距螺纹钻杆正转向地面提升土体来降低桩内土压力，进而减少对周边环境的影响，因此可广泛应用于对周边环境影响要求较高的区域。由于施工过程中水泥浆液水灰比较小，水泥掺量少，相对于施工中同一类型的工艺造价降低近20%。
【附图说明】
[0025]图1 一种无挤土五轴水泥土搅拌桩施工工法工艺流程图
[0026]图2无挤土五轴水泥土搅拌墙施工机械构成示意图
[0027]图3无挤土五轴搅拌桩机上的钻头设计示意图一
[0028]图4无挤土五轴搅拌桩机上的钻头设计示意图二
[0029]图5无挤土五轴搅拌桩机上的钻头设计示意图二
[0030]图6成桩搅拌方向示意图
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0032]实施例
[0033]一种采用上述施工方法施工的五轴水泥土搅拌桩的施工机械如图2所示，主要包括以下几个部分:1.五轴动力头；2.导杆；3.无挤土五轴钻杆；4.五轴三点式桩架；5.自动化拌浆后台。图3为无挤土五轴搅拌桩机上的钻头设计示意图一，6为普通光面钻杆；7为小边距螺旋钻杆；8、9为上部喷浆口 ；12、13为下部喷浆口，10、11为搅拌页片。图4为无挤土五轴搅拌桩机上的钻头设计示意图二，14为普通光面钻杆；15为小边距螺旋钻杆；16、17为上部喷浆口 ；20、21为下部喷浆口，18、19为搅拌页片。图5无挤土五轴搅拌桩机上的钻头设计示意图三，22、23为小边距螺旋钻杆；24、25为上部喷浆口 ；28、29为下部喷浆口，26、27为搅拌页片。图6为成桩搅拌方向示意图。
[0034]施工工法采用上述无挤土新型五轴搅拌桩机，该机械利用普通光面钻杆与小边距螺纹钻杆的组合钻杆进行施工，施工过程中利用特种小边距螺纹钻杆正转向地面提升土体来减少喷浆造成的桩内土压力不平衡的问题。此桩机具有位于钻杆内部的固化剂浆液输送通道；位于钻杆端部钻头在搅拌页片上下具有两个喷浆口，喷浆口的控制通过施工过程中钻杆正转与反转来控制；动力头五根钻杆与后台五台供浆泵相连同时供浆，同时喷浆，并且在施工过程中不打气的模式，实现固化剂与土体的原位强制搅拌；前台采用智能化监控系统，对钻杆钻进速度、桩架垂直度及每米实时送浆量等信息进行监控集成，并提供数据的查询及打印；具有变频电机的自动化后台，该后台可根据设计的要求对不同土层实施不均匀喷浆的操作，一上一下二喷二搅模式，通过喷浆口的转换，提升过程中喷浆得到了充分搅拌。
[0035]施工流程包括以下几个步骤:①根据地层情况及施工要求确定小边距螺纹钻杆根数及排布位置；②安装调试无挤土五轴水泥土搅拌桩机；③放样，根据施工图放出桩位在桩位区域开挖沟槽；⑤无挤土五轴搅拌桩机移动至桩位；?起动后台水泥浆搅拌系统，然后把水泥浆送至存浆桶；⑦开启集成计算机，让计算机来