旋喷搅拌复合桩施工方法与流程

本发明涉及建筑工程施工研究领域中的一种施工方法，特别是一种旋喷搅拌复合桩施工方法。

背景技术：

对于某2#联络通道，其中心里程为zdk51+983.858，左右线隧道间距为14.1m，通道埋深19.37m。2#联络通所处主要地层从上而下依次为：素填土、淤泥质土、中粗砂、粉细砂、粉质粘土、粉细砂、中粗砂、淤泥质土、粉质粘土、砂质粘性土、全中风化地层。联络通道拱部及洞身主要为淤泥质土层，底部为中粗砂层。从以上的地层情况可以知道，2#联络通道所在地层为砂土及软土不良地质，砂土及软土透水性强，自稳性差，需进行加固处理。国内目前经常使用的地基加固处理方式有①换土垫层法；②振密、挤密法；③排水固结法；④置换法；⑤加筋法；⑥胶结法；⑦冷、热处理法。其中胶结法包括高压旋喷桩和水泥土搅拌桩，这两种桩施工在地铁施工中尤为常见。

高压旋喷桩：利用高压泵将水泥浆液通过钻杆端头的特制喷头，以高速水平喷入土体，借助液体的冲击力切削土层，同时钻杆一面以一定的速度旋转，一面低速徐徐提升，使土体与水泥浆充分搅拌混合凝固，形成具有一定强度的圆柱固结体(即旋喷桩)，从而使地基得到加固。

水泥土搅拌桩：利用水泥等材料作为固化剂，通过搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂(浆液或粉体)强制搅拌，由固化剂和软土间所产生的一系列物理和化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基强度和增大变形模量。

高压旋喷桩在工程钻机钻孔至设计处理的深度后，用高压泥浆泵，通过安装在钻杆(喷杆)杆端置于孔底的特殊喷嘴，向周围土体高压喷射固化浆液(一般使用水泥浆液)，同时钻杆(喷杆)以一定的速度边旋转边提升，高压射流使一定范围内的土体结构破坏，并强制与固化浆液混合，凝固后便在土体中形成具有一定性能和形状的固结体。固结体的形状和喷射流的移动方向有关，当喷射流遇到异物时，会导致旋喷效果较差，由于喷射流无法喷射改良异物影响的范围，导致固结体不均匀。

由于高压旋喷桩桩基种类繁多，高压旋喷桩施工工艺差异大，加之地层变化复杂，深层水土压力大，土层越往深处，土的密实度越大，在喷射注浆过程中，如钻杆提升速度和回转速度与喷射注浆量未有效匹配，将造成旋喷桩直径大小不均匀，浆液或多或少，形成旋喷桩固结体缩径现象。

另一方面，由于高压旋喷桩钻杆较细，刚度不足，超过一定加固深度后，钻杆端部容易出现开叉、偏孔的情况。

搅拌桩也用水泥浆，但是喷浆压力小得多，是利用钻头和叶片对土体进行强行搅拌，同时喷浆混合，形成水泥土搅拌桩体。水泥土搅拌桩成桩桩径相对较小，桩径大小与搅拌叶大小及搅拌动力相关。在搅拌桩施工中喷浆口位于叶片下方，施工过程中由于搅拌桩喷浆压力小，水泥浆液向下喷射，搅拌叶片上部搅拌，深层部位及致密性土层易出现搅拌混合不均匀的现象。为此，水泥搅拌桩施工过程中常采用二次搅拌，即第一次提升不喷完浆液，采取二次搅拌下沉，使水泥浆液与搅拌后的土体充分混合均匀。但是，水泥搅拌桩施工中搅拌头上提喷浆的速度一般不超过0.5m/min，采用二次搅拌或其它多次搅拌喷浆的工艺，施工过程进度缓慢，不利于施工工期较为紧张的工程施工。

技术实现要素：

本发明的目的，在于提供一种旋喷搅拌复合桩施工方法，其结合了旋喷桩与搅拌桩的优点，利用旋喷桩工作原理，在搅拌桩机的基础上，将旋喷桩的部分设备与搅拌桩相结合，形成独特的旋喷搅拌复合桩，该类桩既具有搅拌桩的特点，同时也具备旋喷桩的优势，对地基处理的效果更好。

本发明解决其技术问题的解决方案是：旋喷搅拌复合桩施工方法，包括以下步骤，

1)桩机就位，校正桩机的水平度和垂直度；

2)制浆，高压泵将浆液送往桩机；

3)桩机上的旋喷搅拌复合钻头底部喷浆口喷浆，旋喷搅拌复合钻头搅拌下沉至设计桩底标高，并通过旋喷搅拌复合钻头侧壁上的第一叶片充分搅拌土体；

4)桩机上的旋喷搅拌复合钻头底部喷浆口喷浆，旋喷搅拌复合钻头搅拌并提升至设计桩底标高，并通过旋喷搅拌复合钻头侧壁上的第一叶片充分搅拌土体；

5)重复步骤1)～步骤4)，直至完成所有旋喷搅拌复合桩的施工。

作为上述技术方案的进一步改进，所述旋喷搅拌复合钻头包括钻杆、钻头体以及一端穿入钻杆内的注浆管，所述钻头体的下端面布置有至少一个喷浆口，钻头体下端布置有若干片第二叶片，若干片所述第二叶片形成下部为锥形的前端钻头，所述喷浆口位于相邻的两片第二叶片之间，且布置有喷浆口的相邻两片第二叶片之间形成喷射通道。

作为上述技术方案的进一步改进，所述钻杆和钻头体之间布置有扩大筒，所述钻头体内部布置有若干根分散管。

作为上述技术方案的进一步改进，所述钻杆和扩大筒之间通过联结法兰盘连接固定，所述注浆管的一端延伸到扩大筒内后通过扩大筒内的定位盘固定。

作为上述技术方案的进一步改进，所述钻杆、钻头体和扩大筒的外壁分别安装有一组第一叶片，相邻的两组第一叶片中的叶片错位安装。

作为上述技术方案的进一步改进，所述注浆管和分散管均为无缝钢管。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第二叶片的数量为3片，3片所述第二叶片将钻头体底部分成三个互不连通的区域，每个所述区域分别布置有一个喷浆口。

本发明的有益效果是：本发明通过设置旋喷搅拌复合钻头将旋喷桩与搅拌桩两种施工方法结合，以减少产品零件规格，实现标准化作业，形成零件批量大规模生产。

本发明采用旋喷搅拌复合钻头桩结合了旋喷桩及搅拌桩各自的优点，在施工工程中，既具有旋喷桩高压喷射浆液切割破坏土体，同时利用第一叶片充分搅拌土体，使得土体能够与浆液能够充分混合均匀。旋喷搅拌复合钻头通过搅拌能够避免旋喷桩施工过程中存在的异物导致浆液无法喷射异物影响范围而使得固结体不均匀的现象，同时也能够避免不同土层密实度不同导致的固结体缩颈现象。旋喷搅拌复合钻头形成的桩体较普通旋喷桩及搅拌桩更为完整，地基处理效果更为明显。

本发明所采用的旋喷搅拌复合钻头在喷浆口位置上进行了调整，将喷浆口位置调整至第二叶片附近，可以有效地克服搅拌桩施工过程中浆液与第一叶片搅拌后的土体分离，产生浆液与土体混合不均匀的现象。复合桩施工过程中只需一次搅拌就可以使得固结体的浆液与土体混合均匀，减少了传统搅拌桩施工工艺中存在的二次搅拌及多次搅拌所需的工时，对工程进度的推动起到有利的作用。

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说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员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设计方案和附图。

图1是本发明中旋喷搅拌复合钻头的结构示意图；

图2是图1中a-a向的剖视图；

图3是图1中b-b向的剖视图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。

参照图1～图3，旋喷搅拌复合桩施工方法，包括以下步骤，

1)桩机就位，校正桩机的水平度和垂直度；

2)制浆，高压泵将浆液送往桩机；

3)桩机上的旋喷搅拌复合钻头底部喷浆口9喷浆，旋喷搅拌复合钻头搅拌下沉至设计桩底标高，并通过旋喷搅拌复合钻头侧壁上的第一叶片7充分搅拌土体；

4)桩机上的旋喷搅拌复合钻头底部喷浆口9喷浆，旋喷搅拌复合钻头搅拌并提升至设计桩底标高，并通过旋喷搅拌复合钻头侧壁上的第一叶片7充分搅拌土体；

5)重复步骤1)～步骤4)，直至完成所有旋喷搅拌复合桩的施工。

进一步作为优选的实施方式，所述旋喷搅拌复合钻头包括钻杆1、钻头体3以及一端穿入钻杆1内的注浆管4，所述钻头体3的下端面布置有至少一个喷浆口9，钻头体3下端布置有若干片第二叶片10，若干片所述第二叶片10形成下部为锥形的前端钻头，所述喷浆口9位于相邻的两片第二叶片10之间，且布置有喷浆口9的相邻两片第二叶片10之间形成喷射通道。所述钻杆1和钻头体3之间布置有扩大筒2，所述钻头体3内部布置有若干根分散管8。所述钻杆1和扩大筒2之间通过联结法兰盘5连接固定，所述注浆管4的一端延伸到扩大筒2内后通过扩大筒2内的定位盘6固定。所述钻杆1、钻头体3和扩大筒2的外壁分别安装有一组第一叶片7，相邻的两组第一叶片7中的叶片错位安装。所述注浆管4和分散管8均为无缝钢管。所述第二叶片10的数量为3片，3片所述第二叶片10将钻头体3底部分成三个互不连通的区域，每个所述区域分别布置有一个喷浆口9。一根分散管8对应一个喷浆口9，分散管8将扩大筒2中的浆液分散到相应的喷浆口9中。

旋喷搅拌复合钻头是在普通搅拌桩设备基础上，利用旋喷桩的特点对其进行改造，为使普通搅拌桩机能够适应旋喷桩高压喷射的特点，将搅拌桩的喷浆管改造成耐高压的无缝钢管，如此旋喷搅拌复合桩机在施工过程的喷浆压力可以达到18～20mpa，既利用高压喷射的浆液切割破坏土体，又能利用搅拌桩的叶片进行搅拌切削后的土体，使得土体与浆液能够充分的混合，形成均匀的固结体。旋喷搅拌复合桩采用高压喷射及搅拌桩叶片搅拌克服了上述加固工艺的弱点，形成均匀的固结体。

搅拌桩的喷浆口9一般位于第二叶片10下方，施工过程中浆液与叶片搅拌的土体在一定程度上呈分离状态，浆液与土体搅拌混合不均匀。为此，旋喷搅拌复合桩将喷浆口9改至第二叶片10附近，这样桩机所喷出的浆液与第二叶片10搅拌土体位置基本处于同一水平面上，浆液能与搅拌后的土体充分混合均匀，旋喷搅拌复合桩只需一次搅拌，克服了普通搅拌桩需二次搅拌或多次搅拌才能混合均匀的现象，对于施工进度有较大的提高。同时旋喷搅拌复合桩喷浆口9喷出的浆液为高压泵送浆液，能够喷射至深层部位与搅拌后的土体进行混合均匀，形成的桩基更为完整，地基处理效果更好。

以上是对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。