考虑强度均一化的水泥土搅拌桩施工方法与流程

本发明涉及地基处理技术领域，具体涉及一种考虑强度均一化的水泥土搅拌桩施工方法。

背景技术：

水泥土搅拌法是一种用来加固软土和软弱土的地基处理方法，现有的水泥土搅拌桩，由于土层强度差异大而导致注浆压力和注浆量控制困难，无论采用单向或双向搅拌工艺，在层理构造明显、土层强度差异较大的软土地基处理施工中，仍然存在水泥土搅拌不均匀、水泥浆液在桩体分布不均匀的问题。

技术实现要素：

本发明提供一种考虑强度均一化的水泥土搅拌桩施工方法，解决了水泥土搅拌不均匀、水泥浆液在桩体分布不均匀的问题，从而提高了搅拌桩的成桩质量，扩大了水泥土搅拌桩的应用范围。

本发明提供的考虑强度均一化的水泥土搅拌桩施工方法，包括以下步骤：s1)进行施工场地整平，确定多个未施工搅拌桩的施工位置；s2)将搅拌机对准其中一个未施工搅拌桩的中心位置，进行搅拌机定位；s3)启动所述搅拌机执行多次空搅下沉操作，控制所述搅拌机的钻杆在切土的同时下沉至预定深度；s4)控制所述搅拌机的钻杆继续下沉并同时搅拌土体直至设计深度，其中所述设计深度低于所述预定深度；s5)提升所述搅拌机的钻杆至所述预定深度后，开启送浆泵向土体中喷射水泥浆，并同时控制所述搅拌机的钻杆向下旋转进行搅拌操作；s6)当所述搅拌机的钻杆向下旋转搅拌至所述设计深度后，提升所述搅拌机的钻杆向上旋转进行搅拌操作，待所述搅拌机的钻杆提升搅拌至地表或距设计标高以上预定距离时，完成该搅拌桩的施工；s7)重复步骤s2)至s6)，直至完成所有搅拌桩的施工。

优选地，步骤s1)确定多个未施工搅拌桩的施工位置，包括：将多个未施工搅拌桩的施工位置按照矩形或梅花型布置。

优选地，步骤s2)中使用起重机悬吊搅拌机进行搅拌机定位。

优选地，步骤s3)启动所述搅拌机执行多次空搅下沉操作，控制所述搅拌机的钻杆在切土的同时下沉至预定深度，包括：设置导向架，控制所述搅拌机的钻杆沿着所述导向架的垂直方向在切土的同时下沉至预定深度。

优选地，步骤s4)控制所述搅拌机的钻杆继续下沉并同时搅拌土体直至设计深度，包括：控制所述搅拌机的钻杆继续下沉并同时搅拌土体至第一设计深度后,提升所述搅拌机的钻杆至地表，并再次控制所述搅拌机的钻杆下沉并同时搅拌土体直至所述设计深度，其中所述第一设计深度在所述预定深度与所述设计深度之间。

优选地，所述搅拌机的钻杆具有正反向旋转搅拌钻头。

优选地，步骤s5)中所述水泥浆的水灰比为0.5。

优选地，步骤s5)中喷射水泥浆的喷浆速度为62.4～83.2l/min。

优选地，步骤s5)中喷射水泥浆的喷浆压力在0.4～0.5mpa之间。

优选地，步骤s6)中所述预定距离为50cm。

本发明提供的考虑强度均一化的水泥土搅拌桩施工方法，适用于层理构造明显、土层强度差异较大的软土地基中，通过增加空搅工艺，破坏原状软土的结构性，降低其粘聚性，同时使各层软土的差异性缩小，改善土体强度差异，使各层土强度均一化，保证后期喷浆搅拌桩体水泥浆液分布的均匀性；并经过喷搅同时进行的成桩方法，解决了水泥土搅拌不均匀、水泥浆液在桩体分布不均匀的问题，从而提高了搅拌桩的成桩质量，扩大了水泥土搅拌桩的应用范围。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是根据本发明实施方式的考虑强度均一化的水泥土搅拌桩施工方法的步骤流程图；

图2是根据本发明实施方式的考虑强度均一化的水泥土搅拌桩施工方法中的搅拌桩施工工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

下面结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细描述。

如图1和图2所示，本发明提供一种考虑强度均一化的水泥土搅拌桩施工方法，包括以下步骤：s1)进行施工场地整平，确定多个未施工搅拌桩的施工位置；s2)将搅拌机对准其中一个未施工搅拌桩的中心位置，进行搅拌机定位；s3)启动所述搅拌机执行多次空搅下沉操作，控制所述搅拌机的钻杆在切土的同时下沉至预定深度；s4)控制所述搅拌机的钻杆继续下沉并同时搅拌土体直至设计深度，其中所述设计深度低于所述预定深度；s5)提升所述搅拌机的钻杆至所述预定深度后，开启送浆泵向土体中喷射水泥浆，并同时控制所述搅拌机的钻杆向下旋转进行搅拌操作；s6)当所述搅拌机的钻杆向下旋转搅拌至所述设计深度后，提升所述搅拌机的钻杆向上旋转进行搅拌操作，待所述搅拌机的钻杆提升搅拌至地表或距设计标高以上预定距离时，完成该搅拌桩的施工；s7)重复步骤s2)至s6)，直至完成所有搅拌桩的施工。

软土和软弱土地基经过扰动后无侧限抗压强度仅为原状土的30％左右，粘聚力仅为原状土的15％左右，水泥土搅拌法是一种用来加固软土和软弱土的地基处理方法，这种方法主要是利用水泥或石灰等材料作为固化剂，在地基深处利用搅拌机械，就地将软土和固化剂强制进行搅拌，由固化剂和地基软土发生一系列的物理、化学反应，从而使地基软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥土搅拌桩，这种水泥土搅拌桩与桩间土共同组成复合地基，提高了地基的承载力，从而减少地基沉降。

现有的软土地基水泥土搅拌桩施工中，控制注浆压力和注浆量极为困难，注浆压力过小，遇到粘性强的土层，在单一浆液压力下因该土层结构强度大，渗透系数比其他土层小，浆液扩散范围变小，因此难以注入水泥浆液；注浆压力过大，粘性小的土层注浆量又超标，形成水泥柱或水泥块，导致形成“断桩”现象，因此无论采用单向或双向搅拌工艺，在层理构造明显、土层强度差异较大的软土地基处理施工中，仍然存在水泥土搅拌不均匀、水泥浆液在桩体分布不均匀的问题。

根据本发明的技术方案，本发明提供的考虑强度均一化的水泥土搅拌桩施工方法，适用于层理构造明显、土层强度差异较大的软土地基中，通过增加空搅工艺，破坏原状软土的结构性，降低其粘聚性，同时使各层软土的差异性缩小，使各层土强度均一化，保证后期喷浆搅拌桩体水泥浆液分布的均匀性；并经过喷搅同时进行的成桩方法，解决了水泥土搅拌不均匀、水泥浆液在桩体分布不均匀的问题。

具体地，本发明提供的施工方法中，首先执行步骤s1)进行施工场地整平，确定多个未施工搅拌桩的施工位置，为后续的施工创造条件。

根据本发明的一种实施方式，步骤s1)确定多个未施工搅拌桩的施工位置，包括：将多个未施工搅拌桩的施工位置按照矩形或梅花型布置，按照矩形或梅花型的布置方式，使得各个搅拌桩的受力均匀，确保水泥土搅拌桩的成桩质量和桩身质量。

场地整平后，执行步骤s2)将搅拌机对准其中一个未施工搅拌桩的中心位置，进行搅拌机定位；以保证水泥土搅拌桩成桩位置符合设计要求，进一步保证了水泥土搅拌桩的成桩质量和桩身质量。

根据本发明的一种实施方式，步骤s2)中使用起重机悬吊搅拌机进行搅拌机定位，起重机操作方便，稳定性高，便于悬吊搅拌机定位。

搅拌机对准完成后，执行步骤s3)启动所述搅拌机执行多次空搅下沉操作，控制所述搅拌机的钻杆在切土的同时下沉至预定深度；由于空搅操作破坏了各层土的结构，使各层土的强度均一化，从而能够保证水泥浆液在搅拌桩的桩体中分布均匀，从而提高成桩质量和强度。

根据本发明的一种实施方式，优选地，步骤s3)启动所述搅拌机执行多次空搅下沉操作，控制所述搅拌机的钻杆在切土的同时下沉至预定深度，包括：设置导向架，控制所述搅拌机的钻杆沿着所述导向架的垂直方向在切土的同时下沉至预定深度。通过所述导向架的导向作用，保证了所述搅拌机的钻杆垂直向下运动，能够使得形成的所述搅拌桩垂直度符合设计要求，进而保证了所述搅拌桩的成桩质量。

根据本发明的技术方案，步骤s4)控制所述搅拌机的钻杆继续下沉并同时搅拌土体直至设计深度，其中所述设计深度低于所述预定深度；首先对预定深度的上层土体进行充分的空搅，再向下继续进行空搅至设计深度，保证了各层土均得到充分的空搅，以做到土层强度的均一化。

根据本发明的一种实施方式，优选地，步骤s4)控制所述搅拌机的钻杆继续下沉并同时搅拌土体直至设计深度，包括：控制所述搅拌机的钻杆继续下沉并同时搅拌土体至第一设计深度后,提升所述搅拌机的钻杆至地表，并再次控制所述搅拌机的钻杆下沉并同时搅拌土体直至所述设计深度，其中所述第一设计深度在所述预定深度与所述设计深度之间。通过分层进行两次空搅操作，使得各土层空搅充分，充分将各层软土的强度和粘聚力降低，进一步保证了各层土的强度均一化，为后期的注浆压力有效控制提供保障。

根据本发明的一种实施方式，优选地，所述搅拌机的钻杆具有正反向旋转搅拌钻头，以保证更好的空搅质量，提高搅拌均匀性。

根据本发明的技术方案，步骤s5)提升所述搅拌机的钻杆至所述预定深度后，开启送浆泵向土体中喷射水泥浆，并同时控制所述搅拌机的钻杆向下旋转进行搅拌操作；在喷射水泥浆的同时通过搅拌使得喷射水泥浆与土体进行充分混合。

根据本发明的一种实施方式，步骤s5)中在实际土质的含水率较高的情况下，可以选择所述水泥浆的水灰比为0.5，确定浆液比重为1.823，以对空搅后的土体产生较好的固化效果。

根据本发明的一种实施方式，步骤s5)中喷射水泥浆的喷浆速度为62.4～83.2l/min、中喷射水泥浆的喷浆压力在0.4～0.5mpa之间。以保证注浆压力适中，水泥浆与土体混合均匀，以形成整体性、稳定性和一定强度的水土搅拌桩。

根据本发明的技术方案，步骤s6)当所述搅拌机的钻杆向下旋转搅拌至所述设计深度后，提升所述搅拌机的钻杆向上旋转进行搅拌操作，待所述搅拌机的钻杆提升搅拌至地表或距设计标高以上预定距离时，完成该搅拌桩的施工；在所述搅拌机的钻杆提升的过程中，再次进行搅拌操作，进一步提高了搅拌的均匀性，从而保证水泥浆液在桩体中分布均匀，从而提高成桩质量和强度。

根据本发明的一种实施方式，优选地，步骤s6)中所述预定距离为50cm，使得桩顶部分也得到充分的注浆和搅拌，保证了桩顶的质量。

根据本发明的技术方案，步骤s7)重复步骤s2)至s6)，直至完成所有搅拌桩的施工，并可以根据现成情况调整水泥浆的配比、喷浆速度和压力等，以确保个水泥土搅拌桩的成桩质量和桩身质量。

本发明的目的是提供一种考虑强度均一化的水泥土搅拌桩施工方法，适用于层理构造明显、土层强度差异较大的软土地基中，通过增加空搅工艺，破坏原状软土的结构性，降低其粘聚性，同时使各层软土的差异性缩小，改善土体强度差异，使各层土强度均一化，保证后期喷浆搅拌桩体水泥浆液分布的均匀性；并经过喷搅同时进行的成桩方法，解决了水泥土搅拌不均匀、水泥浆液在桩体分布不均匀的问题，从而提高搅拌桩成桩质量，扩大了水泥土搅拌桩的应用范围。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。