应用于粉砂层地质软地基的水泥搅拌桩及其施工方法与流程

本申请涉及水泥搅拌桩施工技术领域，尤其是涉及一种应用于粉砂层地质软地基的水泥搅拌桩及其施工方法。

背景技术：

水泥搅拌桩是指软基处理的一种有效形式，是一种将水泥作为固化剂的主剂，利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌，使水泥与土发生一系列物理化学反应，使软土硬结而提高地基强度。

针对粉砂层地质的软地基，粉砂是一种粒径在0.0625至0.0039毫米之间的矿物或岩石碎粒，粒度介于砂和粘土颗粒之间，由暴露在地表的各种岩石经风化破碎而成，粉砂的成分与砂相似，但岩屑含量减少，因此粉砂层地质的软地基十分柔软，一旦在这种地基上施工水泥搅拌桩，水泥搅拌桩会具有下沉的风险，不利于地基加固。

技术实现要素：

为了降低水泥搅拌桩的下沉风险，本申请提供一种应用于粉砂层地质软地基的水泥搅拌桩及其施工方法。

第一方面，本申请提供一种应用于粉砂层地质软地基的水泥搅拌桩，采用如下的技术方案：

一种应用于粉砂层地质软地基的水泥搅拌桩，包括混凝土桩主体、内加固笼框、防沉降杆，所述内加固笼框预埋于所述混凝土桩主体的内部，所述防沉降杆设置有多根且均铰接于所述内加固笼框的周侧，该水泥搅拌桩固化成型后，所述防沉降杆远离所述内加固笼框的一端从所述混凝土桩主体内部伸出并插入粉砂层地质软地基内。

通过采用上述技术方案，该水泥搅拌桩固化成型后，防沉降杆会凸出于混凝土桩主体的外周壁，并且插入粉砂层地质软地基内，配合地基对多个防沉降杆的阻力，该水泥搅拌桩沉降的难度会明显增加，从而该水泥搅拌桩更有利于地基加固。

优选的，该水泥搅拌桩还包括钢丝绳和驱动结构，所述钢丝绳滑动连接在所述内加固笼框上，所述驱动结构安装于地面上，所述钢丝绳与所述防沉降杆固定连接，所述驱动结构用于向上提起所述钢丝绳。

通过采用上述技术方案，内加固笼框在放入桩孔内的过程中，防沉降杆可以在重力作用下贴合于内加固笼框的外周壁，此时防沉降杆不易和桩孔内壁接触，从而下放内加固笼框的过程更加轻松，然后在注入水泥砂浆之前，可以启动驱动结构，驱动结构带动钢丝绳上升，钢丝绳会带动防沉降杆转动并逐步展开，立即注入水泥砂浆并等待水泥砂浆固化，以将展开的防沉降杆固定住，施工更加方便。

优选的，所有的所述防沉降杆分设为3-6组且均匀对称布置于所述混凝土桩主体的周侧，每一组包含5-8根上下间隔布置的所述防沉降杆，每一根所述钢丝绳将同一组的所有所述防沉降杆连接在一起，所述驱动结构仅设置有一组且同时提起多根所述钢丝绳。

通过采用上述技术方案，上述防沉降杆可以较为均匀的布置在混凝土桩主体的周侧，可以从多个不同的点去防止该水泥砂浆沉降，每一组防沉降杆都通过一根钢丝绳串在一起，所以提起钢丝绳会比较轻松一点，展开防沉降杆时更加省力，对钢丝绳的质量要求会更低一些，尤其是在等待水泥砂浆固化的过程中，钢丝绳不易因长时间受力而断裂。

优选的，多根所述防沉降杆呈螺旋线布置于所述混凝土桩主体的周侧，所述钢丝绳仅设置有一根且呈螺旋线布置于所述内加固笼框的周侧，所述钢丝绳将所有的所述防沉降杆连接在一起。

通过采用上述技术方案，呈螺旋线布置的防沉降杆，可以较为均匀的布置在混凝土桩主体的周侧，可以从多个不同的点去防止该水泥砂浆沉降，而且防沉降杆的布置位置和钢丝绳的布置位置相一致，通过一根钢丝绳就可以将所有的防沉降杆串在一起，展开防沉降杆时更加方便，结构更加简单。

优选的，所述防沉降杆的直径在1-2厘米之间，所述防沉降杆伸出所述混凝土桩主体内部的部分长度在10-20厘米之间。

通过采用上述技术方案，上述直径尺寸的防沉降杆，不至于过细或者过粗，从而防沉降杆在展开且受地基阻力的过程中，防沉降杆不易弯曲、断裂，而且制作耗材比较少、成本低；当防沉降杆伸出混凝土桩主体内部的部分长度小于10厘米时，防沉降杆起到的防沉降效果不明显，当上述长度大于20厘米时，防沉降杆展开过程中所受到的阻力也会变大，不便于施工，所以上述长度优选为10-20厘米。

优选的，所述防沉降杆插入粉砂层地质软地基内的端部为尖刺状。

通过采用上述技术方案，防沉降杆在展开过程中，尖刺状的端部更容易将桩孔的内壁刺破，从而方便防沉降杆快速、轻松插入粉砂层地质软地基内，施工更加便利。

优选的，该水泥搅拌桩固化成型后所述防沉降杆倾斜向下布置，且所述防沉降杆和所述混凝土桩主体外周壁之间的夹角在50-80度之间。

通过采用上述技术方案，当上述夹角小于50度时，防沉降杆展开的程度不够彻底，从而防沉降杆的防沉降效果不佳；由于防沉降杆展开的过程，防沉降杆的端部要插入粉砂层地质软地基内，所以当上述夹角大于80度时，防沉降杆展开的难度也会明显增大，所以上述夹角优选为50-80度之间。

优选的，所述内加固笼框的外周壁设置有滑环，所述钢丝绳穿过所述滑环，所述内加固笼框的顶部设置有滑轮，所述钢丝绳绕过所述滑轮再和所述驱动结构相连接。

通过采用上述技术方案，滑环的设计，有利于实现钢丝绳相对于内加固笼框滑动连接，从而在提升钢丝绳、展开防沉降杆的过程中，更加顺利、更加简单，内加固笼框在桩孔内不易晃动，施工稳定性更高；而且滑轮可以避免钢丝绳在被提升的过程中和内加固笼框的顶部直接接触，减少噪音污染，也可以避免钢丝绳产生摩擦断裂的风险。

优选的，所述内加固笼框的顶部设置有安装板，所述安装板的底部设置有多根固定钉，所述固定钉钉入地基内，所述安装板贴合于地面布置，所述驱动结构包括机架、拽引电机和绳筒，所述机架、所述拽引电机均安装于所述安装板上，所述绳筒转动装配于所述机架上，所述拽引电机驱使所述绳筒转动，所述钢丝绳的端部固定于所述绳筒上。

通过采用上述技术方案，安装板和固定钉配合使用，可以防止内加固笼框在桩孔内晃动，施工稳定性得到明显提升，而且安装板有利于安装固定驱动结构；拽引电机工作时，会带动绳筒转动，从而实现收卷、提起钢丝绳的目的，以将防沉降杆展开，上述结构设计的驱动结构，结构简单，安装、操控方便。

第二方面，本申请提供一种如上述的应用于粉砂层地质软地基的水泥搅拌桩的施工方法，采用如下的技术方案：

一种水泥搅拌桩的施工方法，包括以下步骤：

步骤一，场地平整：清除地基表面渣土，保证作业场地平整度；

步骤二，测量放线：结合水泥搅拌桩的孔位布置图，使用钢卷尺测放出每个桩位的位置；

步骤三，桩机就位调平：到达指定桩位附近后，利用桩机底部的自行覆带装置缓慢移动至施工位置，自行履带装置的行进方向同孔位布置方向及水泥搅拌桩布置方向一致，并纠正桩机的水平、竖直方向位置；

步骤四，桩机打孔：利用桩机在对应的孔位钻孔；

步骤五，安放笼框：定制内加固笼框和防沉降杆，并使防沉降杆铰接于内加固笼框上，起吊内加固笼框并将内加固笼框放入打好的孔中；

步骤六，提绳展开防沉降杆：启动驱动结构，提起钢丝绳并带动防沉降杆向上旋转，直至防沉降杆倾斜向下布置且插入粉砂层地质软地基内；

步骤七，注浆成桩：向打好的孔中注入水泥砂浆，并振动水泥砂浆至密实，待水泥砂浆固化后形成水泥搅拌桩；

步骤八，切割收尾：切割水泥搅拌桩顶部多余的内加固笼框和钢丝绳，并拆除驱动结构。

通过采用上述技术方案，可以较为顺利地施工得到上述水泥搅拌桩，且该水泥搅拌桩具有以下优势：增设的内加固笼框，提升了整个水泥搅拌桩的结构牢固，增设的防沉降杆，明显增加了该水泥搅拌桩下沉的风险，有利于地基加固。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.该水泥搅拌桩固化成型后，防沉降杆会凸出于混凝土桩主体的外周壁，并且插入粉砂层地质软地基内，配合地基对多个防沉降杆的阻力，该水泥搅拌桩沉降的难度会明显增加，从而该水泥搅拌桩更有利于地基加固；

2.内加固笼框在放入桩孔内的过程中，防沉降杆可以在重力作用下贴合于内加固笼框的外周壁，此时防沉降杆不和桩孔内壁接触，下放内加固笼框的过程更加轻松，然后在注入水泥砂浆之前，可以启动驱动结构，驱动结构带动钢丝绳上升，钢丝绳会带动防沉降杆转动并逐步展开，之后再注入水泥砂浆并等待水泥砂浆固化，以将展开的防沉降杆固定住，施工更加方便。

附图说明

图1是本申请实施例的水泥搅拌桩的结构示意图。

图2是本申请实施例一用于展现防沉降杆、钢丝绳和驱动结构的排布情况的结构示意图。

图3是本申请实施例二用于展现防沉降杆、钢丝绳和驱动结构的排布情况的结构示意图。

图4是本申请实施例的水泥搅拌桩的施工方法的流程示意图。

附图标记说明：1、混凝土桩主体；2、内加固笼框；21、滑环；22、滑轮；23、安装板；24、固定钉；3、防沉降杆；4、钢丝绳；5、驱动结构；51、机架；52、拽引电机；53、绳筒；54、导向轮。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种应用于粉砂层地质软地基的水泥搅拌桩。

实施例1

参照图1，该水泥搅拌桩包括混凝土桩主体11、内加固笼框22、防沉降杆33，内加固笼框22由多个竖向布置的弧形板和多个钢板环焊接而成，多个弧形板之间间隔布置，多个钢板环之间上下间隔布置，内加固笼框22预埋于混凝土桩主体11的内部，防沉降杆33设置有多根且均铰接于内加固笼框22的周侧，该水泥搅拌桩固化成型后，防沉降杆33远离内加固笼框22的一端从混凝土桩主体11内部伸出并插入粉砂层地质软地基内。

防沉降杆33由钢合金制成，防沉降杆33的直径为1.5厘米（在其他实施例中该尺寸可以设置为1厘米、1.2厘米、1.7厘米或者2厘米），防沉降杆33伸出混凝土桩主体11内部的部分长度为15厘米（在其他实施例中该尺寸可以设置为10厘米、12厘米、17厘米或者20厘米）。防沉降杆33插入粉砂层地质软地基内的端部为尖刺状。该水泥搅拌桩固化成型后防沉降杆33倾斜向下布置，且防沉降杆33和混凝土桩主体11外周壁之间的夹角在50-80度之间。

参照图1和图2，在该水泥搅拌桩固化成型之前，该水泥搅拌桩还包括钢丝绳44和驱动结构55，钢丝绳44滑动连接在内加固笼框22上，内加固笼框22的外周壁焊接固定有滑环2121，钢丝绳44穿过滑环2121，驱动结构55安装于地面上，内加固笼框22的顶部设置有滑轮2222，钢丝绳44绕过滑轮2222再和驱动结构55相连接，防沉降杆33设置有供钢丝绳44穿过的孔洞，钢丝绳44与防沉降杆33焊接固定，驱动结构55用于向上提起钢丝绳44。

所有的防沉降杆33分设为6组且均匀对称布置于混凝土桩主体11的周侧（在其他实施例中防沉降杆33还可以设置为3组、4组或者5组），对应的钢丝绳44设置有6根，每一组包含6根（在其他实施例中该数量可以设置为5根、7根或者8根）上下间隔布置的防沉降杆33，每一根钢丝绳44将同一组的所有防沉降杆33连接在一起，驱动结构55仅设置有一组且同时提起多根钢丝绳44。

内加固笼框22的顶部焊接有安装板2323，安装板2323的底部焊接有四根呈矩形布置的固定钉2424，固定钉2424钉入地基内，安装板2323贴合于地面布置，驱动结构55包括机架5151、拽引电机5252、绳筒5353和导向轮5454，机架5151、拽引电机5252均安装于安装板2323上，绳筒5353转动装配于机架5151上，拽引电机5252驱使绳筒5353转动，钢丝绳44的端部固定于绳筒5353上，导向轮5454安装于机架5151上，且导向轮5454刚好位于内加固笼框22的中轴线上，以便于收卷、引导钢丝绳44。

实施例1的实施原理为：该水泥搅拌桩固化成型后，防沉降杆33会凸出于混凝土桩主体11的外周壁，并且插入粉砂层地质软地基内，配合地基对多个防沉降杆33的阻力，该水泥搅拌桩沉降的难度会明显增加，从而该水泥搅拌桩更有利于地基加固；内加固笼框22在放入桩孔内的过程中，防沉降杆33可以在重力作用下贴合于内加固笼框22的外周壁，此时防沉降杆33不易和桩孔内壁接触，从而下放内加固笼框22的过程更加轻松，然后在注入水泥砂浆之前，可以启动驱动结构55，驱动结构55带动钢丝绳44上升，钢丝绳44会带动防沉降杆33转动并逐步展开，立即注入水泥砂浆并等待水泥砂浆固化，以将展开的防沉降杆33固定住，施工更加方便。

实施例2

参照图1和图3，该水泥搅拌桩与实施例1的区别之处在于：多根防沉降杆33呈螺旋线布置于混凝土桩主体11的周侧，钢丝绳44仅设置有一根且呈螺旋线布置于内加固笼框22的周侧，钢丝绳44将所有的防沉降杆33连接在一起。

实施例2的实施原理为；呈螺旋线布置的防沉降杆33，可以较为均匀的布置在混凝土桩主体11的周侧，可以从多个不同的点去防止该水泥砂浆沉降，而且防沉降杆33的布置位置和钢丝绳44的布置位置相一致，通过一根钢丝绳44就可以将所有的防沉降杆33串在一起，展开防沉降杆33时更加方便，结构更加简单。

本申请实施例还公开一种应用于粉砂层地质软地基的水泥搅拌桩的施工方法。参照图2和图4，该施工方法包括以下步骤：场地平整s1：清除地基表面渣土，保证作业场地平整度；测量放线s2：结合水泥搅拌桩的孔位布置图，使用钢卷尺测放出每个桩位的位置；桩机就位调平s3：到达指定桩位附近后，利用桩机底部的自行覆带装置缓慢移动至施工位置，自行履带装置的行进方向同孔位布置方向及水泥搅拌桩布置方向一致，并纠正桩机的水平、竖直方向位置；桩机打孔s4：利用桩机在对应的孔位钻孔；安放笼框s5：定制内加固笼框22和防沉降杆33，并使防沉降杆33铰接于内加固笼框22上，起吊内加固笼框22并将内加固笼框22放入打好的孔中；提绳展开防沉降杆s6：启动驱动结构55，提起钢丝绳44并带动防沉降杆33向上旋转，直至防沉降杆33倾斜向下布置且插入粉砂层地质软地基内；注浆成桩s7：向打好的孔中注入水泥砂浆，并振动水泥砂浆至密实，待水泥砂浆固化后形成水泥搅拌桩；切割收尾s8：切割水泥搅拌桩顶部多余的内加固笼框22和钢丝绳44，并拆除驱动结构55。

本申请实施例一种应用于粉砂层地质软地基的水泥搅拌桩的实施原理为：可以较为顺利地施工得到上述水泥搅拌桩，且该水泥搅拌桩具有以下优势：增设的内加固笼框22，提升了整个水泥搅拌桩的结构牢固，增设的防沉降杆33，明显增加了该水泥搅拌桩下沉的风险，有利于地基加固。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。