变径点旋喷变径桩形成方法与流程

本发明涉及到土木工程旋喷桩技术，具体涉及一种变径点旋喷变径桩形成方法。

背景技术：

1、旋喷桩技术已有近50年历史，最初用于水利工程中防渗漏。因为具有引孔直径小、成孔费用低、工期少、总体造价低廉等优点，近年来得到大量应用，已经拓展到边坡工程、基础工程等领域。由于旋喷桩的直径是水泥浆旋喷射流确定的，改变水泥浆射流影响范围可直接改变桩径，近年来已经发展成带(齿)的变直径旋喷桩技术，以便提高旋喷桩外表面摩擦力。因为高压(一般大于25mpa)水泥浆射流容易雾化，在土体中最佳影响范围在0.2-0.3m左右，要增加旋喷桩径形成变径桩需要在直径增加部分进行反复旋喷，效率十分低下，且效果不佳。

2、在变径点旋喷方面，有研究提出采用在旋喷钻杆上设支架的方式将旋喷嘴向外延伸，以形成大直径旋喷的目的。但是，由于采用了高压水、气、水泥浆同时作用，结构十分复杂，且稳定性很难控制。另外，在钻进时旋喷支架阻力极大，支架结构即钻机动力均难以承受。因此，至今未见相应机械出现。

3、近年来发展起来的多管高压喷射技术，采用加高压气射流提高水泥浆射流非雾化距离，增加高压水射流松动土体，使喷桩直径扩展到2m左右。由于水泥浆射流路径太长，具有施工工期长、水泥用量大、成本高、桩体水泥经均匀性较差等弊病。但采用多管高压喷射技术仅能够松动土，形成流塑态旋喷体。

技术实现思路

1、至少为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明提出一种变径点旋喷变径桩形成方法，能够提高传统变径旋喷桩效率、可实施性和桩体质量。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

3、一种变径点旋喷变径桩形成方法，步骤包括：

4、采用旋喷装置按旋喷桩半径r3预成孔返填土或土层松动旋喷，形成流塑态土体；

5、所述旋喷装置包括旋喷杆、锥形杆端、旋喷支架；

6、旋喷支架包括横向高压管、斜板；

7、斜板由上下两块组成，位于下侧的斜板带刃口；

8、横向高压管与旋喷杆固结并内部连通，并与斜板固结；

9、锥形杆端上设置一级喷嘴p1，横向高压管端部设置二级喷嘴p2，一级喷嘴p1距旋喷杆轴线距离为r1，二级喷嘴p2距旋喷杆轴线距离为r2；

10、扩桩半径r4，r2-r1、r3-r2均小于等于旋喷射流在松散土体中的有效影响范围ry，r4-r2≥ry；

11、旋喷前，旋喷杆带动旋喷支架正向旋转，斜板向下切削土体，使锥形杆端沉入松散土体底部；

12、旋喷时启动水泥浆泵，高压水泥浆由旋喷杆分别进入锥形杆端从一级喷嘴p1喷出，进入横向高压管从二级喷嘴p2喷出，同时旋喷杆反向转动往上提升，形成旋喷桩；

13、进一步地：采用预成孔方法松动土体时，旋喷装置先放置在孔中，然后返填土体；采用旋喷高压水、气方法松动土体时，土体形成流塑态后，旋喷装置旋转进入孔中。

14、再进一步地：可通过增加设置旋喷支架的方法，获得不同ri的i级喷嘴结构；还可以通过在旋喷支架中横向高压管上增设喷嘴的方法，获得不同ri的i级喷嘴结构；根据试验调整最外一级喷嘴距旋喷桩边沿距离，使其旋喷杆正常提升速度形成需要的桩径，减慢旋喷杆提升速度时，形成扩径旋喷桩。

15、还需要说明的是：旋喷支架的结构尺寸小于松散土体直径。

16、实施步骤

17、本发明中变径点旋喷变径桩形成方法实施步骤为：

18、步骤1、根据经验和现场试验确定水泥浆体旋喷射流影响范围，包括在松散土体和原生土体内的影响范围；

19、步骤2、根据工程要求确定旋喷桩直径，根据旋喷桩直径和水泥浆体旋喷射流影响范围确定喷嘴级数；

20、步骤3、按传统方法设置一级喷嘴，按旋喷支架方法设置其它级喷嘴，每级喷嘴满足ri-ri-1≤旋喷射流的有效影响范围要求；

21、步骤4、调整旋喷支架上斜板倾斜度，使其容易快速旋转下沉，进入松动土体的底部；

22、步骤5、按步骤3、4加工各级旋喷支架及旋喷杆一体结构待用；

23、步骤6、按设计直径和旋喷桩长度，采用多管喷射技术由高压水、气、泥浆(或水泥浆)旋喷，在设计旋喷桩范围形成流塑性土体。当采用预成孔返土回填时，先将旋喷杆一体结构放入预成孔内，然后返土回填；

24、步骤7、对于土体松动旋喷方法，将带旋喷支架的旋喷杆一体结构放入孔口，正向旋转一体结构使下部进入流塑性土体底部；

25、步骤8、开启水泥浆体泵使浆体压力达到设计值，按施工要求的旋喷杆反向旋转、提升速度实施旋喷，形成设计直径的桩体。降低旋喷杆提升速度或复喷，形成设计要求的扩径桩桩体；步骤9、重复步骤8工序，直到旋喷桩实施完毕，关机。

26、有益效果：本发明首次了提出采用“变径点”多级旋喷技术实施变直径旋喷桩；水泥射流喷嘴贴近桩外壁，易于实施扩径部分桩体旋喷成形；扩径部分土体在外侧喷嘴水泥浆有效射流附近，能够快速成桩，提高功效；桩体内按水泥浆有效射流范围分层多点旋喷，加上旋喷支架具有机械搅拌功能，大幅度提高了旋喷体中水泥浆均匀程度，减少旋喷搅拌时间；由于搅拌时间减短，大量减少孔口水泥浆返浆量，减少浆体浪费和环境污染，降低成本。

技术特征：

1.一种变径点旋喷变径桩形成方法，其特征在于，步骤包括：

2.根据权利要求1所述的变径点旋喷变径桩形成方法，其特征在于：采用预成孔方法松动土体时，旋喷装置先放置在孔中，然后返填土体；采用旋喷高压水、气方法松动土体时，土体形成流塑态后，旋喷装置旋转进入孔中。

3.根据权利要求1所述的变径点旋喷变径桩形成方法，其特征在于：通过增加设置旋喷支架（3）的方法，获得不同ri的i级喷嘴结构；或者，通过在旋喷支架（3）中横向高压管（4）上增设喷嘴的方法，获得不同ri的i级喷嘴结构；根据试验调整最外一级喷嘴距旋喷桩边沿距离，使其旋喷杆（1）正常提升速度形成需要的桩径，减慢旋喷杆（1）提升速度时，形成扩径旋喷桩。

4.根据权利要求1所述的变径点旋喷变径桩形成方法，其特征在于：旋喷支架（3）的结构尺寸小于松散土体直径2r3。

技术总结
本发明提供了一种变径点旋喷变径桩形成方法，先采取预成孔或高压水旋喷方法松动旋喷土体；然后将多变径点旋喷装置旋转进入土体，进行分级旋喷。多变径点旋喷满足R<subgt;i</subgt;‑R<subgt;i‑1</subgt;≤R<subgt;y</subgt;（旋喷射流有效影响半径），能够形成大直径旋喷桩。在变径部分进行降低旋喷杆提升速度或复喷，可形成变直径旋喷桩。本发明可实施大直径变径旋喷桩，并具有旋喷效益高、水泥浆返浆量小、土体中水泥浆分布均匀、容易形成高强度桩体等优点。

技术研发人员：叶晓明,任永明
受保护的技术使用者：叶晓明
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15