一种快速确定单管旋喷工法成桩直径的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及的是一种建筑工程技术领域的方法，具体是一种快速确定单管旋喷工 法成桩直径的方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国基础建设的不断发展，高压旋喷技术已经在地基处理领域得到了广泛的 应用，如软土地基加固、隧道进洞口的加固等。单管旋喷工法作为高压旋喷技术的一种基本 工法，以旋转的喷头喷出高速水泥浆射流切削土体，然后水泥浆与切削下来的部分土体混 合形成水泥土混合物，经过一段时间的固化之后，形成高压旋喷桩。然而，由于高压旋喷成 桩过程是一个极其复杂的过程，因而成桩直径的预测一直是单管旋喷工法设计阶段的一个 难题。
[0003] 现有的成桩直径计算方法大致可以分为两类：（1)经验公式法，与（2)半经验半理 论方法。经验公式法基于旋喷试验（包括现场试验和室内试验），这类方法较为直观，然而 没有明确的物理意义，并且考虑的影响因素也不够全面，因而不确定性较大，在一种地层中 适用，但在另一种地层中可能不适用。半经验半理论方法基于紊动射流理论，这类方法有一 定的理论基础，可以较好地解释一些施工中的现象，然而计算过程非常复杂，实际应用起来 较为困难。因此，急需一种快速确定单管旋喷工法成桩直径的方法，为高压旋喷施工设计提 供便利。
[0004] 经对现有的技术文献检索发现，王志丰等提供了一种基于自由紊动射流理论的旋 喷桩直接确定方法（ZL201110314616. 2)，方法分别考虑了土质条件和旋喷施工参数对成桩 直径的影响，然而由于该方法使用参数繁多，计算过程复杂，实际应用起来较为困难。
【发明内容】
[0005] 本发明针对现有技术的不足，提供一种快速确定单管旋喷工法成桩直径的方法， 通过钻孔取样和室内试验的方法确定土性参数，并根据施工参数确定高速水泥浆射流的破 坏能量，然后快速确定高压旋喷桩直径，从而给高压旋喷设计施工带来方便。
[0006][本发明是通过以下技术方案实现的，包括以下步骤： 第一步、通过钻孔取土的方法对需要加固的区域进行土层划分，随后获取施工现场土 样进行室内无侧限抗压强度试验，并确定土体不排水抗剪强度； 所述的获取施工现场土样是指：用厚壁取土设备，在施工现场从地面至桩的设计深度 的1. 2倍取土，用于做室内无侧限抗压强度试验，取土量根据试件量确定，以每层土不少于 二个试件为且； 所述的无侧限抗压强度试验是指：首先把土样制成直径为3. 91cm高度为10cm的圆柱 状试件，每层土不少于三个试件为宜，试验时，将圆柱形试样放在无侧限压力仪中，在不加 任何侧向压力的情况下施加垂直压力，直到使试件剪切破坏为止，剪切破坏时试样所能承 受的最大轴向压力称为无侧限抗压强度，该试验过程称为无侧限抗压强度试验。
[0007] 所述土体不排水抗剪强度满足公式： Cu=Qu/2 其中：cu是土体不排水抗剪强度，qu是土体无侧限抗压强度。
[0008] 第二步、确定单管旋喷工法施工参数和高速水泥浆射流的破坏能量。
[0009] 所述的单管旋喷工法施工参数是指：水泥浆的喷射流量、水泥浆的喷射压力和钻 喷杆的提升速度。
[0010] 所述的水泥浆的喷射流量：通过施工设计方案可以得到。
[0011] 所述的水泥浆的喷射压力：通过施工设计方案可以得到。
[0012] 所述的钻喷杆的提升速度：通过施工设计方案可以得到。
[0013] 所述的高速水泥浆射流的破坏能量满足公式： E=PQ/v 其中：E是高速水泥浆射流的破坏能量，P是水泥浆的喷射压力，Q是水泥浆的喷射流 量，v是钻喷杆的提升速度。
[0014] 第三步、确定单管旋喷工法成桩直径。
[0015] 所述单管旋喷工法成桩直径满足公式：
【主权项】
1. 一种快速确定单管旋喷工法成桩直径的方法，其特征在于包括以下步骤： 第一步、通过钻孔取土的方法对需要加固的区域进行土层划分，随后获取施工现场土 样进行室内无侧限抗压强度试验，并确定土体不排水抗剪强度； 第二步、根据高压旋喷施工设计方案，确定单管旋喷工法施工参数和高速水泥浆射流 的破坏能量. 第三步、结合上述步骤得到的土体不排水抗剪强度和高速水泥浆射流的破坏能量，根 据以下公式得到单管旋喷工法成桩直径：
其中：D。是单管旋喷工法成桩直径，k是经验系数，一般取值0. 06, E是高速水泥浆射流 的破坏能量，Cu是土体不排水抗剪强度。
2. 根据权利要求1所述的一种快速确定单管旋喷工法成桩直径的方法，其特征在于， 所述的获取施工现场土样是指：用厚壁取土设备，在施工现场从地面至桩的设计深度的 1. 2倍取土，用于做室内无侧限抗压强度试验，取土量根据试件量确定，以每层土不少于三 个试件。
3. 根据权利要求1所述的一种快速确定单管旋喷工法成桩直径的方法，其特征在于， 所述的单管旋喷工法施工参数是指：水泥浆的喷射流量、水泥浆的喷射压力和钻喷杆的提 升速度。
4. 根据权利要求1所述的一种快速确定单管旋喷工法成桩直径的方法，其特征在于， 所述的高速水泥浆射流的破坏能量满足公式：
其中：E是高速水泥浆射流的破坏能量，P是水泥浆的喷射压力，Q是水泥浆的喷射流 量，V是钻喷杆的提升速度。
【专利摘要】本发明公开一种快速确定单管旋喷工法成桩直径的方法，该方法首先通过钻孔取样和室内试验的方法确定土性参数，然后根据单管法旋喷施工设计方案确定所需施工参数和高速水泥浆射流的破坏能量，最终根据高速水泥浆射流的破坏能量和土体不排水抗剪强度快速准确地确定成桩直径，从而给单管法旋喷设计施工带来便利。本发明依托于能量原理，综合考虑了土体强度和单管法旋喷施工参数对成桩直径的影响影响，避免了传统方法中的计算参数繁多和计算过程复杂的情况。本发明在实际应用中，对传统的方法优势主要是可以快速确定单管旋喷工法的成桩直径，并且结果准确。本发明适用于单管法旋喷施工设计中确定成桩直径的问题。
【IPC分类】E02D5-46
【公开号】CN104863128
【申请号】CN201410061068
【发明人】王志丰, 李迥, 王爱武
【申请人】舜元建设(集团)有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2014年2月24日