专利名称：桩间土改性帷幕的施工方法
技术领域：
本发明涉及对地基加固桩间土层或边坡加固桩间土层进行改性处理的施工方法。
在已成建筑物的地基或边坡附近进行道路、房屋建筑的施工，为了避免因开挖土层而导致已成建筑物的开裂、地基不均匀沉陷，需要对已成建筑物的邻近欲施工地段的地基或边坡进行加固。日本专利申请特开昭55-72513公开了一种对桩间土加固的施工方法，它用一根大直径螺旋钻杆，两根小直径螺旋钻杆组成一套钻具，在两已成的加固桩间土层间旋转，然后输入改性加固材料形成桩间帷幕达到防渗目的，这种施工方法是在普通气压下以螺旋叶片钻进，搅碎土层，在实施中，存在下述三个问题①旋转的搅碎叶片不易钻过复盖在松软地层上的砾石层，因而很难在复杂的地层中施工而达到预定的加固深度。
②如在较深的均匀软土地基中使用，对钻具本身的强度及钻具长度的连接密封工艺复杂，从而也限制了它的使用深度。
③距已成建筑物的最小距离，受钻具旋转叶片的限制，不易在小于欲加固边坡1米的范围内设加固桩。
英国专利申请GB1555399公开了一种地面下连续桩的施工方法，它由前后两排不同时间施工的桩形成连续墙，防止欲加固边坡的渗漏。或者一排彼此密靠的桩，对其间距较小的桩间土用材料密封，这种施工方法要求较小的桩间距，旋转叶片同样存在不易通过复盖在其上的硬质颗粒层问题。
美国专利US3969902公开了一种连续桩和桩间土的施工方法，它使用一种旋转叶片、桩管中有双层管、外管侧向设喷头、喷出集合料，内管在桩尖处设喷头，喷出改性加固料或水，它在常规压力下用旋转叶片钻进，因而仍然存在前述的不足。
本发明的目的是提出一种新的对桩间土加固的施工方法，它采用高压水压快速钻进，利用同一套钻机对桩间土进行改性加固，利用高压使改性液体渗入至土址颗粒的每一角落，从而达到在使桩间土层防渗、防坍塌的同时，又能做到保持已成桩及已成建筑物的稳定。
本发明的第二个目的是使这种施工方法能够快速穿过预定加固桩基础深度以上的砾石夹层或其它堆积层。
本发明的第三个目的是使施工能够靠紧已成建筑物开挖边坡、扩大施工范围，简化了施工工具并加速施工进度。
本发明的目的是这样实现的一种桩间土改性帷幕的施工方法，对按间隔排列的护坡桩中间的桩间土，用高压水射流喷射通过欲加固地层至预定设计深度之后，高压灌注改性液体加固地层，该法包括(1)用公知的钻机升降钻杆，该钻机与钻杆接头可旋转连接接通水池的高压泵通过高压管与钻杆连通，在钻杆靠近钻头端对称设置或呈等腰三角形设置喷射口，使高压射流喷射粉碎搅拌钻杆喷射口周围土层，该喷射口随着钻杆朝地面以下旋转或不旋转移动;
(2)待钻杆达到欲加固地层的预定设计深度之后，接通改性液的高压泵通过高压管与钻杆连通，在钻杆的喷射口处喷射高压改性液体加固喷射口周围土层，该喷射口随着钻杆往上提升旋转上升或不旋转上升;
(3)改性液体，包括公知的水泥浆，水泥粉煤灰浆，水泥石灰浆，或水玻璃，其中水泥与添加剂组合浆加早强减水剂。
高压泵输入压力在10～35兆帕/cm2之间。钻杆钻进与灌浆的主要工艺参数为钻杆升降速度25厘米/分;
旋转速度20转/分;
喷咀直径Φ1.5mm～5mm。
高压水与高压改性液体共用一套高压泵与高压管，将吸浆管放入水池，开动高压泵得到的高压水，通过钻杆喷射口向土层喷射;将吸浆管放入改性液池，开动高压泵得到的高压水，通过钻杆喷射口向土层喷射，在钻杆旋转上升或不旋转上升过程中，将喷射的改性液体渗入欲加固土层。
本发明具有下述特点1.在邻近已成建筑物50cm距离处都可以施工，有效地减缓水位下降的变化，保持已成建筑物稳定，使已成建筑物的沉陷在允许范围内。
2.施工条件简化，钻孔定位、垂直度限制比前述现有施工方法低。
3.桩间土改性效果显著，能够使原加固桩保持稳定、施工布置间距可以扩大，从而减少桩数1/3。
4.施工工序简单、操作人员仅需5～6人。降低成本16.5%。
5.较常规施工方法提高工效10%。
6.适用于有地下水及上面复盖比较坚硬砾石层或堆积层的松软地层。
图1为改性土钻进及灌注改性材料工作原理示意图。
图2为帷幕桩示意图。
图3为帷幕桩A-A剖面示意图。
图4A为钻头喷射口示意图。
B为喷射口双向布置示意图。
C为喷射口三向布置示意图。
图5A为改性土帷幕示意图。
B改性土帷幕工作程序示意图。
图6为实施例。
现结合附图进一步叙述本发明参见图1～5用钻机1在已事先打入的护坡桩11之间钻桩间孔14，钻机可以采用机械牵引、液压传动或履带吊方式通过缆绳2升降钻杆3，在钻杆3的末端螺纹连接钻头4，钻杆3是空心钢管，在靠近钻头上端留喷射口12，喷射口的位置视加固与改性的需要可以在两侧设置，或在圆形钻头上呈三角形排列。喷射口的内部呈流线形。高压泵6与高压管5、吸浆管7固定连接，吸浆管7从水池8中吸入的水，通过高压泵6及高压管进入钻机的钻杆3，从喷射口12喷出高压水，压力达到10～35兆帕/cm2。钻杆3通过可旋转钻杆接头与钻机连接。高压泵5与钻杆接头边缘用O型圈密封连接，钻探深度增加时，钻杆之间螺纹连接，连接处用O型圈密封。如欲灌注改性液体时，将吸浆管7插入改性液池9，该改性液池中存贮通过搅拌桶10搅拌按一定配合比拌合的水泥浆或水玻璃。该水泥浆的水灰比为1∶1，其中灰浆配合比(重量比)为水泥∶粉煤灰∶早强减水剂＝100∶20∶3，按上述配合比，其7天的强度可以达到28天强度的50%，从而可以提前开挖基坑或边坡。也可以采取其它改性材料与其它配合比来达到早强目的。水泥浆水灰比的比例也可以根据需要调整。
其工程程序如图5，首先，对欲开挖地层钻入或打入护坡桩11，对二个护坡桩11中间的桩间土钻孔14，高压水通过空心钻杆3，至喷射口12喷出破碎并搅拌地层中的土，随着空心钻杆3的向下移动，高压喷射水柱15也随之下降，直至预定深度。高压水喷射成孔以后，将吸浆管7移至吸浆池9，开动高压泵6，通过钻杆3下部的喷射口12喷射改性液体16，强化并对钻杆周围土壤改性，这种改性加固的过程是由下而上进行的，即随着钻杆3的旋转提升，土层自下而上得到改性加固。这一成孔及加固的过程，是在短时间内完成的，因而不致因高压水喷射而威胁已成护坡桩的稳定与安全。钻杆3的上升与下降方式，通过固定在钻杆3上的旋转开关17可以采取旋转方式或不旋转方式。
本发明的施工方法适用于淤泥层、流砂层、粉砂层、轻亚粘土、湿陷性黄土层、砾石层、回填土层及各种含水地层以及它们的组合地层。
本发明护坡桩及改性土的深度可达30～50米。
实施例1参见图6在两幢旧楼房之间开挖基坑，原设计加固帷幕Φ600mm，钢筋混凝土护坡桩60根，每根桩都紧排在一起，地下水位-2.6米，为了确保防渗密封效果，要求帷幕护坡桩定位准确桩孔垂直，不然易出现施工间隙，达不到稳定已成建筑物及防止地下水渗漏的效果。
采用本发明的施工方法，其设计方案可变更为采用Φ600mm的钢筋混凝土护坡桩40根，桩与桩之间留有300mm缝隙，这样，护坡桩从60根减至40根，桩间土采用改性土处理后与桩连成一体形成帷幕。
施工中使用的机具包括76型震动钻机一台，SNC-H300型注浆车一台;水泥浆搅拌桶一个，高压管200米。
桩间土高压水粉碎的主要参数为钻杆升降速度25cm/分;水泵压力18～20兆帕/cm2;
钻杆旋转速度20转/分;喷咀直径Φ2.5mm2个;
喷咀对称排列在钻杆左右侧;
改性液体采用水泥粉煤灰浆∶水灰比1∶1;
灰浆中水泥∶粉煤灰∶SJ-1型早强减水剂＝100∶20∶3;
改性液7天强度达28天强度的50%;
本实施例的土层剖面自上而下为回填土(-2.0);
轻亚粘土(-4.40米);粉砂(-9.10米);
亚粘土(-12.10米);轻亚粘土(-16.00米)，亚粘土(-21.15米);
护坡桩深15米。
施工人员5～6人，降低成本16%，30米深度单孔打桩灌注作业时间仅需2小时。
实施例2欲加固回填土和粉土地层，原设计帷幕为两排交错紧靠的Φ600mm加固桩，每根桩边至边间距为200mm，第一排为钢筋混凝土桩64根，第二排桩设置于第一排间隙处的一侧，采用Φ400mm素混凝土桩64根与第一排桩相切。这种工法施工要求高，要求准确定位，其垂直度都是零，否则就会出现缝隙，或在Φ400mm桩施工中损坏Φ600mm的第一排桩。
采用本发明的施工方法，可以取消第二排Φ400mm的素混凝土桩，而采取桩间土改性帷幕的方案。
欲在旧楼附近开挖基坑，其加固方案是距旧楼1.3米范围，采用护坡桩加改性土帷幕，大于1.3米距离处，采用两排护坡桩、经对比试验、护坡桩加改性土帷幕地段的桩间土设有渗水现象，没有泥土坍落。而采用两排护坡桩的地段出现了渗水现象，桩间土不断坍落，增加了基桩的施工难度。
权利要求
1.一种桩间土改性帷幕的施工方法，其特征是对按间隔排列的护坡桩中间的桩间土，用高压水射流喷射通过欲加固地层至预定设计深度之后，高压灌注改性液体加固地层，该法包括(1)用公知的钻机升降钻杆，该钻机与钻杆接头可旋转连接接通水池的高压泵通过高压管与钻杆连通，在钻杆靠近钻头端对称设置或呈等腰三角形设置喷射口，使高压射流喷射粉碎搅拌钻杆喷射口周围土层，该喷射口随着钻杆朝地面以下旋转或不旋转移动；(2)待钻杆达到欲加固地层的预定设计深度之后，接通改性液的高压泵通过高压管与钻杆连通，在钻杆的喷射口处喷射高压改性液体加固喷射口周围土层，该喷射口随着钻杆往上提升旋转上升或不旋转上升；(3)改性液体，包括公知的水泥浆，水泥粉煤灰浆，水泥石灰浆，或水玻璃，其中水泥与添加剂组合浆加早强减水剂。
2.按权利要求1所述的桩间土改性帷幕的施工方法，其特征在于高压泵输入压力在10～35兆帕/cm2之间。
3.按权利要求1所述的桩间土改性帷幕的施工方法，其特征在于钻杆钻进与灌浆的主要工艺参数为钻杆升降速度25厘米/分;旋转速度20转/分;喷咀直径Φ1.5mm～5mm。
4.按权利要求1所述的桩间土改性帷幕的施工方法，其特征在于高压水与高压改性液体共用一套高压泵与高压管，将吸浆管放入水池，开动高压泵得到的高压水，通过钻杆喷射口向土层喷射;将吸浆管放入改性液池，开动高压泵得到的高压水，通过钻杆喷射口向土层喷射，在钻杆旋转上升或不旋转上升过程中，将喷射的改性液体渗入欲加固土层。
全文摘要
一种桩间土改性帷幕的施工方法，对按间隔排列护坡桩中间的桩间土，用高压水射流喷射，通过欲加固地层至预定设计深度之后，高压灌注改性液体加固地层。从而达到使桩间土防渗、防坍塌的目的。又能做到保持已成桩及已成建筑物的稳定。施工机具简单，工效高。本工法容易穿透覆盖的硬质土质，顺利达到预定深度。
文档编号E02D3/12GK1067940SQ92109160
公开日1993年1月13日 申请日期1992年8月8日 优先权日1992年8月8日
发明者张平潮 申请人:北京市地铁地基工程公司