本發(fā)明屬于一種預(yù)應(yīng)力水泥土攪拌樁及其施工方法。

背景技術(shù)：

水泥土攪拌樁是用于加固飽和軟黏土低地基的一種方法，它利用水泥作為固化劑，通過特制的攪拌機(jī)械，在地基深處將軟土和固化劑強(qiáng)制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基。

現(xiàn)水泥土攪拌樁的施工方法是：定樁位后，移動(dòng)攪拌樁機(jī)到達(dá)指定樁位，鉆前預(yù)先拌制漿液，深層攪拌機(jī)預(yù)攪下沉同時(shí)，后臺拌制水泥漿液，待壓漿前將漿液放入集料斗中；攪拌下沉，啟動(dòng)深層攪拌樁機(jī)轉(zhuǎn)盤，待攪拌頭轉(zhuǎn)速正常后，方可使鉆桿沿導(dǎo)向架邊下沉邊攪拌；噴漿攪拌提升，下沉到達(dá)設(shè)計(jì)深度后，開啟灰漿泵，通過管路送漿至攪拌頭出漿口，出漿后啟動(dòng)攪拌樁機(jī)及拉緊鏈條裝置，緩慢提升鉆桿，邊噴漿攪拌邊提升鉆桿，使?jié){液和土體充分拌和，漿液凝固后在土中形成固結(jié)體。施工完一根樁后，移動(dòng)樁機(jī)至下一根樁位，重復(fù)以上步驟進(jìn)行下一根樁的施工。

傳統(tǒng)的水泥土攪拌樁為圓柱體型，與地基土層的接觸面積小,磨擦系數(shù)低，橫向契合性差,使水泥土攪拌樁的承托力下降，造成其上的建筑物沉降，使建筑物的使用壽命縮短。目前，水泥土攪拌樁的使用長度一般小于15m，對于樁長超過15m以上的情況，尤其是20米以上的超長水泥土攪拌樁，能否有效將上部荷載傳遞到深層地基土中，是需迫切解決的問題。水泥土攪拌樁樁身強(qiáng)度較低，當(dāng)上部荷載增大時(shí)，樁體上部有效樁長范圍內(nèi)，水泥土攪拌樁與土之間的側(cè)摩阻力會(huì)增加，直到樁土之間發(fā)生剪切破壞；而在樁體有效樁長以外范圍，樁土共同變形使得側(cè)摩阻力難以得到發(fā)揮。因此，有必要采取措施對樁體下部進(jìn)行加固處理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是一種預(yù)應(yīng)力水泥土攪拌樁及其施工方法，具有樁體與地基土層的接觸面積大,磨擦系數(shù)高，橫向契合性強(qiáng),樁身強(qiáng)度高，樁上部荷載能有效傳遞到深層地基土中，承托力高，方法簡單實(shí)用和使用效果好的優(yōu)點(diǎn)。

為此,本發(fā)明的一種預(yù)應(yīng)力水泥土攪拌樁由水泥土所組成，預(yù)應(yīng)力水泥土攪拌樁的樁柱體周壁上設(shè)有由加壓注入增量漿液擠壓鉆孔樁壁周邊泥土形成的與樁柱體連成一體的不規(guī)則的凸部，樁柱體中設(shè)有預(yù)應(yīng)力鋼筋，位于樁頂上的預(yù)應(yīng)力鋼筋端部設(shè)有錨具和承壓板。所述的在預(yù)應(yīng)力鋼筋自樁頂端向下的9～12m段上設(shè)有塑料套管，塑料套管下端與對應(yīng)處的預(yù)應(yīng)力鋼筋之間為密封部，塑料套管下部的預(yù)應(yīng)力鋼筋為螺旋型。所述的不規(guī)則的凸部為凸出樁柱體周壁的不規(guī)則半圓球體，或?yàn)闃涓鶢钔共?。所述的預(yù)應(yīng)力水泥土攪拌樁能與水泥土攪拌樁交叉布置在地基中。所述的預(yù)應(yīng)力鋼筋軸線與樁柱體軸線重合。

一種預(yù)應(yīng)力水泥土攪拌樁的施工方法，包括如下步驟：

(1)根據(jù)施工圖在施工現(xiàn)場定出樁位，放好攪拌樁樁位后，移動(dòng)攪拌樁機(jī)到達(dá)指定樁位，制備好預(yù)應(yīng)力鋼筋、錨具、承壓板和塑料套管，預(yù)應(yīng)力鋼筋自樁頂往下9～12m范圍內(nèi)加設(shè)套管，插入預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)套管下部與鋼筋間的空隙需密封，套管下部鋼筋預(yù)制成螺旋形。

(2)調(diào)整好攪拌樁機(jī)的導(dǎo)向架垂直度，預(yù)先拌制漿液，深層攪拌機(jī)預(yù)攪下沉同時(shí)，后臺拌制水泥漿液，待壓漿前將漿液放入集料斗中，選用水泥標(biāo)號425#普通硅酸水泥拌制漿液，水灰比控制在0.55～0.60范圍，要求每米深層攪拌樁水泥用量大于60kg。

(3)攪拌下沉，啟動(dòng)深層攪拌樁機(jī)轉(zhuǎn)盤，待攪拌頭轉(zhuǎn)速正常后，使鉆桿沿導(dǎo)向架邊下沉邊攪拌。

(4)噴漿攪拌提升，待攪拌頭下沉到達(dá)樁孔設(shè)計(jì)深度后，開啟灰漿泵，通過鉆桿內(nèi)管路送漿至攪拌頭出漿口后進(jìn)入樁孔中，出漿后啟動(dòng)攪拌樁機(jī)及拉緊鏈條裝置，按設(shè)計(jì)確定的提升速度0.50～0.8m/min邊噴漿攪拌邊提升鉆桿，使?jié){液和樁孔中的土體充分拌和。

(5)分段加壓壓入增量漿液，當(dāng)鉆桿噴漿攪拌提升至距離鉆孔底面設(shè)計(jì)深度1/n高度時(shí)，停止提升鉆桿，加壓灰漿泵繼續(xù)向下攪拌頭出漿口下段的樁孔中壓入增量漿液，壓入的增量漿液占下段的樁孔中壓入漿液設(shè)計(jì)量的10～40%，或依設(shè)計(jì)壓入的適量的增量漿液。

(6)在該段壓入完增量漿液后，繼續(xù)依步驟(4)邊噴漿攪拌邊提升鉆桿,當(dāng)鉆桿噴漿攪拌提升至距離鉆孔底面設(shè)計(jì)深度2/n高度時(shí)，停止提升鉆桿，加壓灰漿泵繼續(xù)向下攪拌頭出漿口下段的樁孔中壓入增量漿液，壓入的增量漿液占該2/n段樁孔中壓入漿液設(shè)計(jì)量的10～40%，或依設(shè)計(jì)壓入的適量的增量漿液；

(7)重復(fù)步驟(6)至攪拌鉆頭提升至樁頂以上500mm高后，關(guān)閉灰漿泵，重復(fù)攪拌下沉至設(shè)計(jì)深度，下沉速度按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。

(8)噴漿重復(fù)攪拌提升，下沉到達(dá)設(shè)計(jì)深度后，噴漿重復(fù)攪拌提升，一直將攪拌鉆頭提升至地面。

(9)在樁體孔中水泥土未凝固之前，將預(yù)應(yīng)力鋼筋沿水泥土攪拌樁軸線插入樁體中，可采用旋轉(zhuǎn)下沉的方式，預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量及間距據(jù)樁徑以及樁體強(qiáng)度確定，插入的預(yù)應(yīng)力鋼筋達(dá)到預(yù)定深度后，將預(yù)應(yīng)力鋼筋上部固定在承壓板上，待水泥土攪拌樁達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%后，在樁頂上部施加預(yù)應(yīng)力，并用c15混凝土對樁頂做密封帽處理，形成預(yù)應(yīng)力水泥土攪拌樁。

(10)樁機(jī)移位，施工完一根樁后，移動(dòng)樁機(jī)至下一根樁位，重復(fù)以上步驟進(jìn)行下一根樁的施工。

所述的n大于或等于3。所述的壓入的增量漿液由向下向上段逐漸增加，或相等，或上、下段壓入的增量漿液小于中段壓入的增量漿液。所述的壓入增量漿液時(shí)，壓漿泵的壓力大于噴漿攪拌注漿壓力。所述的壓入增量漿液是從樁體軸心線向四周擴(kuò)散。

上述結(jié)構(gòu)達(dá)到了本發(fā)明的目的。

本發(fā)明具有樁體與地基土層的接觸面積大,磨擦系數(shù)高，橫向契合性強(qiáng),樁身強(qiáng)度高，樁上部荷載能有效傳遞到深層地基土中，承托力高，方法簡單實(shí)用和使用效果好的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，預(yù)應(yīng)力鋼筋系統(tǒng)與水泥土攪拌樁共同作用，能夠防止樁體發(fā)生較大的位移，能有效將樁體的上部荷載有效傳遞到深層地基中。預(yù)應(yīng)力水泥土攪拌樁的樁柱體周壁上設(shè)有由加壓注入增量漿液擠壓鉆孔樁壁周邊泥土形成的與樁柱體連成一體的不規(guī)則的凸部，不規(guī)則的凸部對樁體形成如樹根狀支撐，也極大地增加了樁體與地基土層的接觸面積大,提高了樁體的承載能力，樁體磨擦系數(shù)高，橫向契合性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，取得了預(yù)想不到的效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的水泥土攪拌樁搭配使用在基坑中示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1和圖2所示，一種預(yù)應(yīng)力水泥土攪拌樁由水泥土1所組成，預(yù)應(yīng)力水泥土攪拌樁的樁柱體周壁上設(shè)有由加壓注入增量漿液擠壓鉆孔樁壁周邊泥土形成的與樁柱體2連成一體的不規(guī)則的凸部。所述的不規(guī)則的凸部為凸出樁柱體周壁的不規(guī)則半圓球體21，或?yàn)闃涓鶢钔共?2。

樁柱體中設(shè)有預(yù)應(yīng)力鋼筋3。位于樁頂上的預(yù)應(yīng)力鋼筋端部設(shè)有錨具6和承壓板7。所述的在預(yù)應(yīng)力鋼筋自樁頂端向下的9～12m段上設(shè)有塑料套管4，塑料套管下端與對應(yīng)處的預(yù)應(yīng)力鋼筋之間為密封部。塑料套管下部的預(yù)應(yīng)力鋼筋為螺旋型。

所述的預(yù)應(yīng)力水泥土攪拌樁能與水泥土攪拌樁交叉布置在地基中。所述的預(yù)應(yīng)力鋼筋軸線與樁柱體軸線重合。

一種預(yù)應(yīng)力水泥土攪拌樁的施工方法，包括如下步驟：

(1)根據(jù)施工圖在施工現(xiàn)場定出樁位，放好攪拌樁樁位后，移動(dòng)攪拌樁機(jī)到達(dá)指定樁位，制備好預(yù)應(yīng)力鋼筋、錨具、承壓板和塑料套管，預(yù)應(yīng)力鋼筋自樁頂往下9～12m范圍內(nèi)加設(shè)套管，插入預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)套管下部與鋼筋間的空隙需密封，以保證預(yù)應(yīng)力鋼筋強(qiáng)度，套管下部鋼筋預(yù)制成螺旋形。

(2)調(diào)整好攪拌樁機(jī)的導(dǎo)向架垂直度，預(yù)先拌制漿液，深層攪拌機(jī)預(yù)攪下沉同時(shí)，后臺拌制水泥漿液，待壓漿前將漿液放入集料斗中，選用水泥標(biāo)號425#普通硅酸水泥拌制漿液，水灰比控制在0.55～0.60范圍，要求每米深層攪拌樁水泥用量大于60kg。

(3)攪拌下沉，啟動(dòng)深層攪拌樁機(jī)轉(zhuǎn)盤，待攪拌頭轉(zhuǎn)速正常后，使鉆桿沿導(dǎo)向架邊下沉邊攪拌。

(4)噴漿攪拌提升，待攪拌頭下沉到達(dá)樁孔設(shè)計(jì)深度后，開啟灰漿泵，通過鉆桿內(nèi)管路送漿至攪拌頭出漿口后進(jìn)入樁孔中，出漿后啟動(dòng)攪拌樁機(jī)及拉緊鏈條裝置，按設(shè)計(jì)確定的提升速度0.50～0.8m/min邊噴漿攪拌邊提升鉆桿，使?jié){液和樁孔中的土體充分拌和。

(5)分段加壓壓入增量漿液，當(dāng)鉆桿噴漿攪拌的鉆頭提升至鉆頭下端的樁孔長度占樁孔整體長度1/n高度時(shí)，停止提升鉆桿，加壓灰漿泵繼續(xù)向下攪拌頭出漿口下段的樁孔中壓入增量漿液，壓入的增量漿液占下段的樁孔中壓入漿液設(shè)計(jì)量的10～40%，或依設(shè)計(jì)壓入的適量的增量漿液。設(shè)計(jì)壓入的適量的增量漿液應(yīng)考慮土質(zhì)的強(qiáng)度。通常，停止提升鉆桿待壓入增量漿液段的樁孔長度為2～3m。

所述的壓入增量漿液時(shí)，壓漿泵的壓力大于噴漿攪拌注漿壓力。壓漿泵的壓力應(yīng)保證壓入的增量漿液能擠壓該段樁孔壁周邊泥土且向外凸進(jìn)，形成不規(guī)則的凸部。

(6)在該段壓入完增量漿液后，繼續(xù)依步驟(4)邊噴漿攪拌邊提升鉆桿,當(dāng)鉆桿噴漿攪拌的鉆頭提升至鉆頭下端的樁孔長度占樁孔整體長度2/n高度時(shí)，停止提升鉆桿，加壓灰漿泵繼續(xù)向下攪拌頭出漿口下段的樁孔中壓入增量漿液，壓入的增量漿液占該2/n段樁孔中壓入漿液設(shè)計(jì)量的10～40%，或依設(shè)計(jì)壓入的適量的增量漿液。

(7)重復(fù)步驟(6)至攪拌鉆頭提升至樁頂以上500mm高后，關(guān)閉灰漿泵，重復(fù)攪拌下沉至設(shè)計(jì)深度，下沉速度按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。

(8)噴漿重復(fù)攪拌提升，下沉到達(dá)設(shè)計(jì)深度后，噴漿重復(fù)攪拌提升，一直將攪拌鉆頭提升至地面。

(9)在樁體孔中水泥土未凝固之前，將預(yù)應(yīng)力鋼筋沿水泥土攪拌樁軸線插入樁體中?？刹捎眯D(zhuǎn)下沉的方式，預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量及間距據(jù)樁徑以及樁體強(qiáng)度確定，插入的預(yù)應(yīng)力鋼筋達(dá)到預(yù)定深度后，將預(yù)應(yīng)力鋼筋上部固定在承壓板上，待水泥土攪拌樁達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%后，在樁頂上部施加預(yù)應(yīng)力，并用c15混凝土對樁頂做密封帽5處理，形成預(yù)應(yīng)力水泥土攪拌樁。

(10)樁機(jī)移位，施工完一根樁后，移動(dòng)樁機(jī)至下一根樁位，重復(fù)以上步驟進(jìn)行下一根樁的施工。

所述的n大于或等于3。即：可依樁體長度將樁體分成大于或等于3的分段加壓壓入增量漿液段。

所述的壓入的增量漿液由向下向上段逐漸增加，形成v型樁柱體?；蛳嗟?，形成在樁柱體周壁上不規(guī)則的凸部?；蛏稀⑾露螇喝氲脑隽繚{液小于中段壓入的增量漿液，形成梭型樁柱體。

所述的壓入增量漿液是從樁體軸心線向四周擴(kuò)散，以保證柱體周壁上不規(guī)則凸部的均布性。

總之,本發(fā)明具有樁體與地基土層的接觸面積大,磨擦系數(shù)高，橫向契合性強(qiáng),樁身強(qiáng)度高，樁上部荷載能有效傳遞到深層地基土中，承托力高，方法簡單實(shí)用和使用效果好的優(yōu)點(diǎn)。