專利名稱：：長螺旋旋噴攪拌水泥土帷幕樁及其施工方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于建筑地基基礎施工中的成樁，特別涉及一種旋噴攪拌水泥土樁及其成樁的施工方法。適用于形成止水(也稱為隔水或截水)帷幕樁、復合地基樁，基礎樁、抗拔(浮)復合樁及護坡復合樁的母樁，尤其在較硬土層(如北京地區(qū)的較硬土層)中更顯優(yōu)勢。
背景技術：
：水泥土攪拌樁由于其施工簡便、成本低廉而被廣泛應用于地基處理、基坑支護及止水帷幕樁等領域，但采用現有設備在較硬土層進行攪拌樁(即使是單純的旋噴樁)施工時受到了極大限制。例如某工程釆用了在每兩根鋼筋混凝土護坡樁(樁中心間距1.6m)之間設置兩根直徑600mm的單管旋噴水泥土樁，基坑開挖后，觀測止水效果并不理想，而且個別旋噴水泥土樁垂直度也未能達到設計要求。為此人們開始積極地改進方法，采用復合的方式解決上述問題便應運而生，例如公開號CN1078519專利公開了"鉆孔注漿成樁法及鉆具旋噴裝置"(92106176.5)采用了在長螺旋鉆具上設置旋噴裝置的方法，主要用于形成擴大頭，擴大了旋噴和長螺旋兩種工藝的適用范圍。再如^Hf號CN2223653的專利^Hf了"噴攪注漿處理地基裝置"(95216200.8)，提供了一種用深層攪拌法和高壓噴射法相結合的噴漿處理地基裝置，主要用于地基處理，以達到增大地基面積和承栽力的目的。另外，公開號CN1504613的專利公開了"防水樁擋墻的成型方法及其使用的螺旋鉆機"，其防水樁擋墻的成型方法，包括以下步驟(l)用螺旋鉆機鉆孔，鉆到設計的旋噴深度時，開動泥漿泵，調整水泥漿噴嘴的噴射壓力和螺旋鉆鉆桿的鉆進速度，使水泥漿噴嘴旋噴水泥漿，形成擴孔護壁；(2)待鉆孔達到設計的鉆孔深度時，使鉆桿停止轉動，此時一邊提升鉆桿，一邊壓灌混凝土，混凝土壓灌到設計高度時，形成混凝土樁；(3)根據設計的需要按上述步驟依次成樁，形成防水擋墻。其中防水樁擋墻的成型方法主要用于在制作鋼筋混凝土護坡樁的同時利用旋噴形成防水擋墻。3另一種現有的防水樁擋墻的成型方法，其包括以下步驟(l)用螺旋鉆機鉆孔；(2)待鉆孔達到設計的鉆孔深度時，使鉆具停止轉動，調整噴嘴的方向、鉆具的提升速度和噴嘴壓力，此時一邊提升鉆具，一邊壓灌混凝土，同時定噴水泥漿，定噴到設計高度后，定噴停止，混凝土壓灌到設計高度時，移開鉆具，將鋼筋籠插入樁孔內的混凝土中至鉆孔底部，形成鋼筋混凝土樁；(3)根據設計的需要按上述步驟依次成樁，形成防水擋墻。所述的防水樁擋墻的成型方法存在以下缺點1、可行性差以北京地區(qū)直徑800mm護坡樁支護體系為例，樁間距一般1.5~1.6m常用，樁間凈距為0.7~0.8m,采用上述任何一種旋噴方法，其噴射半徑至少要達到0.4~0.45m才可保證形成連接好的"防水擋墻"，保證止水效果，但是從北京地區(qū)基坑開挖來看，還沒有一個成功的實例。換言之，該方法在大部分情況下，要形成可靠的"防水擋墻"，距離實踐還有一段距離。2、施工參數不匹配采用邊壓灌混凝土邊選噴提升鉆具，兩者之間需要一個合適的匹配參數，否則只能保證其中一項的正常效果，如果保證壓灌混凝土連續(xù)(其泵量固定)，噴射的效果則保證不了，反之亦然。要保證噴射的效果，則壓灌混凝土連續(xù)就有困難。3、提升速度控制"舍本逐末"該專利中有一項很重要的提升速度參數控制，釆用的方法是"在鉆孔高壓噴射水泥土樁提升鉆桿的過程中，要求水泥漿面保持距地面0.5m左右。""噴射灌漿的水泥土不冒出地面"。"見孔口溢流時，連續(xù)提升鉆桿"。旋噴切削土層保證其止水效果是"本"，保證水泥土不冒出地面是"末"，追求表面美觀，舍本逐末是質量保證的大忌。4、水泥用量偏大因該工法實質是以旋噴為主的工法，水泥用量偏大，以直徑600mm旋噴樁為例，每米水泥用量達200~250kg。5、缺少測量放線定樁位控制步驟測量放線定樁位步驟是保證樁位準確的前提，事實上該專利持有人在北京曾施工的一項帷幕工程因無事先測量》文線定樁位，造成開挖后止水效果不理想，同時也能看到有未噴到的樁間縫隙。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的就是提供一種長螺旋旋噴攪拌水泥土帷幕樁及其施工方法，以解決現有技術存在的可行性差，施工參數不匹配，提升速度控制不合理，水泥用量偏大，以及不能保證樁位準確的問題。為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種長螺旋旋噴攪拌水泥土帷幕樁及其施工方法，首先用常規(guī)方法形成間隔分布的多根護坡樁，其特征在于然后依次進行如下工藝步驟(1)確定樁位測量放線，將帷幕樁布置在相鄰的兩根護坡樁后一定距離或兩沖莊之間；(2)引孔采用長螺旋鉆機鉆出引孔，以確定帷幕樁準確位置，并排除地下障礙；(3)旋噴攪拌鉆進利用長螺旋旋噴攪拌樁鉆具邊鉆進邊旋噴水泥漿，邊攪拌至設計孔底標高；(4)旋噴攪拌提鉆形成帷幕樁成樁上返時邊旋噴或定噴水泥漿，邊攪拌至設計標高成樁。本發(fā)明的有益效果是帷幕樁施工完成后，對施工情況進行現場檢查，開挖后考察帷幕樁成樁及止水效果，經檢驗，成樁情況良好，達到設計要求。經現場測量，樁徑可達900mm,帷幕樁與護坡樁連接緊密，止水效果顯著；對現場原料用量及對實際工作量統計，與在兩根護坡樁之間布兩根旋噴樁相比，可知此項技術不僅止水效果好，而且大大降低了工程造價。下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。圖1是本發(fā)明施工工藝流程圖；圖2是本發(fā)明的一根帷幕樁與相鄰的兩根護坡樁的截面結構示意圖；圖3是本發(fā)明定向噴射形成的帷幕樁截面形狀示意圖。附圖標記說明1、地基土，2、噴射水泥漿之后的擴散樁體(直徑達cplOOO,構成帷幕樁的外圍部分)，3、引孔直徑內的樁體(構成帷幕樁的中心部分)，4、護坡樁，5、預留工作面，6、建筑物結構外墻體，7、定向噴射水泥漿形成的擴散部分。具體實施方式實施例為北京大學留學生公寓1~3#樓基坑工程。1、工程概況北京留學生公寓位于北京市海淀區(qū)中關園，是一個集住宿、^feL會議、文化交流、辦公休閑、健身娛樂于一體的綜合性公寓園區(qū)。本工程于公寓園區(qū)西部，一、二、三號樓地下部分連為一體，四、五號樓地下部分連為一體，六號樓單獨為一體。一至六號樓均為拔板勤出。本工程士0.00-51.90m。2、工程地質條件(1)地形地貌擬建場地為永定河沖積扇的中部，地形平坦，各鉆孔孔口絕對標高為49.49-49.809m(平均按49.6m考慮)。(2)地層根據鉆孔資料及土工試驗資料，擬建場地地層分為人工填土層及一般第四紀沉積層，劃分為七個大層，地層描述如下(A)人工填土(Qml):①素填土褐黃、灰褐、灰黑色，軟塑-可塑。主要由粉質粘土組成，含少量樹根及碎石、灰漆等建筑垃圾，個別鉆孔頂部為水泥路面。①-l雜填土灰褐色，稍濕，松散，主要成分為建筑垃圾。(B)新近期沉積物(Qal):②-l砂質粉土褐灰色、青灰色、局部褐黃色，很濕，稍密。夾有粘質粉土及粉質粘土，含有小貝殼及朽樹根。②-2粉砂褐黃色、灰褐色，飽和，中下密-中密，局部密實。含有機質，局部夾有砂質粉土及粘質粉土，偶夾有細砂薄層，分布不均。②-3粉質粘土灰色、褐灰色，可塑。夾有粘質粘土及重粉質粘土。含有貝殼等有機質及少量姜石，分布不均。②-4、粘質粉土褐灰色，很濕，中密，含有云母片，分布不均。(C)一般第四紀沖積物(Qd)及沖積物((/+1>1):③-l粉質粘土褐黃色，可塑局部夾有粘質粉土，含少量姜石，分布不均。③-2粘質粉土黃色、褐黃色，局部褐灰色。濕-很濕，中密。夾有粉質粘土，含少量姜石及鐵錳質氧化物，分布不均，局部缺失。③-3細砂褐黃色，中下密，飽和。含有云母和氧化鐵。細砂褐黃、黃褐色，飽和。含有云母碎片，局部含有少量姜石。-1砂質粉土褐黃色，很濕，中密，含有少量云母碎片。-2粘土褐黃色，可塑，僅64#孔揭遇。⑤重粉質粘土黃褐色、褐黃色，可塑-硬塑，含有少量鐵錳質氧化物及姜石。⑤-l粉砂:褐黃色，飽和，中密，在⑤重粉質粘土中以透鏡體形式產出。-2粉質粘土褐黃色，可塑⑤-3砂質粉土褐黃色，很濕，中密，含有云母⑥粘土黃褐色、褐黃色，可塑，含少量鐵錳結核及姜石，偶夾有重粉質粘土薄層。⑥-l粘質粉土褐黃色，很濕，中密，含有云母片。⑦砂質粉土黃褐色、褐黃色，濕-很濕，密實，偶夾有粉砂及粘質粉土。局部缺失。⑧細中砂褐黃色、黃色，中密-密實，主要有石英質的顆粒組成，含少量云母碎片。⑨卵石雜色，飽和，密實，成分以微風化的安山巖為主，含少量石英妙-巖、輝巖，中粗砂充填，粒徑一般為30-40mm,最大約60mm，含量約30_70%，沖擊鉆進較為困難。⑩細砂褐黃色、飽和，中上密，含有少量云母碎石，分布不均，僅部分鉆孔揭露。(ll)粘土褐黃、黃色，可塑-硬塑，夾有姜石，偶夾有粘質粉土及重粉質粘土薄層。(U)-l粉質粘土褐黃、黃褐色，硬塑。似卵石雜色，飽和，密實，成分以微風化的安山巖為主，含有少量石英質石少巖。中粗砂填充，粒徑一般為30-40mm,最大約60mm，含量約60-70%，本層未鉆穿。3、水文地質條件(1)地下水類型據勘察揭露，場地內地下水有4層，主要為第四紀地層中的孔隙水、擺l承壓水和承壓水，穩(wěn)定水位為0.8-3.40米，水位標高為46.20-48.82米。主要受大氣降水和地下徑流補給，水位應季節(jié)性而變化。各層地下水類型及附存條件見下表層號主要含水層地層名稱及層號地下水類型1②-l砂質粉土、②-2細砂臺地潛水2粉砂臺地潛水3⑦砂質粉土、⑧細中砂、⑨卵石微承壓水4(12)卵石承壓水(2)歷史水位1959年地下水位接近地表，近3-5年7K位絕對標高49.0m。(3)腐蝕性評價根據7jc質分析結果，場地地下水對混凝土無腐蝕性；但在干濕交替條件下，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋有弱腐蝕性。(4)降水方案考慮上層潛水及第二層水變化幅度，根據場地降水施工條件，地下水的降深及地層的滲透性，綜合考慮三側采用了管井降水方案，西側由于臨近四棟六層居民樓,決定采用止水帷幕。4、西側止水帷幕由于西側已有四棟六層居民樓，距離基坑邊緣5m左右，采用管井降水方案易導致建筑物產生沉降，故西側選用了護坡樁之間設置旋噴攪拌水泥土樁止水帷幕。本工程采用在現有相鄰的兩根護坡樁4之間布置一根旋噴攪拌帷幕樁(由中間的引孔內攪拌形成的樁3和其周圍的旋噴形成的樁2構成)。樁間高壓旋噴攪拌水泥漿形成全封閉止水帷幕，可靠的切斷坑內外水力聯系。該旋噴攪拌樁樁徑為$800mm，樁長15.5m(從地表下2.0m計算)，在現有的每兩根護坡樁中間布置一根旋噴攪拌樁。參見圖2。5、旋噴攪拌水泥土樁止水帷幕施工參數及施工準備(1)施工參數①止水帷幕樁成孔直徑0600mm，孔深15.5m,護坡樁間凈距0.8m，樁位置在兩才艮0800mm護坡樁的正中心向基坑外略偏移10~20cm。②樁垂直度允許偏差0.5%以內；③噴射水泥漿水灰比1.3~1.8,噴射壓力2030MPa。鉆桿轉速15~21r/min,提升速度1.0~1.5m/min，(2)施工準備①i支線定樁位；②水泥用R032.5，進場復試；③施工機械及附屬設施液壓步履式長螺旋鉆機(其鉆頭為長螺旋鉆頭加側噴嘴或底噴嘴，鉆桿為內空穿高壓注漿管組合式攪拌鉆桿)、往復式高壓注漿泵、配電拒、攪漿筒、振動篩、濾網、高壓管等。(3)施工前對樁位進行校驗，保證帷幕樁的位置準確；(4)引孔用0600mm直徑長螺旋鉆具鉆孔，鉆機移至樁位，鉆機調平、調直，鉆至設計標高，回填鉆出的虛土至適當為止，一般至離孔口1/4-1/3;(5)引孔完畢后，將長螺旋鉆具更換為噴攪復合鉆具，組裝調試旋噴攪拌設備，確保設備運轉正常，注漿管路暢通；(6)按照設計水灰比對水和水泥重量進行計量，在攪漿桶里攪拌均勻后，經60目振動篩過濾后，放入儲漿池中；(7)儲漿池中放置泥漿泵，對水泥漿進行不間斷攪拌，防止水泥漿沉淀；(8)注漿泵泵頭用細目紗網罩罩住，防止吸入粗顆粒物而堵塞鉆頭噴嘴；(9)復合噴攪鉆具向下鉆進時同時開動注漿泵，泵送高壓水泥漿至孔內，邊旋噴邊攪拌，給進至設計標高，按設計提升速度提升鉆具，同時旋噴攪拌，至孔口時停止泵送水泥漿和攪拌，提升鉆具至下一孔位；(10)每20棵帷幕樁從鉆孔返出的水泥土漿液中取樣，留置一組試塊，試塊尺寸為10xl0xl0cm。6質量控制帷幕樁施工應符合下列規(guī)定(1)孔深允許偏差為-50薩~+100mm;(2)孔距允許偏差為±1OOmm;(3)垂直度允許偏差為±0.5%。7應注意的問題(1)注漿泵泵壓不得小于20MPa,不得大于30MPa;(2)鉆具噴射注漿時的提升速度不得大于1.5m/min;(3)旋噴攪拌水泥土帷幕樁施工前應針對現場地層進行旋噴攪拌試驗，掌握噴射壓力和孔內噴射直徑的關系，水泥漿液噴射量和鉆具提升速度的關系，水泥摻量和止水帷幕抗?jié)B性能的關系，設定合理的施工技術參數。8旋噴攪拌水泥土樁施工主要設備參數(1)啟動柜釆用天津源順五金電器設備廠生產的XL21啟動拒<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>(4)鉆機型號采用徐州鵬達基樁工程機械研究所生產的液壓步履式長螺旋鉆機，進行上述的改裝。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>0續(xù)表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>(5)震動篩及篩網采用改裝型震動篩，網目數為60。立式過濾網，網目數為60。9成樁情況帷幕樁施工完成后，對施工情況進行現場檢查，開挖后考察帷幕樁成樁及止水效果，經檢驗，成樁情況良好，達到設計要求。經現場測量，樁徑可達900mm,帷幕樁與護坡樁連接緊密，止水效果顯著。成樁情況見下圖圖一帷幕樁與護坡樁連接處旋噴攪拌樁施工完成后，根據成樁情況及前期經驗，又進行了進一步實驗，實驗方式為鉆具下降過程中以用旋噴攪拌形式鉆進，達到設計深度后調整鉆頭噴嘴的方向，以定噴(定向噴射)的形式提升鉆具，最終形成水泥土板組合樁7,其長度(兩個凸出的擴散部分8的兩端之間的距離)達1.35m,成樁效果同樣良好。參見圖3。本工程到肥槽回填為止，樁頂位移07mm,西側五棟樓位移及沉降變形基本為零。通過本次施工，對現場原料用量及對實際工作量統計，與在兩根護坡樁之間布兩根旋噴樁相比，可知此項技術不僅效果好，而且大大降低了工程造價。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>從上述實施例可以看出，本發(fā)明與傳統帷幕止水方法相比具有四方面明顯優(yōu)點l)技術先進，止水效果可靠；2)施工速度快，效率高；3)施工造價低，經濟實惠；4)沒有泥漿污染，便于現場實現文明施工。權利要求1、一種長螺旋旋噴攪拌水泥土帷幕樁及其施工方法，首先用常規(guī)方法形成間隔分布的多根護坡樁，其特征在于然后依次進行如下工藝步驟(1)確定樁位測量放線，將帷幕樁布置在相鄰的兩根護坡樁后一定距離或兩樁之間；(2)引孔采用長螺旋鉆機鉆出引孔，以確定帷幕樁準確位置，并排除地下障礙；(3)旋噴攪拌鉆進利用長螺旋旋噴攪拌樁鉆具邊鉆進邊旋噴水泥漿，邊攪拌至設計孔底標高；(4)旋噴攪拌提鉆形成帷幕樁成樁上返時邊旋噴或定噴水泥漿，邊攪拌至設計標高成樁。2、根據權利要求1所述的長螺旋旋噴攪拌水泥土帷幕樁及其施工方法，其特征在于在鉆出所述的引孔后，將浮土回填至離孔口1/3-1/4處，以防止孔壁坍塌。3、根據權利要求1所述的長螺旋旋噴攪拌水泥土帷幕樁及其施工方法，其特征在于所述的長螺旋旋噴攪拌樁鉆具的鉆頭為長螺旋鉆頭加側噴嘴或底噴嘴，鉆桿為內空穿高壓注漿管組合式攪拌鉆桿。4、根據權利要求1所述的長螺旋旋噴攪拌水泥土帷幕樁及其施工方法，其特征在于所述的護坡樁的直徑為0800mm，間凈距為0.8m;所述的引孔直徑為0600mm,孔深15.5m，引孔的中心位置在兩根護坡樁的正中心向基坑外略偏移10~20cm。5、根據權利要求1所述的長螺旋旋噴攪拌水泥土帷幕樁及其施工方法，其特征在于所述的噴射的水泥漿的水灰的重量比為1.3-1.8,噴射壓力為2030MPa;所述的長螺旋旋噴攪拌樁鉆具的鉆進轉速為15~21r/min,提鉆速度為1.0~1.5m/min。6、根據權利要求1所述的長螺旋旋噴攪拌水泥土帷幕樁及其施工方法，其特征在于所述的引孔以及成樁的垂直度允許偏差小于0.5%。全文摘要一種長螺旋旋噴攪拌水泥土帷幕樁及其施工方法，首先用常規(guī)方法形成間隔分布的多根護坡樁，然后依次進行確定樁位、引孔、旋噴攪拌鉆進和旋噴攪拌提鉆形成帷幕樁成樁的工藝步驟。本發(fā)明的有益效果是帷幕樁施工完成后，對施工情況進行現場檢查，開挖后考察帷幕樁成樁及止水效果，經檢驗，成樁情況良好，達到設計要求。經現場測量，樁徑可達900mm，帷幕樁與護坡樁連接緊密，止水效果顯著；對現場原料用量及對實際工作量統計，與在兩根護坡樁之間布兩根旋噴樁相比，可知此項技術不僅止水效果好，而且大大降低了工程造價。文檔編號E02D5/18GK101255689SQ20081010183公開日2008年9月3日申請日期2008年3月12日優(yōu)先權日2008年3月12日發(fā)明者何世鳴,司呈慶,周與誠,孫根巖,張明中,曹風學,江李,李長生,杜高恒,敏楊,偉洪,王之軍,王建明,田震遠,程金霞,城賈,輝陳,黃鑫峰申請人:何世鳴