现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工方法技术

本发明专利技术公开了一种现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工方法，属于软土地基加固领域，主要是通过多功能水泥搅拌桩机来实现现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工，它是在水泥土搅拌桩成型后，可运用钻杆振动上升将钻杆内的波纹管和钻头同步留置在水泥土搅拌桩的中心作为芯模，在水泥土搅拌桩的水泥土初凝后，再在波纹管内现浇混凝土芯而形成劲性芯桩。因此，通过这种施工方法并配合相应的多功能水泥搅拌桩机，只需一台水泥搅拌桩机就能一次性完成水泥土搅拌桩和劲性芯桩的施工，且对已搅拌成型的水泥土搅拌桩质量无任何影响，也不会扰动水泥土的凝结成型，不推挤水泥土而导致水泥土的不均匀性，还具有构造合理、施工方便、质量可靠、经济节约等优点。

Construction method of cast-in-place concrete core cement soil mixing pile

The invention discloses a construction method of a cast-in-place concrete core cement soil mixing pile, which belongs to the field of strengthening the soft soil foundation, mainly through the multi-function cement mixing pile machine to realize the construction of the cast-in-place concrete core cement soil mixing pile. It can be used by the drilling rod to increase the ripple inside the drill rod after the cement soil mixing pile is formed. The tube and the bit are kept in the center of the cement soil mixing pile as the core, and the concrete core is poured in the bellows after the cement soil of the cement soil mixing pile is first set, and the strength core pile is formed. Therefore, through this construction method and the corresponding multi-function cement mixing pile machine, only one cement mixing pile machine can complete the construction of cement soil mixing pile and hard core pile at one time, and has no effect on the quality of stirred cement soil mixing pile, and it will not disturb the setting of cement soil and not push the water. The inhomogeneity of cement-soil caused by soil has the advantages of reasonable structure, convenient construction, reliable quality and economical saving.

【技术实现步骤摘要】
现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工方法
本专利技术涉及一种软土地基的加固领域，尤其是指现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工方法。
技术介绍
水泥土搅拌桩是利用水泥搅拌桩机，将水泥浆或水泥粉与软土在原位搅拌，搅拌后形成柱状水泥土体，水泥和软土将产生一系列物理—化学反应，使软土硬结改性。改性后的软土强度远大于天然强度，其压缩性、渗水性比天然软土大大降低。由于水泥土搅拌桩本身是水泥和土体经过各种物理化学反应而形成的，桩身压缩性的变形较大，强度也只是介于土体和水泥体之间，往往达不到设计要求的强度，同时在地表附近抗剪强度较低，因而不能满足工程需要。20世纪70年代中期，国外开始在水泥土搅拌桩中心插入劲性材料，如钢筋混凝土、混凝土、钢材等形成劲性芯桩，芯桩在水泥土搅拌桩初凝前插入其中,形成复合受力桩的一种新桩型。该桩型利用水泥土搅拌桩较大的接触面积来提供侧摩阻力,同时利用高强度的芯桩承担竖向荷载,使两种桩型的优势同时得到较好发挥,是一种比较经济有效的地基处理方法。20世纪80年代中期，国内开始研究和试验劲性芯桩水泥土搅拌桩,目前仍在进行深入研究和推广之中。水泥土搅拌桩内形成劲性芯桩主要有三种方法：一是将劲性芯桩用静压或振动方式插入，即类似于日本的“SMW”(SoilMixingWall)工法；二是将劲性芯模插入后再灌注水泥混凝土的方法，即公开的中国专利号为ZL201120340788.2，名称为“塑料套管混凝土桩劲芯刚柔同体组合桩”；三是采用长螺旋钻机或洛阳铲将水泥土搅拌桩内部掏孔至设计深度，插入钢筋笼、浇筑水泥混凝土。对于水泥土搅拌桩本身而言，方法一、二实质上相同的，劲性芯桩在水泥土搅拌桩初凝前插入预制完成的劲性芯桩或劲性芯模，在一定程度上对已搅拌成型的水泥土搅拌桩产生不良影响，如扰动了水泥土的凝结成型、使水泥土产生推挤导致不均匀性、扩挤后土体难以达到预期的桩体布置等；方法三在水泥土搅拌桩内部掏孔也影响水泥土搅拌桩质量，且功效低下，质量难以控制。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供一种构造合理、施工方便、质量可靠、经济节约的现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工方法。本专利技术的技术问题通过以下技术方案实现：一种现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工方法，包括如下步骤：步骤一、根据水泥土搅拌桩的长度和直径选择或制作水泥搅拌桩机，设计钻杆内外直径和滑槽尺寸，以及波纹管规格尺寸，法兰、抱箍、拉杆、拉杆栓和钻头的尺寸；步骤二、组装下钻杆、波纹管、钻头，以及由拉杆、拉杆栓、抱箍共同组成的紧固组件；①由下钻杆顶端的法兰处装入波纹管；②将钻头顶面与波纹管下端作密封固定；③由下钻杆顶端的法兰处向波纹管内装入拉杆，该拉杆下端与钻头之间以拉杆螺栓作可拆式连接；④拉杆栓从下钻杆一侧的滑槽穿入，并水平穿过拉杆环后从下钻杆另一侧的滑槽穿出，插销孔内插入插销作临时固定；⑤紧贴拉杆栓下部将抱箍套在下钻杆外，拧紧翼板上的紧固螺栓，并使抱箍抱紧在下钻杆外；⑥在下钻杆与波纹管之间的缝隙和波纹管内灌水检查，保证钻头顶面与下钻杆底端、钻头顶面与波纹管下端的相接处均不漏水；步骤三、水泥搅拌桩机就位并安装下钻杆①测量放样后，多功能水泥搅拌桩机就位；②将组装好的下钻杆起吊至水泥搅拌桩机的动力头底部的上钻杆底端，并将上钻杆和下钻杆进行法兰连接以形成完整的钻杆；③钻杆和钻头定位准确后，定位夹固定钻杆、钻头的位置；步骤四、压浆管组外接固化剂输送泵并输送水泥浆；步骤五、启动动力头的旋转功能，钻杆搅拌旋转喷浆下沉至软土层内的要求深度；步骤六、钻杆搅拌旋转喷浆上升至地面；步骤七、重复步骤五～步骤六共三次，水泥土搅拌桩施工完成；步骤八、钻杆搅拌旋转不喷浆下沉至离水泥土搅拌桩规定深度以上1m～1.5m，动力头停止工作；步骤九、留置波纹管①注水管外接水泵并向波纹管内注满水；②卸去抱箍；③人工或使用辅助机械压住拉杆栓的两端；④启动动力头的振动功能，钻杆缓慢上升，拉杆栓从滑槽顶部滑至滑槽底部时即停止动力头的振动上升，并撤除拉杆栓两端的压住力；⑤抽出拉杆栓；⑥再次启动动力头的振动功能，钻杆缓慢上升，将钻头、拉杆和波纹管同步留置在水泥搅拌桩的中心；⑦拆除上钻杆和下钻杆的法兰连接，动力头转动一定角度使上钻杆和下钻杆分离；⑧使用人工或辅助机械旋转拉杆上端，并拆除拉杆下端与钻头的连接，抽出拉杆；步骤十、待水泥土搅拌桩的水泥浆初凝后，抽干波纹管内水；步骤十一、根据需要在波纹管内安放钢筋笼；步骤十二、在波纹管内灌注混凝土并养护，至此单根现浇混凝土芯水泥土搅拌桩施工完毕，水泥搅拌桩机转至下一根现浇混凝土芯水泥土搅拌桩施工。所述的水泥土搅拌桩施工完成后，钻杆、波纹管和钻头均处于水泥土搅拌桩底端的设计高度，在波纹管内注满水，且钻杆开始振动上升时，波纹管所受的向上摩阻力为最大，并满足如下公式：公式一、当时，；当时，；于是钻杆受到波纹管长度向下的摩擦力而减少的提升力，即波纹管长度受到钻杆向上的提升力产生的摩擦力总和为公式二、波纹管长度受到钻杆向上的提升力产生的摩擦力总和小于波纹管和钻头自重和波纹管内水体重量之和，钻杆振动上升时便能把波纹管留置在水泥土搅拌桩内；在公式一、公式二中，——钻杆上任一点深度截面，；——钻杆上任一点深度向上的提升力，；——钻杆上任一点深度向上的提升力引起的波纹管的正压力，；——钻杆顶端向上的提升力，；——钻杆底端向上的提升力，；——待定系数，，为钻杆顶端向上的提升力，；——波纹管受到钻杆向上的摩擦力总和，；——波纹管与钻杆内位置的偏差半径，；——波纹管与钻杆之间的摩擦系数，无量纲；——波纹管与钻杆内位置的偏差系数，由试验确定，无试验数据时，取；——波纹管留置在水泥土搅拌桩中的长度，；——波纹管上任一截面深度与钻杆垂直轴的夹角，；——波纹管和钻头自重，；——波纹管内水体重量，。所述的波纹管外径比下钻杆内径小2mm~4mm，波纹管顶部侧壁设有排气孔，波纹管下端与钻头顶面之间设有作粘结密封固定的环氧树脂，该钻头成漏斗状，并与波纹管为同一材质制成。所述的现浇混凝土芯长度比水泥土搅拌桩短1m~1.5m，现浇混凝土芯直径与水泥土搅拌桩直径之比不小于0.3，现浇混凝土芯的外包水泥土厚度不小于120mm，现浇混凝土芯自身的长宽之比不大于80，该现浇混凝土芯为直接灌注水泥混凝土成型或配置钢筋。所述的压浆管组包括固定在钻杆外壁的垂直压浆管、及设置在钻杆底端并位于钻头上方的环形压浆管；所述的垂直压浆管上端外接固化剂输送泵，垂直压浆管下端连通环形压浆管，该环形压浆管上设有多个喷浆头。所述的水泥搅拌桩机包括机身、吊绳、动力头和空心结构的钻杆，该钻杆内设有向钻杆底端喷出水泥浆的压浆管组，钻杆外表面设有搅拌片，该搅拌片被钻杆带动旋转而在软土层内混合搅拌水泥浆和土体并形成水泥土搅拌桩；所述的机身与钻杆之间设有刚性连接并定位钻杆位置的定位夹。与现有技术相比，本专利技术主要通过一款多功能水泥搅拌桩机来实现现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工方法，它是在钻杆外表面的搅拌片被钻杆带动旋转而在软土层内混合搅拌水泥浆和土体并形成水泥土搅拌桩后，可运用钻杆振动上升将钻杆内的波纹管和钻头同步留置在水泥土搅拌桩的中心作为芯模，在水泥土搅拌桩的水泥土初凝后，再在波纹管内现浇混凝土芯而形成劲性芯桩。因此，通过这种施工方法并配合相应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工方法，其特征在于该施工方法包括如下步骤：步骤一、根据水泥土搅拌桩（2）的长度和直径选择或制作水泥搅拌桩机（5），设计钻杆（55）内外直径和滑槽（61）尺寸，以及波纹管（4）规格尺寸，法兰（553）、抱箍（6）、拉杆（58）、拉杆栓（583）和钻头（57）的尺寸；步骤二、组装下钻杆（552）、波纹管（4）、钻头（57），以及由拉杆（58）、拉杆栓（583）、抱箍（6）共同组成的紧固组件；①由下钻杆（552）顶端的法兰处装入波纹管（4）；②将钻头（57）顶面与波纹管（4）下端作密封固定；③由下钻杆（552）顶端的法兰（553）处向波纹管（4）内装入拉杆（58），该拉杆下端与钻头（57）之间以拉杆螺栓（582）作可拆式连接；④拉杆栓（583）从下钻杆（552）一侧的滑槽（61）穿入，并水平穿过拉杆环（581）后从下钻杆（552）另一侧的滑槽（61）穿出，插销孔内插入插销（584）作临时固定；⑤紧贴拉杆栓（583）下部将抱箍（6）套在下钻杆（552）外，拧紧翼板上的紧固螺栓，并使抱箍（6）抱紧在下钻杆（552）外；⑥在下钻杆（552）与波纹管（4）之间的缝隙和波纹管（4）内灌水检查，保证钻头（57）顶面与下钻杆（552）底端、钻头（57）顶面与波纹管（4）下端的相接处均不漏水；步骤三、水泥搅拌桩机就位并安装下钻杆①测量放样后，多功能水泥搅拌桩机就位；②将组装好的下钻杆（552）起吊至水泥搅拌桩机（5）的动力头（53）底部的上钻杆（551）底端，并将上钻杆和下钻杆进行法兰连接以形成完整的钻杆（55）；③钻杆（55）和钻头（57）定位准确后，定位夹（54）固定钻杆（55）、钻头（57）的位置；步骤四、压浆管组（59）外接固化剂输送泵并输送水泥浆；步骤五、启动动力头（53）的旋转功能，钻杆（55）搅拌旋转喷浆下沉至软土层内的要求深度；步骤六、钻杆（55）搅拌旋转喷浆上升至地面；步骤七、重复步骤五～步骤六共三次，水泥土搅拌桩（2）施工完成；步骤八、钻杆（55）搅拌旋转不喷浆下沉至离水泥土搅拌桩（2）规定深度以上1m～1.5m，动力头（53）停止工作；步骤九、留置波纹管①注水管（585）外接水泵并向波纹管（4）内注满水；②卸去抱箍（6）；③人工或使用辅助机械压住拉杆栓（583）的两端；④启动动力头（53）的振动功能，钻杆（55）缓慢上升，拉杆栓（583）从滑槽（61）顶部滑至滑槽底部时即停止动力头（53）的振动上升，并撤除拉杆栓（583）两端的压住力；⑤抽出拉杆栓（583）；⑥再次启动动力头（53）的振动功能，钻杆（55）缓慢上升，将钻头（57）、拉杆（58）和波纹管（4）同步留置在水泥搅拌桩（2）的中心；⑦拆除上钻杆（551）和下钻杆（552）的法兰连接，动力头（53）转动一定角度使上钻杆（551）和下钻杆（552）分离；⑧使用人工或辅助机械旋转拉杆（58）上端，并拆除拉杆下端与钻头（57）的连接，抽出拉杆（58）；步骤十、待水泥土搅拌桩（2）的水泥浆初凝后，抽干波纹管（4）内水；步骤十一、根据需要在波纹管（4）内安放钢筋笼；步骤十二、在波纹管（4）内灌注混凝土并养护，至此单根现浇混凝土芯水泥土搅拌桩施工完毕，水泥搅拌桩机（5）转至下一根现浇混凝土芯水泥土搅拌桩施工。...

【技术特征摘要】
1.一种现浇混凝土芯水泥土搅拌桩的施工方法，其特征在于该施工方法包括如下步骤：步骤一、根据水泥土搅拌桩（2）的长度和直径选择或制作水泥搅拌桩机（5），设计钻杆（55）内外直径和滑槽（61）尺寸，以及波纹管（4）规格尺寸，法兰（553）、抱箍（6）、拉杆（58）、拉杆栓（583）和钻头（57）的尺寸；步骤二、组装下钻杆（552）、波纹管（4）、钻头（57），以及由拉杆（58）、拉杆栓（583）、抱箍（6）共同组成的紧固组件；①由下钻杆（552）顶端的法兰处装入波纹管（4）；②将钻头（57）顶面与波纹管（4）下端作密封固定；③由下钻杆（552）顶端的法兰（553）处向波纹管（4）内装入拉杆（58），该拉杆下端与钻头（57）之间以拉杆螺栓（582）作可拆式连接；④拉杆栓（583）从下钻杆（552）一侧的滑槽（61）穿入，并水平穿过拉杆环（581）后从下钻杆（552）另一侧的滑槽（61）穿出，插销孔内插入插销（584）作临时固定；⑤紧贴拉杆栓（583）下部将抱箍（6）套在下钻杆（552）外，拧紧翼板上的紧固螺栓，并使抱箍（6）抱紧在下钻杆（552）外；⑥在下钻杆（552）与波纹管（4）之间的缝隙和波纹管（4）内灌水检查，保证钻头（57）顶面与下钻杆（552）底端、钻头（57）顶面与波纹管（4）下端的相接处均不漏水；步骤三、水泥搅拌桩机就位并安装下钻杆①测量放样后，多功能水泥搅拌桩机就位；②将组装好的下钻杆（552）起吊至水泥搅拌桩机（5）的动力头（53）底部的上钻杆（551）底端，并将上钻杆和下钻杆进行法兰连接以形成完整的钻杆（55）；③钻杆（55）和钻头（57）定位准确后，定位夹（54）固定钻杆（55）、钻头（57）的位置；步骤四、压浆管组（59）外接固化剂输送泵并输送水泥浆；步骤五、启动动力头（53）的旋转功能，钻杆（55）搅拌旋转喷浆下沉至软土层内的要求深度；步骤六、钻杆（55）搅拌旋转喷浆上升至地面；步骤七、重复步骤五～步骤六共三次，水泥土搅拌桩（2）施工完成；步骤八、钻杆（55）搅拌旋转不喷浆下沉至离水泥土搅拌桩（2）规定深度以上1m～1.5m，动力头（53）停止工作；步骤九、留置波纹管①注水管（585）外接水泵并向波纹管（4）内注满水；②卸去抱箍（6）；③人工或使用辅助机械压住拉杆栓（583）的两端；④启动动力头（53）的振动功能，钻杆（55）缓慢上升，拉杆栓（583）从滑槽（61）顶部滑至滑槽底部时即停止动力头（53）的振动上升，并撤除拉杆栓（583）两端的压住力；⑤抽出拉杆栓（583）；⑥再次启动动力头（53）的振动功能，钻杆（55）缓慢上升，将钻头（57）、拉杆（58）和波纹管（4）同步留置在水泥搅拌桩（2）的中心；⑦拆除上钻杆（551）和下钻杆（552）的法兰连接，动力头（53）转动一定角度使上钻杆（551）和下钻杆（552）分离；⑧使用人工或辅助机械旋转拉杆（58）上端，并拆除拉杆下端与钻头（57）的连接，抽出拉杆（58）；步骤十、待水泥土搅拌桩（2）的水泥浆初凝后，抽干波纹管（4）内水；步骤十一、根据需要在波纹管（4）内安放钢筋笼；步骤十二、在波纹管（4）内灌注混凝土并养护，至此单根现浇混凝土芯水泥土搅拌桩施工完毕，水泥搅拌桩机（5）转至下一根现浇混凝土芯水泥土搅拌桩施工。2.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈出新，周琪，潘永梅，陈久武，叶海波，胡允岳，刘名坚，单陈继，谢其云，刘淑贤，王兰忠，叶连连，
申请(专利权)人：浙江绿艺园林工程有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33