一种基于返浆数据进行高压旋喷的施工方法技术

本发明专利技术公开了一种基于返浆数据进行高压旋喷的施工方法，属于建筑工程施工技术领域，实现上述方法需要具备的设备包括水泥浆粘度计、水泥浆搅拌系统、返浆流量计、返浆引流槽、压滤系统、数据分析系统、旋喷钻机、地质钻机、旋喷钻机控制台、旋喷泵、高压泵；关键施工步骤如下：引孔施工；安装返浆流量计及水泥浆粘度计；开始旋喷施工；施工参数动态调整；旋喷返浆处理；完成旋喷桩施工。本发明专利技术通过返浆中水泥和土体的混合程度不同而引起的返浆粘度变化，进而依靠粘度参数判定旋喷的质量，进而调整施工参数，实现了施工机械化、智能化，解放了劳动力，降低施工成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于返浆数据进行高压旋喷的施工方法
本专利技术涉及建筑工程施工
，特别涉及到一种基于返浆数据进行高压旋喷的施工方法。
技术介绍
高压旋喷施工技术是以旋转的喷头喷出高速流体一边切削土体一边使水泥浆液与切碎的土体混合，经化学反应后形成坚固的加固土柱，强度可达数兆帕以上。该工法由日本NIT的中西涉博士专利技术，最初是简单的单管法(也称CCP工法)，其后又开发了二重管法、三重管法等。单管法仅喷射水泥浆液；二重管法以压缩空气同轴包裹高压水泥浆液切割土体并两者相互混合，使加固体直径比单管法有较大的提高；三重管法以压缩空气同轴包裹高压水流首先切割土体，形成较大直径的碎土空隙，再以泥浆泵注入水泥浆填充与混合，使加固体直径比前两种方法有了极大的提高。之后又开发了超级旋喷技术、双高压旋喷技术、交叉喷射旋喷技术、双液旋喷技术等，使生成桩直径越来越大。我国自70年代末成功开发高压旋喷施工技术后，该工法在国内较多工程领域得到了广泛的应用，如水利工程防渗墙、城市地下工程、边坡稳定、码头、桥梁基处等。旋喷桩桩径对桩的承载力影响巨大，决定着工程的质量。而与其他桩相比，旋喷桩桩径不易控制，也不易检测。从安全角度出发，最好每一根桩都能检测到。但实际上，都是按某种比例抽检。目前，旋喷桩施工工程中常采用的检查手段有很多种，如钻孔取芯、开挖和围井试验、探地雷达和高密度电法技术、瑞利波法等。钻孔取芯是最为直接，也是应用最为广泛的检测方法，其属于后验方法，其问题在于即使发现桩径偏小，也很难采取补救方法；若发现桩径偏大，也无法弥补材料的浪费。因此，为了达到保证施工质量的同时，又降低施工成本的目标，需要新型的高压旋喷施工方法，实现施工过程中根据工况对施工参数进行实时调整，基于此，本专利技术提出一种基于返浆数据进行高压旋喷的施工方法。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提出了一种基于返浆数据进行高压旋喷的施工方法，克服了现有技术的不足。通过设置水泥浆粘度计，将原本可以直接观测而不能数量化的参数进行量化处理，通过返浆中水泥和土体的混合程度不同而引起的返浆粘度变化，进而依靠粘度参数判定旋喷的质量，进而调整施工参数，实现了施工机械化、智能化，解放了劳动力，降低施工成本。一种基于返浆数据进行高压旋喷的施工方法，其特征在于，实现上述方法需要具备的设备包括水泥浆粘度计、水泥浆搅拌系统、返浆流量计、返浆引流槽、压滤系统、数据分析系统、旋喷钻机、地质钻机、旋喷钻机控制台、旋喷泵、高压泵；水泥浆粘度计通过电线与数据分析系统连接，数据分析系统与旋喷钻机控制台通过电线连接，具体施工方法如下：步骤一：引孔施工采用地质钻机，在设计桩位上施工引孔，确保引孔的垂直度偏差不超过1.5%；步骤二：安装返浆流量计及水泥浆粘度计以设计钻孔为中心，设置半径为0.2m~1.0m的圆柱形返浆引流槽，引流槽顶部开放，在底部中心设置直径与引孔直径相同大小的开放圆孔，底部其他区域完全封闭，在底部开放圆孔下方焊接一个直径与设置引孔直径相同大小、长度为0.5-3.0m的圆形套管；圆形套管内部设置2～10个水泥浆粘度计，圆形套管底部设置返浆流量计，返浆流量计外径与引孔直径大小相同，返浆流量计与圆形套管之间采用法兰连接；引流槽上部设置回收引流通道与回浆引流通道，回收引流通道与压滤系统连接使得返浆通过多重排水、压滤形成固体水泥土块，回浆引流通道与高压泵连接使得返浆输送至水泥浆搅拌系统内重复使用；将圆形套管及返浆流量计插入引孔内部，如圆形套管与引孔之间存在间隙，采用速凝浆液进行填充，直至速凝浆液终凝；水泥浆搅拌系统的出浆口处设置2～10个水泥浆粘度计；步骤三：开始旋喷施工按设计要求配置旋喷水泥浆液并置入水泥浆搅拌系统中搅拌，采用水泥浆粘度计持续对水泥浆搅拌系统出浆口附近的水泥浆液粘度进行监测，获取水泥浆搅拌系统出浆口附近旋喷水泥浆液粘度区间范围为[k1,k2]，并将监测到的粘度数据通过电线输到数据分析系统；利用旋喷钻机将钻杆沿引孔下放到设计深度，启动旋喷泵，按照设计的喷浆压力、浆液流量、提升速度进行旋喷施工，设定单位时间内旋喷泵的注浆流量为q，当钻杆开始提升喷浆时，浆液从孔底向地表流动，返浆流量计及水泥浆粘度计持续监测流过其表面的浆液的粘度，设定圆形套管内多个水泥浆粘度计监测到的水泥浆粘度平均值为w，单位时间内返浆流量计监测到的水泥浆流量为Q，并将监测到的粘度数据通过电线输到数据分析系统；步骤四：施工参数动态调整当粘度值w不小于k2*(1+70%)时，减小浆液的流量直至达到最小流量Qmin，减小旋喷压力直至减小到最小旋喷压力Fmin，增大提升速度直至增大到最大提升速度Smax；当粘度值w位于k1*(1+30%)至k2*(1+70%)之间时，保持当前的施工参数不变，继续施工；当粘度值w不大于k1*(1+30%)时，根据返浆量进行施工参数调整，具体调整过程如下：（1）当返浆流量Q不小于注浆流量q的70%时，增大浆液的流量直至达到最大流量Qmax，增大旋喷压力直至增大到最大旋喷压力Fmax，降低提升速度直至降低到最低提升速度Smin；（2）当返浆流量Q小于注浆量q的70%时，增大浆液的流量直至达到最大流量Qmax，增大旋喷压力直至增大到最大旋喷压力Fmax，同时采用间歇性上提的方式进行提钻，即在某一固定位置上持续旋喷1min～3min，停止喷浆并将旋喷钻头向上提升10cm～50cm固定后，再持续喷射1min～3min，重复采用该方法进行提升、旋喷；步骤五：旋喷返浆处理当粘度值w不大于k1或不小于k1*(1+30%)时，开启回收引流通道，关闭回浆引流通道，返浆经过回收引流通道进入压滤系统，通过多重排水、压滤形成固体水泥土块并运送至施工场地外；当粘度值w介于k1至k1*(1+30%)之间时，开启回浆引流通道，关闭回收引流通道，返浆经过高压泵输送至水泥浆搅拌系统内进行重复使用；步骤六：将旋喷钻头提升至设定标高，停止旋喷施工作业，静置一段时间，采用低压力进行浆液回灌，待浆液初凝达到设计标高后完成该旋喷桩施工。优选地，所述水泥浆粘度计为薄片状结构，水泥浆粘度计通过胶黏材料粘贴在圆形套管内壁上，并在圆形套管内壁上均匀分布，且相互之间无覆盖，水泥浆粘度计通过胶黏材料粘贴在水泥浆搅拌系统内壁，并沿出浆口周围均匀分布，且相互之间无覆盖，水泥浆粘度计的量程为50mPa·s，测量精度为0.1mPa·s。优选地，所述引流槽、套管均为钢铁材质，引流槽和套管之间通过法兰连接，引流槽的高度为0.5m～1.0m，引流槽的厚度为3mm～5mm，套管的壁厚为3mm～5mm。优选地，所述采集粘度数据的时间间隔为间隔为2s~120s；数据采集间隔随返浆流量的大小而改变，当返浆流量不大于100L/min时，数据采集间隔为20s～120s，当返浆流量介于100L/min～300L/min时，数据采集间隔为10s～30s，当返浆流量不小于300L/min时，数据采集间隔为2s～20s。本专利技术所带来的有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于返浆数据进行高压旋喷的施工方法，其特征在于，实现上述方法需要具备的设备包括水泥浆粘度计、水泥浆搅拌系统、返浆流量计、返浆引流槽、压滤系统、数据分析系统、旋喷钻机、地质钻机、旋喷钻机控制台、旋喷泵、高压泵；水泥浆粘度计通过电线与数据分析系统连接，数据分析系统与旋喷钻机控制台通过电线连接，具体施工方法如下：/n步骤一：引孔施工/n采用地质钻机，在设计桩位上施工引孔，确保引孔的垂直度偏差不超过1.5%；/n步骤二：安装返浆流量计及水泥浆粘度计/n以设计钻孔为中心，设置半径为0.2m~1.0m的圆柱形返浆引流槽，引流槽顶部开放，在底部中心设置直径与引孔直径相同大小的开放圆孔，底部其他区域完全封闭，在底部开放圆孔下方焊接一个直径与设置引孔直径相同大小、长度为0.5-3.0m的圆形套管；圆形套管内部设置2～10个水泥浆粘度计，圆形套管底部设置返浆流量计，返浆流量计外径与引孔直径大小相同，返浆流量计与圆形套管之间采用法兰连接；引流槽上部设置回收引流通道与回浆引流通道，回收引流通道与压滤系统连接使得返浆通过多重排水、压滤形成固体水泥土块，回浆引流通道与高压泵连接使得返浆输送至水泥浆搅拌系统内重复使用；将圆形套管及返浆流量计插入引孔内部，如圆形套管与引孔之间存在间隙，采用速凝浆液进行填充，直至速凝浆液终凝；水泥浆搅拌系统的出浆口处设置2～10个水泥浆粘度计；/n步骤三：开始旋喷施工/n按设计要求配置旋喷水泥浆液并置入水泥浆搅拌系统中搅拌，采用水泥浆粘度计持续对水泥浆搅拌系统出浆口附近的水泥浆液粘度进行监测，获取水泥浆搅拌系统出浆口附近旋喷水泥浆液粘度区间范围为[k1, k2]，并将监测到的粘度数据通过电线输到数据分析系统；/n利用旋喷钻机将钻杆沿引孔下放到设计深度，启动旋喷泵，按照设计的喷浆压力、浆液流量、提升速度进行旋喷施工，设定单位时间内旋喷泵的注浆流量为q，当钻杆开始提升喷浆时，浆液从孔底向地表流动，返浆流量计及水泥浆粘度计持续监测流过其表面的浆液的粘度，设定圆形套管内多个水泥浆粘度计监测到的水泥浆粘度平均值为w，单位时间内返浆流量计监测到的水泥浆流量为Q，并将监测到的粘度数据通过电线输到数据分析系统；/n步骤四：施工参数动态调整/n当粘度值w不小于k2*(1+70%)时，减小浆液的流量直至达到最小流量Qmin，减小旋喷压力直至减小到最小旋喷压力Fmin，增大提升速度直至增大到最大提升速度Smax；/n当粘度值w位于k1*(1+30%)至k2*(1+70%)之间时，保持当前的施工参数不变，继续施工；/n当粘度值w不大于k1*(1+30%)时，根据返浆量进行施工参数调整，具体调整过程如下：/n（1）当返浆流量Q不小于注浆流量q的70%时，增大浆液的流量直至达到最大流量Qmax，增大旋喷压力直至增大到最大旋喷压力Fmax，降低提升速度直至降低到最低提升速度Smin；/n（2）当返浆流量Q小于注浆量q的70%时，增大浆液的流量直至达到最大流量Qmax，增大旋喷压力直至增大到最大旋喷压力Fmax，同时采用间歇性上提的方式进行提钻，即在某一固定位置上持续旋喷1min～3min，停止喷浆并将旋喷钻头向上提升10cm～50cm固定后，再持续喷射1min～3min，重复采用该方法进行提升、旋喷；/n步骤五：旋喷返浆处理/n当粘度值w不大于k1或不小于k1*(1+30%)时，开启回收引流通道，关闭回浆引流通道，返浆经过回收引流通道进入压滤系统，通过多重排水、压滤形成固体水泥土块并运送至施工场地外；/n当粘度值w介于k1至k1*(1+30%)之间时，开启回浆引流通道，关闭回收引流通道，返浆经过高压泵输送至水泥浆搅拌系统内进行重复使用；/n步骤六：将旋喷钻头提升至设定标高，停止旋喷施工作业，静置一段时间，采用低压力进行浆液回灌，待浆液初凝达到设计标高后完成该旋喷桩施工。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于返浆数据进行高压旋喷的施工方法，其特征在于，实现上述方法需要具备的设备包括水泥浆粘度计、水泥浆搅拌系统、返浆流量计、返浆引流槽、压滤系统、数据分析系统、旋喷钻机、地质钻机、旋喷钻机控制台、旋喷泵、高压泵；水泥浆粘度计通过电线与数据分析系统连接，数据分析系统与旋喷钻机控制台通过电线连接，具体施工方法如下：
步骤一：引孔施工
采用地质钻机，在设计桩位上施工引孔，确保引孔的垂直度偏差不超过1.5%；
步骤二：安装返浆流量计及水泥浆粘度计
以设计钻孔为中心，设置半径为0.2m~1.0m的圆柱形返浆引流槽，引流槽顶部开放，在底部中心设置直径与引孔直径相同大小的开放圆孔，底部其他区域完全封闭，在底部开放圆孔下方焊接一个直径与设置引孔直径相同大小、长度为0.5-3.0m的圆形套管；圆形套管内部设置2～10个水泥浆粘度计，圆形套管底部设置返浆流量计，返浆流量计外径与引孔直径大小相同，返浆流量计与圆形套管之间采用法兰连接；引流槽上部设置回收引流通道与回浆引流通道，回收引流通道与压滤系统连接使得返浆通过多重排水、压滤形成固体水泥土块，回浆引流通道与高压泵连接使得返浆输送至水泥浆搅拌系统内重复使用；将圆形套管及返浆流量计插入引孔内部，如圆形套管与引孔之间存在间隙，采用速凝浆液进行填充，直至速凝浆液终凝；水泥浆搅拌系统的出浆口处设置2～10个水泥浆粘度计；
步骤三：开始旋喷施工
按设计要求配置旋喷水泥浆液并置入水泥浆搅拌系统中搅拌，采用水泥浆粘度计持续对水泥浆搅拌系统出浆口附近的水泥浆液粘度进行监测，获取水泥浆搅拌系统出浆口附近旋喷水泥浆液粘度区间范围为[k1,k2]，并将监测到的粘度数据通过电线输到数据分析系统；
利用旋喷钻机将钻杆沿引孔下放到设计深度，启动旋喷泵，按照设计的喷浆压力、浆液流量、提升速度进行旋喷施工，设定单位时间内旋喷泵的注浆流量为q，当钻杆开始提升喷浆时，浆液从孔底向地表流动，返浆流量计及水泥浆粘度计持续监测流过其表面的浆液的粘度，设定圆形套管内多个水泥浆粘度计监测到的水泥浆粘度平均值为w，单位时间内返浆流量计监测到的水泥浆流量为Q，并将监测到的粘度数据通过电线输到数据分析系统；
步骤四：施工参数动态调整
当粘度值w不小于k2*(1+70%)时，减小浆液的流量直至达到最小流量Qmin，减小旋喷压力直至减小到最小旋喷压力Fmin，增大提升速度直至增大到最大提升速度Smax；
当粘度值w位于k1*(1+30%)至k2*(1+70%)之间时，保持当前的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋伟杰，朱庆凯，李建平，王伟涛，刘光磊，武思宇，
申请(专利权)人：北京中岩大地科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11