一种用于下水库拦沙坝振冲碎石桩的施工工艺

摘要

本发明公开了一种用于下水库拦沙坝振冲碎石桩的施工工艺，该工艺通过钻机在碎石桩和碎石桩的周围分别开设中心注浆孔和周向注浆孔，当浆液通过中心注浆孔和周向注浆孔渗透到周围松动的土体时，可将其胶结为一个整体，凝固后使得其整体密实度和有效应力大大提高，改善了桩周土体的性质，提高了承载力；另一方面，浆液在向桩侧渗透时，消除了泥皮的影响，使得桩身与桩周土的胶结能力也增强，从而提高了桩侧摩擦力，同时桩对桩周土产生了约束作用，阻止了桩周土的侧向变形。

说明书

技术领域

本发明涉及基础工程建设技术领域，特别涉及一种用于下水库拦沙坝振冲碎石桩的施工工艺。

背景技术

我国滨海、沿河等区域广泛分布有海滩土、淤泥质土等软弱地基，其中，有些区域仅浅层分布有软基；有些工程虽软基较深厚但工程荷载小，所需处理深度也较小。以上两类情况的软基，根据经验，必须采用一定的处理措施，方可达到沉降和稳定要求。因此，针对上述两类情况，在道路建设过程中必须对软弱地基进行浅层加固处理，以控制工后沉降，确保稳定安全。

目前，常用浅层地基处理方式主要有换填法、复合地基法、排水固结法、泡沫轻质土法等。换填法对提高路床压实度有明显作用，但对降低总沉降量作用较小，而且需要大量翻挖外运，不符合节能环保理念；泡沫轻质土法施工需要发泡、搅拌等多种机械，施工操作复杂，造价甚至高于水泥搅拌桩复合地基法，而且存在抗浮、耐久性等问题，因此不推荐浅层地基处理采用；水泥搅拌桩等半刚性桩复合地基工艺较成熟，但施工机械笨重，因此不推荐浅层地基处理采用；预应力混凝土管桩、钻孔灌注桩等刚性桩复合地基效果最好，但造价高，不推荐用于浅层地基处理；排水固结法性价比高，但工期长，对于工期要求紧的工程不适用。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于下水库拦沙坝振冲碎石桩的施工工艺，其改善了桩周土体的性质，提高了承载力。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种用于下水库拦沙坝振冲碎石桩的施工工艺，所述工艺包括如下步骤：

S1：清理场地，接通电源、水源；

S2：施工机具就位，起吊振冲器对准桩位；

S3：造孔：

（a）振冲器对准桩位，先开启压力水泵，振冲器末端出水口喷水后，再启动振冲器，待振冲器运行正常开始造孔，使振冲器徐徐贯入土中，直至设计的持力层；

（b）造孔过程中振冲器应处于悬垂状态；振冲器与导管之间有橡胶减震器联结，因此导管有稍微偏斜是允许的，但偏斜不能过大，防止振冲器偏离贯入方向；

S4：清孔：造孔时返出的泥浆稠或孔中有狭窄或缩孔地段应进行清孔；清孔将振冲器提出孔口或在需要扩孔地段上下反复提拉振冲器，使孔口返出泥浆变稀，保证振冲孔顺直通畅以利填料沉落；

S5：填料加密：采用强迫填料制桩工艺；制桩时连续施工，加密从孔底开始，逐段向上，中间没有漏振；当达到设计规定的加密电流和留振时间后，将振冲器上提继续进行下一个段加密，每段加密长度符合试验要求；

S6：重复步骤(5)工作，自下而上，直至加密到设计要求桩顶标高；

S7：关闭振冲器，关水，制桩结束；

S8：钻注浆孔：由钻机在碎石桩中心钻出中心注浆孔，注浆孔贯穿碎石桩的两端，并在碎石桩外围地面周向上由钻机钻出至少4个周向注浆孔；

S9:注浆：在所述中心注浆孔和周向注浆孔内插入注浆管至底部，通过注浆管分别向中心注浆孔和周向注浆孔注浆，注浆采用边压浆边均匀拔管的注浆方法，拔管应根据注浆量进行控制为主，每次拔管的间距为0.5m，并不间断注浆，至孔口翻浆比重达到注入砂浆比重95%时，可一次拔管。

通过采用上述技术方案，从中心注浆孔注入水泥浆，可提高碎石桩的密度和结构结构强度，减小碎石桩的沉降，而碎石桩周围土地上周向开设周向注浆孔，并在周向注浆孔内注入水泥浆，使碎石桩周围的砂土变硬，提高碎石桩的侧向摩擦力，进一步减小碎石桩的沉降。

进一步的，造孔和清孔的具体方法为，施工时振冲器喷水中心与孔径中心偏差不得大于5cm；振冲造孔后，成孔中心与施工图纸定位中心偏差不得大于10cm；桩顶中心与定位中心偏差不得大于桩孔直径的0.25倍；振冲器贯入土中应保持垂直；振冲器每贯入1~2m孔段，应记录一次造孔电流、水压和时间，直至贯入到试验规定的深度；完孔后应清孔1~2遍。

进一步的，所述填料方法采用强迫填料法。

通过采用上述技术方案，采用强迫填料，主要是利用振冲器的自重和振动力将孔上部填料送到孔的下部。

进一步的，所述加密方法为，制桩电压为380V，波动超过±20V不得施工；加密电流90A；留振时间10~12s；造孔水压0.4~0.6MPa，加密水压0.3~0.5MPa；加密段长度30~50cm；应用电气自动控制系统控制加密电流和留振时间；加密从孔底开始，逐段向上，中间没有漏振，加密到地表。

进一步的，注浆前首先进行注浆试验，确定水灰比和注浆压力。

通过采用上述方案，以确定合适的水灰比和注浆压力，确保注浆质量。

进一步的，在为中心注浆孔注浆过程中不断补料，注浆后桩顶浆下沉，进行回灌。

通过采用上述技术发难，由于在给注浆的过程中由于注浆管的振动会造成孔口石料下沉，故注浆过程中应不断补料，注浆后桩顶浆液会下沉，还应进行回灌作业。

综上所述，本发明具有以下有益效果：浆液渗透到周围松动的土体时，可将其胶结为一个整体，凝固后使得其整体密实度和有效应力大大提高，改善了桩周土体的性质，提高了承载力；另一方面，浆液在向桩侧渗透时，消除了泥皮的影响，使得桩身与桩周土的胶结能力也增强，从而提高了桩侧摩擦力，同时桩对桩周土产生了约束作用，阻止了桩周土的侧向变形。

附图说明

图1是发明的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的保护范围内都受到专利法的保护。

一种用于下水库拦沙坝振冲碎石桩的施工工艺，工艺包括如下步骤：

S1：清理场地，接通电源、水源；

S2：施工机具就位，起吊振冲器对准桩位；

S3：造孔：

（a）振冲器对准桩位，先开启压力水泵，振冲器末端出水口喷水后，再启动振冲器，待振冲器运行正常开始造孔，使振冲器徐徐贯入土中，直至设计的持力层；

（b）造孔过程中振冲器应处于悬垂状态；振冲器与导管之间有橡胶减震器联结，因此导管有稍微偏斜是允许的，但偏斜不能过大，防止振冲器偏离贯入方向；

S4：清孔：造孔时返出的泥浆稠或孔中有狭窄或缩孔地段应进行清孔；清孔将振冲器提出孔口或在需要扩孔地段上下反复提拉振冲器，使孔口返出泥浆变稀，保证振冲孔顺直通畅以利填料沉落；

S5：填料加密：采用强迫填料制桩工艺；制桩时连续施工，加密从孔底开始，逐段向上，中间没有漏振；当达到设计规定的加密电流和留振时间后，将振冲器上提继续进行下一个段加密，每段加密长度符合试验要求；

S6：重复步骤(5)工作，自下而上，直至加密到设计要求桩顶标高；

S7：关闭振冲器，关水，制桩结束；

S8：钻注浆孔：由钻机在碎石桩中心钻出中心注浆孔，注浆孔贯穿碎石桩的两端，并在碎石桩外围地面周向上由钻机钻出至少4个周向注浆孔；

S9:注浆：在中心注浆孔和周向注浆孔内插入注浆管至底部，通过注浆管分别向中心注浆孔和周向注浆孔注浆，注浆采用边压浆边均匀拔管的注浆方法，拔管应根据注浆量进行控制为主，每次拔管的间距为0.5m，并不间断注浆，至孔口翻浆比重达到注入砂浆比重95%时，可一次拔管。

造孔和清孔的技术要求：

①施工时振冲器喷水中心与孔径中心偏差不得大于5cm；

②振冲造孔后，成孔中心与施工图纸定位中心偏差不得大于10cm；

③桩顶中心与定位中心偏差不得大于桩孔直径的0.25倍。

④振冲器贯入土中应保持垂直。

⑤振冲器每贯入1~2m孔段，应记录一次造孔电流、水压和时间，直至贯入到试验规定的深度。

⑥完孔后应清孔1~2遍。

填料和加密的技术要求：

填料方法：采用强迫填料法。采用强迫填料，主要是利用振冲器的自重和振动力将孔上部填料送到孔的下部。

加密按下述要求进行：

①制桩电压为380V，波动超过±20V不得施工；

②加密电流90A；

③留振时间10~12s；

④造孔水压0.4~0.6MPa，加密水压0.3~0.5MPa；

⑤加密段长度30~50cm。

⑥应用电气自动控制系统控制加密电流和留振时间；

⑦加密从孔底开始，逐段向上，中间没有漏振，加密到地表。

振冲施工针对性质量保证措施及质量通病的预防纠正措施

施工过程中质量控制要素主要有：桩位偏差、施工深度、填料量、施工技术参数及在施工过程中对桩体密实度和桩间土加密效果进行随机抽检。

桩位偏差控制：

要使成桩后的桩位偏差达到规范要求，首先在造孔时要控制孔位偏移。造孔过程中发生孔位偏移原因及纠正方法如下：

①土质不均匀，造孔时向土质软的一侧偏移。

纠正方法：可使振冲器向硬土一边开始造孔，偏移量多少在现场施工中确定，也可在软土一侧倒入填料阻止桩位偏移。

②振冲器导管上端横拉杆拉绳拉力方向或松紧程度不合适造成振冲器偏移。

纠正方法：调整拉绳方向和松紧度。

③振冲器与导管安装时中心线不在垂直线上或导管弯曲。

纠正方法：调整振冲器与导管的中心线在垂直线上，对弯曲的导管应调直或更换。

④施工从一侧填料挤压振冲器导致桩位偏移。

纠正方法：改变调料方向从孔的四周加入填料。

⑤当制桩结束发现桩位偏移超过规范或设计要求时，应找准桩位重新造孔，加密成桩。

桩长控制：

①在振冲器和导管组装完后，应用钢尺丈量并在振冲器和导杆标出长度标记，一般0.5m为一段，使操作人员据此控制振冲器入土深度。

②应了解地面高程变化情况，依据地面高程确定应造孔的深度。

③施工中当地面出现下沉或淤积抬高时，振冲器入土深度也要做相应调整，以确保成桩长度。

填料量控制：

①要注意每次装载机铲斗装料多少及散落在孔外的数量。

②要核对进入施工场地的填料的总量和填入孔内填料的总量。

施工技术参数控制：

施工技术参数有加密电流、留振时间、加密段长度、造孔水压、加密水压、填料数量。

当采用加密电流，留振时间，加密段长度作为综合指标时，填料数量受上述这些指标所约束。

施工技术参数控制时应注意下列事项：

①为保证加密电流和留振时间准确性，施工中采用电气自动控制装置。在振动条件下使用，设定的加密电流值，留振时间和加密段时间可能发生变化，应及时调整；

②施工中确保加密电流、留振时间和加密段长度达到要求，否则不能结束一个段长的加密；

③振冲器的空载电流由于某种原因会有一定的波动，空载电流的控制也是施工中应注意的一个环节。因此，在施工中应经常对振冲器的空载电流进行测量记录，当与常规的空载电流差别较大时，应及时检修设备或者适当调整加密电流，以保证施工质量。

④定期检查电气设备，老化或失灵的原器件及时更换。

防止抱卡导杆的措施：

本工程振冲施工涉及的地层在施工过程中可能会发生抱卡导杆的情况，将会影响施工工效和质量。结合在以往类似振冲施工中积累了丰富的处理经验。一般采取以下措施可确保振冲成桩顺利进行。

①采用自行研制开发的大直径高强度导杆，减小导杆与振冲器连接处的直径突变，增加造孔设备自重，增强穿透能力，也可降低砂层抱卡导杆的机会。

②当出现抱卡导杆的迹象时，应及时停止下放振冲器，让振冲器停留在原深度，加大水压预冲一段时间，然后缓慢下放振冲器，在该地段附近多次上下提拉振冲器清孔，防止卡孔，实现穿透。

③当振冲器不慎卡埋在孔中，采用以上措施无效时，可使用大吨位吊车提住，启动振冲器缓慢上提，多起启动直至提出；若一时不能提出，可暂停电机运行，继续水冲，过一段时间待障碍物束缚振冲器及导管的应力解除后再按上面的步骤提拔；而当振冲器电机损坏，吊车不能提出时，可采用其他振冲器在其周围打孔，或用反铲开挖一定深度减小阻力，再使用反铲或装载机配合装载机配合吊车提拔。

保证桩头密实程度的技术措施：

①加密位置应达到基础设置高程以上1.0m，以保证桩顶密实度；

②当加密接近桩顶时，在孔口堆料强打，反复振捣，适当延长桩顶部的留振时间和增加振捣次数。

在本发明的实施例中，结合试验情况，在施工中可能存在硬夹层，造孔电流超过100A，为验证该层是否为最终持力层，应通过多次上提、下放振冲器进行控制，从而避免出现达到终孔条件假象，提高桩体的有效处理深度，保证工程质量。

在本发明的实施例中，结合试验情况，振冲加密施工时，可能存在由于土质较弱，加密电流不易达到设计值。采取振冲器提出孔口，追料压到软弱层，并多次重复上述过程，增加该施工段的填料量，减小加密段长，保证桩体密实度。

浆固碎石桩的施工工艺大致分为成孔、投石、注浆、成桩四个部分, 具体的施工过程如下所述:由钻机在碎石桩和碎石桩周围的土地上分别钻出中心注浆孔和周向注浆孔。 成孔完成后在中心注浆孔内放置投石导向管、注浆管、洗孔管。之后通过洗孔管向孔中注入清水洗孔,根据孔口流出浆液的比重, 开始向孔中投入骨料, 碎石通过料斗经投石导向管投放至孔内, 并填灌至孔口标高。投入石料的同时进行洗孔, 这样防止投入石料时碰撞孔壁引起的塌孔(孔底注入的清水可以把塌落的土冲出孔外)。骨料投满后继续洗孔, 当孔口流出浆液比重达到一定要求后停止洗孔, 开始通过注浆管向孔中注入搅拌好的水泥砂浆, 注浆采用边压浆边均匀拔管的注浆方法, 拔管应根据注浆量进行控制为主, 每次拔管的间距为0. 5m, 并不间断注浆, 至孔口翻浆比重达到注入砂浆比重95%时, 可一次拔管。在大规模注浆前首先进行注浆试验, 以确定合适的水灰比和注浆压力。为确保注浆质量。在注浆的过程中由于注浆管的振动会造成孔口石料下沉, 故注浆过程中应不断补料, 注浆后桩顶浆液会下沉, 还应进行回灌作业。周向注浆孔的施工工艺步骤上，由于是为了提高碎石桩周围的土壤硬度，因此取消了投石这一步骤。

在向中心注浆孔注浆后，浆液在自重作用下，向桩周向渗透，对于不同性质的土层，浆液的渗透范围是不同的。影响浆液渗透的因素主要与土体的孔隙率有关。一般来说，随着土体孔隙率的增加，注浆量和浆液流量也比较大，所需的注浆压力也较小。

在周向注浆孔逐渐后，改变了碎石桩周土体的组分，将土体中的空气，水分置换成为水泥水化物，从根本上解决了水、空气的侵入。且浆液渗透到周围松动的土体时，可将其胶结为一个整体，凝固后使得其整体密实度和有效应力大大提高，改善了桩周土体的性质，提高了承载力。另一方面，浆液在向桩侧渗透时，消除了泥皮的影响，使得桩身与桩周土的胶结能力也增强，从而提高了桩侧摩擦力，同时桩对桩周土产生了约束作用，阻止了桩周土的侧向变形。