專利名稱：長螺旋噴攪振動(dòng)沉管cfg樁施工方法及其形成的cfg復(fù)合樁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑地基基礎(chǔ)施工中的成樁工藝，特別涉及一種長螺旋噴攪振動(dòng)沉管 CFG(水泥、粉煤灰、碎石)樁及其成樁方法。用于復(fù)合地基樁，也可用于護(hù)坡樁、帷幕樁、基 礎(chǔ)樁抗壓樁及抗拔抗浮樁的母樁的成樁。
背景技術(shù)：
CFG樁復(fù)合地基以其廣泛的實(shí)用性以及比鋼筋混凝土樁基廉價(jià)的多的優(yōu)勢(shì)，得到 了迅速的推廣應(yīng)用，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。振動(dòng)沉管CRi樁復(fù)合地基在較 軟地層中應(yīng)用有其較大的優(yōu)勢(shì)，設(shè)備簡(jiǎn)單而便宜，施工速度快，干作業(yè)，作業(yè)條件好。但多年 來應(yīng)用實(shí)踐證明，振動(dòng)沉管CFG樁施工中也存在諸多不盡人意之處。例如有振動(dòng)有噪音，對(duì) 環(huán)境影響較大，尤其遇到砂或砂卵石等密實(shí)地層時(shí)，為達(dá)到設(shè)計(jì)深度，留振時(shí)間長，或改用 更大功率沉管設(shè)備，則其振動(dòng)和噪音就更大，對(duì)環(huán)境影響也更大。如本人曾主持過一個(gè)振動(dòng) 沉管ere樁工程，距民房尚有近百米的距離，但由于用75kW振動(dòng)錘，致使居民有明顯震感， 門窗發(fā)出沙沙聲響，更有一家門不能關(guān)上，施工中遇到了居民猛烈的反擊，停工一月有余， 最后被迫修改了設(shè)計(jì)方案。因振動(dòng)、噪音的緣故，在城市中已漸趨淘汰。遇到上下分段軟硬不同地層時(shí)，硬層不易通過，而軟層易縮頸甚至斷樁，承載力不 能滿足設(shè)計(jì)要求，振動(dòng)沉管CRi樁質(zhì)量就達(dá)不到保證。而當(dāng)硬層為砂層時(shí)，而水位又恰位于 該層，振動(dòng)沉管就易使孔隙水產(chǎn)生超孔隙水壓力，在施打新樁時(shí)易將已施樁“擠斷”。凡此種 種，不一而足，所有這些都制約了振動(dòng)沉管CRi樁的應(yīng)用，使得廉價(jià)設(shè)備不能使用，干作業(yè) 而快速的施工優(yōu)勢(shì)達(dá)不到發(fā)揮，許多非城市地域也將其淘汰。近幾年來長螺旋成孔壓灌混凝土后插鋼筋籠成樁專利技術(shù)的廣泛應(yīng)用，所采用的 后插鋼筋籠振動(dòng)錘常用的為15 30kW，其振動(dòng)噪音人們是可以接受的。這就給我們一個(gè)啟 示，采用15 30kw的振動(dòng)錘在攪拌后的水泥土中施工ere樁，其產(chǎn)生的振動(dòng)噪音是可以被 人們接受的。有文獻(xiàn)報(bào)道，無論攪拌樁或旋噴樁形成的水泥土樁與其周圍的土沒有明確的界 限，這使得攪拌或旋噴形成的水泥土樁與土的側(cè)摩阻是普通混凝土樁側(cè)摩阻的5倍之多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種振動(dòng)沉管CFG樁及其施工方法，以解決其振動(dòng)噪音擾民對(duì) 鄰近建構(gòu)筑物及地下管線道路等的影響損壞，同時(shí)使得其易于實(shí)施，廣泛適用，施工質(zhì)量易 于保證，大大提高其單樁承載力，取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益社會(huì)效益。本發(fā)明的技術(shù)方案是先采用長螺旋鉆機(jī)進(jìn)行引孔，然后回填至設(shè)計(jì)位置，如遇易 塌孔地層，反轉(zhuǎn)上提，土留在孔內(nèi)，換旋噴攪拌樁專用復(fù)合鉆具對(duì)準(zhǔn)引孔孔位，進(jìn)行旋噴鉆 進(jìn)至設(shè)計(jì)孔底，依據(jù)地層不同由變頻器控制定噴提升速度進(jìn)行定噴上提至設(shè)計(jì)標(biāo)高，再次 旋噴下行，旋轉(zhuǎn)角度再次定噴上行至設(shè)計(jì)標(biāo)高形成如圖所示水泥土樁。振動(dòng)沉管設(shè)備就位，利用振動(dòng)錘及沉管(所用沉管可以是帶4個(gè)凸耳的異型管)自重或加以振動(dòng)輔助下行至設(shè) 計(jì)位置，灌料后振動(dòng)上提形成振動(dòng)沉管CFG樁。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是長螺旋旋噴攪拌樁的應(yīng)用使得硬土層鉆進(jìn)變得不再困難，多噴 嘴旋噴并轉(zhuǎn)角定噴可形成多個(gè)帶“耳朵”的水泥土樁，其側(cè)摩阻就更大，其中形成的CRi樁 單樁承載力也就更大，從而使振動(dòng)沉管CRi樁易于實(shí)施，廣泛適用，質(zhì)量易于保證，同時(shí)也 大大提高其承載力，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。


圖1是本發(fā)明的工藝流程圖；圖2是本發(fā)明施工形成的樁體第一實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2的A-A剖視圖；圖4是本發(fā)明施工形成的樁體第二實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4的B-B剖視圖；圖6是本發(fā)明施工形成的樁體第三實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是圖6的C-C剖視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的基本工藝流程如圖1所示，依次進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)三通一平、測(cè)量放線定樁位，采 用長螺旋鉆機(jī)引孔鉆到設(shè)計(jì)深度，并選土回填至不塌孔位置或離孔口 1/3 1/4處(需要 時(shí)可將反轉(zhuǎn)上提土留在孔內(nèi))。然后將旋噴攪拌樁機(jī)就位，并用高壓泵送水泥漿旋噴攪拌下 行至設(shè)計(jì)深度，隨后依次進(jìn)行定噴上升、旋噴下行、轉(zhuǎn)換角度再定噴上升形成水泥土樁1。在 形成水泥土樁1的過程中，采用變頻器控制提升旋噴攪拌樁機(jī)的鉆具速度，實(shí)施分段變速。 然后將振動(dòng)沉管樁機(jī)就位下沉至該水泥土樁1軸心內(nèi)的設(shè)計(jì)深度，隨后灌CFG料振動(dòng)(將 振動(dòng)沉管樁機(jī))提升至設(shè)計(jì)標(biāo)高，在水泥土樁1軸線形成直徑較小(一般是水泥土樁1直 徑的1/2 2/3)的CFG樁3，至此，便形成本發(fā)明的成樁。最后驗(yàn)收成樁并進(jìn)行下一根樁施 工。上述形成水泥土樁1使用的水泥等材料進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收，送試驗(yàn)室復(fù)試，水泥漿攪拌/清水儲(chǔ) 備，水泥漿經(jīng)振動(dòng)篩過濾，高壓泵泵送水泥漿。所述的水泥土樁1可以是圓柱形，在水泥土樁1的外周面形成滲透層5 (如圖6和 圖7所示)，也可是在圓柱形樁芯1 (采用旋噴攪拌形成)的外周面設(shè)有多個(gè)沿圓周均布的 凸耳2 (采用定噴形成)，如圖2 圖5所示。所述的CFG樁3的形狀可以是圖3和圖5所示的圓柱形，也可以是圖6和圖7所 示的在圓柱形樁芯(采用旋噴攪拌形成)的外周面設(shè)有多個(gè)沿圓周均布的凸耳4(形成該 現(xiàn)狀的CFG樁3，需采用截面如圖7所示的CFG樁3的異型沉管的振動(dòng)沉管樁機(jī)按照常規(guī)方 法施工)。變頻器是依據(jù)重載種類、鉆機(jī)主卷揚(yáng)電機(jī)功率大小，轉(zhuǎn)數(shù)以及級(jí)別進(jìn)行選擇，并安 裝在不易碰撞、不易雨淋且容易看到容易操作的司機(jī)室里?？筛鶕?jù)地層不同，水位不同，實(shí) 現(xiàn)分段變速控制，對(duì)于硬質(zhì)地層減速提升，反之加速提升，所形成的樁是變直徑樁，提高了 側(cè)摩阻力，提高單樁承載力，同時(shí)節(jié)能明顯，原需要300kW發(fā)電機(jī)，加變頻器后只要250kW發(fā) 電機(jī)就足夠。柴油節(jié)省不少。電機(jī)電流由原180A降到50 60A。操作感覺也很靈便。
水泥漿使用的水泥可采用普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、或粉煤灰水泥等；粉 煤灰有低標(biāo)號(hào)水泥作用，同時(shí)可節(jié)約水泥；必要時(shí)加入早強(qiáng)劑，以提高其早期強(qiáng)度，縮短凝 結(jié)時(shí)間。下面是本發(fā)明的兩個(gè)具體實(shí)施例實(shí)施例1，某工程地上30層，基坑深8m，伐板基礎(chǔ)，坑底以下土層是粉細(xì)砂層厚 4. 2 5. 0m，粘性土、粉土厚8. 1 9. 5m,中砂厚5. O 5. 8m。砂卵石厚大于10m。設(shè)計(jì)開 始選用樁基礎(chǔ)，經(jīng)比較后地基處理方案選CFG樁復(fù)合地基，樁長以進(jìn)入中砂1 2m為宜，經(jīng) 優(yōu)化設(shè)計(jì)采用長螺旋噴攪振動(dòng)沉管CFG樁，采用先制作長螺旋噴攪水泥土樁做母樁，利用 當(dāng)?shù)貎r(jià)廉的振動(dòng)沉管(采用20kW小型振動(dòng)錘)工藝在該水泥土樁中心做成CFG樁(樁長 小于噴攪樁Im)，形成復(fù)合地基，大幅度提高單樁承載力，達(dá)到了造價(jià)低、工期短、質(zhì)量好的 目的。實(shí)施例2，某軟土地層，地上6層住宅及3層廠房，基礎(chǔ)埋深1. 5m，條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ) 下粘性土層承載力80 90kPa，空隙比0. 85 1. 0，厚度10. 2 11. 5m，下部為第四紀(jì)沉 積粉細(xì)砂，中密，厚3. 5 4. 2m。設(shè)計(jì)開始選用樁基礎(chǔ)，經(jīng)比較后地基處理方案選CFG樁復(fù) 合地基，樁長以進(jìn)入粉細(xì)砂1. 5m為宜，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)采用長螺旋噴攪振動(dòng)沉管Cre樁，采用先 制作長螺旋噴攪水泥土樁做母樁，利用當(dāng)?shù)貎r(jià)廉的振動(dòng)沉管(采用15kW小型振動(dòng)錘)工藝 在該水泥土樁中心做成CFG樁(樁長小于噴攪樁Im)，形成復(fù)合地基，大幅度提高單樁承載 力，減小沉降量，達(dá)到了造價(jià)低、工期短、質(zhì)量好的目的。
權(quán)利要求
一種長螺旋噴攪振動(dòng)沉管CFG樁施工方法，其特征在于先采用長螺旋鉆機(jī)進(jìn)行引孔；然后回填至設(shè)計(jì)位置，如遇易塌孔地層，反轉(zhuǎn)上提，土留在孔內(nèi)；然后換旋噴攪拌樁復(fù)合鉆具對(duì)準(zhǔn)引孔孔位，進(jìn)行旋噴鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)孔底，隨后依據(jù)地層不同由變頻器控制提升旋噴攪拌樁復(fù)合鉆具速度進(jìn)行旋噴上提至設(shè)計(jì)標(biāo)高，或者依據(jù)地層不同由變頻器控制定噴提升速度進(jìn)行定噴上提至設(shè)計(jì)標(biāo)高，再次旋噴下去，旋轉(zhuǎn)角度再次定噴上行至設(shè)計(jì)標(biāo)高形成帶多個(gè)凸耳的水泥土樁；然后將小功率振動(dòng)沉管設(shè)備就位，利用該小功率振動(dòng)沉管設(shè)備的振動(dòng)錘及沉管自重或加以振動(dòng)輔助下行至設(shè)計(jì)位置，灌料后振動(dòng)上提，在該水泥土樁的軸心形成振動(dòng)沉管CFG樁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長螺旋噴攪振動(dòng)沉管CFG樁施工方法，其特征在于所述的 振動(dòng)沉管CRi樁為圓柱形或在圓周帶有凸耳，采用截面與該振動(dòng)沉管CFG樁相同截面的圓 管或異型管沉管施工形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長螺旋噴攪振動(dòng)沉管CRi樁及其施工方法，其特征在于所 述的提升旋噴攪拌樁復(fù)合鉆具速度由變頻器控制，根據(jù)不同地質(zhì)的地層情況分段變速，對(duì) 于硬質(zhì)地層減速提升，反之加速提升，形成的水泥土樁是變直徑樁，可以較大幅度提高單樁 承載力，同時(shí)節(jié)能。
4.一種采用權(quán)利要求1、2或3所述的長螺旋噴攪振動(dòng)沉管CFG樁施工方法形成的CFG 復(fù)合樁體，其特征在于包括水泥土樁和CRi樁，CFG樁位于水泥土樁的軸心；該水泥土樁是 圓柱形或者是在圓柱形樁芯的外周面設(shè)有多個(gè)沿圓周均布的凸耳，在該水泥土樁的外周面 形成滲透層；該CFG樁形狀是圓柱形，或是在圓柱形樁芯的外周面設(shè)有多個(gè)沿圓周均布的 凸耳。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的CFG復(fù)合樁體，其特征在于所述的水泥土樁使用的水泥采 用普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、或粉煤灰水泥等；粉煤灰有低標(biāo)號(hào)水泥作用，同時(shí)可 節(jié)約水泥；必要時(shí)加入早強(qiáng)劑，以提高其早期強(qiáng)度，縮短凝結(jié)時(shí)間。
全文摘要
一種長螺旋噴攪振動(dòng)沉管CFG樁施工方法，采用長螺旋鉆機(jī)進(jìn)行引孔；回填至設(shè)計(jì)位置；然后換旋噴攪拌樁復(fù)合鉆具對(duì)準(zhǔn)引孔孔位，進(jìn)行旋噴鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)孔底；依據(jù)地層不同由變頻器控制定噴提升速度進(jìn)行定噴上提至設(shè)計(jì)標(biāo)高，再次旋噴下去，旋轉(zhuǎn)角度再次定噴上行至設(shè)計(jì)標(biāo)高形成帶多個(gè)凸耳的水泥土樁；然后將小功率振動(dòng)沉管設(shè)備就位，利用該小功率振動(dòng)沉管設(shè)備的振動(dòng)錘及沉管自重或加以振動(dòng)輔助下行至設(shè)計(jì)位置，灌料后振動(dòng)上提，在該水泥土樁的軸心形成振動(dòng)沉管CFG樁。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是長螺旋旋噴攪拌樁的應(yīng)用使得硬土層鉆進(jìn)變得不再困難，多噴嘴旋噴并轉(zhuǎn)角定噴可形成多個(gè)帶凸耳的水泥土樁，其側(cè)摩阻就更大，其中形成的CFG樁單樁承載力也就更大。
文檔編號(hào)E02D5/46GK101962950SQ20101028253
公開日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月14日
發(fā)明者何世鳴, 司呈慶, 周與誠, 張明中, 李江, 李長生, 楊敏, 洪偉, 王之軍, 王建明, 田震遠(yuǎn), 程金霞, 翟宇翔, 賈城, 陳輝, 黃鑫峰 申請(qǐng)人:北京建材地質(zhì)工程公司;中材地質(zhì)工程勘查研究院;北京城建科技促進(jìn)會(huì)