專利名稱：微型鋼管混凝土樁穿透路基層加固軟弱地基施工工法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工程建設(shè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種在路基本體填筑完畢、且下覆混凝土層條件下的微型鋼管混凝土樁加固軟弱地基施工工法。
背景技術(shù)：
隨著我國工程建設(shè)的不斷發(fā)展，軟弱地基加固處理在工程項目中大量出現(xiàn)，并且成為工程項目中必須解決的重大問題。傳統(tǒng)的深層軟基處理有高壓旋噴樁、攪拌樁、CFG樁、打入樁等。但是，在各種工程建設(shè)項目軟弱地基的加固處理，尤其是地質(zhì)情況復(fù)雜、緊鄰既有構(gòu)筑物、路基本體填筑完成且下覆混凝土層時，受施工條件及施工空間制約的地方，傳統(tǒng)軟
基處理方式會受到制約，使得施工無法進行。所以，為了克服由于施工現(xiàn)場地質(zhì)、場地及設(shè)計方面的制約，滿足工程建設(shè)對地基強度的要求，急需研發(fā)新型的軟基處理方式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決傳統(tǒng)軟基處理方式不能滿足工程建設(shè)對地基強度的要求，施工無法進行的問題，而提供了一種微型鋼管混凝土樁穿透路基層加固軟弱地基施工工法。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
微型鋼管混凝土樁穿透路基層加固軟弱地基施工工法，包括以下步驟
(1)潛孔錘偏心鉆機跟管作業(yè)在路基本體上，利用偏心鉆頭邊下鉆邊跟進護筒套管，直至穿透路基本體及基底回填混凝土層；所述的潛孔錘偏心鉆機的鉆具由氣動潛孔錘、偏心鉆頭、套管和套管靴組成，鉆進時偏心鉆頭在套管靴前鉆出比套管直徑略大的鉆孔，氣動潛孔錘同時錘擊套管靴使套管同步跟進，當(dāng)套管穿透混凝土層時，將偏心鉆頭反轉(zhuǎn)回縮，使之從套管中提出，套管形成導(dǎo)向護筒；
(2)地質(zhì)鉆機成孔在護筒套管上架設(shè)地質(zhì)鉆機，保證地質(zhì)鉆機底座水平，鉆桿垂直，鉆進過程中對鉆桿進行測量，保證鉆桿傾角在1%以內(nèi)，鉆進時，低速推進，其沖擊壓力為10 12MPa，推進壓力為2. O 4. OMPa,當(dāng)?shù)谝还?jié)鉆桿推進孔內(nèi)，孔外剩余30 40cm時，開動鉆機反轉(zhuǎn)，使連接套與鉆桿脫離，人工裝上第二節(jié)鉆桿，重新對準(zhǔn)，鉆機緩慢低速連接孔內(nèi)鋼管，這樣依次接長頂進，直到設(shè)計深度；
(3)液壓振動錘沉管使用液壓振動錘將鋼管打入孔內(nèi)至設(shè)計標(biāo)高，鋼管底端加工錐形樁尖，沉管過程中保證鋼管樁垂直度小于1% ；
(4)拔除護筒套管利用潛孔錘鉆機邊旋轉(zhuǎn)邊拔除護筒套管，護筒套管拔出后經(jīng)整理循環(huán)使用；
(5)預(yù)埋注漿管道在打入鋼管內(nèi)預(yù)埋注漿管道，注漿管道采用直徑20_鍍鋅鋼管，套絲連接接長，管端封閉，管端30cm范圍內(nèi)鉆直徑2mm孔形成花管，花管段伸入鋼管樁樁底以下；
(6)安放鋼筋籠鋼筋籠的接頭采用綁扎或焊接，鋼筋籠下放后固定于鋼管孔口，保護層為I. 5 2. Ocm ；
(7 )灌注高強度混合材料成樁采用灌注高強度混合材料成樁，混合材料采用孔道壓漿劑作為早強材料；
(8)樁周注漿形成復(fù)合地基鋼管混凝土樁體凝固后，通過預(yù)埋的注漿管對樁周土體進行注漿，使樁壁與樁周土之間的空隙被水泥漿填充，形成剛性復(fù)合地基。進一步地，在用地質(zhì)鉆機成孔時，當(dāng)遇到較硬土層時，換上水力擴孔鉆頭，可以達(dá)到擴孔目的。所述的混合材料采用孔道壓漿劑作為早強材料，水泥、孔道壓漿劑、水，水膠質(zhì)量比為O. 33，優(yōu)選水泥孔道壓漿劑水的質(zhì)量比為1:0. 11:0. 367，現(xiàn)場拌制混合材料可以按
早強材料生產(chǎn)廠家及所需的早強時間由試驗室試配確定配比。
所述的灌注高強度混合材料成樁時，采用水下混凝土灌注工藝灌注高強度混合材料成樁，灌注前二次清孔，將孔內(nèi)泥土、雜物清理干凈，孔內(nèi)置換為清水，高強度混合材料由地質(zhì)鉆機鉆桿內(nèi)灌至樁底，自下而上灌注，注漿壓力控制在I. 5 2. OMPa，直至將孔內(nèi)清水全部冒出，并持續(xù)冒漿lmin。具體施工時，根據(jù)設(shè)計圖紙及要求準(zhǔn)確測量定位，保證樁位偏差及樁頂高程滿足設(shè)計要求，將潛孔錘跟管鉆機安放在設(shè)計的樁位上，并保持垂直，施工時采用用水平尺進行檢查，允許傾斜度不得大于I. 0%。由于路基本體已填筑完畢，且路基本體下有一定厚度的混凝土層，需要利用偏心鉆頭邊下鉆邊跟進護筒套管，直至穿透路基本體及基底回填混凝土層，保證地質(zhì)鉆機成孔作業(yè)時無須再穿透混凝土層，同時利用護筒套管保護路基本體不受施工影響及防止路基本體發(fā)生塌孔現(xiàn)象，潛孔錘偏心鉆機鉆具由氣動潛孔錘、偏心鉆頭、套管和套管靴組成，鉆進時偏心鉆頭在套管靴前鉆出比套管直徑略大的鉆孔，潛孔錘同時錘擊套管靴使套管同步跟進，起到保護鉆孔的目的，當(dāng)套管跟進穿透混凝土層以下時，偏心鉆頭反轉(zhuǎn)回縮，使之從套管中提出。然后在護筒套管上架設(shè)鉆機，保證鉆機底座水平，鉆桿垂直，鉆進過程中對鉆桿進行測量，保證鉆桿傾角在1%以內(nèi)，成孔時，轉(zhuǎn)速不宜過大，同時鉆機安放穩(wěn)固，以防過大顫動，使鉆桿偏離軸線，鉆進中鉆桿傾斜度控制在1%范圍內(nèi)，同時根據(jù)工程地質(zhì)條件，選擇合適的成孔工藝，諸如干成孔或泥漿護壁成孔等成孔工藝，鉆進施工中，先將鉆桿安放在鉆機的吊架上，鉆機要對準(zhǔn)已標(biāo)好的孔位，低速推進，其沖擊壓力控制在10 12MPa，推進壓力控制在2. O 4. OMPa,當(dāng)?shù)谝还?jié)鉆桿推進孔內(nèi)，孔外剩余30 40cm時,開動鉆機反轉(zhuǎn),使連接套與鉆桿脫離，人工裝上第二節(jié)鉆桿，重新對準(zhǔn)，鉆機緩慢低速連接孔內(nèi)鋼管，這樣依次接長頂進，直到設(shè)計深度，鉆機深鉆時要注意，由于計劃施工長度25m，鉆桿必須幾次搭接，隨孔深的增長，旋轉(zhuǎn)推進需要對回轉(zhuǎn)扭矩、沖擊力及推力進行控制和協(xié)調(diào)，尤其是推力要嚴(yán)格控制，不能過大。為了保證鋼管與樁周土有良好的接觸，地質(zhì)鉆機成孔孔徑略小于鋼管直徑，且地質(zhì)鉆機在軟弱地基中成孔后會略有縮孔，需使用液壓振動錘將鋼管打入孔內(nèi)至設(shè)計標(biāo)高。鋼管底端加工錐形樁尖，防止沉管過程中地下泥土、砂等進入鋼管內(nèi)；沉管過程中利用錘球隨時檢查鋼管垂直度，并隨時調(diào)整，保證鋼管樁垂直度小于1%。根據(jù)設(shè)計樁長配備鋼管，嚴(yán)格控制鋼管頂標(biāo)高，保證鋼管樁設(shè)計樁長。
利用潛孔錘鉆機邊旋轉(zhuǎn)邊拔除護筒套管，護筒套管拔出后經(jīng)整理循環(huán)使用。在打入鋼管內(nèi)預(yù)埋注漿管道，注漿管道采用直徑20mm鍍鋅鋼管，套絲連接接長，管端封閉，管端30cm范圍內(nèi)鉆直徑2mm孔形成花管，花管段伸入鋼管樁樁底以下。鋼筋籠的制作根據(jù)設(shè)計要求制作，每段鋼筋籠的長度可以視現(xiàn)場條件和機具的吊放能力而定，鋼筋籠的接頭可采用綁扎或焊接，其搭接長度應(yīng)合乎規(guī)范要求，由于微管樁的直徑均較小，故保護層取I. 5 2. 0cm，對于特殊要求另作處理，鋼筋籠下放后固定于鋼管孔口，防止孔內(nèi)注漿時鋼筋籠上浮。由于微型鋼管樁孔徑較小，普通的混凝土在澆筑過程中會產(chǎn)生離析現(xiàn)象，不能滿足強度要求，因此微管樁內(nèi)采用灌注高強度混合材料成樁，混合材料采用孔道壓漿劑作為早強材料，水泥、孔道壓漿機、水按照水膠比O. 33攪拌，灌注時，采用水下混凝土灌注工藝灌注高強度混合材料成樁，灌注前二次清孔，將孔內(nèi)泥土、雜物清理干凈，孔內(nèi)置換為清水；高強度混合材料由地質(zhì)鉆機鉆桿內(nèi)灌至樁底，自下而上灌注，注漿壓力控制在I. 5
2.OMPa,直至將孔內(nèi)清水全部冒出，并持續(xù)冒漿lmin，灌注施工完畢后，應(yīng)把注漿管等機具設(shè)備沖洗干凈，管內(nèi)機內(nèi)不得殘存水泥漿，通常把漿液換成水，在地面上噴射，以便把泥漿泵、注漿管和軟管內(nèi)的漿液全部排除。鋼管混凝土樁體凝固后，通過預(yù)埋的注漿管對樁周土體進行注漿，這樣樁壁與樁周土之間的空隙會被水泥漿填充，從而使樁側(cè)與樁周土接觸良好，鋼管混凝土樁與樁周土共同受力，形成“剛性復(fù)合地基”，同時在水泥漿的水解、水化作用，粘土顆粒與水泥水化物的作用、碳酸化作用下，更增強了微型鋼管樁與其樁周土之間膠結(jié)力，從而提高了微型鋼管樁樁周土的摩阻力。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明工法操作簡單，易于掌握，可在特定的施工條件下快速完成地基加固處理，潛孔錘跟管作業(yè)每2小時完成I根護管跟進作業(yè)，地質(zhì)鉆機每4小時成孔I根，挖掘機液壓振動錘I小時沉管I根，完成每根微型鋼管混凝土樁總用時8小時，具體來講具有以下優(yōu)點
(1)施工方便，所需施工設(shè)備小而靈活，對施工場地要求較小，尤其適用于施工條件及空間受限制的地方；
(2)安全可靠，對既有構(gòu)筑物影響小，施工時樁孔孔徑小，因而對基礎(chǔ)和地基土幾乎都不產(chǎn)生附加應(yīng)力，施工時對既有橋臺構(gòu)筑物的穩(wěn)定影響?。?br> (3)穿透能力強，能在地質(zhì)條件相當(dāng)復(fù)雜的環(huán)境中施工，能穿透各種障礙物，適用于各種不同的地質(zhì)條件；
(4)布樁形式靈活，根據(jù)實際情況的需要可以采用垂直、斜布、成排布置、交叉成網(wǎng)狀的多種布置型式。其中網(wǎng)狀布置體系由于具有良好的承載能力，單樁也能夠承受較大的拉、壓、剪及彎曲應(yīng)力；
(5)樁體體積小，結(jié)構(gòu)合理,造價低廉,施工周期短。


圖I為本發(fā)明的流程框圖。
具體實施方式
以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步說明。某特大橋橋臺與路基過渡段在線路鋪設(shè)完畢進入聯(lián)調(diào)聯(lián)試后，經(jīng)沉降觀測發(fā)現(xiàn)工后沉降不能滿足設(shè)計要求，需對橋臺與路基過渡段進行加固補強處理。因橋臺基礎(chǔ)附近存在一定厚度的混凝土，且施工場地狹小，預(yù)應(yīng)力管樁加固措施無法按設(shè)計施工到位。決定采用微型鋼管混凝土樁進行加固處理，沿路基面橫向布置16排微型鋼管混凝土樁，橫向間距
O.7m，縱向布置2排微型鋼管混凝土樁，縱向間距O. 7m ;采用內(nèi)徑120mm鋼管，壁厚不小于2mm,本工程32根微型鋼管樁采用本工法施工，6天全部完成，經(jīng)檢測施工質(zhì)量合格，因本工程對工期要求十分緊迫，充分體現(xiàn)了本工法在加快施工進度，縮短施工周期方面的特點。操作流程框圖如圖I所示，具體操作時，包括以下步驟
(1)潛孔錘偏心鉆機跟管作業(yè)在路基本體上，利用偏心鉆頭邊下鉆邊跟進護筒套管， 直至穿透路基本體及基底回填混凝土層；所述的潛孔錘偏心鉆機的鉆具由氣動潛孔錘、偏心鉆頭、套管和套管靴組成，鉆進時偏心鉆頭在套管靴前鉆出比套管直徑略大的鉆孔，氣動潛孔錘同時錘擊套管靴使套管同步跟進，當(dāng)套管穿透混凝土層時，將偏心鉆頭反轉(zhuǎn)回縮，使之從套管中提出，套管形成導(dǎo)向護筒；
(2)地質(zhì)鉆機成孔在護筒套管上架設(shè)地質(zhì)鉆機，保證地質(zhì)鉆機底座水平，鉆桿垂直，鉆進過程中對鉆桿進行測量，保證鉆桿傾角在1%以內(nèi)，鉆進時，低速推進，其沖擊壓力為10 12MPa，推進壓力為2. O 4. OMPa,當(dāng)?shù)谝还?jié)鉆桿推進孔內(nèi)，孔外剩余30 40cm時，開動鉆機反轉(zhuǎn)，使連接套與鉆桿脫離，人工裝上第二節(jié)鉆桿，重新對準(zhǔn)，鉆機緩慢低速連接孔內(nèi)鋼管，這樣依次接長頂進，直到設(shè)計深度；
(3)液壓振動錘沉管使用液壓振動錘將鋼管打入孔內(nèi)至設(shè)計標(biāo)高，鋼管底端加工錐形樁尖，沉管過程中保證鋼管樁垂直度小于1% ；
(4)拔除護筒套管利用潛孔錘鉆機邊旋轉(zhuǎn)邊拔除護筒套管，護筒套管拔出后經(jīng)整理循環(huán)使用；
(5)預(yù)埋注漿管道在打入鋼管內(nèi)預(yù)埋注漿管道，注漿管道采用直徑20_鍍鋅鋼管，套絲連接接長，管端封閉，管端30cm范圍內(nèi)鉆直徑2mm孔形成花管，花管段伸入鋼管樁樁底以下；
(6)安放鋼筋籠鋼筋籠的接頭采用綁扎或焊接，鋼筋籠下放后固定于鋼管孔口，保護層為I. 5 2. Ocm ；
(7 )灌注高強度混合材料成樁采用灌注高強度混合材料成樁，混合材料采用孔道壓漿劑作為早強材料；
(8)樁周注漿形成復(fù)合地基鋼管混凝土樁體凝固后，通過預(yù)埋的注漿管對樁周土體進行注漿，使樁壁與樁周土之間的空隙被水泥漿填充，形成剛性復(fù)合地基。在用地質(zhì)鉆機成孔時，當(dāng)遇到較硬土層時，換上水力擴孔鉆頭?；旌喜牧系乃z質(zhì)量比為0.33，優(yōu)選水泥孔道壓漿劑水的質(zhì)量比為1:0. 11:0. 367。灌注高強度混合材料成樁時，采用水下混凝土灌注工藝灌注高強度混合材料成樁，灌注前二次清孔，將孔內(nèi)泥土、雜物清理干凈，孔內(nèi)置換為清水，高強度混合材料由地質(zhì)鉆機鉆桿內(nèi)灌至樁底，自下而上灌注，注漿壓力控制在I. 5 2. OMPa，直至將孔內(nèi)清水全部冒出，并持續(xù)冒漿lmin。
權(quán)利要求
1.一種微型鋼管混凝土樁穿透路基層加固軟弱地基施工工法，其特征是包括以下步驟 (1)潛孔錘偏心鉆機跟管作業(yè)在路基本體上，利用偏心鉆頭邊下鉆邊跟進護筒套管，直至穿透路基本體及基底回填混凝土層；所述的潛孔錘偏心鉆機的鉆具由氣動潛孔錘、偏心鉆頭、套管和套管靴組成，鉆進時偏心鉆頭在套管靴前鉆出比套管直徑略大的鉆孔，氣動潛孔錘同時錘擊套管靴使套管同步跟進，當(dāng)套管穿透混凝土層時，將偏心鉆頭反轉(zhuǎn)回縮，使之從套管中提出，套管形成導(dǎo)向護筒； (2)地質(zhì)鉆機成孔在護筒套管上架設(shè)地質(zhì)鉆機，保證地質(zhì)鉆機底座水平，鉆桿垂直，鉆進過程中對鉆桿進行測量，保證鉆桿傾角在1%以內(nèi)，鉆進時，低速推進，其沖擊壓力為10 12MPa，推進壓力為2. O 4. OMPa,當(dāng)?shù)谝还?jié)鉆桿推進孔內(nèi)，孔外剩余30 40cm時，開動鉆機反轉(zhuǎn)，使連接套與鉆桿脫離，人工裝上第二節(jié)鉆桿，重新對準(zhǔn)，鉆機緩慢低速連接孔內(nèi)鋼管，這樣依次接長頂進，直到設(shè)計深度； (3)液壓振動錘沉管使用液壓振動錘將鋼管打入孔內(nèi)至設(shè)計標(biāo)高，鋼管底端加工錐形樁尖，沉管過程中保證鋼管樁垂直度小于1% ； (4)拔除護筒套管利用潛孔錘鉆機邊旋轉(zhuǎn)邊拔除護筒套管，護筒套管拔出后經(jīng)整理循環(huán)使用； (5)預(yù)埋注漿管道在打入鋼管內(nèi)預(yù)埋注漿管道，注漿管道采用直徑20_鍍鋅鋼管，套絲連接接長，管端封閉，管端30cm范圍內(nèi)鉆直徑2mm孔形成花管，花管段伸入鋼管樁樁底以下； (6)安放鋼筋籠鋼筋籠的接頭采用綁扎或焊接，鋼筋籠下放后固定于鋼管孔口，保護層為I. 5 2. Ocm ； (7 )灌注高強度混合材料成樁采用灌注高強度混合材料成樁，混合材料采用孔道壓漿劑作為早強材料； (8)樁周注漿形成復(fù)合地基鋼管混凝土樁體凝固后，通過預(yù)埋的注漿管對樁周土體進行注漿，使樁壁與樁周土之間的空隙被水泥漿填充，形成剛性復(fù)合地基。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微型鋼管混凝土樁穿透路基層加固軟弱地基施工工法，其特征是在用地質(zhì)鉆機成孔時，當(dāng)遇到較硬土層時，使用水力擴孔鉆頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微型鋼管混凝土樁穿透路基層加固軟弱地基施工工法，其特征是所述的混合材料采用孔道壓漿劑作為早強材料，水泥、孔道壓漿劑、水，水膠質(zhì)量比為O. 33。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微型鋼管混凝土樁穿透路基層加固軟弱地基施工工法，其特征是所述的水泥孔道壓漿劑水的質(zhì)量比為1:0. 11:0. 367。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微型鋼管混凝土樁穿透路基層加固軟弱地基施工工法，其特征是所述的灌注高強度混合材料成樁時,采用水下混凝土灌注工藝灌注高強度混合材料成樁，灌注前二次清孔，將孔內(nèi)泥土、雜物清理干凈，孔內(nèi)置換為清水，高強度混合材料由地質(zhì)鉆機鉆桿內(nèi)灌至樁底，自下而上灌注，注漿壓力控制在I. 5 2. OMPa，直至將孔內(nèi)清水全部冒出，并持續(xù)冒漿lmin。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微型鋼管混凝土樁穿透路基層加固軟弱地基施工工法，屬于工程建設(shè)技術(shù)領(lǐng)域，解決傳統(tǒng)軟基處理方式不能滿足工程建設(shè)對地基強度的要求，施工無法進行的問題。包括以下步驟潛孔錘偏心鉆機跟管作業(yè)；地質(zhì)鉆機成孔；液壓振動錘沉管；拔除護筒套管；預(yù)埋注漿管道；安放鋼筋籠；灌注高強度混合材料成樁；樁周注漿形成復(fù)合地基。本發(fā)明施工方便，設(shè)備小而靈活，對施工場地要求小，安全可靠，穿透能力強，施工周期短。
文檔編號E02D5/62GK102943466SQ20121045525
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者司敏建, 王淼章, 陳少連, 姜學(xué)勇 申請人:中鐵十二局集團有限公司, 中鐵十二局集團第一工程有限公司