振冲压浆碎石桩施工方法及所用的设备 本发明涉及一种振冲压浆碎石桩施工方法及所用的设备。
振冲碎石桩是典型的复合地基，可充分发挥桩间土的承载力。由于碎石桩是无凝聚性的散体桩，其承载力很大程度上取决于桩间土的约束力，在软粘土地基由于软粘土强度低，碎石桩的强度也相对较低，一般情况复合地基强度可达到原土的一倍左右(约200-300KPa)，再提高不具技术经济合理性，目前市场20-30层高层建筑物比较多，要求地基承载力达300-400KPa，为了适应市场需要，急需产生一种新型桩型，即能消除地基液化又能较大提高地基承载力。
本发明的目的是提供一种振冲压浆碎石桩施工方法及所用的设备。本发明的振冲压浆碎石桩施工方法是在振冲碎石桩工艺基础上，开发出桩体强度高、工艺简单，降低工程造价、适用市场更广需要的新桩型。本发明方法中所使用的射浆管结构简单、适用于在桩体内注入水泥浆，并且操作简单。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：这种振冲压浆碎石桩施工方法包括按常规振冲施工方法在地基内制作振冲碎石桩，该方法还包括下述步骤：
(1)在上述常规振冲施工方法中，在自下而上分段填料加密到离桩头3-5米部位时，将射浆管沿振冲孔的侧面插入该部位；
(2)继续向该部位填料振冲加密至桩头；
(3)用高压灌浆泵将搅拌机内的水泥浆加压注入射浆管中，使水泥浆在桩体内的该部位中扩散，该部位的灌入量为每立方米灌入水泥浆130-150公升；
(4)取出射浆管即完成该振冲压浆碎石桩施工过程。
根据土力学的原理及现场试验，采用常规振冲施工方法所制成地碎石桩受荷载后在基础面下深度约桩径2-4倍处变形最大，是产生碎石桩破坏的主要部位。因此将该部位的碎石桩强度提高可有效提高地基的强度，并减少变形量。一般碎石桩的桩径在1.0m左右，因此加固基底下即桩顶下深度为3-5m碎石桩将获得良好的技术经济效益。利用这一原理不全部在桩长范围内加固地基是有理论根据的，这对节约工程投资有显著的经济效果。
经试验研究，采用常规振冲施工方法所制成的碎石桩的桩体内由碎石骨料及其充填物泥浆组成，若将充填的泥浆压入水泥浆，提高充填物的强度，并和碎石形成一定的凝结力，就能大幅度提高碎石桩桩体的强度，使复合地基强度达到满足上部建筑荷载要求。其方法是在振冲碎石桩成桩后，在桩顶下3-5米范围内压力灌入水泥浆，把碎石桩体内的泥浆和一定配置比例的水泥浆混合在一起，形成水泥和土固化，同时增加了碎石骨架接触点的粘结力。此过程的物理、化学反应有四点：
1、水泥的水化反应；
2、离子交换与团粒化反应；
3、硬凝反应；
4、碳酸化反应。
水泥的水化反应吸收了泥浆的水份，提高了水泥土颗粒间粘结力；离子交换与颗粒化作用可以形成水泥土体与碎石构成更坚固联合体；硬凝反应能增加水泥土的强度和水稳定性，当遇地下水上升时桩体强度也不降低，碳酸化反应能提高水泥土强度和提高碎石骨架间粘结力。
振冲压浆碎石桩与振冲碎石桩相比，振冲压浆碎石桩仅在原振冲碎石桩的桩顶下3-5米压入一定比例的水泥浆。这样相同置换条件下，振冲压浆碎石桩比振冲碎石桩复合地基承载力标准值可提高20-50％，而工程投资又不增加。其原因取消了振冲碎石桩应在加固处理表面予留1.0-1.5m振密效果不稳定的桩头。增加的水泥工序费用与减少的振密段费用相当。
振冲压浆碎石桩比振冲碎石桩节省投资30-40％，比混凝土灌注桩节省投资约50％以上，比预制钢筋混凝土桩节省投资约70％以上。因此具有更好的经济效益及更广泛的应用价值。
本发明的施工方法中，在所述用高压灌浆泵将搅拌机内的水泥浆加压注入射浆管中的步骤中，所使用的水泥浆中的水与水泥的比为0.4-0.6∶1。
在本发明的施工方法所使用的设备中，该设备包括有振冲器、水泥浆搅拌机、高压灌浆泵、该高压灌浆泵的出口通过高压胶管连接射浆管，该射浆管的连接端为开口，另一端为封口，并在该射浆管的管壁上环设若干个射浆孔，且孔数分布自封口端从下而上逐渐减少。
本发明的施工方法所使用的设备：振冲器、水泥浆搅拌机、高压灌浆泵都是普通设备，但为了在桩体内灌浆，设计了专用设备一射浆管。
在本发明的施工方法所使用的设备中，所述射浆管为1”钢管，长为3-5米。
在本发明的施工方法所使用的设备中，所述射浆管上的射浆孔自封口端5公分起，并按10公分间距排成4排，每排的孔数自下而上分别为8、6、4、2个，且每排上的射浆孔均匀分布，所述射浆孔的直径为8mm。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为振冲压浆碎石桩施工方法的示意图
图2为高压灌浆泵和射浆管的连接图
图3为射浆管的示意图
实施例。在粘土地基上施工制作桩深10米、桩径1.2米的振冲压浆碎石桩。采用振冲器对好孔位进行造孔，造孔时利用振冲器自重缓慢下降，达到设计孔深即可停止造孔。造孔完毕经清孔后，振冲器停留在孔底震动半分钟，即可从孔口四周向孔内填料。孔内填料可以采用石碴和砂砾料两种，石碴和砾石粒径不超过15厘米。从孔底向上分段填料，并随之用振冲器连续分段加密，每段加密均应达到振冲器的电机的加密电流。当自下而上分段加密到离桩头4米部位时，将射浆管沿振冲孔的侧面插入该部位，即图1中的射浆管1所处的部位，为了便于在灌浆后取出射浆管1，射浆管1的长度高于或等于该部位的深度。然后继续向振冲孔内填料振冲加密至桩头，如图1所示，再用高压灌浆泵将搅拌机内的水泥浆加压通过高压胶管2注入射浆管1中，使水泥浆在桩体3内的该部位中扩散，该部位的灌入量为每立方米灌入水泥浆130-150公升。所使用的水泥浆中的水与水泥的比为0.4∶1，灌完水泥浆后，取出射浆管1，即完成整个振冲压浆碎石桩施工过程。
在本发明的施工方法所使用的设备中，包括有振冲器，为通用设备，是电机和偏心转子组成，由电机带动偏心转子转动产生水平振动，该振冲器中心带有水道，整个振冲过程是由振冲器水平振动和高压水通过水道产生的向下冲击力共同完成的。所使用的水泥浆搅拌机为1.5m3卧式一台(标准型)，通过水泥浆搅拌机将水和水泥搅拌成水泥浆。所使用的高压灌浆泵为200/40高压活塞往复式(标准型)，将水泥浆搅拌机形成的浆液通过高压胶管2打入射浆管1。如图2所示，高压灌浆泵4是采用电机通过皮带传动装置带动连杆推动活塞的方式，使从进口5进入的浆液通过活塞再从出口6加压出来，高压打入射浆管1中，在高压灌浆泵4的出口6通过高压胶管2连接射浆管1。高压胶管为1”高压胶管。如图3所示，射浆管1为长3-5米的1”钢管，其长度是根据压浆深度而定，该射浆管1的连接端为开口端，另一端是底端也为封口端，即该端用铁板焊接封口。自封口端5公分向上，用Φ8mm钻头打射浆孔7，射浆孔7按10公分间距排成4排，每排的孔数自下而上分别为8、6、4、2个，且每排上的射浆孔7均匀分布。
本发明所使用的设备结构简单、操作方便、无污染、成本低，特别是采用射浆管，可使桩体压浆分布较均匀，提高桩体的强度。