利用螺纹搅拌轴降低周围地基变形的施工方法.pdf

一种建筑工程技术领域的利用螺纹搅拌轴降低周围地基变形的施工方法，步骤为：整平场地；将搅拌头固定在带有螺旋状螺纹的搅拌轴上，起重机悬吊搅拌机到指定桩位并对中；搅拌轴下沉时，使搅拌轴的转动方向与螺旋状螺纹方向一致，上、下两层搅拌叶片在搅拌轴的带动下向下旋转切割土体；搅拌下沉直至设计深度以下停止下沉；在上述标高处，上、下喷浆管同时喷浆，喷浆同时搅拌；向上提升搅拌轴并喷出水泥浆，此时搅拌轴的转动方向与螺旋状螺纹方向相反；搅拌提升至设计标高，停止搅拌提升，清理搅拌轴带出的土体，完成一个搅拌桩的施工。本发明施工方法简单可靠，经济实用，降低周围地基变形，大大提高了深层搅拌的质量和效率。

1、  一种利用螺纹搅拌轴降低周围地基变形的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)整平场地；
(2)固定搅拌头并定位：将搅拌头固定在带有螺旋状螺纹的搅拌轴上，起重机悬吊搅拌机到指定桩位并对中；
(3)搅拌下沉：搅拌轴下沉时，使搅拌轴的转动方向与螺旋状螺纹方向一致，上、下两层搅拌叶片在搅拌轴的带动下向下旋转切割土体，同时一部分被搅松的土体通过搅拌轴上螺纹的转动被带出，通过搅拌轴的下沉速度及转动速度控制螺纹的排土量；
(4)搅拌下沉直至设计深度以下停止下沉；
(5)在上述标高处，上、下喷浆管同时喷浆，喷浆同时搅拌；
(6)向上提升搅拌轴并喷出水泥浆，此时搅拌轴的转动方向与螺旋状螺纹方向相反，防止喷入的水泥浆随螺旋状螺纹上移，搅拌轴提升高度在30cm内，上、下喷浆管同时喷浆，搅拌轴提升高度超过30cm后，关闭下喷浆管，上喷浆管继续喷浆；
(7)搅拌提升至设计标高，停止搅拌提升，清理搅拌轴带出的土体，完成一个搅拌桩的施工。

2、  根据权利要求1所述的利用螺纹搅拌轴降低周围地基变形的施工方法，其特征是，螺旋状螺纹的外径D为内径d的2倍，螺旋状螺纹的上、下间距为100mm。

3、  根据权利要求1所述的利用螺纹搅拌轴降低周围地基变形的施工方法，其特征是，搅拌轴上的上部搅拌叶片和下部搅拌叶片的间距为300mm，上部搅拌叶片和下部搅拌叶片呈90°设置。

4、  根据权利要求1所述的利用螺纹搅拌轴降低周围地基变形的施工方法，其特征是，步骤(3)中，排土量小于等于将要注入的水泥浆量。

5、  根据权利要求1所述的利用螺纹搅拌轴降低周围地基变形的施工方法，其特征是，步骤(4)中，搅拌下沉直至设计深度以下5cm停止下沉。

6、  根据权利要求1所述的利用螺纹搅拌轴降低周围地基变形的施工方法，其特征是，步骤(5)中，喷浆同时搅拌持续5分钟。

利用螺纹搅拌轴降低周围地基变形的施工方法
技术领域
本发明涉及的是一种建筑工程技术领域的施工方法，具体是一种利用螺纹搅拌轴降低周围地基变形的施工方法。
背景技术
软粘土深层搅拌法是利用水泥(或石灰)作为固化剂，采用一种特制的深层搅拌机械，在地基深部将水泥(或石灰)与软粘土强制搅和，使软粘土硬结成具有一定强度的柱状、壁状或块状加固体。这些加固体具有较好的整体性、水稳性和足够的强度，与天然地基形成复合地基，共同承担上部荷载。深层搅拌技术自二十世纪七十年代正式应用于工程实践，目前已经被广泛应用于工业与民用建筑、地铁、公路、市政、水利、港口航道及海上设施等的建设中。
在深层搅拌施工中，采用深层搅拌机将水泥浆与软粘土混合。搅拌机上有搅拌轴，其头部带有搅拌叶片。搅拌机旋转时，通过搅拌轴端部喷浆管喷出水泥浆，与被旋转叶片搅松的土体搅拌混合，形成水泥加固体。在深层搅拌施工中，一个突出的问题是水泥浆的注入会引起土体的膨胀，在周围地基中产生较大的侧向变形。这样会对邻近建筑物基础造成较大的影响，尤其在城市建筑物密集的地区，很容易引起严重的环境问题。
经对现有的技术文献检索发现，Chai JC，Miura N，Koga H在《Journal ofGeotechnical and Geoenvironmental Engineering》，ASCE，131(5)：623-632，May 2005发表的“Lateral Displacement of Ground Caused by Soil-cementColumn Installation”(美国土木工程师协会主办的《岩土工程与岩石环境学报》2005.5发表的“水泥土混合搅拌施工中引起的地层的侧向变形”)，该文提到深层搅拌会引起土体膨胀，在周围地基中产生较大的侧向变形，并且给出了在深层搅拌施工中预测土体侧向变形的方法，但是该文并没有解决如何减小土体的侧向变形的问题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种利用螺纹搅拌轴降低周围地基变形的施工方法，使其能有效减少深层搅拌施工时对周围环境的影响，施工方法简单可靠，经济实用。
本发明是通过以下技术方案实现的，包括以下步骤：
(1)整平场地。
(2)固定搅拌头并定位。将搅拌头固定在带有螺旋状螺纹的搅拌轴上，起重机悬吊搅拌机到指定桩位并对中。
(3)搅拌下沉。搅拌轴下沉时，使搅拌轴的转动方向与螺旋状螺纹方向一致，上、下两层搅拌叶片在搅拌轴的带动下向下旋转切割土体，同时一部分被搅松的土体通过搅拌轴上螺纹的转动被带出。通过搅拌轴的下沉速度及转动速度控制螺纹的排土量，排土量以不超过将要注入的水泥浆量为宜。
(4)搅拌下沉直至设计深度以下5cm停止下沉。
(5)在上述标高处，上、下喷浆管同时喷浆，喷浆同时搅拌，持续5分钟。
(6)向上提升搅拌轴并喷出水泥浆，此时要求搅拌轴的转动方向与螺旋状螺纹方向相反，防止喷入的水泥浆随螺旋状螺纹上移。搅拌轴提升高度在30cm内上、下喷浆管同时喷浆，搅拌轴提升高度超过30cm后，关闭下喷浆管，上喷浆管继续喷浆。
(7)搅拌提升至设计标高，停止搅拌提升，清理搅拌轴带出的土体，完成一个搅拌桩的施工。
螺旋状螺纹的外径D为内径d的2倍，螺旋状螺纹的上、下间距在100mm左右，搅拌轴上设置上部搅拌叶片和下部搅拌叶片，两叶片间距为300mm，上部搅拌叶片和下部搅拌叶片呈90°设置。
本发明改变了以往用光滑的圆柱形金属管作为搅拌轴的方法，在光滑的圆柱形金属管上加工间距100mm左右的螺旋状螺纹。利用本发明施工的搅拌桩在搅拌轴的转动过程中，先将现场土体通过螺旋状的螺纹排出一部分，再注入水泥浆。这样在搅拌桩施工过程中，就不会引起周围地基变形，减小了对周围环境的影响。而且由于土体的排出，喷浆管周围土体作用力减弱，可以减少在深层搅拌过程中发生的堵浆和冒浆现象，能大大提高深层搅拌的质量和效率。
  本发明加工方便，不需要额外的设备，且施工方法简单可靠，经济实用。应用于深层搅拌加固软粘土，不会引起周围地基变形，减小了对周围环境的影响，同时降低了堵浆和冒浆现象，大大提高了深层搅拌的质量和效率。经工程实践验证，取得了显著的效果。
附图说明
图1为本发明的施工工艺流程图。
具体实施方式
本发明采用一种利用深层搅拌桩搅拌轴降低周围地基变形的施工方法。结合本发明提供以下实施例：
实施例：
试验场地为某高速公路路基工程中的搅拌桩施工。用带螺旋状搅拌轴的深层搅拌机施工的搅拌桩4根。用传统工法施工的深层搅拌桩4根。桩长均为13.6m，桩径1000mm，水灰比1∶0.5。采用的搅拌轴上螺旋状螺纹的外径D为20cm，内径d为10cm。螺旋状螺纹地上、下间距为100mm，搅拌轴上设置上部搅拌叶片和下部搅拌叶片，两叶片间距为300mm，上部搅拌叶片和下部搅拌叶片呈90°设置。
如图1所示，每根试验桩的施工过程如图中1-7，具体如下：
1.整平场地。
2.固定搅拌头并定位。将搅拌头固定在带有螺旋状螺纹的搅拌轴上，起重机悬吊搅拌机到指定桩位并对中。
3.搅拌下沉。搅拌轴下沉时，使搅拌轴的转动方向与螺旋状螺纹方向一致，上、下两层搅拌叶片在搅拌轴的带动下向下旋转切割土体，同时一部分被搅松的土体通过搅拌轴上螺纹的转动被带出。控制搅拌轴的转动速度在40rpm，下沉速度大约0.5m/min。
4.搅拌下沉直至-13.65m停止下沉。
5.在-13.65m标高处，上、下喷浆管同时喷浆，喷浆同时搅拌，持续5分钟。
6.向上提升搅拌轴并喷出水泥浆，此时搅拌轴的转动方向与螺旋状螺纹方向相反，防止喷入的水泥浆随螺旋状螺纹上移。搅拌轴的转动速度仍维持30-60rpm，提升速度大约1m/min，搅拌轴搅拌头标高在-13.35m以下时上、下喷浆管同时喷浆，搅拌头标高在-13.35m以上时关闭下喷浆管，上喷浆管继续喷浆。
7.搅拌提升至地表，停止搅拌提升，清理搅拌轴带出的土体，完成一个搅拌桩的施工。
现场试验结果显示，用带螺旋状螺纹搅拌轴施工过程中，周围地基中几乎没有侧向变形，并且没有出现堵浆和冒浆现象，得到的桩身质量良好。而采用传统工法施工的深层搅拌桩导致周围地层的最大侧向位移大约25cm，且施工第三根桩时出现堵浆现象。采用本发明方法施工引起的周围地层的侧向变形仅约为传统方法的十分之一。
实施例表明采用螺旋状螺纹的深层搅拌桩搅拌轴能有效防止深层搅拌施工中产生的侧向变形，且能大大降低施工中产生的堵浆和冒浆现象，有效提高搅拌质量和效率。