一种粉喷桩的施工工艺和设备的制作方法

1.本技术涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种粉喷桩的施工工艺和设备。


背景技术：

2.工程地质为淤泥质粉质的黏土，具有触变性、流动性、不均匀性、高压缩性及地层压力较小等特点的软土地基，一般采用粉喷桩处理。然而，现有的粉喷桩施工是靠人工施工，施工效率低，质量很难保证。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，提出了本技术。本技术的实施例提供了一种粉喷桩的施工工艺和设备，解决了上述粉喷桩施工效率低的问题。
4.根据本技术的一个方面，提供了一种粉喷桩的施工工艺，包括：开启桩机和空压机，所述空压机对所述桩机供气以实现所述桩机在所述粉喷桩的桩位上竖直向下正转搅动土地；当所述桩机的钻进深度达到预设深度时，反转所述桩机以提升所述桩机的钻头，且同时喷射水泥粉；当所述钻头提升至距离地面预设距离时，停止喷射水泥粉且采用所述桩机进行复拌；以及将所述钻头提升至地面以上，并关闭所述空压机和所述桩机。
5.在一实施例中，在所述开启桩机和空压机之前，所述粉喷桩的施工工艺还包括：确定所述粉喷桩的桩位位置；以及在所述粉喷桩的桩位位置上安装所述桩机并调节所述桩机的位置。
6.在一实施例中，所述在所述粉喷桩的桩位位置上安装所述桩机并调节所述桩机的位置包括：调整所述桩机的机轴与竖直方向的倾斜距离，以使得所述倾斜距离小于5厘米；以及调整所述桩机的支腿油缸，以使得所述桩机的钻杆倾斜度小于1％。
7.在一实施例中，所述开启桩机和空压机包括：逐步加速所述桩机的转速至第一预设转速；以及当所述桩机的钻头的钻进深度与所述预设深度的深度差小于预设深度差阈值时，降低所述桩机的转速至第二预设转速；其中，所述第一预设转速大于所述第二预设转速。
8.在一实施例中，所述逐步加速所述桩机的转速至第一预设转速包括：逐步加速所述桩机的转速至0.5米/分
‑
0.8米/分；所述降低所述桩机的转速至第二预设转速包括：降低所述桩机的转速至第二预设转速并原位转动2分钟。
9.在一实施例中，所述桩机在所述粉喷桩的桩位上竖直向下正转搅动土地包括：所述桩机在所述粉喷桩的桩位上竖直向下正转搅动土地且同时获取所述桩机的钻杆下钻压力值；以及调整所述下钻压力值，以使得所述桩机的钻机后阀比钻机前阀的压力大0.02兆帕
‑
0.05兆帕。
10.在一实施例中，所述反转所述桩机以提升所述桩机的钻头，且同时喷射水泥粉包括：以1米/分的转速速度反向旋转提升所述钻头，且在提升所述钻头的同时搅拌和喷射水泥粉，以使软土与水泥充分混合。
11.在一实施例中，所述喷射水泥粉包括：以55千克/米的喷粉量喷射水泥粉。
12.在一实施例中，所述在提升所述钻头的同时搅拌和喷射水泥粉包括：在提升所述钻头的同时搅拌和喷射水泥粉，且所述钻头每提升16毫米所述桩机的搅拌轴转动至少1圈。
13.根据本技术的另一个方面，提供了一种粉喷桩的施工设备，包括：钻进模块，用于开启桩机和空压机，所述空压机对所述桩机供气以实现所述桩机在所述粉喷桩的桩位上竖直向下正转搅动土地；提升模块，用于当所述桩机的钻进深度达到预设深度时，反转所述桩机以提升所述桩机的钻头，且同时喷射水泥粉；复拌模块，用于当所述钻头提升至距离地面预设距离时，停止喷射水泥粉且采用所述桩机进行复拌；以及停机模块，用于将所述钻头提升至地面以上，并关闭所述空压机和所述桩机。
14.本技术提供的一种粉喷桩的施工工艺和设备，通过开启桩机和空压机，由空压机对桩机供气以实现桩机在粉喷桩的桩位上竖直向下正转搅动土地；当桩机的钻进深度达到预设深度时，反转桩机以提升桩机的钻头，且同时喷射水泥粉；当钻头提升至距离地面预设距离时，停止喷射水泥粉且采用桩机进行复拌；然后将钻头提升至地面以上，并关闭空压机和桩机，进入下一根粉喷桩的施工。本技术利用钻机钻机的同时喷射水泥粉，以实现水泥粉与原土壤组合复合地基，从而改善了土的稳定性和力学性能，提高了地基承载能力及变形模量，即加固了地基。
附图说明
15.通过结合附图对本技术实施例进行更详细的描述，本技术的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术实施例一起用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
16.图1是本技术一示例性实施例提供的粉喷桩的施工工艺的流程示意图。
17.图2是本技术另一示例性实施例提供的粉喷桩的施工工艺的流程示意图。
18.图3是本技术一示例性实施例提供的钻进喷粉工艺的流程示意图。
19.图4是本技术一示例性实施例提供的粉喷桩的施工设备的结构示意图。
20.图5是本技术另一示例性实施例提供的粉喷桩的施工设备的结构示意图。
21.图6是本技术一示例性实施例提供的电子设备的结构图。
具体实施方式
22.下面，将参考附图详细地描述根据本技术的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是本技术的全部实施例，应理解，本技术不受这里描述的示例实施例的限制。
23.图1是本技术一示例性实施例提供的粉喷桩的施工工艺的流程示意图。如图1所示，该粉喷桩的施工工艺包括：
24.步骤110：开启桩机和空压机，空压机对桩机供气以实现桩机在粉喷桩的桩位上竖直向下正转搅动土地。
25.粉喷桩施工前应准备下列施工技术资料：施工场地的工程地质报告，粉喷桩设计桩位图，原地面高程数据表，加固深度与停灰面高程以及测量资料等；然后，准备施工机具，
进行机械组装和试运转。正式施工前试桩6根，通过试桩来确定钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷粉量等。即通过试桩6根粉喷桩，且是试桩过程中不断调整钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷粉量以得到效果较好的粉喷桩，从而确定实际施工过程中的钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷粉量。
26.正式施工时，开动桩机，启动空压机并缓慢打开气路调压阀，对桩机供气。桩机逐渐加速，正转预搅下沉。
27.在一实施例中，步骤110的具体实现方式可以是：桩机在粉喷桩的桩位上竖直向下正转搅动土地且同时获取桩机的钻杆下钻压力值；并且调整下钻压力值，以使得桩机的钻机后阀比钻机前阀的压力大0.02兆帕
‑
0.05兆帕。
28.观察压力表读书，随钻杆下钻压力增大而调节压差，使后阀较前阀大0.02～0.05mpa。当钻至接近设计深度时，应用低速慢转钻，钻机机原位转动1～2min。
29.步骤120：当桩机的钻进深度达到预设深度时，反转桩机以提升桩机的钻头，且同时喷射水泥粉。
30.本技术可以采用抗硫酸盐42.5级水泥作为固化剂。水泥粉的喷射量为：以55千克/米的喷粉量喷射水泥粉。
31.在一实施例中，步骤120的具体实现方式可以是：以1米/分的转速速度反向旋转提升钻头，且在提升钻头的同时搅拌和喷射水泥粉，以使软土与水泥充分混合。
32.当到达设计桩底后，一般以1.0m/min左右的速度反向旋转提升钻头，边提升边喷射边搅拌，使软土与水泥充分混合，当提升到设计停灰标高后，应慢速原地搅拌1～2min。喷射量与提升速度相匹配，喷粉量控制在55kg/m，如一次喷灰不能达到设计要求，可采用两次喷灰。
33.在一实施例中，步骤120的具体实现方式可以是：在提升钻头的同时搅拌和喷射水泥粉，且钻头每提升16毫米桩机的搅拌轴转动至少1圈。
34.提升时选择中、慢档提升，保证搅拌均匀，要求每提升16mm，搅拌轴转动不小于1圈。当钻头提升至地面以下0.5m时，喷粉机应停止喷粉。粉喷桩施工时，泵送水泥必须连续，水泥用量以及泵送水泥的时间应有专人记录在提升过程喷粉搅拌，通过粉体发送器将水泥粉喷射入搅拌的土体中，使土体和水泥沿深度方向充分拌和。发现喷粉量不足时，应整桩复打；喷粉中断时复打的重叠长度不得小于1米。
35.钻进提升时管道压力不宜过大，以防淤泥向孔壁四周挤压形成空洞。
36.步骤130：当钻头提升至距离地面预设距离时，停止喷射水泥粉且采用桩机进行复拌。
37.停止喷粉，钻头边旋转边钻进，直至设计深度处，再边提升边反向旋转，使土体和水泥充分拌和，土体被充分粉碎，水泥粉被均匀地分散在桩土中，复拌深度为桩长范围。复拌是保证成桩均匀和提高桩体强度的有效措施。
38.步骤140：将钻头提升至地面以上，并关闭空压机和桩机。
39.提升至停灰面顶旋转1分钟，将钻头提离至地面0.2m。打开阀门，减压放气。施工中应注意电流表读数，粉喷桩钻机钻到桩底标高时，电流表读数要大于等于65a，且小于等于75a。钻机移位对孔，施工下一根桩。
40.本技术提供的一种粉喷桩的施工工艺，通过开启桩机和空压机，由空压机对桩机
供气以实现桩机在粉喷桩的桩位上竖直向下正转搅动土地；当桩机的钻进深度达到预设深度时，反转桩机以提升桩机的钻头，且同时喷射水泥粉；当钻头提升至距离地面预设距离时，停止喷射水泥粉且采用桩机进行复拌；然后将钻头提升至地面以上，并关闭空压机和桩机，进入下一根粉喷桩的施工。本技术利用钻机钻机的同时喷射水泥粉，以实现水泥粉与原土壤组合复合地基，从而改善了土的稳定性和力学性能，提高了地基承载能力及变形模量，即加固了地基。
41.图2是本技术另一示例性实施例提供的粉喷桩的施工工艺的流程示意图。如图2所示，在步骤110之前，上述粉喷桩的施工工艺还可以包括：
42.步骤150：确定粉喷桩的桩位位置。
43.步骤160：在粉喷桩的桩位位置上安装桩机并调节桩机的位置。
44.具体的，步骤160的具体实现方式可以是：调整桩机的机轴与竖直方向的倾斜距离，以使得倾斜距离小于5厘米，并且调整桩机的支腿油缸，以使得桩机的钻杆倾斜度小于1％。
45.根据设计，确定加固放置机体位置的基础，使搅拌桩机机轴保持垂直，误差不应大于5cm，调节桩机支腿油缸使钻机钻杆倾斜度不大于1％，以防打斜桩，影响桩基承载力。
46.图3是本技术一示例性实施例提供的钻进喷粉工艺的流程示意图。
47.如图3所示，上述步骤110可以包括：
48.步骤111：逐步加速桩机的转速至第一预设转速。
49.在一实施例中，步骤111的具体实现方式可以是：逐步加速桩机的转速至0.5米/分
‑
0.8米/分。边钻进边喷射压缩空气，以便减少钻头负载扭矩。
50.步骤112：当桩机的钻头的钻进深度与预设深度的深度差小于预设深度差阈值时，降低桩机的转速至第二预设转速。
51.其中，第一预设转速大于第二预设转速。
52.在一实施例中，步骤112的具体实现方式可以是：降低桩机的转速至第二预设转速并原位转动2分钟。
53.当钻头接近设计深度时减到慢速钻进，钻头在原位转动2min。
54.本技术中的成桩施工顺序从四周边开始向中心进行，相邻两根桩必须跳跃间打。
55.粉喷桩施工完成后，应按规定频率进行取芯、无侧限抗压强度、单桩及复合地基承载力试验。检测时，现场监理应全过程旁站，对取芯、单桩及复合地基承载力试验的桩，应由监理工程师指定。对检测发现的问题，如未穿透软土层、部分断灰、喷灰不均匀、强度不足等，应严格进行加密、补桩等处理。
56.取芯时，取芯位置应取在桩半径1/2处，而不应取在桩中心处，因粉喷桩桩体中心是钻杆占据的空间，成桩后中心部位强度较低，易造成桩体强度偏小的假象；钻孔取芯时要注意保持钻机平衡，避免因钻杆倾斜而造成斜孔，导致取芯失败；取芯长度应比桩长长50cm左右，以检验桩底土性状。
57.在粉喷桩检测方法中，应以取芯试验为主，通过该方法，可以直观地掌握整个桩体的完整性、搅拌的均匀程度、桩体垂直度、桩长、是否达到持力层、含灰量的多少等。
58.粉喷桩属地下隐蔽工程，施工质量受机具、施工工艺、施工人员的责任心等多种因素的影响，因而其质量控制要贯穿于施工的全过程，并坚持全方位的施工质量控制检查。施
工过程中必须随时检查加固料用量、桩长、复搅长度及施工中有无异常情况，记录其处理方法及措施。在成桩3天内可用轻型动力触探(n10)检查每米桩身的均匀性。检验数量为施工总桩数的1％，且不少于3根。荷载试验必须在桩身强度满足荷载条件时，并宜在成桩28天后进行。检验数量为总桩数的0.5％～1％，且不少于3点。
59.输灰管须经常检查，不得泄漏及堵塞，管道长度以60m为宜。对钻头定期检查，直径磨耗量≤1cm，钻头直径符合设计要求。
60.如发生意外影响桩身质量时，应在水泥终凝前采取补喷措施，补喷重叠长度不小于1.0m，补喷无效时须重新打桩，新桩与废桩的间距≥20cm。
61.图4是本技术一示例性实施例提供的粉喷桩的施工设备的结构示意图。如图4所示，该粉喷桩的施工设备40包括：钻进模块41，用于开启桩机和空压机，空压机对桩机供气以实现桩机在粉喷桩的桩位上竖直向下正转搅动土地；提升模块42，用于当桩机的钻进深度达到预设深度时，反转桩机以提升桩机的钻头，且同时喷射水泥粉；复拌模块43，用于当钻头提升至距离地面预设距离时，停止喷射水泥粉且采用桩机进行复拌；以及停机模块44，用于将钻头提升至地面以上，并关闭空压机和桩机。
62.本技术提供的一种粉喷桩的施工设备，通过钻进模块41开启桩机和空压机，由空压机对桩机供气以实现桩机在粉喷桩的桩位上竖直向下正转搅动土地；当桩机的钻进深度达到预设深度时，提升模块42反转桩机以提升桩机的钻头，且同时喷射水泥粉；当钻头提升至距离地面预设距离时，复拌模块43停止喷射水泥粉且采用桩机进行复拌；然后停机模块44将钻头提升至地面以上，并关闭空压机和桩机，进入下一根粉喷桩的施工。本技术利用钻机钻机的同时喷射水泥粉，以实现水泥粉与原土壤组合复合地基，从而改善了土的稳定性和力学性能，提高了地基承载能力及变形模量，即加固了地基。
63.在一实施例中，钻进模块41可以进一步配置为：桩机在粉喷桩的桩位上竖直向下正转搅动土地且同时获取桩机的钻杆下钻压力值；并且调整下钻压力值，以使得桩机的钻机后阀比钻机前阀的压力大0.02兆帕
‑
0.05兆帕。
64.在一实施例中，提升模块42可以进一步配置为：以1米/分的转速速度反向旋转提升钻头，且在提升钻头的同时搅拌和喷射水泥粉，以使软土与水泥充分混合。
65.在一实施例中，提升模块42可以进一步配置为：在提升钻头的同时搅拌和喷射水泥粉，且钻头每提升16毫米桩机的搅拌轴转动至少1圈。
66.图5是本技术另一示例性实施例提供的粉喷桩的施工设备的结构示意图。如图5所示，该粉喷桩的施工设备40还可以包括：定位模块45，用于确定粉喷桩的桩位位置；装机模块46，用于在粉喷桩的桩位位置上安装桩机并调节桩机的位置。
67.在一实施例中，装机模块46可以进一步配置为：调整桩机的机轴与竖直方向的倾斜距离，以使得倾斜距离小于5厘米，并且调整桩机的支腿油缸，以使得桩机的钻杆倾斜度小于1％。
68.在一实施例中，如图5所示，钻进模块41可以包括：加速单元411，用于逐步加速桩机的转速至第一预设转速；减速单元412，用于当桩机的钻头的钻进深度与预设深度的深度差小于预设深度差阈值时，降低桩机的转速至第二预设转速。
69.在一实施例中，加速单元411可以进一步配置为：逐步加速桩机的转速至0.5米/分
‑
0.8米/分。
70.在一实施例中，减速单元412可以进一步配置为：降低桩机的转速至第二预设转速并原位转动2分钟。
71.下面，参考图6来描述根据本技术实施例的电子设备。该电子设备可以是第一设备和第二设备中的任一个或两者、或与它们独立的单机设备，该单机设备可以与第一设备和第二设备进行通信，以从它们接收所采集到的输入信号。
72.图6图示了根据本技术实施例的电子设备的框图。
73.如图6所示，电子设备10包括一个或多个处理器11和存储器12。
74.处理器11可以是中央处理单元(cpu)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备10中的其他组件以执行期望的功能。
75.存储器12可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(ram)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(rom)、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器11可以运行所述程序指令，以实现上文所述的本技术的各个实施例的粉喷桩的施工工艺以及/或者其他期望的功能。在所述计算机可读存储介质中还可以存储诸如输入信号、信号分量、噪声分量等各种内容。
76.在一个示例中，电子设备10还可以包括：输入装置13和输出装置14，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构(未示出)互连。
77.在该电子设备是单机设备时，该输入装置13可以是通信网络连接器，用于从第一设备和第二设备接收所采集的输入信号。
78.此外，该输入装置13还可以包括例如键盘、鼠标等等。
79.该输出装置14可以向外部输出各种信息，包括确定出的距离信息、方向信息等。该输出装置14可以包括例如显示器、扬声器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。
80.当然，为了简化，图6中仅示出了该电子设备10中与本技术有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，电子设备10还可以包括任何其他适当的组件。
81.所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本技术实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如java、c 等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。
82.所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd
‑
rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
83.为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本技术的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。