利用压缩空气泡沫提高深层水泥土搅拌桩质量的技术方法
【技术领域】
[0001]本发明属于土木工程地基处理领域深层水泥搅拌粧施工机械的改进，具体的是涉及利用压缩空气泡沫提高深层水泥土搅拌粧质量的技术方法。
【背景技术】
[0002]水泥土深层搅拌粧是用于加固软土地基的一种方法，它利用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械和输浆泵，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌混合，利用固化剂和土之间所产生的一系列物理化学反应，使水泥土硬化成具有整体性、水稳定性和较高地基承载力的复合地基。
[0003]水泥土搅拌粧的缺点是施工质量不易保证，尤其在下面两种土层中施工困难，质量问题较多。一是较密实砂土层，由于其内摩擦角较大，钻头转动的阻力较大，造成电机超负荷，施工难以进行。在高塑性粘土层中，往往发生粘土粘附钻头形成包裹体的现象，造成水泥掺入困难和搅拌均匀性较差，影响水泥搅拌粧的质量。
[0004]本发明借鉴盾构机施工中的泡沫注射系统来辅助掘进的方法，通过在常规水泥搅拌钻机上增加泡沫注射系统，将压缩空气泡沫引入到水泥搅拌粧施工中。并借鉴二重管法高压旋喷粧施工机械工艺，水泥浆液和压缩空气泡沫分别通过双通道的旋转接头及钻杆，最后经钻头侧面的喷嘴同时喷射到土中。在砂土层中，可以减小钻头扭矩，保证施工正常进行。在粘土层中，能够减小粘土颗粒之间的吸引力，保证水泥浆的掺入量和搅拌均匀性，从而硬化成一个整体。同时，泡沫在硬化后的水泥土中形成的致密微气泡还可以提高水泥土的抗硫酸盐腐蚀能力。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题在于提供一种利用压缩空气泡沫提高深层水泥土搅拌粧质量的技术方法。应用于水泥土搅拌粧施工，在砂土土层中，可以减小钻头扭矩，保证施工正常进行；在粘土土层中，能够减小粘土颗粒之间的吸引力，保证水泥浆的掺入量与搅拌均匀性，从而提高水泥土搅拌粧施工质量。
[0006]本发明采用以下技术方案来实现:
[0007]利用压缩空气泡沫提高深层水泥土搅拌粧质量的技术方法，其特征是:在常规水泥搅拌粧机“喷浆-搅拌”工艺的基础上，增加泡沫注射系统。水泥浆液和压缩空气泡沫分别通过双通道的旋转接头及钻杆，最后经钻头侧面的喷嘴同时喷射到土中。压缩空气泡沫辅助水泥搅拌钻头的喷浆和搅拌，一方面减小钻头在砂土层中搅拌阻力，一方面减少在粘性土中的钻头粘附。该技术方法能够保证水泥掺入量和搅拌均匀性，从而提高水泥土搅拌粧的质量。
[0008]泡沫注射系统由泡沫剂溶解桶、泡沫剂溶解液输送泵、空气压缩机、泡沫发生器组成。
[0009]水泥浆的压力为2.0MPa左右，压缩空气泡沫压力为0.7MPa左右。
[0010]泡沫剂与水的比例为3:100 ;在高粘性土层中可以进一步在泡沫剂中增加粘土分散剂，避免粘土在钻头粘附。
[0011]压缩空气泡沫注入过程中必须严密注意压力显示，有堵塞情况时加大气流疏通，严重时可用增压水泵的水压来疏通。
[0012]利用压缩空气泡沫提高深层水泥土搅拌粧质量的技术方法，如下工艺步骤:
[0013]I)，按照规定水灰比配置水泥浆；
[0014]2)，在泡沫剂溶解桶内按照比例配置泡沫剂溶解液；
[0015]3)，钻机就位，钻头边旋转边下沉，启动水泥浆输送泵、泡沫剂溶解液输送泵和空气压缩机，喷嘴开始喷射水泥浆和压缩空气泡沫；
[0016]4)，到达预定深度后边旋转边提升钻头，喷嘴继续喷射水泥浆和压缩空气泡沫；
[0017]5)，钻头提升到地面，关闭水泥浆输送泵、泡沫剂溶解液输送泵和空气压缩机，喷嘴停止喷射水泥浆和压缩空气泡沫；
[0018]6)，移位，重复步骤3)至步骤5)。
[0019]本发明具有以下优点:
[0020]本发明一方面减小钻头在砂土层中搅拌阻力，减小施工难度；一方面减少在粘土中的钻头粘附，保证水泥掺入量和搅拌均匀性。
[0021]泡沫在硬化后的水泥土中形成的致密微气泡还可以提高水泥土的抗硫酸盐腐蚀能力。
[0022]本发明能够提高施工效率，提高水泥土搅拌粧施工质量。
【附图说明】
[0023]图1利用压缩空气泡沫提高深层水泥土搅拌粧质量的技术方法示意图。
[0024]图2双通道的旋转接头、钻杆、喷嘴剖面图。
[0025]图中:1水泥浆输送泵、2水泥浆搅拌桶、3泡沫发生器、4空气压缩机、5泡沫剂溶解液输送泵、6泡沫剂溶解桶、7双通道旋转接头、8双通道钻杆、9喷嘴、10钻机、11吊钩、12旋转接头壳体、13压缩空气泡沫接口、14水泥浆接口、15轴承、16密封圈、17环形凹槽、18压缩空气泡沫输送管、19水泥浆输送管、20上层搅拌叶片、21下层搅拌叶片。
【具体实施方式】
[0026]利用压缩空气泡沫提高深层水泥土搅拌粧质量的技术方法是在常规水泥搅拌粧机“喷浆-搅拌”工艺的基础上，增加泡沫注射系统。水泥浆液和压缩空气泡沫分别通过双通道的旋转接头及钻杆，最后经钻头侧面的喷嘴同时喷射到土中。压缩空气泡沫辅助水泥搅拌钻头的喷浆和搅拌，一方面减小钻头在砂土层中搅拌阻力，一方面减少在粘性土中的钻头粘附。该技术方法能够保证水泥掺入量和搅拌均匀性，从而提高水泥土搅拌粧的质量。
[0027]泡沫注射系统由泡沫剂溶解桶、泡沫剂溶解液输送泵、空气压缩机、泡沫发生器组成。
[0028]水泥浆的压力为2.0MPa左右，压缩空气泡沫压力为0.7MPa左右。
[0029]泡沫剂与水的比例为3:100 ;在高粘性土层中可以进一步在泡沫剂中增加粘土分散剂，避免粘土在钻头粘附。
[0030]压缩空气泡沫注入过程中必须严密注意压力显示，有堵塞情况时加大气流疏通，严重时可用增压水泵的水压来疏通。
[0031]如图1所示的利用压缩空气泡沫提高深层水泥土搅拌粧质量的技术方法，其包括如下工艺步骤:
[0032]I)，按照规定水灰比配置水泥浆；
[0033]2)，在泡沫剂溶解桶内按照比例配置泡沫剂溶解液；
[0034]3)，钻机就位，钻头边旋转边下沉，启动水泥浆输送泵、泡沫剂溶解液输送泵和空气压缩机，喷嘴开始喷射水泥浆和压缩空气泡沫；
[0035]4)，到达预定深度后边旋转边提升钻头，喷嘴继续喷射水泥浆和压缩空气泡沫；
[0036]5)，钻头提升到地面，关闭水泥浆输送泵、泡沫剂溶解液输送泵和空气压缩机，喷嘴停止喷射水泥浆和压缩空气泡沫；
[0037]6)，移位，重复步骤3)至步骤5)。
【主权项】
1.利用压缩空气泡沫提高深层水泥土搅拌粧质量的技术方法，其特征是:在常规水泥搅拌粧机“喷浆-搅拌”工艺的基础上，增加泡沫注射系统；水泥浆液和压缩空气泡沫分别通过双通道的旋转接头及钻杆，最后经钻头侧面的喷嘴同时喷射到土中；压缩空气泡沫辅助水泥搅拌钻头的喷浆和搅拌。
2.根据权利要求1所述的利用压缩空气泡沫提高深层水泥土搅拌粧质量的技术方法，其特征是:泡沫注射系统由泡沫剂溶解桶、泡沫剂溶解液输送泵、空气压缩机、泡沫发生器组成。
3.根据权利要求1所述的利用压缩空气泡沫提高深层水泥土搅拌粧质量的技术方法，其特征是:水泥浆的压力为2.0MPa左右，压缩空气泡沫的压力为0.7MPa左右。
4.根据权利要求1所述的利用压缩空气泡沫提高深层水泥土搅拌粧质量的技术方法，其特征是:泡沫剂与水的比例为3:100 ;在高粘性土层中在泡沫剂中增加粘土分散剂。
5.根据权利要求1所述的利用压缩空气泡沫提高深层水泥土搅拌粧质量的技术方法，其特征是:压缩空气泡沫注入过程中必须严密注意压力显示，在堵塞情况时加大气流疏通，堵塞严重时用增压水泵的水压来疏通。
6.根据权利要求1所述的利用压缩空气泡沫提高深层水泥土搅拌粧质量的技术方法，其特征是:包括如下工艺步骤: 1)，按照规定水灰比配置水泥浆； 2)，在泡沫剂溶解桶内按照比例配置泡沫剂溶解液； 3)，钻机就位，钻头边旋转边下沉，启动水泥浆输送泵、泡沫剂溶解液输送泵和空气压缩机，喷嘴开始喷射水泥浆和压缩空气泡沫； 4)，到达预定深度后边旋转边提升钻头，喷嘴继续喷射水泥浆和压缩空气泡沫； 5)，钻头提升到地面，关闭水泥浆输送泵、泡沫剂溶解液输送泵和空气压缩机，喷嘴停止喷射水泥浆和压缩空气泡沫； 6)，移位，重复步骤3)至步骤5)。
【专利摘要】利用压缩空气泡沫提高深层水泥土搅拌桩质量的技术方法，在常规深层水泥土搅拌桩机“喷浆-搅拌”工艺的基础上，增加泡沫注射系统。水泥浆液和压缩空气泡沫分别通过双通道的旋转接头及钻杆，最后经钻头侧面的喷嘴同时喷射到土中。压缩空气泡沫辅助水泥搅拌钻头的喷浆和搅拌，一方面减小钻头在砂土层中搅拌阻力，一方面减少在粘性土中的钻头粘附。该技术方法能够保证水泥掺入量和搅拌均匀性，从而提高水泥土搅拌桩的质量。
【IPC分类】E02D5-46
【公开号】CN104631446
【申请号】CN201510018042
【发明人】陈富, 高蕾
【申请人】中交天津港湾工程研究院有限公司, 中交第一航务工程局有限公司, 天津港湾工程质量检测中心有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年1月14日