一种纤维加筋联合电渗法增强水泥搅拌桩强度的施工方法

1.本发明涉及一种地基基础施工技术，尤其为一种纤维加筋联合电渗法增强水泥搅拌桩强度的施工方法。


背景技术：

2.在我国沿海地区广泛分布着淤泥质软粘土层，其中土体颗粒以小粒径的粘粒为主，塑性高、含水量大。作为软基处理最常用的加固措施之一，水泥土搅拌桩利用水泥作为固化剂，通过特定的搅拌机械，在地基深处将软土与水泥混合料强制拌合硬结，使补强桩体与天然地基共同组成承载力较高、压缩性较低的复合地基。但是，传统水泥土搅拌桩仍存在一些不足：由于桩身不配置钢筋，其基桩抗水平荷载、上拔荷载、冲击荷载能力低；处于高含水量土体的水泥土硬化时间较长，达到桩体强度设计值一般至少需要90天，较长固结龄期延缓上部结构施工进度。聚丙烯纤维是一种低成本具有多项优良力学性能的加筋材料，近年来被广泛用于改良土体力学性能的试验研究中。电渗法是处理软土地基最常用的方法之一，通过直流电促使土体排水，加快土体固结速率，使得处理后的土体更加均匀。两种方法均有良好的应用前景。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，在传统水泥搅拌桩的基础上，向普通硅酸盐水泥混合料中掺入聚丙烯纤维，是为提高桩体承载能力的一种新的行之有效的方法，本发明采用电渗法处理水泥土，并在混合料中添加氯化钙作为添加剂，使水泥土在直流电场作用下加快电渗效率、缩短工期，提高处理后土体的强度，具有较高的工程经济适用性。
4.一种纤维加筋联合电渗法增强水泥搅拌桩强度的施工方法，为提高水泥土的强度、加速水泥土硬化速度，在混合料中掺入聚丙烯纤维并于施工时插入钢筋借助电渗法加速桩体降水。
5.优选地，本发明纤维加筋联合电渗法增强水泥搅拌桩强度的施工方法，包括以下施工步骤：
6.a.施工前应事先平整搅拌桩施工场地，清除桩位处地上、地下一切障碍，场地低洼时应回填粘土，不得回填杂土；
7.b.根据桩位设计平面图进行测量放线，定出每一个桩位，误差要求小于钻机定位：依据放样点使钻机定位，钻头正对桩位中心，用经纬仪确定层向轨与搅拌轴垂直，调平底盘，保证桩机主轴倾斜度不大于1％；
8.c.通过人工或机械将聚丙烯纤维与普通硅酸盐水泥混合料，含外加剂，拌合成加筋混合材料；
9.d.对含聚丙烯纤维的水泥搅拌桩进行施工，采用水泥搅拌桩干法施工工艺，粉料为水泥与聚丙烯纤维混合物，桩位打孔至设计深度后，采用“二喷四搅”工艺，将喷粉桩机的
钻头边搅拌、边提升，同时通过喷粉系统中的钻杆端喷嘴将加筋混合料充分搅动到土体中；
10.e.在阴极预设侧铺设集水总管；
11.f.在纤维加筋水泥搅拌桩两侧插入钢筋，保证钢筋与含聚丙烯纤维的水泥搅拌桩直接接触，并注意插入搅拌桩两侧的钢筋施工必须在搅拌桩成桩后4h内完成，使用电缆连接相邻阴极、阳极中的钢筋；
12.g.循环步骤d至步骤f施工至基础桩体填筑完成；
13.h.将电缆线与直流电电源相连，通电电渗，检查阴极附近集水总管流出水量，趋于零时停止电渗，或根据桩体强度要求确定施工停止节点。
14.优选地，在所述步骤a中，桩位处地上、地下一切障碍包括大块石、植物及生活垃圾。
15.优选地，在所述步骤c中，所述的加筋混合料中纤维掺加量0.9～1.5公斤/立方米，附加的外加剂为cacl2溶液。
16.优选地，在所述步骤d中，所述的含聚丙烯纤维的水泥搅拌桩在施工时，搅拌提升速度为0.8～1.0m/min。
17.优选地，在所述步骤h中，所述的直流电源，其电压为45～60v，通电时间1-3天。
18.本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
19.1.本发明采用聚丙烯纤维加筋补强土体的处置方式，有效增强土体的抗剪强度及无侧限抗压强度，减缓承受荷载时桩体拉伸裂缝的开展速度，相较于一般的水泥搅拌桩承载能力更好、具有较高的抗弯、剪、拉、裂强度，对提高桩体性能具有一定经济价值；
20.2.本发明采用电渗法处理水泥土混合料，通过促进弱结合水的排出使桩体早强，显著缩短了固结龄期，电渗后较普通水泥搅拌桩强度均匀，提高工程质量，保证了地基承载力；
21.3.本发明采用氯化钙作为外加剂，增加了土体中阳离子数量，使得电流大小及土体电导率得到有效提高，进而提高电渗性能，优化电渗效果。
附图说明
22.图1是本发明纤维加筋联合电渗法增强水泥搅拌桩强度的操作示意图。
23.其中：1为含聚丙烯纤维的水泥搅拌桩，2为桩间土，3为集水管，4为阴极钢筋，5为阳极钢筋，6为砂垫土。
具体实施方式
24.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
25.实施例一
26.一种纤维加筋联合电渗法增强水泥搅拌桩强度的施工方法，为提高水泥土的强度、加速水泥土硬化速度，在混合料中掺入聚丙烯纤维并于施工时插入钢筋借助电渗法加速桩体降水。
27.本实施例纤维加筋联合电渗法增强水泥搅拌桩强度的施工方法，包括以下施工步骤：
28.a.施工前应事先平整搅拌桩施工场地，清除桩位处地上、地下一切障碍，场地低洼时应回填粘土，不得回填杂土；
29.b.根据桩位设计平面图进行测量放线，定出每一个桩位，误差要求小于钻机定位：依据放样点使钻机定位，钻头正对桩位中心，用经纬仪确定层向轨与搅拌轴垂直，调平底盘，保证桩机主轴倾斜度不大于1％；
30.c.通过人工或机械将聚丙烯纤维与普通硅酸盐水泥混合料，含外加剂，拌合成加筋混合材料；
31.d.对含聚丙烯纤维的水泥搅拌桩进行施工，采用水泥搅拌桩干法施工工艺，粉料为水泥与聚丙烯纤维混合物，桩位打孔至设计深度后，采用“二喷四搅”工艺，将喷粉桩机的钻头边搅拌、边提升，同时通过喷粉系统中的钻杆端喷嘴将加筋混合料充分搅动到土体中；
32.e.在阴极预设侧铺设集水总管；
33.f.在纤维加筋水泥搅拌桩两侧插入钢筋，保证钢筋与含聚丙烯纤维的水泥搅拌桩直接接触，并注意插入搅拌桩两侧的钢筋施工必须在搅拌桩成桩后4h内完成，使用电缆连接相邻阴极、阳极中的钢筋；
34.g.循环步骤d至步骤f施工至基础桩体填筑完成；
35.h.将电缆线与直流电电源相连，通电电渗，检查阴极附近集水总管流出水量，趋于零时停止电渗，或根据桩体强度要求确定施工停止节点。
36.本实施例在传统水泥搅拌桩的基础上，向普通硅酸盐水泥混合料中掺入聚丙烯纤维，桩内插入钢筋作为阴阳电极，阴极侧设置集水总管作为排水通道，缩短电渗工期、优化电渗效果。本发明施工工艺简单，经聚丙烯纤维加筋后，桩体自身抗弯、剪、拉、裂强度显著提高，电渗后较普通水泥搅拌桩强度均匀，有效缩短固结龄期，具有较高的工程经济适用性。
37.实施例二
38.本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
39.如图1所示，图1是本发明纤维加筋联合电渗法增强水泥搅拌桩强度的操作示意图。
40.本发明实施例提供了一种纤维加筋联合电渗法增强水泥搅拌桩强度的施工方法，其包括：在普通硅酸盐水泥混合料中添加氯化钙作为外加剂，并与聚丙烯纤维拌合。桩位打孔至设计深度后，将喷粉桩机的钻头边搅拌、边提升，通过喷粉系统中的钻杆端喷嘴将加筋混合料充分搅动到土体中。在纤维加筋水泥搅拌桩两侧插入钢筋，使用电缆连接相邻阴极、阳极中的钢筋，与直流电电源相连，通电电渗，通电后产生的水由桩侧设置集水总管排出。当电渗加固效果达到预期或变化不大时，停止电渗完成施工，具体包括：
41.a.施工前应事先平整搅拌桩施工场地，清除桩位处地上、地下一切障碍(包括大块石、植物及生活垃圾等)，场地低洼时应回填粘土，不得回填杂土；
42.b.根据桩位设计平面图进行测量放线，定出每一个桩位，误差要求小于钻机定位：依据放样点使钻机定位，钻头正对桩位中心，用经纬仪确定层向轨与搅拌轴垂直，调平底盘，保证桩机主轴倾斜度不大于1％；
43.c.通过人工或机械将聚丙烯纤维与普通硅酸盐水泥混合料(含外加剂)拌合成加筋混合材料；所述的加筋混合料中纤维掺加量0.9～1.5公斤/立方米。
44.d.对含聚丙烯纤维的水泥搅拌桩进行施工，采用水泥搅拌桩干法施工工艺，粉料为水泥与聚丙烯纤维混合物，桩位打孔至设计深度后，采用“二喷四搅”工艺，将喷粉桩机的钻头边搅拌、边提升，同时通过喷粉系统中的钻杆端喷嘴将加筋混合料充分搅动到土体中；所述的含聚丙烯纤维的水泥搅拌桩在施工时，搅拌提升速度为0.8～1.0m/min。
45.e.在阴极预设侧铺设集水总管；
46.f.在纤维加筋水泥搅拌桩两侧插入钢筋，保证钢筋与含聚丙烯纤维的水泥搅拌桩直接接触，并注意插入搅拌桩两侧的钢筋施工必须在搅拌桩成桩后4h内完成，使用电缆连接相邻阴极、阳极中的钢筋；
47.g.循环步骤d至步骤f施工至基础桩体填筑完成；
48.h.将电缆线与直流电电源相连，通电电渗，检查阴极附近集水总管流出水量，趋于零时可停止电渗，或根据桩体强度要求确定施工停止节点；所述的直流电源，其电压为45～60v，通电时间1-3天。
49.本实施例纤维加筋联合电渗法增强水泥搅拌桩强度的施工方法，在传统水泥搅拌桩的基础上，向普通硅酸盐水泥混合料中掺入聚丙烯纤维，桩内插入钢筋作为阴阳电极，阴极侧设置集水总管作为排水通道，并在拌合时掺入氯化钙溶液缩短电渗工期、优化电渗效果。本发明施工工艺简单，经聚丙烯纤维加筋后，桩体自身抗弯、剪、拉、裂强度显著提高，电渗后较普通水泥搅拌桩强度均匀，有效缩短固结龄期，具有较高的工程经济适用性。
50.上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。