專利名稱：控制模量樁成樁設(shè)備與成樁方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制模量樁成樁設(shè)備與成樁方法，屬于巖土工程復(fù)合地基 承載特性測試領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當今巖土工程領(lǐng)域中復(fù)合地基是目前使用最廣泛的一種軟土地基處理方 法，由于地基土層條件的復(fù)雜性，目前對復(fù)合地基的承載特性機理研究難以滿 足實際工程的要求，只能是半經(jīng)驗半簡化的定量化，由于成樁與測試設(shè)備不能 滿足研究的需要，嚴重制約了復(fù)合地基理論的深入發(fā)展。室內(nèi)試驗往往采用有 機質(zhì)材料的模型樁進行，試驗結(jié)果與實際監(jiān)測結(jié)果出入比較大。正因為模型樁 和相關(guān)設(shè)備存在著很大的不適應(yīng)性，相關(guān)的研究和設(shè)計只能處于憑借經(jīng)驗或既 有工程先驗的狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷提出一種控制模量 樁成樁設(shè)備與成樁方法。
本發(fā)明控制模量樁成樁設(shè)備，由鉆頭、馬達、控制平臺、鉆架、鉆桿、 傳動鏈、輸漿管、加壓泵、模型箱組成，其中鉆頭和鉆桿都設(shè)置有縱向通孔， 加壓泵的輸出口通過輸漿管與鉆桿的上部通孔連通，鉆桿的下部與控制平臺的 上部相對設(shè)置，控制平臺的下部與鉆架的上部固定，傳動鏈的上部分別與鉆架 上部的橫桿相對設(shè)置，傳動鏈的下部分別與控制平臺的左右兩端相對設(shè)置，馬 達固定在鉆架的上部并且馬達的傳動軸與傳動鏈和控制平臺相對設(shè)置，鉆頭與 控制平臺的下部相對設(shè)置，鉆架的下部設(shè)置有模型箱，模型箱位于鉆頭的下方。 鉆頭1采用全螺旋鉆頭保證成孔后的鉆孔不會因土的側(cè)向壓力導(dǎo)致塌孔、
變形等現(xiàn)象，保證成孔的的質(zhì)量鉆頭外徑為5cm，鉆頭內(nèi)部的小孔(即壓漿孔， 與輸漿管連通)孔徑為1.0 1.5cm，以便水泥砂漿能壓入鉆孔成樁。
水泥砂漿輸送泵控制維持水泥砂漿的輸出壓力，使水泥砂漿不間斷地注入到鉆孔中。
所述的控制模量樁成樁設(shè)備的成樁方法，包括如下步驟
a) 在模型箱中分層填軟粘土，每層的厚度為10 20cm;
b) 配置水泥砂漿所述水泥砂漿包括水泥、細砂、水和增強劑，其
中水泥為l質(zhì)量份，細砂為2 7質(zhì)量份，水為0.6 1.1質(zhì)量份，增 強劑為0.003 0.012質(zhì)量份；
c) 采用鉆頭將步驟a所述的模型箱中軟粘土鉆至0.5 1.0 m的深度， 當鉆至0.5~1.0m的深度時開啟加壓泵，將水泥砂漿依次通過輸漿 管、鉆桿內(nèi)的通孔、鉆頭內(nèi)的通孔壓入鉆孔內(nèi)，同時提升鉆頭至 模型箱上方。
本發(fā)明設(shè)計通過調(diào)整不同水泥漿配比進行成樁，使成樁材料與實際工程樁 的材料相一致，并可定量控制模型樁的模量，實現(xiàn)控制變形的設(shè)計，實現(xiàn)復(fù)合 地基的控制變形和控制承載力的定量設(shè)計，通過調(diào)整樁土的應(yīng)力比充分調(diào)動樁 間土的作用。


圖1:本發(fā)明設(shè)備結(jié)構(gòu)圖； 圖2:本發(fā)明方法流程圖。
具體實施例方式
如圖1所示。 一種控制模量樁成樁設(shè)備，由鉆頭1、馬達2、控制平臺3、 鉆架4、鉆桿5、傳動鏈6、輸漿管7、加壓泵8、模型箱10組成，其中鉆頭l 和鉆桿5都設(shè)置有縱向通孔，加壓泵8的輸出口通過輸漿管7與鉆桿5的上部 通孔連通，鉆桿5的下部與控制平臺3的上部相對設(shè)置，控制平臺3的下部與 鉆架4的上部固定，傳動鏈6的上部分別與鉆架4上部的橫桿相對設(shè)置，傳動 鏈6的下部分別與控制平臺3的左右兩端相對設(shè)置，馬達2固定在鉆架4的上 部并且馬達2的傳動軸與傳動鏈6和控制平臺3相對設(shè)置，鉆頭1與控制平臺 3的下部相對設(shè)置，鉆架4的下部設(shè)置有模型箱10，模型箱10位于鉆頭1的 下方。
如圖2所示，控制模量樁成樁設(shè)備的成樁方法，包括如下步驟 a)填模擬土層
在預(yù)先制定的模型箱中按現(xiàn)場或研究需要的軟土層的干密度和含水量進行分層填軟粘土ll，每層的厚度控制在10 20cm，要保證填土的均勻性，土層 填好后需靜置一段時間，在這期間需要觀測土層表面的沉降，并進行保濕，以 免水分蒸發(fā)改變土層條件。土層變形穩(wěn)定后再進行控制模量樁的成樁。
b. )控制模量樁的水泥砂漿9的配制
控制模量樁的模量按照相應(yīng)的混泥土的標號進行控制，根據(jù)壓縮模量要求 的不同進行配制相應(yīng)的水泥砂漿，考慮到模型樁的直徑較小，通?？梢耘渲频?水泥砂漿的無側(cè)限抗壓強度為2.0-20.0MPa，所述水泥砂漿9包括水泥、細砂、 水和增強劑，其中水泥為l質(zhì)量份，細砂為2 7質(zhì)量份，水為0.6 1.1質(zhì)量份， 增強劑為0.003 0.012質(zhì)量份。
c. )帶孔的全螺旋鉆頭與成樁
采用鉆頭將步驟a所述的模型箱中軟粘土鉆至0.5~1.0 m的深度，當鉆至 0.5 1.0m的深度時開啟加壓泵，將水泥砂漿依次通過輸漿管、鉆桿內(nèi)的通孔、 鉆頭內(nèi)的通孔壓入鉆孔內(nèi)，同時提升鉆頭至模型箱上方。
全螺旋鉆頭保證成孔后的鉆孔不會因土的側(cè)向壓力導(dǎo)致塌孔、變形等現(xiàn) 象，鉆頭外徑為5cm，水泥砂漿通過鉆頭內(nèi)部的連通孔壓入鉆孔內(nèi)成樁，壓漿 的壓力控制在15.0-20.0kPa左右，在成樁的過程中為避免出現(xiàn)斷樁要求提升鉆 頭的速度不能太快，室內(nèi)試驗控制在1.5-2.0cm/分鐘左右，或通過壓漿反推鉆 頭上升。為防止鉆孔時軟土堵塞鉆頭下部的水泥砂漿導(dǎo)出孔，鉆孔時需要在鉆 頭內(nèi)部的輸漿通道內(nèi)維持一平衡壓力，平衡壓力通常為5.0-lO.OkPa.
d. )載荷板試驗、控制模量樁與變形設(shè)計
成樁后養(yǎng)護28天，養(yǎng)護期間保持填土的原濕度，防止水分蒸發(fā)?？刂颇?量樁養(yǎng)護28天后可進行相關(guān)的載荷板測試，如承載力、側(cè)摩阻力、樁土應(yīng)力 比等，以驗證復(fù)合地基的承載力，調(diào)整壓板的剛度測定不同剛度壓板對樁土應(yīng) 力比的影響，這樣可依據(jù)復(fù)合地基的理論進行控制模量樁的設(shè)計和復(fù)合地基變 形控制設(shè)計。
權(quán)利要求
1. 一種控制模量樁成樁設(shè)備，其特征在于由鉆頭(1)、馬達(2)、控制平臺(3)、鉆架(4)、鉆桿(5)、傳動鏈(6)、輸漿管(7)、加壓泵(8)、模型箱(10)組成，其中鉆頭(1)和鉆桿(5)都設(shè)置有縱向通孔，加壓泵(8)的輸出口通過輸漿管(7)與鉆桿(5)的上部通孔連通，鉆桿(5)的下部與控制平臺(3)的上部相對設(shè)置，控制平臺(3)的下部與鉆架(4)的上部固定，傳動鏈(6)的上部分別與鉆架(4)上部的橫桿相對設(shè)置，傳動鏈(6)的下部分別與控制平臺(3)的左右兩端相對設(shè)置，馬達(2)固定在鉆架(4)的上部并且馬達(2)的傳動軸與傳動鏈(6)和控制平臺(3)相對設(shè)置，鉆頭(1)與控制平臺(3)的下部相對設(shè)置，鉆架(4)的下部設(shè)置有模型箱(10)，模型箱(10)位于鉆頭(1)的下方。
2. —種基于權(quán)利要求1所述的控制模量樁成樁設(shè)備的成樁方法，其特征 在于包括如下步驟a) 在模型箱(10)中分層填軟粘土 (11)，每層的厚度為10~20cm;b) 配置水泥砂漿(9):所述水泥砂漿包括水泥、細砂、水和增強劑， 其中水泥為1質(zhì)量份，細砂為2 7質(zhì)量份，水為0.6~1.1質(zhì)量份， 增強劑為0.003 0.012質(zhì)量份；c) 采用鉆頭將步驟a所述的模型箱中軟粘土 (11)鉆至0.5 1.0m的 深度，當鉆至0.5 1.0m的深度時開啟加壓泵(8)，將水泥砂漿(9) 依次通過輸漿管(7)、鉆桿(5)內(nèi)的通孔、鉆頭(1)內(nèi)的通孔 壓入鉆孔內(nèi)，同時提升鉆頭(1)至模型箱上方。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種控制模量樁成樁設(shè)備與成樁方法，屬巖土工程復(fù)合地基承載特性測試領(lǐng)域。本發(fā)明所述設(shè)備由鉆頭、馬達、控制平臺、鉆架、鉆桿、傳動鏈、輸漿管、加壓泵、模型箱組成。本發(fā)明所述方法包括填模擬土層、配置水泥砂漿、成樁。本發(fā)明實現(xiàn)復(fù)合地基的控制變形和控制承載力的定量設(shè)計，通過調(diào)整樁土的應(yīng)力比充分調(diào)動樁間土的作用。
文檔編號E02D33/00GK101435209SQ20081024385
公開日2009年5月20日 申請日期2008年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月9日
發(fā)明者張亞軍, 張成相, 春 景, 非 王, 繆林昌, 蔣愛祥, 韓 趙, 陳家富, 馬在宏 申請人:東南大學(xué)