[发明专利]基于能量消耗监测的深层搅拌桩施工质量控制方法

权利要求书

1.一种基于能量消耗监测的深层搅拌桩施工质量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步、施工现场地质勘测：先对需要进行施工的现场进行地质勘察，获取施工现场土样进行参数测试分析，得到施工现场土层划分信息和地质信息；

第二步、室内搅拌试验，具体步骤为：

2.1)将取得的扰动土样按水泥重量比5％，10％，15％，20％，25％制成试件；每个比例各6个试件，其中3个养护14天，另外3个养护28天后，分别测定无侧限抗压强度，对于每层土均需进行室内配合比试验；

2.2)将上述配合比试验的结果制成图，其中竖轴为强度，横轴为水泥掺量；然后根据设计强度从上述图中读取最佳水泥掺量；

第三步、室内模型桩试验，具体步骤为：

3.1)利用施工现场土样建立室内模型地基：首先将取回来的土样放入模型槽并搅拌充分，然后在预加荷载的情况下使地基固结，制成室内模型地基；

3.2)在室内模型地基上进行模型桩试验：在原有搅拌桩打设设备的基础上，在电源连接位置增加电流测定装置并计算得到搅拌机在给定时间内的消耗能量；根据第二步确定的最佳水泥掺量，用已经改进过的搅拌桩打设设备在室内模型地基上打设若干搅拌桩并进行标号；

第四步、通过无侧限抗压试验获得最佳施工参数并进行现场搅拌实施。

2.根据权利要求1所述的基于能量消耗监测的深层搅拌桩施工质量控制方法，其特征是，所述的获取施工现场土样是指：用厚壁取土设备，在施工现场从地面至桩的设计深度取土，用于做室内配合比试验，取土量根据试件量确定，以每层土不少于三个试件。

3.根据权利要求1所述的基于能量消耗监测的深层搅拌桩施工质量控制方法，其特征是，所述的参数测试分析包括以下步骤：

①首先利用孔隙水压式的静力触探检测地层的贯入阻力与孔隙水压力随深度的变化曲线；然后以测得的孔隙水压与贯入阻力之比为横轴，以贯入阻力与初始地层应力之比为纵轴，作出关系图，将该图划分若干不同土性特征区，每一种特征代表一种土的类型；将实测的静力触探曲线的数据标于该图以判断场地土层的类型；再根据土的类型对照贯入阻力曲线与孔隙水压力分布曲线，确定施工现场土层划分信息；静力触探的测试深度为需施工搅拌桩深度的1.5倍；检测数量至少3个孔；

②用薄壁取土器在施工现场钻孔提取天然原状土的试样，采用激光粒度仪对取回的土样进行粒度分析试验，得到其颗粒组成，确定粘粒、粉粒、砂粒的百分含量；测定土层含水量，液塑限，孔隙比；用固结测试仪测定土层的固结性质；用强热减量的方法测定土中的有机质含量；用pH测定仪测定土的pH值；用单轴试验测定土层的无侧限抗压强度；取土深度为桩身长度的1.5倍，在施工范围内的取土孔至少3个；从而确定地质信息；

③用厚壁取土设备，从地面至桩的设计深度取土，用于做室内配合比试验，取土量根据试件量确定，以每层土不少于三个试件。

4.根据权利要求1所述的基于能量消耗监测的深层搅拌桩施工质量控制方法，其特征是，所述的无侧限抗压试验是指：试验时，将圆柱形试样放在无侧限压力仪中，在不加任何侧向压力的情况下施加垂直压力，直到使试件剪切破坏为止，剪切破坏时试样所能承受的最大轴向压力称为无侧限抗压强度，该试验过程称为无侧限抗压试验。

5.根据权利要求1所述的基于能量消耗监测的深层搅拌桩施工质量控制方法，其特征是，所述的通过无侧限抗压试验获得最佳施工参数是指：在桩硬化之前，用薄壁取土器从搅拌桩中提取得到水泥土样并制成测试试件，将测试试件放入温度为20±3℃、相对湿度在90％以上的养护室进行养护达到规定养护龄期后，进行无侧限抗压试验得到无侧限抗压强度，与第三步中得到的搅拌机在给定时间内的消耗能量确定搅拌所消耗的能量与无侧限抗压强度的关系以及无侧限抗压强度与施工现场土层划分信息和地质信息之间的关系，最终确定最佳施工参数。

6.根据权利要求1所述的基于能量消耗监测的深层搅拌桩施工质量控制方法，其特征是，所述的现场搅拌实施是指：在搅拌桩打设设备电源连接处设置一电表，以测定消耗能量；然后根据施工方案中的设计强度要求，以及第四步中已经确定的消耗能量、无侧限抗压强度与最佳施工参数三者之间的关系，确定最佳施工参数，以及需要消耗多少能量；随后进行第一根搅拌桩施工，在打设搅拌桩的同时，关注电表的变化，达到消耗的能量时，停止搅拌，第一根施工完成；然后依此重复，完成其他搅拌桩的施工。