[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

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种建筑工程技术领域的方法，具体是一种基于能量消耗监测的深层搅拌桩施工质量控制方法。

背景技术

深层搅拌桩在软土地基的加固处理中已经成功应用了30多年，其施工过程是通过搅拌机械将化学混合物(水泥、石灰等)与地基土就地混合，深层搅拌桩的强度是通过水泥(或石灰)与土的化学反应获得的。强度的影响因素主要包括固化剂和现场土的特征、混合的均匀程度和养护条件，其中混合的均匀程度是一个很关键的影响因素，工程中的质量问题主要是由于搅拌混合的不均匀引起的。现场施工一般有两种途径可以提高水泥混合土的搅拌均匀性：其一是开发各种高效率的搅拌设备，如搅拌叶片与不同形状喷嘴，近年来已开发了多种新的工法，如双搅(DM)工法，带有固定叶片的深层搅拌桩搅拌头，以及结合搅拌与旋喷优点的混合施工法如带扩散防止板及喷浆口的旋喷深层搅拌头；其二是如何在施工中有效地使用既有的搅拌设备，提高施工管理水平，使之不断完善。但是一般现场搅拌的质量控制基本依靠操作人员的经验，由于操作人员经验的差异便会带来施工质量的差异，从而使得施工管理整体水平较低。有现场测试表明混合强度不仅与搅拌叶片的类型有关，还与搅拌过程中施加的总能量有关。

经过对现有技术文献检索发现，目前我国正在使用的建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)有关于搅拌与复搅的规定，但是搅拌时间的长短以及复搅的次数一般由操作人员的经验决定。这样做会导致施工质量的差异，以及资源的浪费，合理性较差。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于能量消耗监测的深层搅拌桩施工质量控制方法，通过室内搅拌试验，并建立室内模型地基，然后改进施工设备，并进行模型桩试验，然后得到无侧限抗压强度与搅拌能量之间的关系，最后确定最佳施工参数，从而可以更合理的控制深层搅拌桩的施工质量。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：

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；

所述的施工现场土样是指：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为宜；

所述的参数分析包括以下步骤：

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为宜；

第二步、室内搅拌试验，具体包括两个步骤：

①将取得的扰动土样按重量比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将上述混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，具体包括两个步骤：

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。

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；

所述的电流测定装置是指：电流表、杂散电流测定仪或智能测流仪；