[发明专利]一种高压垂直旋喷施工引起土体变形的确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种建筑工程技术领域的方法，具体地，涉及一种高压垂直旋喷施工引起土体变形的确定方法。

背景技术

高压旋喷施工技术是以旋转的喷头喷出高速流体一边切削土体一边使水泥浆液与切碎的士体混合，经化学反应后形成坚固的加固士柱，强度可达数兆帕以上。该工法最初的概念于上世纪60年代末由意大利科学家提出，第一项专利上世纪70年代初由日本中西涉申请，是最简单的单管法(也称CCP工法)，其后又开发了二重管法、三重管法等。单管法仅喷射水泥浆液；二重管法以压缩空气同轴包裹高压水泥浆液切割土体并两者相互混合，使加固体直径比单管法有较大的提高；三重管法以压缩空气同轴包裹高压水流首先切割土体，形成较大直径的碎士空隙，再以泥浆泵注入水泥浆填充与混合，使加固体直径比前两种方法有了极大的提高。之后又开发了超级旋喷技术、双高压旋喷技术、交叉喷射旋喷技术、双液旋喷技术等，使生成桩直径越来越大。我国自上世纪70年代末成功开发高压旋喷施工技术后，该工法在国内较多工程领域得到了广泛的应用，如水利工程防渗墙、城市地下工程、边坡稳定、码头、桥梁基处等。也逐步开发了各种直径的旋喷桩施工方法。然而伴随着生成桩径越来越大，高压旋喷施工期间对周围环境的影响也越来越明显，如产生较大的超孔隙水压力或者周围土体产生较大的变形。旋喷施工引起的土体变形会对附近的建筑物或者地下管线等产生一定的影响，稍有不慎，就会酿成工程事故，造成生命财产损失。因此，预测和控制高压旋喷施工引起的土体变形是旋喷技术设计与施工阶段需要考虑的一项重要内容。

经对现有的技术文献检索发现，目前主要通过经验估算或者数值方法确定高压旋喷施工引起的土体变形。但前者未能精确考虑地基土的强度和变形参数，而后者对于施工过程的模拟有一定的局限性。高压旋喷施工引起土体变形的影响因素主要是旋喷施工参数(如注浆压力、注浆量和喷嘴移动速度)和土性参数(如强度和弹性模量)。Chai等在其发表的文章“Lateral displacement of ground caused by soil-cement columns installation”(Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering,2005,131(5):623-632)中基于全无限空间的柱形及球形圆孔扩张理论，提出了计算水泥土桩施工引起桩周土体侧向位移的半经验半理论方法，但是该方法不能定量地考虑注浆压力这个重要因素的影响，因此有必要在垂直旋喷施工引起土体变形预测方法上进行进一步的研究，以提出具有理论基础并且应用性较强的确定方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种高压垂直旋喷施工引起土体变形的确定方法，通过地质调查确定场地的土层参数，然后用半无限平面内圆孔受均布力作用的复变函数解答来确定单根垂直旋喷桩引起土体的位移，最后基于叠加原理确定多根旋喷桩施工引起土体变形，从而为高压垂直旋喷施工保护提供依据。

为实现以上目的，本发明提供一种高压垂直旋喷施工引起土体变形的确定方法，包括如下步骤：

第一步、通过钻孔取土的方法对施工场地进行土层划分，随后获取施工现场土样进行室内常规土工试验，得到施工现场土层划分信息和地质信息，确定各土层土性及相应土层的厚度H；对各层土体的有效粘聚力、有效内摩擦角、不排水剪切强度、重度、弹性模量及泊松比取平均值；

所述的获取施工现场土样是指：用厚壁取土设备，在施工现场地面至旋喷桩设计深度取土，用于做室内常规土工试验，取土量根据试件量确定，以每层土不少于三个试件为宜；

所述的室内常规土工试验是指：密度试验、三轴试验和常规单向压缩试验，其中：

所述的密度试验是指：通过环刀法等密度试验方法测得各土层的湿密度，并计算相应的重度γ；

所述的三轴试验是指：通过固结不排水试验确定砂土的有效粘聚力c’和有效内摩擦角以及黏土的不排水剪切强度c_u；通过三轴剪力仪测定土的静止侧压力系数K₀，通过以下公式确定土的泊松比ν：

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