[发明专利]基于降阻方式实现大直径深层搅拌的施工方法

说明书

基于降阻方式实现大直径深层搅拌的施工方法，属于桩基施工技术领域，通过将降阻材料与搅拌钻机有机结合，采用如下步骤实现大直径深层的施工方法：施工场地准备，施工设备配置及改造；降阻材料与固化材料配置；搅拌下钻施工；搅拌提钻施工；二次搅拌下钻施工；二次搅拌提钻施工；搅拌钻头提升至设计高度时，完成搅拌作业，施工结束。本发明改进了传统钻头的结构形式，以达到降低阻力的功能；通过喷射离子型表面活性剂溶液降低搅拌叶片的阻力；通过在水泥浆内掺入碳纳米管，形成新型固化材料，有利于浆液与土体的充分混合；在不同地质条件下采用不同的施工参数，有针对性的施工，提高施工效率，保证搅拌桩质量。

技术领域

本发明涉及桩基施工技术领域，具体涉及到基于降阻方式实现大直径深层搅拌的施工方法。

背景技术

深层搅拌技术自二十世纪七十年代正式应用于工程实践，目前已被广泛应用于工业与民用建筑、地铁、公路、市政、水利、港口航道及海上设施等的建设中。水泥土深层搅拌桩是用于加固软土地基的一种方法，它利用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械和输浆泵，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌混合，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和较高地基承载力的复合地基。

随着深层搅拌技术的广泛应用，搅拌桩的设计深度越来越深，导致钻机钻进时上覆荷载较大，同时下部叶片所受阻力较大，从而降低工程施工效率。常规搅拌钻头的喷浆口设置在钻杆上，在深层搅拌时由于压力较大，浆液很难达到搅拌桩边缘，导致成桩质量差。虽然采用喷口设置在搅拌叶片的底部方式进行改进，当搅拌轴提升回转时，在上搅叶片底部就会产生一定的空隙，则改良材料用压缩空气经搅拌轴从上搅拌叶片根部喷到该空隙中去。这种喷口设置方式在一定程度上解决了该问题。但由于叶片底部的空隙范围较小且土对空隙的填充速度较快，导致其发挥的作用有限。

因此，阻力过大成为了制约大直径深层搅拌桩发展的突出问题，如何降低深层搅拌时钻头所受的阻力，成为亟待解决的问题。基于此，本发明提出了基于降阻方式实现大直径深层搅拌的施工方法。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了基于降阻方式实现大直径深层搅拌的施工方法，克服了现有技术的不足。通过改进传统钻头的结构形式，制造出新型钻头，以达到降低阻力的功能；通过喷射离子型表面活性剂溶液降低搅拌叶片的阻力；通过在水泥浆内掺入碳纳米管，形成新型固化材料，有利于浆液与土体的充分混合；在不同地质条件下采用不同的施工参数，有针对性的施工，提高施工效率，保证搅拌桩质量。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于降阻方式实现大直径深层搅拌的施工方法，其特征在于，通过将降阻材料与搅拌钻机有机结合，采用如下步骤实现大直径深层的施工方法：

步骤1：施工场地准备，施工设备配置及改造；

根据搅拌设计方案，设置与搅拌直径相匹配的搅拌钻头，搅拌钻头由搅拌钻杆、主搅叶片和复搅叶片而成，主搅叶片和复搅叶片半径与设计搅拌直径保持一致；在主搅叶片背部均匀设置1-10个固化材料喷射口，固化材料喷射口方向与主搅叶片背部外法线方向保持一致；主搅叶片半径在主搅叶片前部下边缘均匀设置1-10个降阻材料喷射口，降阻材料喷射口方向与主搅叶片下边缘垂直且沿主搅叶片表面倾斜向上；将配置好的搅拌钻头与连接钻杆通过螺纹连接，然后将搅拌钻头和连接钻杆整体与搅拌钻机通过法兰连接；

步骤2：降阻材料与固化材料配置；

降阻材料选用离子型表面活性剂溶液，固化材料选用掺有碳纳米管的水泥浆液；其中，离子型表面活性剂的掺入质量为搅拌土体质量的0%-10%，离子型表面活性剂溶液浓度范围为0%-8%；碳纳米管长度范围为2-20微米，外壁直径范围为2-20微米，碳纳米管在水泥浆液中的质量占比为0%-1%，水泥浆液的水灰比为1-2；

步骤3：搅拌下钻施工；