[发明专利]一种沉管水泥土搅拌桩及施工工艺与沉管装置

说明书

本发明公开了一种沉管水泥土搅拌桩及施工工艺与沉管装置，沉管装置包括沉管和注浆管，沉管包括内管和外管，内管的上端与外管的上端齐平，内管的底端高于外管的底端，内管的底端通过锥形封口板与外管的底端连接，内管与外管之间还设置环形支撑板，环形支撑板上开设安装孔；注浆管通过安装孔设置在沉管的内管和外管之间；注浆管的下端设置90°弯头；本发明通过双层沉管将被搅拌土体和水泥浆液限制在沉管内，使二者能够充分拌和均匀，其次，在搅拌桩体施工完毕沉管拔出过程中利用注浆管对桩体和外围土体界面进行注浆，提高水泥土搅拌桩桩身质量均匀性，增强其抗压强度，桩身摩阻力和端阻力提升，水泥土搅拌桩的承载力能够显著提高。

技术领域

本发明属于地基基础工程技术领域，涉及一种沉管水泥土搅拌桩及施工工艺与沉管装置。

背景技术

水泥土搅拌桩常用于加固包括淤泥、淤泥质土、粉土、砂性土、泥炭土等各种含水量较高且地基承载力较低的地基土层，其加固地层的原理在于：将水泥作为固化剂，利用特制的搅拌设备，在原位将一定深度内的软土和固化剂强制搅拌混合，被加固土体与固化剂之间产生的一系列物理化学反应，使土体硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质桩体，进而达到改善地基的目的。水泥土搅拌桩相较于混凝土灌注桩，具有节省材料且施工工艺简单的特点。

但是水泥土桩存在着一个很大的缺陷在于其竖向抗压承载力较低，桩身强度不均匀，不同部位差异较大，甚至造成断桩的现象，这主要是由于在水泥土搅拌桩施工过程中，注入水泥浆与搅拌土体拌和不均匀、水泥浆发生跑冒所致。

在充分发挥水泥土桩成本较低的优势前提下，为了提高水泥土桩抗压强度，亟待开发一种简单有效增强水泥土强度提高水泥土桩承载力的成桩方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种沉管水泥土搅拌桩及施工工艺，同时提供其成桩装置是本发明的又一目的。利用本发明工艺得到的水泥土桩可有效避免传统水泥土桩桩身强度较弱、易产生断桩缺陷问题。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案为：

一种沉管水泥土搅拌桩用沉管装置，包括沉管和注浆管，所述沉管包括内管和外管，内管的上端与外管的上端齐平，内管的底端高于外管的底端，内管的底端通过锥形封口板与外管的底端连接，内管与外管之间还设置环形支撑板，环形支撑板上开设安装孔；所述注浆管通过安装孔设置在沉管的内管和外管之间；所述注浆管的下端设置90°弯头，90°弯头弯向外管并与外管上设置的出浆口相连通。

所述环形支撑板上均匀设置4个安装孔，所述注浆管为4根，4个注浆管分别安装在4个安装孔内。

所述环形支撑板为2个，分别为沿沉管自上而下设置的上环形支撑板和下环形支撑板，所述上环形支撑板设置在靠近内管上端位置，下环形支撑板设置在内管的底端位置。

所述环形支撑板和锥形封口板均为钢板。

利用所述的沉管装置制备的一种沉管水泥土搅拌桩，包括水泥土搅拌桩芯桩和围设在芯桩周围的沉管水泥浆层；所述水泥土搅拌桩芯桩分为上、下两段，下段为变直径段，变直径段的上部直径与上段的直径一致，变直径段的直径沿芯桩的轴线向下逐渐扩大，变直径段与芯桩的轴线之间的夹角为3°～5°。

所述水泥土搅拌桩的横截面为圆形，沉管水泥浆层的横截面为环形，沉管水泥浆层的厚度为20～30mm。

利用所述的沉管装置制备沉管水泥土搅拌桩的施工工艺，包括以下步骤：

1）沉管入土：根据确定好的桩位，开动桩机加压设备将所述的沉管装置一起压入土中，直至达到设计标高位置；

2）预拌下沉：开动搅拌电机，使搅拌机沿导向架边搅拌边切割土体下沉，直到设计标高位置；

3）喷浆、搅拌提升：按照设计的速度，一边喷射水泥浆，一边旋转搅拌钻头提升；