[发明专利]一种聚丙烯纤维加筋水泥土搅拌桩及其施工工艺

说明书

本申请公开了一种聚丙烯纤维加筋水泥土搅拌桩及其施工工艺，该搅拌桩由原料土、普通硅酸盐水泥、聚丙烯纤维、水及高性能减水剂组成；各组分含量为：土样占比89％、普通硅酸盐水泥占比7％、聚丙烯纤维占比0.4％、水占比3.5％、高性能减水剂占比0.1％。所述新型搅拌桩施工工艺包括：首先均匀混拌聚丙烯纤维与土样；然后配置聚丙烯纤维水泥混合浆液；再启动电机并利用灰浆泵将混合浆液挤出喷浆口，边喷浆搅拌边提升钻杆至设计标高；最后重复下沉提升、喷浆搅拌，形成聚丙烯纤维加筋水泥土搅拌桩。所述新型加筋搅拌桩较传统搅拌桩具有较强的抗拉压强度、抗剪强度，提高水泥土防渗抗变形及早强能力，具有较高的经济效益、环境效益及实用价值。

技术领域

本申请涉及岩土工程基坑支护领域，具体涉及一种聚丙烯纤维加筋水泥土搅拌桩及其施工工艺。

背景技术

基坑工程作为其中一种热门行业，而用于基坑支护结构的水泥土搅拌桩由于施工灵活便捷、施工能效高且造价较低等特点，被广泛应用于工程建设中。然而，以止水加固作用为主的传统水泥土搅拌桩自身强度偏低，承载能力较差，寻找一种既能提高桩身强度又经济适用的加筋材料显示出越来越重要的实际意义。若存在可行方法能够增强桩身强度，提升搅拌桩整体承载力，亦可防止基坑开挖面及墙后土体产生较大变形，抑制桩身位移导致的基坑倾覆，提高基坑整体稳定性；同时可有效削减围护桩数量，一定程度上降低了工程造价。

常规水泥土搅拌桩施工工艺中，水泥掺量普遍设置为13％-22％，水泥用量多，内部水化热高，易产生表面裂缝，同时加剧土壤碱质化问题，而减水剂不仅改善了混合灰浆的和易性，而且节约了水泥掺量，大大提高水泥土的整体早期强度。一般地，聚丙烯纤维与水泥浆直接混拌，但由于纤维本身的团聚及积淀作用，出现分散不均匀现象，导致聚丙烯纤维集中分布在水泥土搅拌桩的部分桩段，搅拌机的搅拌功能无法使聚丙烯纤维均匀分散的分布于搅拌桩内；且堆叠的混合浆液容易淤堵搅拌头的喷浆口，导致施工进度无法持续进行。只有确保聚丙烯纤维能够均匀分布在水泥土搅拌桩桩段中，才能更好的提高桩身强度及承载能力。因此聚丙烯加筋水泥土成桩施工工艺能否取得理想效果是聚丙烯加筋水泥土搅拌桩工程可行性的关键。

发明内容

本发明提出了一种聚丙烯纤维加筋水泥土搅拌桩及其施工工艺，以聚丙烯纤维及聚羧酸系减水剂为添加剂，通过特定的成桩施工工艺，实现聚丙烯纤维与水泥土的充分混合，形成聚丙烯纤维加筋水泥土搅拌桩，加筋搅拌桩整体强度相较传统搅拌桩大幅提升，起到防渗止水及加固支挡作用。影响此技术的关键环节主要在：(1)新型搅拌桩桩身材料的配合比；(2)成桩施工工艺的实现。

本发明中聚丙烯纤维及聚羧酸系减水剂与水泥浆液的配合比中，若纤维掺量过低，显然对搅拌桩抗拉压及抗剪强度提升幅度有限；若纤维掺量过高，会出现团聚或成团现象，减少摩擦接触面，降低纤维有效利用率，影响强度延展。而聚羧酸系减水剂若过多，会显著影响水泥的水化作用，影响搅拌桩早期强度。因此搅拌桩桩身材料的最优配合比是聚丙烯纤维水泥土搅拌桩的关键因素之一。

本发明的新型搅拌桩的混合浆液按照含量占比分为：土样占比89％、普通硅酸盐水泥占比7％、聚丙烯纤维占比0.4％、水占比3.5％、高性能减水剂占比 0.1％。

所选用聚丙烯纤维为5-20mm长度的束状单丝；最优长度为12mm。

所述的聚丙烯纤维加筋水泥土搅拌桩施工工艺的具体施工步骤如下：

(1)场地整平。清除施工区内的表层硬物和地下障碍物，遇不良地质条件应抽水、清淤、回填素土并分层夯实，整平后地表高程应高出设计桩顶50cm；

(2)开挖沟槽。根据设计轴线开挖导向沟，沟槽开挖余土应及时清理；

(3)桩机就位。桩机下铺设钢板，保证机身平稳周正，利用经纬仪或线锤控制钻机垂直度，搅拌桩桩位定位偏差应≤50mm，桩身垂直度应≤1％；