[发明专利]一种快速确定单管旋喷工法成桩直径的方法

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，具体是一种快速确定单管旋喷工法成桩直径的方法。

背景技术

随着我国基础建设的不断发展，高压旋喷技术已经在地基处理领域得到了广泛的应用，如软土地基加固、隧道进洞口的加固等。单管旋喷工法作为高压旋喷技术的一种基本工法，以旋转的喷头喷出高速水泥浆射流切削土体，然后水泥浆与切削下来的部分土体混合形成水泥土混合物，经过一段时间的固化之后，形成高压旋喷桩。然而，由于高压旋喷成桩过程是一个极其复杂的过程，因而成桩直径的预测一直是单管旋喷工法设计阶段的一个难题。

现有的成桩直径计算方法大致可以分为两类：(1)经验公式法，与(2)半经验半理论方法。经验公式法基于旋喷试验(包括现场试验和室内试验)，这类方法较为直观，然而没有明确的物理意义，并且考虑的影响因素也不够全面，因而不确定性较大，在一种地层中适用，但在另一种地层中可能不适用。半经验半理论方法基于紊动射流理论，这类方法有一定的理论基础，可以较好地解释一些施工中的现象，然而计算过程非常复杂，实际应用起来较为困难。因此，急需一种快速确定单管旋喷工法成桩直径的方法，为高压旋喷施工设计提供便利。

经对现有的技术文献检索发现，王志丰等提供了一种基于自由紊动射流理论的旋喷桩直接确定方法(ZL201110314616.2)，方法分别考虑了土质条件和旋喷施工参数对成桩直径的影响，然而由于该方法使用参数繁多，计算过程复杂，实际应用起来较为困难。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种快速确定单管旋喷工法成桩直径的方法，通过钻孔取样和室内试验的方法确定土性参数，并根据施工参数确定高速水泥浆射流的破坏能量，然后快速确定高压旋喷桩直径，从而给高压旋喷设计施工带来方便。

[本发明是通过以下技术方案实现的，包括以下步骤：

第一步、通过钻孔取土的方法对需要加固的区域进行土层划分，随后获取施工现场土样进行室内无侧限抗压强度试验，并确定土体不排水抗剪强度；

所述的获取施工现场土样是指：用厚壁取土设备，在施工现场从地面至桩的设计深度的1.2倍取土，用于做室内无侧限抗压强度试验，取土量根据试件量确定，以每层土不少于三个试件为宜；

所述的无侧限抗压强度试验是指：首先把土样制成直径为3.91cm高度为10cm的圆柱状试件，每层土不少于三个试件为宜，试验时，将圆柱形试样放在无侧限压力仪中，在不加任何侧向压力的情况下施加垂直压力，直到使试件剪切破坏为止，剪切破坏时试样所能承受的最大轴向压力称为无侧限抗压强度，该试验过程称为无侧限抗压强度试验。

所述土体不排水抗剪强度满足公式：

c_u=q_u/2

其中： c_u是土体不排水抗剪强度，q_u是土体无侧限抗压强度。

第二步、确定单管旋喷工法施工参数和高速水泥浆射流的破坏能量。

 所述的单管旋喷工法施工参数是指：水泥浆的喷射流量、水泥浆的喷射压力和钻喷杆的提升速度。

所述的水泥浆的喷射流量：通过施工设计方案可以得到。

所述的水泥浆的喷射压力：通过施工设计方案可以得到。

所述的钻喷杆的提升速度：通过施工设计方案可以得到。

所述的高速水泥浆射流的破坏能量满足公式：

E=PQ/v

其中：E是高速水泥浆射流的破坏能量， P是水泥浆的喷射压力，Q是水泥浆的喷射流量，v是钻喷杆的提升速度。

第三步、确定单管旋喷工法成桩直径。

所述单管旋喷工法成桩直径满足公式：

Dc=                                                

其中：D_c是单管旋喷工法成桩直径，k是经验系数，一般取值0.06，E是高速水泥浆射流的破坏能量，c_u是土体不排水抗剪强度。

[本发明依托于能量原理，综合考虑了土体强度和单管法旋喷施工参数对成桩直径的影响影响，避免了传统方法中的计算参数繁多和计算过程复杂的情况。本发明在实际应用中，对传统的方法优势主要是可以快速确定单管旋喷工法的成桩直径，并且结果准确。本发明适用于单管法旋喷施工设计中确定成桩直径的问题。

附图说明

图1为本发明实施例确定的单管旋喷工法成桩直径与实测值的对比图。

具体实施方式