一種止水帷幕粧和止水帷幕的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種新穎的止水帷幕粧以及采用該止水帷幕粧的止水帷幕，該止水帷幕粧包括靠近地面的深層攪拌粧部分以及下接在所述深層攪拌粧部分之下的高壓旋噴粧部分。根據(jù)本實用新型的止水帷幕粧在深層攪拌粧的底部形成部分高壓旋噴粧，使得高壓旋噴粧部分處于土層的深處，克服了單純的深層攪拌粧不能深入土層太深且不能應對土層深部的復雜情況的缺點。同時，由于根據(jù)本實用新型的止水帷幕粧的接近土層部分為深層攪拌粧，因此也具有傳統(tǒng)深層攪拌粧的優(yōu)點。
【專利說明】一種止水帷幕粧和止水帷幕

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及土木工程領域，尤其涉及一種新穎的止水帷幕樁、構造該止水帷幕樁的方法以及采用該止水帷幕樁的止水帷幕。

【背景技術】
[0002]在城市深基坑支護工程中，經(jīng)常要涉及基坑防水、止水處理，這些處理通常需要止水帷幕。止水帷幕有多種型式，如采用素混凝土(粘土)與鋼筋混凝土咬合樁、鋼筋混凝土樁間加高壓旋噴樁、連續(xù)深攪樁、連續(xù)高壓旋噴樁等。而在復合土釘墻支護中的止水帷幕或樁與止水幕墻分離的單一止水帷幕工程中，常常采用單一的深攪樁墻或單一的高壓旋噴樁墻作為止水帷幕。
[0003]深攪拌樁墻由多根深層攪拌樁構成。深層攪拌樁利用水泥作固化劑，通過深層攪拌，就地將軟土與水泥強制拌和，利用固化劑與軟土之間發(fā)生的一系列物理、化學反應，使軟土與水泥硬結成具有一定強度的水泥加固土體從而成樁。深層攪拌樁抗?jié)B性能良好，因此，由深層攪拌樁構成的深攪拌樁墻可作為防滲墻或深基坑結構中的隔水帷幕，以防止地下滲透水流。
[0004]高壓旋噴樁墻由多根高壓旋噴樁構成。高壓旋噴樁基于高壓噴射注漿原理，利用鉆機將帶有噴嘴的注漿管鉆進至土層預定位置后，以高壓設備使?jié){液成為20-40Mpa左右的高壓流從噴嘴中噴射出來，沖擊破壞土體，使部分土體在噴射流沖擊力、離心力和重力的共同作用下分解并與漿液攪拌混合后固結形成水泥膠結石固結體從而成樁。高壓旋噴時，噴嘴邊噴射邊旋轉和提升，固結體呈圓柱體。高壓旋噴樁通常用于基礎防滲、改善地基土的水流性質和穩(wěn)定邊坡等工程。
[0005]然而，雖然深攪拌樁墻具有施工較方便，經(jīng)濟效益較好等優(yōu)點，但在帷幕深度要求較深(大于16米)或土層深部有碎石、膠結塊、密實砂礫層以及具有地下水等復雜情況時，深攪拌樁墻難以達到止水目的，而采用高壓旋噴樁墻形成止水帷幕存在成本較高的問題。
[0006]因此，需要一種能夠有效控制成本、并且能夠在帷幕深度要求較深或者土層深部情況復雜的地區(qū)進行深基坑支護的基坑防水、止水處理的止水帷幕和其中采用的止水帷幕樁。
實用新型內容
[0007]鑒于上述問題，提出了本實用新型以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的止水帷幕、止水帷幕樁及其生產(chǎn)方法。
[0008]根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種止水帷幕樁，包括靠近地面的深層攪拌樁部分；以及下接在所述深層攪拌樁部分之下的高壓旋噴樁部分。
[0009]根據(jù)本實用新型的一個實施方式，該止水帷幕樁還包括在所述深層攪拌樁部分和所述高壓旋噴樁部分之間的搭接部分。
[0010]根據(jù)本實用新型的另一個實施方式，該止水帷幕樁還包括貫穿所述深層攪拌樁部分的鉆孔，用于在形成所述高壓旋噴樁部分時將形成所述高壓旋噴樁部分需要的噴管、噴嘴和注漿液等送至所述深層攪拌樁部分之下。
[0011]根據(jù)本實用新型的另一個方面，提供了一種止水帷幕，其包括多根根據(jù)本實用新型的止水帷幕樁。特別地，每根止水帷幕樁的深層攪拌樁部分和高壓旋噴樁部分分別和相鄰的止水帷幕樁的深層攪拌樁部分和高壓旋噴樁部分兩兩相切或者部分重合。
[0012]根據(jù)本實用新型的另一個方面，提供了一種制造根據(jù)本實用新型的止水帷幕樁的生產(chǎn)方法，包括步驟:確定所述深層攪拌樁部分的軸心位置，并且利用攪拌樁機在要形成深層攪拌樁部分的位置處通過切土下沉和提升所述攪拌樁機的攪拌頭，并且以邊旋轉邊噴水泥漿的方式在該位置處形成深層攪拌樁部分；對所述深層攪拌樁部分的樁體進行養(yǎng)護；采用鉆機對經(jīng)養(yǎng)護的深層攪拌樁部分進行鉆孔并穿過所述深層攪拌樁部分鉆至所述止水帷幕樁的設計深度；將高壓旋噴管插入鉆孔中并插至所述止水帷幕樁的預定深度；通過所述高壓旋噴管及其噴嘴往地層土體送漿，由高壓旋噴管一邊旋噴一邊提升來自下而上噴射注漿；以及在所述高壓旋噴管噴至預定高度并保證高壓旋噴樁與深層攪拌樁在樁軸向方向搭接預定長度之后，停止高壓旋噴施工。
[0013]根據(jù)本實用新型的止水帷幕樁包括深層攪拌樁部分與高壓旋噴樁部分，在深層攪拌樁的底部形成部分高壓旋噴樁，使得高壓旋噴樁部分處于土層的深處，克服了單純的深層攪拌樁不能深入土層太深且不能應對土層深部的復雜情況的缺點。同時，由于根據(jù)本實用新型的止水帷幕樁的接近土層部分為深層攪拌樁，因此也具有傳統(tǒng)深層攪拌樁的優(yōu)點。簡而言之，根據(jù)本實用新型的止水帷幕樁和止水帷幕結合了單純深層攪拌樁和高壓旋噴樁的優(yōu)點，并同時克服了這兩種傳統(tǒng)樁的缺點。
[0014]具體而言，根據(jù)本實用新型的止水帷幕樁的深層攪拌樁部分將固化劑和原地基土就地攪拌混合，最大限度利用原土。深層攪拌樁部分的攪拌過程不會使地基土側向擠出，對周圍建筑物的影響很??；施工時無震動、無噪音、無污染、工效高、成本低，可在市區(qū)內和密集建筑群中進行施工。而高壓旋噴樁部分施工簡便，施工時只需在土層中鉆一個小直徑孔，便可在土層中噴射成較大的固結體，高壓旋噴樁施工設備結構緊湊、能在狹窄和低矮的現(xiàn)場施工，能靠近基坑周邊已有建筑物基礎施工止水帷幕。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細描述，各種其他的優(yōu)點和益處對于本領域普通技術人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認為是對本實用新型的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。其中在附圖中，參考數(shù)字之后的字母標記指示多個相同的部件，當泛指這些部件時，將省略其最后的字母標記。在附圖中:
[0016]圖1示出了根據(jù)本實用新型一個實施例的止水帷幕樁的示意圖；
[0017]圖2示出了根據(jù)本實用新型另一個實施例的止水帷幕樁的示意圖
[0018]圖3示出了根據(jù)本實用新型一個實施例的止水帷幕的布置圖；
[0019]圖4示出了根據(jù)本實用新型另一個實施例的止水帷幕的布置圖；以及
[0020]圖5示出了根據(jù)本實用新型一個實施例的止水帷幕樁的制造方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和具體的實施方式對本實用新型作進一步的描述。
[0022]圖1示意性地示出了根據(jù)本實用新型一個實施例的止水帷幕樁100。如圖1所示，止水帷幕樁100包括兩個部分，其中靠近地面的部分為110，而下接在深層攪拌樁部分110之下的為高壓旋噴樁部分120，二者之間存在搭接部分130。其中在深層攪拌樁部分110中還具有鉆孔140，鉆孔140用于在深層攪拌樁部分110的下面形成高壓旋噴樁部分120時使用，用于將形成高壓旋噴樁部分120所需要的噴管、噴嘴和注漿液送至深層攪拌樁部分110之下。
[0023]深層攪拌樁部分、高壓旋噴樁部分以及搭接部分的具體尺寸通常需要根據(jù)工程實踐來進行選擇。根據(jù)本實用新型的止水帷幕樁適用于在帷幕深度，即樁的長度大于16米的工程實踐中應用。根據(jù)本實用新型的一個實施例，通常將深層攪拌樁部分110的長度選擇為13-15米左右，特別是14米左右，并根據(jù)止水帷幕樁的中長度來確定剩余的高壓旋噴樁部分120的長度。而搭接部分130的長度至少應當長于50厘米，以確保深層攪拌樁部分和高壓旋噴樁部分之間的平穩(wěn)過渡。
[0024]深層攪拌樁部分110以類似于傳統(tǒng)深層攪拌樁制造方法的方式形成。具體而言，利用水泥等材料作為固化劑，通過特定的攪拌機械，就地將軟土和水泥漿液強制攪拌，使軟土硬結成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強度的長圓柱體形狀的水泥加固體。因此，深層攪拌樁部分110形狀為長圓柱體，而其圓形截面部分的直徑通常為40-60厘米左右，特別是50厘米左右。
[0025]高壓旋噴樁部分120在深層攪拌樁部分110形成之后形成。具體而言，利用鉆機等設備在深層攪拌樁部分中鉆孔并鉆至深層攪拌樁部分之下預定深度，插入高壓旋噴管進行高壓旋噴，在高壓噴射流的噴流動壓、噴射流的脈動負荷、水塊的沖擊力、空穴現(xiàn)象、水楔效應、擠壓力以及氣流攪動等因素的作用下，高能高速噴射流連續(xù)、集中作用于土體上，壓應力和沖蝕等多種因素同時密集在壓應力區(qū)域內發(fā)生效應，噴射流在沖擊破壞土體的同時使?jié){液與土攪拌混合，水泥漿液與土產(chǎn)生物理化學作用，膠凝體增大并吸收水分、結晶硬化，水泥漿液與土固結成耐久性好的固結體，即高壓旋噴樁部分。因此，高壓旋噴樁部分也具有長圓柱體的形狀，其圓形截面可以具有與深層攪拌樁部分相同的尺寸，即直徑通常為40-60厘米左右，特別是50厘米左右。但是這不是必須的，可以根據(jù)工程實踐選擇與深層攪拌樁部分不同的尺寸，通常為更大的尺寸。例如在深層攪拌樁部分具有50厘米直徑時，可以將高壓旋噴樁部分的直徑選擇為60厘米。
[0026]由于鉆孔140用于形成高壓旋噴樁部分120，因此，鉆孔140沿止水帷幕樁的徑向方向處于高壓旋噴樁部分120的中心處，其通常具有100-150_，特別是130_的直徑。
[0027]在圖1中給出了深層攪拌樁部分110和高壓旋噴樁部分120同心布置的結構。根據(jù)工程實踐要求，還存在深層攪拌樁部分和高壓旋噴樁部分不同心布置的情況。圖2中示意性地示出了根據(jù)本實用新型另一個實施例的止水帷幕樁200，其中和圖1中的不同之處在于，深層攪拌樁部分110和高壓旋噴樁部分120沿樁的切向方向非同心布置。
[0028]圖3和圖4示意性地示出了根據(jù)本實用新型的止水帷幕。止水帷幕即止水帷幕樁墻，其由多根止水帷幕樁形成。在利用止水帷幕樁形成止水帷幕時，需要各個止水帷幕樁兩兩相切或者存在部分重合以形成地下水隔離體(即止水帷幕以防止地下滲透水流)。因此，也要求根據(jù)本實用新型的每根止水帷幕樁的深層攪拌樁部分和高壓旋噴樁部分分別和相鄰的止水帷幕樁的深層攪拌樁部分和高壓旋噴樁部分兩兩相切或者部分重合。當深層攪拌樁部分和高壓旋噴樁部分的直徑不同時，為了滿足上述要求，必須考慮深層攪拌樁部分和高壓旋噴樁部分的相對布置。例如，如圖3所示，止水帷幕300由多根根據(jù)本實用新型的止水帷幕樁形成，其中每根止水帷幕樁的深層攪拌樁部分具有500mm的直徑，而且兩兩之間部分重合以使得深層攪拌樁部分的中心軸之間間距300mm。而高壓旋噴樁部分具有600mm的直徑而且兩兩之間部分重合以使得高壓旋噴樁部分的中心軸之間間距450mm。因此，在圖3中，深層攪拌樁部分和高壓旋噴樁部分逐漸偏心布置，甚至有些深層攪拌樁部分之下根本就不需要聞壓旋噴樁部分。
[0029]而圖4示出了另一種止水帷幕400，其中每根止水帷幕樁的深層攪拌樁部分和高壓旋噴樁部分都具有600_的直徑，而且兩兩之間部分重合以使得深層攪拌樁部分和高壓旋噴樁部分的中心軸之間都間距300mm。
[0030]根據(jù)本實用新型的止水帷幕樁包括深層攪拌樁部分與高壓旋噴樁部分，在深層攪拌樁的底部形成部分高壓旋噴樁，使得高壓旋噴樁部分處于土層的深處，克服了單純的深層攪拌樁不能深入土層太深且不能應對土層深部的復雜情況的缺點。同時，由于根據(jù)本實用新型的止水帷幕樁的接近土層部分為深層攪拌樁，因此也具有傳統(tǒng)深層攪拌樁的優(yōu)點。而由根據(jù)本實用新型的止水帷幕樁形成的止水帷幕也具有上述優(yōu)點。
[0031]圖5示出了根據(jù)本實用新型一個實施例的止水帷幕樁的制造方法的流程圖。該方法始于步驟S510，其中確定深層攪拌樁部分的樁心位置，即攪拌樁部分的軸心位置，并且在深層攪拌樁位置處架設攪拌樁機，以使得攪拌樁機的攪拌頭以攪拌樁部分的軸心位置為中心來進行打樁。攪拌樁機根據(jù)深層攪拌樁部分的樁長度來安裝鉆塔及鉆桿，并且確保鉆桿垂直于地面打樁。
[0032]隨后在步驟S520，起動攪拌樁機，使攪拌樁機沿導向架垂直攪拌切土下沉，并控制攪拌樁機的下沉速度。待攪拌樁機的攪拌頭下沉到一定深度時，按設計確定的配合比拌制水泥漿。該步驟S520在工程上稱為預攪下沉。要注意的是，水泥漿通常采用0.4?0.5的水灰比，并且使得水泥摻入比為土層濕容重的14%，并且注意隨用隨制水泥漿，以避免避免出現(xiàn)離析。當攪拌樁機為電機致動時，可通過控制電機電流來控制攪拌樁機的下沉速度。
[0033]繼續(xù)進行步驟S520直到攪拌樁機的攪拌頭下沉到深層攪拌樁部分的設計深度后，此時進入步驟S530，其中啟動攪拌樁機的水泥漿泵將水泥漿壓入地層中，邊噴漿邊旋轉，同時嚴格按照設計確定的提升速度提升攪拌頭。注意提升速度具有嚴格控制，一般不超過0.5m/min。該步驟S530在工程中稱為提升噴漿攪拌。
[0034]在將攪拌樁機的攪拌頭提升出地面之后，進入步驟S540，其中為使基坑中土體和水泥攪拌均勻，在首次將攪拌頭下沉到設計深度并提升攪拌頭出地面之后，可再次將攪拌頭邊旋轉邊沉入土中，至設計深度后，再將攪拌頭邊噴漿邊旋轉提升出地面。該步驟可以重復多次。
[0035]總結來說，在上述步驟S520-S540中，利用攪拌樁機在要形成深層攪拌樁部分的位置處通過切土下沉和提升攪拌頭，并且通過邊旋轉邊噴水泥漿的方式在該位置處形成深層攪拌樁部分。
[0036]隨后，在步驟S550中，清除殘存水泥漿以及粘附在攪拌樁機的攪拌頭上的雜物，移走架設在深層攪拌樁位置處的攪拌機，采用天然(自然)養(yǎng)護的方法對深層攪拌樁部分的樁體進行養(yǎng)護。攪拌樁部分的樁體養(yǎng)護齡期通常需要至少4天。
[0037]在對攪拌樁部分的養(yǎng)護完成之后，在步驟S560中，將鉆機安放在已成型的攪拌樁樁體上并保持垂直。應注意的是，因根據(jù)高壓旋噴樁的軸心位置來確定鉆機的位置。在攪拌樁部分和高壓旋噴樁部分不同心的情況下更應該如此。
[0038]隨后在步驟S570中，采用該鉆機對已成型的深層攪拌樁部分進行鉆孔并穿過深層攪拌樁鉆至止水帷幕樁的設計深度，鉆孔的孔徑大小根據(jù)地質條件、深層攪拌樁和高壓旋噴樁樁間距確定。根據(jù)本實用新型的一個實施例，當采用XY — I型地質鉆機以泥漿循環(huán)護壁鉆進時，孔徑易選擇Φ 130mm。
[0039]隨后該方法進入步驟S580，其中將高壓旋噴管插入鉆孔中并插至止水帷幕樁的預定深度，當高壓旋噴管插入到該預定深度后，即可通過高壓旋噴管及其噴嘴往地層土體送漿。一般而言，將高壓旋噴管的噴嘴安裝在噴管的側面，噴嘴大小對噴射流速度影響很大。單管注漿中噴嘴直徑一般可選用2.0?3.2_。而高壓旋噴后形成的高壓旋噴樁(固結體)尺寸主要由土的類別及密實程度、高壓旋噴注漿方法以及噴射技術等因素決定。在插入高壓旋噴管的同時，在漿池內完成水泥漿制備。根據(jù)噴射工藝要求，漿液應具備的特性為:注楽.液具有良好的可噴性；有足夠的穩(wěn)定性；楽■液中氣體少；能調解楽■液的I父凝時間；具有良好的力學性能；無毒、無臭。根據(jù)本實用新型的實施例，選用普通硅酸鹽水泥，如P.0 42.5水泥制備水泥漿，并按1:1至1.5:1確定水灰比。其中要注意的是，保證高壓旋噴過程中的冒漿量，并使冒漿量小于25%。當冒漿量過大時，可采取加快提升速度及減少送漿量等措施予以解決。
[0040]隨后在步驟S590中，由高壓旋噴管一邊旋噴一邊提升來自下而上噴射注漿。高壓旋噴管旋轉、提升的速度與噴流的有效半徑有關，而該有效半徑與噴嘴的幾何尺寸和噴射角度有相互聯(lián)系，并直接影響噴流的特性。根據(jù)經(jīng)驗，旋噴提升速度宜控制在25cm/min?28cm/min范圍內，旋轉速度宜控制在20r/min?28r/min范圍內。其中在高壓旋噴樁部分的頂部靠近深層攪拌樁部分近Im的范圍內要選用較慢的轉速和提升速度，一般為20?23cm/min速度提升，20r/min旋轉。此外，利用高壓旋噴管中的泵壓力來控制旋噴管的噴射力。在本實用新型的實施例中，將壓力選擇為25Mpa-23Mpa之間。對于高壓旋噴注漿要注意的是，應當在水泥漿的前鋒已流出噴頭后，才能開始提升旋噴管，自下而上噴射注漿。
[0041]在高壓旋噴管噴至預定高度并保證高壓旋噴樁與深層攪拌樁在樁軸向方向搭接預定長度，如50cm以上后，在步驟S595中停止高壓旋噴施工。清理高壓旋噴管，并且移除高壓旋噴管，由此形成了本實用新型中的止水帷幕樁。
[0042]A7、如A1-6中的任一個所述的止水帷幕樁，其中所述搭接部分130的長度至少長于50厘米。AS、如A1-7中的任一個所述的止水帷幕樁，其中所述深層攪拌樁部分的長度在13-15米之間并尤其為14米，所述深層攪拌樁部分和高壓旋噴樁部分的圓形截面部分的直徑在40-60厘米之間并尤其是50厘米。B13、如Bll或者12所述的制造止水帷幕樁的方法，其中所述高壓旋噴樁部分與深層攪拌樁部分在樁軸向方向搭接的預定長度為至少50厘米。B14、如B11-13中的任一個所述的制造止水帷幕樁的方法，其中所述攪拌樁機的提升速度不超過0.5m/min,且所述高壓旋噴管的旋噴提升速度在25cm/min?28cm/min范圍內，旋轉速度在20r/min?28r/min范圍內。B15、如B11-14中的任一個所述的制造止水帷幕樁的方法，其中在所述高壓旋噴樁部分的頂部靠近所述深層攪拌樁部分近Im的范圍內時，所述高壓旋噴管的旋噴提升速度設置為20?23cm/min范圍內，并且將旋轉速度設置為20r/
mir1
[0043]應該注意的是，上述實施例對本實用新型進行說明而不是對本實用新型進行限制，并且本領域技術人員在不脫離所附權利要求的范圍的情況下可設計出替換實施例。在權利要求中，不應將位于括號之間的任何參考符號構造成對權利要求的限制。單詞“包含”不排除存在未列在權利要求中的元件或步驟。位于元件之前的單詞“一”或“一個”不排除存在多個這樣的元件。單詞第一、第二、以及第三等的使用不表示任何順序。
【權利要求】
1.一種止水帷幕樁，其特征在于包括: 靠近地面的深層攪拌樁部分；以及 下接在所述深層攪拌樁部分之下的高壓旋噴樁部分。
2.如權利要求1所述的止水帷幕樁，還其特征在于包括: 在所述深層攪拌樁部分和所述高壓旋噴樁部分之間的搭接部分。
3.如權利要求1或者2所述的止水帷幕樁，其特征在于還包括: 貫穿所述深層攪拌樁部分的鉆孔，適于在形成所述高壓旋噴樁部分時將形成所述高壓旋噴樁部分需要的噴管、噴嘴和注漿液等送至所述深層攪拌樁部分之下。
4.如權利要求1或者2所述的止水帷幕樁，其特征在于所述深層攪拌樁部分和所述高壓旋噴樁部分均為長圓柱體。
5.如權利要求4所述的止水帷幕樁，其特征在于所述深層攪拌樁部分和所述高壓旋噴樁部分同軸心布置。
6.如權利要求4所述的止水帷幕樁，其特征在于所述深層攪拌樁部分和所述高壓旋噴樁部分偏軸心布置。
7.一種止水帷幕，其特征在于包括多根如權利要求1-6中的止水帷幕樁。
8.如權利要求7所述的止水帷幕，其特征在于每根止水帷幕樁的深層攪拌樁部分和高壓旋噴樁部分分別和相鄰的止水帷幕樁的深層攪拌樁部分和高壓旋噴樁部分兩兩相切或者部分重合。
【文檔編號】E02D19/18GK204023594SQ201420495315
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權日:2014年8月29日
【發(fā)明者】謝建斌 申請人:云南大學