(定稿)基于实测勘探数据的复合桩施工方法



申请人:沙焕焕

发明人:邓冰彬、沙焕焕、邓亚光

权利要求书

1. 一种基于地基全域全周期实测数据的复合桩施工方法,其特征是:采用含感知系统的智能多功能搅拌轴,同时在芯桩、外围桩和桩周土组成的地基全域中设置感知元件共同组成测量系统,集原位测试、物探、超声波CT成像的地质勘察功能于一体;并将施工前、施工中、施工后全周期采集的信息,经分析系统分析得出结果,根据实际情况即时调整后续施工参数;外围桩是水泥土类桩或者挤扩砼,芯桩是预制桩。

2. 根据权利要求1所述的基于地基全域全周期实测数据的复合桩施工方法,其特征是:所述含感知系统的智能多功能搅拌轴利用搅拌轴上的静力触探仪进行静力触探试验得到土层划分、压缩性质、不排水抗剪强度、水平向固结系数、饱和砂土液化度、砂土密实度;利用搅拌头的喷射压力值和测胀仪进行旁压试验得到土的强度参数、变形参数、基床系数;利用搅拌头上的十字形刀片和开口钢环进行十字板剪切试验得到土的抗剪强度;利用搅拌头上的螺旋叶片进行螺旋板载荷试验得到固结系数、饱和软黏土的不排水抗剪强度、地基土的承载力;利用搅拌轴上设置的多个波发生器和地面上的波接收器进行波速测试等到多层地基土加固前后的软硬变化;施工中搅拌轴对土体及外围水泥土体状态感知,全域感知探测检验调控土体、水泥土、砼及施工中和施工后的芯桩。

3. 根据权利要求1所述的基于地基全域全周期实测数据的复合桩施工方法,其特征是:所述感知元件是应变计、钢筋计、土压力盒、载荷计、测斜仪、测胀仪、滑动测微计、核子密度仪或光缆在线监测单元设备中的一种或几种。

4. 根据权利要求1所述的基于地基全域全周期实测数据的复合桩施工方法,其特征是:所述物探是在桩周土体和芯桩空腔中埋有声测管和/或电磁感应导体棒,进行单孔、跨孔、多孔、平行、斜向或多角度多方位多次声、电测井,实测桩和地基土的数据信息。

5. 根据权利要求1所述的基于地基全域全周期实测数据的复合桩施工方法,其特征是:所述超声波CT成像是在施工前、施工中或施工后对地基进行多次超声波扫描和接收,在计算机显示屏上形成三维图像。

6. 根据权利要求1所述的基于地基全域全周期实测数据的复合桩施工方法,其特征是:所述采集的信息包括智能多功能搅拌轴的电机电流、扭矩、搅拌时长、搅拌速率;桩周土体的应力、位移、孔隙水压力、土层划分、压缩性质、不排水抗剪强度、水平向固结系数、饱和砂土液化度、砂土密实度、强度参数、变形参数、基床系数、地基土的承载力、加固前后的软硬变化;外围桩桩身材料的密度、强度、温度、变形模量、湿度、硬凝时长;芯桩的桩身应力、桩侧摩擦力、桩端阻力中的一个或多个。

7. 根据权利要求1所述的基于地基全域全周期实测数据的复合桩施工方法,其特征是:所述水泥土类桩或者挤扩砼是在土体中注入水泥浆、水泥粉等固化材料搅拌或者打入砼体并挤扩,上述流体或粉体材料中加入可以对磁场、电流信号进行感知的敏感材料和纤维,并对桩土应力、应变及模量进行感知;所述模量包括外围桩桩身模量及桩周土体模量。

8. 根据权利要求7所述的基于地基全域全周期实测数据的复合桩施工方法,其特征是:所述敏感材料是磁粉、铁、富铁离子矿渣、靶向感知探测敏感材料中的一种或多种,所述纤维是天然植物纤维、再生纤维、合成纤维、无机纤维中的一种或多种。

9. 根据权利要求1所述的基于地基全域全周期实测数据的复合桩施工方法,其特征是:可以预测并控制基坑变形和地基沉降量使其满足设计要求,通过实测施工前、施工中桩周土的变化数据,设定并即时调整后续施工参数,施工过程中,通过实测桩的侧摩阻力、端阻力、桩身应力的变化数据,采取减摩促沉或增摩减沉措施进行调节;在桩顶、桩间或桩底,设置柔性应力装置;所述柔性应力装置为囊袋、油压荷载箱或电液伺服装置;通过实测桩端应力和桩端下已经促沉压缩土层的模量、厚度,实现精确计算未来总体沉降量,并可通过柔性应力装置控制沉降。

10. 根据权利要求1和权利要求9所述的基于地基全域全周期实测数据的复合桩施工方法,其特征是:所述即时调整后续施工参数是控制水泥掺入量、水灰比、喷浆压力、喷粉压力、搅拌速率、搅拌次数、静压力、锤击贯入度、长短桩比例、柔性应力装置启用程度。

 

 

说明书

基于地基全域全周期实测数据的复合桩施工方法

技术领域

本发明涉及一种基于地基全域全周期实测数据的复合桩施工方法。

背景技术

现有的复合桩设计由于岩土工程分析中计算条件的模糊性、信息的不完全性、计算方法的局限性和各种假想边界条件的不确定性,不能完全精确计算出桩基础的承载力、沉降量、稳定性等指标,必须通过现场载荷试验确定,花费大,工期长,且不能针对整个场地试验,现有的复合桩正式施工中又无法得知地质与试桩地质的差异,也就无法调整施工参数,容易导致施工效果与设计要求不符,完工后出现承载力不足、沉降量过大、不均匀沉降的问题,此时再弥补代价高昂。现有的复合桩质检采用传统的水泥土小应变检测、取芯等方法,这只适用于传统的纯水泥土桩,而无法得知复合桩外围桩挤扩致密、硬凝后由内及外、由上及下的渐变模量,也无法得知施工前、中、后桩周地基土各阶段模量的变化,需要建立一个全域全周期检测体系。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能对地基全域全周期勘测计算的基于实测勘探数据的复合桩施工方法。

本发明的技术解决方案是:

一种基于地基全域全周期实测数据的复合桩施工方法,其特征是:采用含感知系统的智能多功能搅拌轴,同时在芯桩、外围桩和桩周土组成的地基全域中设置感知元件共同组成测量系统,集原位测试、物探、超声波CT成像的地质勘察功能于一体;并将施工前、施工中、施工后全周期采集的信息,经分析系统分析得出结果,根据实际情况即时调整后续施工参数;外围桩是水泥土类桩或者挤扩砼,芯桩是预制桩。

所述含感知系统的智能多功能搅拌轴利用搅拌轴上的静力触探仪进行静力触探试验得到土层划分、压缩性质、不排水抗剪强度、水平向固结系数、饱和砂土液化度、砂土密实度;利用搅拌头的喷射压力值和测胀仪进行旁压试验得到土的强度参数、变形参数、基床系数;利用搅拌头上的十字形刀片和开口钢环进行十字板剪切试验得到土的抗剪强度;利用搅拌头上的螺旋叶片进行螺旋板载荷试验得到固结系数、饱和软黏土的不排水抗剪强度、地基土的承载力;利用搅拌轴上设置的多个波发生器和地面上的波接收器进行波速测试等到多层地基土加固前后的软硬变化;施工中搅拌轴对土体及外围水泥土体状态感知,全域感知探测检验调控土体、水泥土、砼及施工中和施工后的芯桩。

所述感知元件是应变计、钢筋计、土压力盒、载荷计、测斜仪、测胀仪、滑动测微计、核子密度仪或光缆在线监测单元设备中的一种或几种;

所述物探是在桩周土体和芯桩空腔中埋有声测管和/或电磁感应导体棒,进行单孔、跨孔、多孔、平行、斜向或多角度多方位多次声、电测井,实测桩和地基土的数据信息。

所述超声波CT成像是在施工前、施工中或施工后对地基进行多次超声波扫描和接收,在计算机显示屏上形成三维图像。

所述采集的信息包括智能多功能搅拌轴的电机电流、扭矩、搅拌时长、搅拌速率;桩周土体的应力、位移、孔隙水压力、土层划分、压缩性质、不排水抗剪强度、水平向固结系数、饱和砂土液化度、砂土密实度、强度参数、变形参数、基床系数、地基土的承载力、加固前后的软硬变化;外围桩桩身材料的密度、强度、温度、变形模量、湿度、硬凝时长;芯桩的桩身应力、桩侧摩擦力、桩端阻力中的一个或多个。

所述水泥土类桩或者挤扩砼是在土体中注入水泥浆、水泥粉等固化材料搅拌或者打入砼体并挤扩,上述流体或粉体材料中加入可以对磁场、电流信号进行感知的敏感材料和纤维,并对桩土应力、应变及模量进行感知;所述模量包括外围桩桩身模量及桩周土体模量。

所述敏感材料是磁粉、铁、富铁离子矿渣、靶向感知探测敏感材料中的一种或多种,所述纤维是天然植物纤维、再生纤维、合成纤维、无机纤维中的一种或多种。

可以预测并控制基坑变形和地基沉降量使其满足设计要求,通过实测施工前、施工中桩周土的变化数据,设定并即时调整后续施工参数,施工过程中,通过实测桩的侧摩阻力、端阻力、桩身应力的变化数据,采取减摩促沉或增摩减沉措施进行调节;在桩顶、桩间或桩底,设置柔性应力装置;所述柔性应力装置为囊袋、油压荷载箱或电液伺服装置;通过实测桩端应力和桩端下已经促沉压缩土层的模量、厚度,实现精确计算未来总体沉降量,并可通过柔性应力装置控制沉降。

所述即时调整后续施工参数是控制水泥掺入量、水灰比、喷浆压力、喷粉压力、搅拌速率、搅拌次数、静压力、锤击贯入度、长短桩比例、柔性应力装置启用程度。

本发明能对地基全域全周期勘测计算;在施工前通过地质勘查详细了解工程地质和水文地质条件,了解土层形成年代和成因,掌握土的工程特性,特别是穿越土层和桩端土的类别与性质,获得溶洞、淤泥等不良地质的详细信息,在施工中实测并分析设备、桩身、桩周土体的各项数据并即时调整施工参数,确保外围桩的桩身强度和整体协调,施工后实测桩和桩周土的各项数据并结合工程经验进行分析计算,精确得出基础的承载力、沉降量、稳定性等指标。

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

一种基于地基全域全周期实测数据的复合桩施工方法,采用含感知系统的智能多功能搅拌轴,同时在芯桩、外围桩和桩周土组成的地基全域中设置感知元件共同组成测量系统,集原位测试、物探、超声波CT成像的地质勘察功能于一体;并将施工前、施工中、施工后全周期采集的信息,经分析系统分析得出结果,根据实际情况即时调整后续施工参数;外围桩是水泥土类桩或者挤扩砼,芯桩是预制桩。

所述含感知系统的智能多功能搅拌轴利用搅拌轴上的静力触探仪进行静力触探试验得到土层划分、压缩性质、不排水抗剪强度、水平向固结系数、饱和砂土液化度、砂土密实度;利用搅拌头的喷射压力值和测胀仪进行旁压试验得到土的强度参数、变形参数、基床系数;利用搅拌头上的十字形刀片和开口钢环进行十字板剪切试验得到土的抗剪强度;利用搅拌头上的螺旋叶片进行螺旋板载荷试验得到固结系数、饱和软黏土的不排水抗剪强度、地基土的承载力;利用搅拌轴上设置的多个波发生器和地面上的波接收器进行波速测试等到多层地基土加固前后的软硬变化;施工中搅拌轴对土体及外围水泥土体状态感知,全域感知探测检验调控土体、水泥土、砼及施工中和施工后的芯桩。

所述感知元件是应变计、钢筋计、土压力盒、载荷计、测斜仪、测胀仪、滑动测微计、核子密度仪或光缆在线监测单元设备中的一种或几种;

所述物探是在桩周土体和芯桩空腔中埋有声测管和/或电磁感应导体棒,进行单孔、跨孔、多孔、平行、斜向或多角度多方位多次声、电测井,实测桩和地基土的数据信息。

所述超声波CT成像是在施工前、施工中或施工后对地基进行多次超声波扫描和接收,在计算机显示屏上形成三维图像。

所述采集的信息包括智能多功能搅拌轴的电机电流、扭矩、搅拌时长、搅拌速率;桩周土体的应力、位移、孔隙水压力、土层划分、压缩性质、不排水抗剪强度、水平向固结系数、饱和砂土液化度、砂土密实度、强度参数、变形参数、基床系数、地基土的承载力、加固前后的软硬变化;外围桩桩身材料的密度、强度、温度、变形模量、湿度、硬凝时长;芯桩的桩身应力、桩侧摩擦力、桩端阻力中的一个或多个。

所述水泥土类桩或者挤扩砼是在土体中注入水泥浆、水泥粉等固化材料搅拌或者打入砼体并挤扩,上述流体或粉体材料中加入可以对磁场、电流信号进行感知的敏感材料和纤维,并对桩土应力、应变及模量进行感知;所述模量包括外围桩桩身模量及桩周土体模量。

所述敏感材料是磁粉、铁、富铁离子矿渣、靶向感知探测敏感材料中的一种或多种,所述纤维是天然植物纤维、再生纤维、合成纤维、无机纤维中的一种或多种。

可以预测并控制基坑变形和地基沉降量使其满足设计要求,通过实测施工前、施工中桩周土的变化数据,设定并即时调整后续施工参数,施工过程中,通过实测桩的侧摩阻力、端阻力、桩身应力的变化数据,采取减摩促沉或增摩减沉措施进行调节;在桩顶、桩间或桩底,设置柔性应力装置;所述柔性应力装置为囊袋、油压荷载箱或电液伺服装置;通过实测桩端应力和桩端下已经促沉压缩土层的模量、厚度,实现精确计算未来总体沉降量,并可通过柔性应力装置控制沉降。

所述即时调整后续施工参数是控制水泥掺入量、水灰比、喷浆压力、喷粉压力、搅拌速率、搅拌次数、静压力、锤击贯入度、长短桩比例、柔性应力装置启用程度。

 

说明书摘要

本发明公开了一种基于地基全域全周期实测数据的复合桩施工方法,采用含感知系统的智能多功能搅拌轴,同时在含敏感材料的外围桩和芯桩上设置探测感知元件共同组成测量系统,集原位测试、工程地质地球物理勘探、超声波CT成像的地质勘察功能于一体;并将采集的信息,经分析系统分析,施工人员根据分析结果,对后续复合桩施工实时调整,进一步控制喷浆、喷粉搅拌作业和芯桩插入作业。本发明能对地基全域全周期勘测计算,在施工中实测并分析设备、桩身、桩周土体的各项数据并即时调整施工参数,施工后实测桩和桩周土的各项数据并结合工程经验进行分析计算,精确得出基础的承载力、沉降量、稳定性等指标。

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