長螺旋旋噴攪拌水泥土型鋼樁基坑止水支護方法

2023-05-09 20:27:26 1

專利名稱：長螺旋旋噴攪拌水泥土型鋼樁基坑止水支護方法
長螺旋旋噴攪拌水泥土型鋼粧基坑止水支護方法技術領域
本發明屬於建築地基基礎施工中基坑支護方法(包括地鐵基坑)，特別涉及長螺旋 旋噴攪拌水泥土型鋼樁及其施工工藝，可形成樁牆體，用於止水(隔水或截水)帷幕及護坡 樁或其母樁，在富水地層中，基坑開挖可不降水。本發明適應的地層範圍廣，尤其在北方地 區較硬土層例如密實砂卵石地層中更顯優勢。
背景技術：
目前SMW (水泥土攪拌牆)工法以其節能環保質量可靠而在軟土地區廣泛應用，其 設計與施工技術也日趨成熟，包括型鋼起拔回收技術也變得成熟，基坑支護工程型鋼回收 率一般可達100%。三軸攪拌機設備功率大，效率高，施工深度大，質量可靠，應用也日益廣 泛。但在如北京地區這樣的硬土地層應用還極為有限，到目前為止，在北京地區採用三軸攪 拌機施工水泥土連續牆採用鋼管內支撐僅有一個案例，而且未涉及到北京的砂卵石地層。
水泥土攪拌樁由於其施工簡便、成本低廉，而被廣泛應用於基坑支護、止水帷幕及 地基處理等領域，但傳統攪拌樁在現有設備條件下施工較硬土層，受到極大限制，尤其攪拌 砂層或砂卵石層更是無法實施。水泥土旋噴樁包括單管、雙管和三管，雖然在軟土地區基坑 支護、止水帷幕及地基處理等領域也得到成功應用，但在施工較硬土層時，同樣受到極大限 制，尤其遇到砂層或砂卵石層同樣無法實施。
而長螺旋旋噴攪拌樁技術較好的解決了硬土地區成孔成樁問題，目前已在北京、 河北、山東、雲南、內蒙等地得到較好應用，實踐證明是一項實用可行的技術，能達到設計的 樁徑和設計的樁長，如果利用該技術施工連續的帷幕牆插入型鋼配以內支撐或錨杆進行基 坑支護是完全可以實現的。尤其在坑深或設計樁長時利用長螺旋旋噴攪拌樁就比長螺旋旋 攪拌樁更容易保證樁徑，也更易保證垂直度和咬合效果。發明內容
為了克服以上現有技術的不足，提供一種長螺旋旋噴攪拌水泥土型鋼樁基坑支 護施工方法。
本發明的技術方案是一種長螺旋旋噴攪拌水泥土型鋼樁基坑止水支護方法，其 特徵在於利用改造了的長螺旋鑽頭鑽具更能適應較硬土層的特點，就地旋噴攪拌原狀土 層，邊攪拌邊加入水泥漿，到設計標高后，拔出長螺旋鑽具完成水泥土樁的施工，隨後在水 泥土樁的頂端插入型鋼等勁型材料，形成具有一定強度及抗滲能力的柱狀水泥土型鋼樁樁 體。
多根所述的樁體之間咬合形成連續閉合樁牆，根據工程需要可形成單排咬合或多 排咬合，咬合方式可順序咬合或隔孔咬合。
所述的樁牆形成後，進行錨索錨杆或內支撐。
所形成的基坑支護體系具有一定抗滲能力，能夠實現不降水施工，保護地下水資 源。
根據每米有效樁長耗用的水泥量，一次性配製一根樁所用的水泥漿，水泥漿液的 水灰比為1. 3 1. 5 ;水泥漿進入儲漿池前須過篩；凡已配好的水泥漿使用前存放時間不能 超過2小時。
成樁速度不能太快，用變頻器控制，提升速度< O. 5m/min，每次上升或下沉，要求 成樁速度必須均勻。
本發明的優點是能在較硬土層中鑽進，達到設計深度及樁徑，通過樁體之間咬 合，可形成閉合連續的樁牆體，從而提高了止水(隔水或截水)帷幕的可靠性；為了增加樁牆 體的剛度與強度，水泥土攪拌完後插入型鋼等勁型材料，從而保證止水可靠、基坑安全。適 應的地層範圍廣，尤其在北方地區較硬土層例如密實砂卵石地層中更顯優勢。同時由於型 鋼可回收重複利用，大大降低基坑支護施工的成本；另外由於錨杆或內支撐的拆除回收利 用，使得基坑支護更加集約環保。


圖1是本發明施工工藝流程圖；圖2是本發明開挖的導向溝槽和安置定位型鋼的立體結構示意圖；圖3是本發明採用順序施工打樁孔的示意圖；圖4是本發明採用跳躍施工打樁孔的示意圖；圖5是本發明基坑止水支護結構的剖面圖(包括錨杆和樁頂連梁)；圖6是圖5中樁頂連梁的放大圖；圖7是圖3中錨固件的放大圖(錨杆節點的結構圖)。
具體實施方式
以下結合具體實施例對本發明進行詳細介紹。
實施例1 :1、施工準備1)收集資料，搞好現場踏勘，認真編寫施工組織設計；2)對施工現場地下地上障礙物進行清理，並搞好場地的平整，合理布設現場設施，確保 正常施工。
3)原材料的準備(1)所有使用的物料，應符合設計及國標和地標規定；(2)水泥必須具備出廠質量證明書，進貨時應對其品種、標號、包裝、出廠日期等進行驗 收，並按有關規定貯存；每供應200噸水泥，必須取樣送檢。送檢樣品從10袋中各取少量。 H型鋼必須提供出廠質量證明書。
(3)型鋼焊接用15T履帶吊配合焊接，方式採用型鋼對接，焊縫達到設計規範要 求，型鋼焊接驗收採取邊焊接邊驗收方法。
(4)按規定做好各有關原材料的採樣和測試工作，確保原材料的質量。
4)機械設備及輔助設備長螺旋鑽具，水泥漿製作系統設備、50t履帶式吊車、液 壓挖土機、空氣壓縮機等。
測量放線、開挖導溝I)首先在平整場地上測量放線定樁位及導向溝，兩端用測量儀器做好定位樁及導向 溝，防止樁位出現偏差時隨時覆核；定樁位通常是用鋼釺或打孔器在地上打一深孔，灌入白 石灰粉，在樁位處插上鋼筋棍等明顯標誌。
2)開挖導向溝槽、安置定位型鋼(圖2):根據基坑圍護內邊控制線，採用挖土機或 人工開挖溝槽，並清除地下障礙物，溝槽尺寸及定位型鋼如圖2，開挖溝槽餘土及時處理，以 保證鑽機順利就位。
鑽機定位、鑽孔、移機在開挖的工作溝槽兩側鋪設導向定位型鋼，按設計要求在導向定位型鋼上劃出鑽孔位 置和插型鋼的位置，操作人員根據確定的位置嚴格控制鑽機樁架的移動，確保鑽孔軸心就 位不偏，並保證鑽具的垂直度偏差在O. 5%範圍之內。同時控制鑽孔下鑽深度的達標，利用 鑽杆和樁架相對位移原理，在鑽管上劃出鑽孔深度的標尺線。
鑽機沿基坑圍護軸線移動，採用施工順序示意圖的方法套鑽，二種方法均安全可 靠。兩種方法施工順序示意圖如下所示。
方法(I)為常用的施工方法，優點是施工速度較快，順序為I — 2 — 3 — 4 — 5。
方法(2)也為一常用的施工方法，可避免樁架側向力偏移，順序為I— 3 — 5 — 2 — 4。相鄰的樁孔之間相互重疊(咬合)一部分(佔半徑的20 - 50%)，參見 圖3和圖4。
依次循環直至圍護牆體成型。水泥土旋噴攪拌樁為基坑內外隔水圍幕，施工時不 容許出現施工冷縫，如出現超過12小時的施工冷縫，需採用搭接套鑽或在後排補樁。
鑽進與噴攪根據設計所標深度，鑽機在鑽孔和提升全過程中，保持螺杆勻速轉動，勻速下鑽，勻速 提升，並採取高壓噴氣在孔內使水泥土翻攪拌和，保證整樁攪拌充分、均勻，確保旋噴攪拌 樁的質量。
I)水泥漿的配製依據不同地層、地下水位，選擇不同類型水泥，確定不同的水灰 t匕，最終水灰比應通過設計要求及現場試驗確定，一般情況下水灰比可選1. (Tl. 5，另外可 根據實際情況添加適量的外摻劑。
2)依據土層、水位情況確定提、下鑽速度，事先利用變頻器將其調節好。邊噴攪邊 下鑽，達到設計深度後旋噴提升(含水層部位，可重複上下多次噴攪)直至孔口位置。全孔 段上下噴攪多次，可使全孔水泥土體更均勻。攪拌完後反向轉動，退出鑽具。漿液壓力控制 2(T30MPa，漿液流量根據鑽進實際速度、地下土層特性情況進行調整。
本發明長螺旋旋噴攪拌鑽具採用專利號ZL200820108775. O公開的「長螺旋旋噴 攪拌樁複合鑽具」。
型鋼插入在鑽孔的水泥土充分攪拌均勻後，開始初凝硬化之前，採用DH500履帶吊車將定尺的 型鋼吊起，插入指定位置，依靠型鋼的自重下插到設計規定深度，不能達到設計深度時，開 動振動錘，振動插入，然後採用換鉤方法，將型鋼脫離吊鉤，用掛鈎固定在溝槽兩側鋪設的 定位型鋼上，直至樁孔內的水泥土凝固。型鋼在插入噴攪樁前，表面應塗刷減摩劑。
型鋼為了減小下沉阻力，下端加工成V形尖，同時在型鋼外側塗抹脫模油。用起重設備將型鋼吊起，利用其自重下沉。不能達到設計深度時，開動振動錘，振動插入，在插入過程中採取可靠導正措施保證型鋼的垂直度。型鋼可以是H型鋼，也可依據坑深及受力大小選擇其他型鋼，如工字鋼、槽鋼、角鋼、圓鋼等。一般情況下，型鋼上端高出樁頂連梁O.5^1. Om，並在型鋼上打孔，以利起拔。截面尺寸由計算確定。
內支撐或錨杆施工依據坑深坑寬及土層情況，設計採用內支撐或錨杆支護，錨杆採用現有的可拆式錨杆。 錨杆8的頂端穿過水泥土型鋼樁I的外側至內側通過錨固件9連接，錨固件9包括兩根工字鋼91和楔形鋼支架93和錨頭92，兩根工字鋼91設在水泥土型鋼樁的內側，在工字鋼外側設有楔形鋼支架93，錨杆8的頂端穿過楔形鋼支架93的通孔用錨頭92鎖緊(參見圖5-圖7)。圖5中的標記5是建築底板和外牆，6是防水層，7是基礎墊層。
樁頂連梁施工如採用鋼筋混凝土連梁，鋼筋綁紮應避開型鋼，型鋼用泡沫及油氈等包裹，便於起拔拆除。如採用預製連梁，則可在完成其功用後一併拆除回收，重複使用。
內支撐或錨杆拆除主體建築達到一定階段時，臨時性基坑支護將失去其作用，可以對其內支撐或錨杆進行拆除，重複利用，也使基坑支·護錨杆不再留在地下，更環保。
型鋼起拔回收，重複利用待基坑回填完成後，可將型鋼起拔回收，起拔工具可採用專用起拔機，或基坑不深時， 型鋼摩擦力不大，地方又較狹窄時，可用千斤頂預先起拔，待達到一定高度後，可採用震拔機震動拔起，最後用起重設備吊起，回收，重複利用。確保集約環保。
空洞回填型鋼起拔後，留下的空洞，可用水泥漿或水泥土漿液灌滿，必要時上部f 2m範圍用粘土封住，保證不會流入水。
實施例2 1、工程概況擬建的順義區勞動實訓基地和電子政務中心工程位於北京順義區北二環路北側，基礎埋深約為4. 15 9. 85m。
2、工程水文地質條件擬建場區屬於潮白河衝積扇的中上部，場地地形基本平坦，鑽孔地面標高27. 46 30. 06m。本次勘察鑽探深度(35. OOm)範圍內的地層，按成因類型、沉積年代劃分為人工堆積層、第四紀沉積層。現自上而下分述如下人工填土層a.粉土填土①黃褐色，稍溼，稍密，局部含較多灰渣、磚塊等建築物垃圾及生活垃圾。 本層厚度O. 50 3. 00m，局部厚度達3. 80 5. 50m。
第四紀沉積土層a.粘質粉土 砂質粉土②黃褐 灰色，飽和，可塑，含雲母片、氧化鐵及少量有機質， 土質不均。局部含較多粘土薄層及砂質粉土薄層。砂質粉土②1:黃褐 灰色，密實，飽和， 含雲母片，氧化鐵，土質不均。細中砂②2 :灰色，密實，飽和，含雲母片及少量粘土礦物，頂板標聞23. 84 28. 17m。
b.細砂③灰，中密 密實，飽和，含雲母片及少量粘土礦物。砂質粉土③I層灰， 密實，飽和。含雲母、氧化鐵，土質不均，局部含粉細砂薄層。頂板標高18. 16 21. 60m。
c.粉質粘土 粘質粉土④灰，飽和，可塑，含雲母片、氧化鐵。砂質粉土④I層， 灰，密實，飽和，含雲母及氧化鐵。頂板標高14. 36 17. 50m。
d.細砂⑤灰，飽和，密實，長石 時應質，含雲母及少量粘土礦物。頂板標高 4. 36 6. 10m。重粉質粘土 粘土灰,密實，飽和，可塑，含氧化鐵。頂板標高1. 13 2.30m。
場區水文地質條件如下根據勘察報告，地下水有兩層，其地下水類型分別為第一層地下水類型為上層滯水，其含水層為粉土填土①層，粘質粉土 砂質粉土②層， 砂質粉土②I層，細中砂②2層；第二層地下水類型為潛水，含水層為細砂③及以下各層。
地下水埋藏情況一覽表
權利要求
1.一種長螺旋旋噴攪拌水泥土型鋼樁基坑止水支護方法，其特徵在於利用改造了的長螺旋鑽頭鑽具更能適應較硬土層的特點，就地旋噴攪拌原狀土層，邊攪拌邊加入水泥漿，到設計標高后，拔出長螺旋鑽具完成水泥土樁的施工，隨後在水泥土樁的頂端插入型鋼等勁型材料，形成具有一定強度及抗滲能力的柱狀水泥土型鋼樁樁體。
2.根據權利要求1所述的長螺旋旋噴攪拌水泥土型鋼樁基坑止水支護方法，其特徵在於多根所述的樁體之間咬合形成連續閉合樁牆，根據工程需要可形成單排咬合或多排咬合，咬合方式可順序咬合或隔孔咬合。
3.根據權利要求2所述的長螺旋旋噴攪拌水泥土型鋼樁基坑止水支護方法，其特徵在於所述的樁牆形成後，進行錨索錨杆或內支撐。
4.根據權利要求1所述的長螺旋旋噴攪拌水泥土型鋼樁基坑止水支護方法，其特徵在於所形成的基坑支護體系具有一定抗滲能力，能夠實現不降水施工，保護地下水資源。
5.根據權利要求1所述的長螺旋旋噴攪拌水泥土型鋼樁基坑止水支護方法，其特徵在於根據每米有效樁長耗用的水泥量，一次性配製一根樁所用的水泥漿，水泥漿液的水灰比為1. 3 1. 5 ;水泥漿進入儲漿池前須過篩；凡已配好的水泥漿使用前存放時間不能超過2小時。
6.根據權利要求1所述的長螺旋旋噴攪拌水泥土型鋼樁基坑止水支護方法，其特徵在於成樁速度不能太快，用變頻器控制，提升速度< 0. 5m/min，每次上升或下沉，要求成樁速度必須均勻。
全文摘要
一種長螺旋旋噴攪拌水泥土型鋼樁基坑止水支護方法，利用改造了的長螺旋鑽頭鑽具更能適應較硬土層的特點，就地旋噴攪拌原狀土層，邊攪拌邊加入水泥漿，到設計標高后，拔出長螺旋鑽具完成水泥土樁的施工，隨後在水泥土樁的頂端插入型鋼等勁型材料，形成具有一定強度及抗滲能力的柱狀水泥土型鋼樁樁體。本發明的優點是能在較硬土層中鑽進，達到設計深度及樁徑，通過樁體之間咬合，可形成閉合連續的樁牆體，提高了止水帷幕的可靠性；為了增加樁牆體的剛度與強度，水泥土攪拌完後插入型鋼等勁型材料，保證止水可靠、基坑安全。適應的地層範圍廣，尤其在北方地區較硬土層中更顯優勢。型鋼、錨杆或內支撐可回收重複利用，大大降低成本。
文檔編號E02D19/18GK103015429SQ20121050963
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月4日 優先權日2012年12月4日
發明者何世鳴, 李江, 劉軍, 周與誠, 梁成華, 張明中, 王之軍, 關龍, 餘家興, 賈城, 楊敏, 陳輝, 李長生, 司呈慶, 王建明, 程金霞, 黃鑫峰, 洪偉, 張寶河, 杜高恆 申請人:北京建材地質工程公司, 北京建築工程學院, 北京城建科技促進會