控制震動拔樁導致地下構築物沉陷的結構及控制沉陷方法與流程
2023-10-17 18:00:19
本發明涉及地下管廊技術領域，尤其是涉及一種控制震動拔樁導致地下構築物沉陷的結構及控制沉陷方法。
背景技術：
城市建設的飛速發展，地下空間的建設也得到高速發展，高層建築的地下室、地鐵車站、地下管廊等地下設施得到飛速發展，故深、大基坑也非常常見。在城市或土質情況較差的新開發區，採用放坡開挖已不能適應周邊環境。軟土地層的深基坑施工通常採用地下連續牆，鑽孔灌注咬合樁牆+防水帷幕、SMW工法樁、鎖口鋼板樁支護等支護方式的進行深基坑施工。
地下綜合管廊也稱「共同溝」，把市政管線中的電力、通訊、燃氣、供水、中水、排水、熱力等各種管線中兩種以上集於一體，在城市道路的地下空間建造一個集約化的隧道。同時設有專門的檢修口、吊裝口和監測、控制系統，是一種城鎮綜合管線工程。地下管廊施工通常也使用深基坑支護方式。
目前鋼板樁基坑常用於施工橋梁的墩臺基礎支護開挖施工，結構物施工完成後，回填後，拔除鋼板樁。由於橋墩通常是樁基礎，拔樁時其大功率的震動導致樁周地層液化而密實而產生沉陷，這一拔樁的副作用--沉陷，通常不會對樁基礎的橋墩結構產生不良後果，故不被工程技術人員發現和重視。但管廊採用板樁支護的深基坑開挖施工，管廊結構施工完成後，震動拔樁時，產生的沉陷，會使管廊結構產生差異沉降，撕壞了中埋式止水帶，出現漏水漏泥等不應的有事故，甚至有的管廊出現裂縫。
如在江漫灘地質中深基坑採用鋼板樁支護會出現如圖5所示的問題，基坑開挖至坑底時，坑內坑底土體隆起9，甚至致使剛剛完成的砼墊層遭到破壞；管廊主體結構完工回填後，鋼板樁拔樁時，管廊主體結構伸縮縫出現差異性沉降，撕壞中埋式橡膠止水帶而出現湧水湧沙的嚴重事故等，甚至出現受力裂紋和鋼板樁基坑向一側傾斜嚴重事故。
還有管廊結構完成後，存在上浮力，對地基深層未進行加固，震動拔樁時，鋼板樁帶泥，管廊底部深層土體流動補充至空腔中而下沉；管廊下深土層由于震動拔樁過程中，大功率的震動錘夾持鋼板樁對樁周土體長時間、多次重複作用，而使之密實，管廊產生沉降。
技術實現要素：
針對現有技術不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種控制震動拔樁導致地下構築物沉陷的結構及控制沉陷方法，以達到控制地下結構沉陷的目的。
為了解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案為：
該控制震動拔樁導致地下構築物沉陷的結構，包括鋼板樁支護的基坑，還包括墊層和複合地基結構，所述墊層設在基坑的坑底，所述複合地基結構為水泥攪拌樁，水泥攪拌樁位於墊層的下方。
所述墊層包括鋼筋混凝土墊層和級配碎石墊層，所述鋼筋混凝土墊層位於級配碎石墊層的上方。
所述水泥攪拌樁平面布置，其包括兩側樁和位於兩側樁之間的中間樁。
所述水泥攪拌樁的頂部與墊層之間具有間距。
所述墊層與鋼板樁之間設有油氈。
所述側樁的相鄰樁相互搭接形成側樁牆結構。
所述中間樁的高度大於側樁的高度。
控制震動拔樁導致地下構築物沉陷的方法，包括以下步驟：
1)水泥攪拌樁加固地基形成複合地基；
2)震動錘打鋼板樁；
3)通過圍檁和支撐對一對鋼板樁之間進行支撐；
4)開挖基坑；
5)在坑底換填墊層以及在換填墊層上方製作鋼筋混凝土墊層；
6)管廊結構施工；
7)回填砂，拆除圍檁和支撐。
8)震動錘拔除鋼板樁；
9)鋼板樁空腔注漿；
10)交工。
其中，所述步驟8)兩側的鋼板樁實施分段跳拔。
本發明與現有技術相比，具有以下優點：
該控制震動拔樁導致地下構築物沉陷的結構設計合理，水泥攪拌樁複合地基對管廊下地層進行有效加固，從而有效地控制了管廊的沉降變形量；兩側樁搭接攪拌成牆，並促使樁周土體孔隙產生加固效應，強度提高，有效地阻止管廊下部地基中的粉質土層在大功率拔樁機械的作用下產生液化，從管廊底部流向拔樁的空腔或進一步密實而沉陷，達到不流失，沉降變形小，隆起不明顯的效果；拔樁時，採用置換注漿措施，儘量減少管廊底下土層鋼板樁留下的空腔移動；改變單向順序拔樁習慣，實施分段「跳拔」技術措施，儘量使管廊均勻下沉，減小差異沉降；基坑穩定，安全性得到大幅提高。
附圖說明
下面對本說明書各幅附圖所表達的內容及圖中的標記作簡要說明：
圖1為本發明結構示意圖一。
圖2為圖1的俯視圖。
圖3為本發明結構示意圖二。
圖4為圖3中鋼板樁和攪拌樁截面圖。
圖5為現有鋼板樁向內變形基底隆起示意圖。
圖中：
1.支撐、2.圍檁、3.鋼板樁、4.回填砂、5.管廊、6.鋼筋混凝土墊層、7.級配碎石墊層、8.水泥攪拌樁、9.隆起。
具體實施方式
下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本發明的具體實施方式作進一步詳細的說明。
如圖1至圖4所示，該控制震動拔樁導致地下構築物沉陷的結構，包括基坑、鋼板樁3、墊層和一組水泥攪拌樁，其中，鋼板樁3為一對，一對鋼板樁3分別設在基坑內兩側，通過圍檁2和支撐1對一對鋼板樁3之間進行支撐定位，墊層設在基坑的坑底，墊層上設有管廊5，管廊5周邊具有回填砂4，一組水泥攪拌樁形成複合地基位於墊層的下方，一組水泥攪拌樁形成的複合地基進行加固。
墊層包括鋼筋混凝土墊層6和級配碎石墊層7，鋼筋混凝土墊層6位於級配碎石墊層7的上方。鋼筋混凝土墊層既作水平受力的支撐，又增大了承載面積。保證了地下管廊結構物沉降可控。
複合地基包括兩側樁和位於兩側樁之間的中間樁。水泥攪拌樁的頂部與墊層之間具有間距。
複合地基為水泥攪拌樁8。採用水泥攪拌樁8對管廊5下土層進行加固，攪拌樁直徑Φ500mm，水泥含量20％。如圖4所示，平面布置：橫向間距1.2m，縱向間距：中間樁1.5m，兩側樁0.4m。側樁的相鄰樁相互搭接形成側樁牆結構，搭接10cm，樁與樁相搭接，攪拌成牆。中間樁的高度大於側樁的高度，兩側樁長＝鋼板樁長+2m，中間樁：管廊底板下10～14m。
在江灘地貌流塑型地質鋼板樁支護的深基坑，採用水泥攪拌樁加固地基，平面布置上，兩側採用搭接攪拌成牆形式。拔樁震動時，側樁封閉兩側地層，防止管廊下地基粉質土層產生液化而部分流失，從而控制沉陷。
利用水泥土攪拌機對飽和和軟黏土低地基加固的一種方法，它利用水泥作為固化劑，通過特製的攪拌機械，在地基深處將軟土和固化劑強制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產生的一系列物理化學反應，使軟土硬結成具有整體性、水穩定性和一定強度的優質地基。水泥加固土的基本原理是基於水泥加固土的物理化學反應過程，它與混凝土硬化機理不同，由於水泥摻量少，水泥是在具有一定活性介質--土的圍繞下進行反應，硬化速度較慢，且作用複雜，水泥水解和水化生成各種水化合物後，有的又發生離子交換和團粒化作用以及凝硬反應，使水泥土土體強度大大提高。
攪拌樁強度低，樁頭處理方便；複合地基後滲水量明顯減少，滲透係數明顯下降；複合地基後的基坑底面承載增強，基坑底面人工清理時，工人可站立基坑底面操作，施工效率提高；換填的級配碎石層由於下「硬」了，採用的震動平板夯密實時，密實度明顯提高。
墊層與鋼板樁之間設有油氈。鋼筋混凝土墊層與鋼板樁之間加夾油氈加以隔離，減小鋼板樁與墊層之間的粘結力，利於拔樁。
控制震動拔樁導致地下構築物沉陷的方法，包括以下步驟：
1)水泥攪拌樁加固地基形成複合地基；
2)震動錘打鋼板樁；
3)通過圍檁和支撐對一對鋼板樁之間進行支撐，形成圍護結構；
4)開挖基坑；
5)在坑底換填墊層以及在換填墊層上方製作鋼筋混凝土墊層；
6)管廊結構施工；
7)回填砂，拆除圍檁和支撐。
8)震動錘拔除鋼板樁；
9)鋼板樁空腔注漿；
10)交工。
其中，步驟8)中兩側的鋼板樁實施分段跳拔。改變單向順序拔樁習慣，鋼板樁採用「跳拔」施工，差異沉降得到控制，管廊分段差異沉降小於30mm，止水帶不損壞。
水泥攪拌樁複合地基對管廊下地層進行有效加固，從而有效地控制了管廊的沉降變形量；兩側樁搭接攪拌成牆，並促使樁周土體孔隙產生加固效應，強度提高，有效地阻止管廊下部地基中的粉質土層在大功率拔樁機械的作用下產生液化，從管廊底部流向拔樁的空腔或進一步密實而沉陷，達到不流失，沉降變形小，隆起不明顯的效果。拔樁時，採用置換注漿措施，儘量減少管廊底下土層鋼板樁留下的空腔移動。
上面結合附圖對本發明進行了示例性描述，顯然本發明具體實現並不受上述方式的限制，只要採用了本發明的構思和技術方案進行的各種非實質性的改進，或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用於其它場合的，均在本發明的保護範圍之內。