CN102296630A - 长螺旋高压搅喷水泥土连续墙施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种长螺旋高压搅喷水泥土连续墙施工方法，包括以下步骤：1)沿桩中心线做导墙或挖导沟，确定搅喷桩桩位；2)将长螺旋高压喷射注浆搅拌成桩装置对准桩位作为钻孔中心，钻进成孔；3)启动注浆泵，用长螺旋高压喷射注浆搅拌成桩装置在提升或下降过程中高压旋喷搅拌，直至形成搅喷桩；4)向搅喷桩中插入型钢；5)重复上述2)、3)、4)步骤，直到形成劲性水泥土连续墙；6)施工联梁；7)进行基坑回填，结束后起拔型钢。相比一般护坡桩支护体系，一是型钢可循环利用，二是用水泥土代替混凝土，故其其相对更经济，功效更高，且能做到支护墙与帷幕墙二墙合一，其止水效果也比一般护坡桩+旋喷桩组成的体系好。

Description

长螺旋高压搅喷水泥土连续墙施工方法

技术领域

本发明涉及建筑工程中的一种新型的水泥土连续墙施工技术，主要用于止水帷幕及基坑支护工程，适用于在各种土层中施工，尤其是在硬粘土、砂土和碎石土层及强风化软岩等地层中更具有优越性。

背景技术

基于三轴搅拌桩形成的劲性(强度较高)水泥土连续墙施工技术，与通常的地下连续墙和钢板桩等工法相比，具有环保、功效高、费用低等特点，在我国沿海软土地区已广泛应用于基坑止水及支护工程。但受设备施工能力的影响，其在硬粘土、中密～密实砂类土和卵石地层中施工时，会存在搅不动、卡钻等现象，造成成桩质量不均匀、施工功效降低低、成本高等问题，故在象北京这样的硬土地区使用受到很大的限制。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术问题的缺陷，从另一种思路解决了硬土地区的劲性水泥土连续墙施工问题，相对于现有技术，其采用长螺旋高压旋喷搅拌桩连续咬合施工(再插入型钢)，而非纯搅拌桩技术，也非纯旋喷施工技术，其特点在于能够在硬粘土、中密～密实砂类土和卵石地层中顺利成桩，并连续咬合形成连续墙，施工速度快，功效高。

本发明可以不插入型钢形成素水泥土连续墙作为止水帷幕，也可以插入型钢形成劲性水泥土连续墙(即强度较高的水泥土连续墙)，可兼顾支护结构及止水帷幕。技术方案包括以下步骤：

步骤1)沿桩中心线做导墙或挖导沟，确定搅喷桩桩位；

步骤2)将长螺旋高压喷射注浆搅拌成桩装置对准桩位作为钻孔中心，钻进成孔；

步骤3)启动注浆泵，用长螺旋高压喷射注浆搅拌成桩装置在提升或下降过程中高压旋喷搅拌，直至形成搅喷桩；

步骤4)向搅喷桩中插入型钢；

步骤5)重复2)、3)、4)步骤，直到形成劲性水泥土连续墙。

步骤6)施工联梁，将插入搅喷桩中的型钢在桩顶用钢筋混凝土梁或钢梁连接起来，形成联梁；

步骤7)进行基坑回填，结束后起拔型钢。

其中所述步骤1)、3)中所提的搅喷桩为长螺旋高压喷射注浆搅拌桩、长螺旋二重管或三重管高压搅喷桩等(以下均简称搅喷桩)；

本发明所述步骤1)搅喷桩桩位要求满足搅喷桩之间相互咬合150～300mm，优选为200～300mm。

本发明所述步骤2)和步骤3)中的钻孔和成桩要求跳孔施工，即分两序进行，先施工1、3、5序号桩，再施工2、4、6序号桩。两序桩施工时间间隔一般24～48小时。

本发明所述步骤2)、3)中的所提到的长螺旋高压喷射注浆搅拌成桩装置，其特征在于能够进行高压旋喷搅拌施工。

本发明所述步骤3)中的所提到的高压旋喷搅拌桩所用水泥浆水灰比1.0～1.8，单重管注浆压力或双重管注水压力不低于15MPa。

本发明所述步骤3)中的所提到的高压旋喷搅拌其特征在于针对不同的地质条件，可采用必要的加强措施，包括针对专门地层的钻头，也可必要时进行复喷，以确保施工质量。

本发明所述步骤4)所提到的型钢根据设计要求一般采用工字钢，在插入搅喷桩前需涂刷减摩剂，型钢插入采用吊车吊放，必要时可配合使用振锤插入，型钢一般插入2序桩中。

本发明采用相互咬合的长螺旋搅喷桩作为地下连续墙，其有益效果如下：

1、相对双轴或三轴搅拌桩，其不仅适用于软土、松散～稍密的砂类土，还适用于硬粘土、砂卵石、腐殖土等各类土层，尤其在砂卵石层中不需引孔，可直接成桩，功效更加突出；

2、由于其能适应土质比较硬的地层，采用长螺旋高压搅喷水泥土连续墙施工工艺，相比一般护坡桩支护体系，一是型钢可循环利用，二是用水泥土代替混凝土，故其相对更经济，功效更高，且能做到支护墙与帷幕墙二墙合一，其止水效果也比一般护坡桩+旋喷桩组成的体系好。其中，“护坡柱”是钢混结构的柱子练成墙，“旋喷桩”是先钻孔后旋喷成桩，二者都无咬合部分，其防水性能差。

虽然在下文中将结合一些示例性实施及使用方法来描述本发明，但本领域技术人员应当理解，并不旨在将本发明限制于这些实施例。反之，旨在覆盖包含在所附的权利要求书所定义的本发明的精神与范围内的所有替代品、修正及等效物。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1是长螺旋高压搅喷水泥土连续墙示意图；

图2是钻孔顺序图；

图3是长螺旋高压搅喷水泥土连续墙施工工艺流程图；

图号说明：

1 一序桩

2 二序桩

3 型钢

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。需要注意的是，根据本发明的长螺旋高压搅喷水泥土连续墙施工方法的实施方式仅仅作为例子，但本发明不限于该具体实施方式。

接下来，将参照附图1-3详细说明本发明的具体实施方式。

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

施工案例：某工程基坑深7.0m，其地质条件为：

1、地形地貌

拟建场地在地貌上位于温榆河冲洪积扇中部，第四纪地层厚度大于50米。地形基本平坦，钻孔孔口处地面标高为40.49～40.67m，高差0.18米。

2、地层岩性

根据勘察单位现场钻探与原位测试及室内土工试验成果的综合分析，最大勘探深度范围内所分布的土层按沉积年代、成因类型可分为人工堆积层和第四纪沉积层二大类，按地层岩性及工程特性进一步划分为9个大层，现分述如下：

人工堆积层

该层分布于地表(标高38.87～40.67)，人工堆积之粘质粉土填土①层房渣土①1层。

第四纪沉积层

该层分布于(标高15.60～39.72)第四纪沉积之重粉质粘土、粉质粘土②层，砂质粉土、粘质粉土③层，粉质粘土③1层，砂质粉土、粘质粉土④层重粉质粘土、粉质粘土④1层，细砂⑤层，中砂⑥层，粉质粘土⑦层，砂质粉土⑧层，粉质粘土⑨层。

关于上述土层的分布情况、特征综述和土工试验与原位测试的综合统计结果，详见勘察报告“工程地质剖面图”与“地层岩性及土的物理力学性质综合统计表”。

而在背景技术所提到的三轴搅拌桩，是指三个钻头同时钻孔成桩，“其在硬粘土、中密～密实砂类土和卵石地层中施工时，会存在搅不动、卡钻等现象”。其适用范围：适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。(《建筑地基处理规范JGJ 79-2002》11.1条)

而北京地区的砂层多为中密～密实的，土质较硬，不适宜国产三轴搅拌桩施工”。

3、水文地质概况

根据勘查时水位观测材料，勘察期间(2008年12月23日2008年12月26日)于钻孔中实测两层地下水，其静止位水量测结果详见下表。

本场区50年代最高水位曾接近地表，近3～5年地下水埋深在3米左右。

支护降水的方案是，由于本工程施工场地回填土埋深3～5m，层间潜水丰富，周围水源补给不断，支护方案东、北侧采用桩锚支护体系，降水采用帷幕桩，桩间布置，南侧、西侧采用长螺旋高压搅喷水泥土连续墙。

护坡桩采用桩径为φ600mm的钢筋混凝土灌注桩，桩间距为1200mm；桩顶设计标高为-0.5m，桩底设计标高为-10.5m，桩长10.50m，凿除桩头后，桩顶设置一道钢筋混凝土联梁，联梁顶标高-1.55m，联梁断面尺寸为600×400mm，护坡桩、联梁混凝土强度C25。连梁上设置一排预应力锚杆，三桩一锚，锚杆长15.0m，自由段5.0m，锚固段10.0m，锁定值为210KN，锁在联梁上，锚杆杆体均采用2φ15.2钢绞线(1860级)。

地连墙采用长螺旋高压搅喷桩咬合成墙工艺，具体设计参数如下：

1)墙顶设计标高为-0.5，底设计标高为-10.5，墙高10.5m，嵌固深度3.5m。

2)搅喷桩成孔孔径500mm，旋喷桩成桩设计直径不小于800mm，桩间距0.6m；

3)搅喷桩注浆压力不低于20MPa；

4)水泥浆水灰比1.5，水泥标号P.S.A32.5，每米水泥含量不低于20％；

5)型钢采用工字钢隔一插一，工字钢型号700×300×13×24mm；

6)墙顶设置一道钢筋混凝土联梁，联梁顶标高-0.5m，联梁断面尺寸为600×400mm，联梁混凝土强度C25。连梁上设置一排预应力锚杆，三桩一锚，锚杆长15.0m，自由段5.0m，锚固段10.0m，锁定值为210KN，锁在联梁上，锚杆杆体均采用2φ15.2钢绞线(1860级)。

在本发明中，所使用的长螺旋高压喷射注浆搅拌成桩装置由长螺旋钻机结合高压注浆系统改装而成，能够进行高压旋喷搅拌施工(其技术原理和具体构造、功能等可参见本人在先申请的实用新型专利ZL200920145290.3，其全部内容合并于此以资参考)。其中空钻杆内附着高压输浆管连接水泥浆输送管和注浆泵，在中空钻杆顶部与动力头之间固定连接旋转注浆笼头，旋转注浆笼头与水泥浆输浆管和附着于中空钻杆内的高压输浆管连接。水泥浆由高压水泥浆泵加压后经水泥浆输送管、旋转注浆接头、再经附着于中空钻杆内的高压输浆管至钻头装置上的喷嘴喷出。具体而言，所述长螺旋高压喷射注浆搅拌成桩装置由长螺旋钻机钻孔，按设计要求留土或回填土后，再用高压喷射注浆搅拌钻具进行高压喷射注浆和搅拌成桩，可用于各种地质条件的地基土，克服了旋喷桩、搅拌桩不适宜于硬粘土、大粒径卵石地层的缺点，水泥浆与土掺和、搅拌均匀，大幅度提高成桩质量，提高单桩承载力和截水帷幕的防渗性能。

根据图3，该长螺旋高压搅喷水泥土连续墙的具体的施工步骤如下：

1、施工导墙：开挖好导槽后，用钢筋混凝土浇筑导墙，导墙一般采用

形；

2、测放桩位：要求放样误差小于20mm；

3、一序桩施工(如图2)：

1)将长螺旋高压喷射注浆搅拌成桩装置当中的长螺旋搅喷钻机、高压注浆系统连接好，钻机就位；

2)水泥浆搅拌：水泥浆水灰比为1.5∶1，用搅拌桶将水泥浆搅拌均匀，储备在储浆桶内；

3)、钻孔：钻机就位后，采用常速钻进(一般3m/min)至设计标高；

4)、成桩：下钻至设计底标高后，采用调速控制系统调低档(1.2～1.5m/min)，启动高压注浆泵，上提旋喷搅拌成桩，必要时对局部进行复搅复喷；

4、二序桩施工(如图2)：一序桩结束24～48小时后，按步骤3施工二序桩，一序桩与二序桩桩间咬合不得小于150mm，优选为200～300mm；

5、插入型钢：在型钢上涂刷减摩剂，用吊车吊起型钢，按设计要求插入二序桩中；

6、施工联梁，形成长螺旋高压搅喷水泥土连续墙(如图1)。施工联梁时要求型钢端部高出联梁300～400mm，以便于型钢起拔；

7、基坑回填后起拔型钢：为回收反复利用，基坑回填后，采用吊车配合专用起拔器起拔型钢。

综上所述，本发明的长螺旋高压搅喷水泥土连续墙施工方法包括：步骤1)沿桩中心线做导墙或挖导沟，确定搅喷桩桩位；步骤2)将长螺旋高压喷射注浆搅拌成桩装置对准桩位作为钻孔中心，钻进成孔；步骤3)启动注浆泵，用长螺旋高压喷射注浆搅拌成桩装置在提升或下降过程中高压旋喷搅拌，直至形成搅喷桩；步骤4)向搅喷桩中插入型钢；步骤5)重复2)、3)、4)步骤，直到形成劲性水泥土连续墙。还可以进一步包括：步骤6)施工联梁，将插入搅喷桩中的型钢在桩顶用钢筋混凝土梁或钢梁连接起来，形成联梁；步骤7)进行基坑回填，结束后起拔型钢。

需要注意的是，一般而言，所述搅喷桩桩位要求满足搅喷桩之间相互咬合150～300mm，优选为200～300mm。所述搅喷桩为长螺旋高压喷射注浆搅拌桩(即长螺旋单重管)、长螺旋二重管或三重管高压搅喷桩等(均可简称为搅喷桩)。

再者，步骤2)和步骤3)中的钻孔和成桩要求跳孔施工，即分两序进行，先施工1、3、5序号桩，再施工2、4、6序号桩。两序桩施工时间间隔为24～48小时。“成桩”，钻孔完成后成桩也就同时完成了，即在钻孔的同时钻头提升或下降过程中旋喷搅拌，钻头拔出后即成桩了，所以在时间上，成孔和成桩没有明显的界限。

步骤3)中的所提到的高压旋喷搅拌桩所用水泥浆水灰比1.0～1.8，单重管注浆压力或双重管注水压力不低于15MPa。此外，步骤3)中所提到的高压旋喷搅拌其特征在于针对不同的地质条件，可采用必要的加强措施，包括针对专门地层的钻头，也可必要时进行复喷，以确保施工质量。

步骤4)所提到的型钢根据设计要求一般采用工字钢，在插入搅喷桩前需涂刷减摩剂，型钢插入采用吊车吊放，必要时可配合使用振锤插入，型钢一般插入2序桩中。

成墙效果：

根据现场开挖情况，发现采用长螺旋高压搅喷水泥土连续墙止水效果比采用桩间旋喷桩效果好，几乎未发现渗漏现象，而后者局部存在渗漏局域；支护上由于均采用了锚杆，桩顶变形相差不大，均未超过10mm；施工速率上前者稍快，每天可成桩30根，后者稍慢；造价上由于长螺旋高压搅喷水泥土连续墙型钢可回收，故其造价低15～20％。

以上可见，长螺旋高压搅喷水泥土连续墙解决了硬土地层中水泥土连续墙的施工技术问题，且其成本较低，在硬土地区的应用前景很好。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (11)

1.一种长螺旋高压搅喷水泥土连续墙施工方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1)沿桩中心线做导墙或挖导沟，确定搅喷桩桩位；

步骤2)将长螺旋高压喷射注浆搅拌成桩装置对准桩位作为钻孔中心，钻进成孔；

步骤3)启动注浆泵，用长螺旋高压喷射注浆搅拌成桩装置在提升或下降过程中高压旋喷搅拌，直至形成搅喷桩；

步骤4)向搅喷桩中插入型钢；

步骤5)重复2)、3)、4)步骤，直到形成劲性水泥土连续墙。

2.根据权利要求1所述的长螺旋高压搅喷水泥土连续墙施工方法，其特征在于在步骤5)之后还包括以下步骤：

步骤6)施工联梁，将插入搅喷桩中的型钢在桩顶用钢筋混凝土梁或钢梁连接起来，形成联梁；

步骤7)进行基坑回填，结束后起拔型钢。

3.根据权利要求1所述的长螺旋高压搅喷水泥土连续墙施工方法，其特征在于所述步骤1)和步骤3)中的搅喷桩为长螺旋高压喷射注浆搅拌桩、长螺旋二重管或三重管高压搅喷桩。

4.根据权利要求1所述的长螺旋高压搅喷水泥土连续墙施工方法，其特征在于所述步骤1)中搅喷桩桩位要求满足搅喷桩之间相互咬合200～300mm。

5.根据权利要求1所述的长螺旋高压搅喷水泥土连续墙施工方法，其特征在于所述步骤2)和步骤3)中的钻孔和成桩要求跳孔施工，即分两序进行，先施工1、3、5序号桩，再施工2、4、6序号桩。两序桩施工时间间隔为24～48小时。

6.根据权利要求1所述的长螺旋高压搅喷水泥土连续墙施工方法，其特征在于所述步骤2)和步骤3)中的长螺旋高压喷射注浆搅拌成桩装置，其特征在于能够进行高压旋喷搅拌施工。

7.根据权利要求1所述的长螺旋高压搅喷水泥土连续墙施工方法，其特征在于所述步骤3)中的高压旋喷搅拌桩所用水泥浆水灰比1.0～1.8，单重管注浆压力或双重管注水压力不低于15MPa。

8.根据权利要求1所述的长螺旋高压搅喷水泥土连续墙施工方法，其特征在于所述步骤3)中的高压旋喷搅拌其特征在于针对不同的地质条件，可采用必要的加强措施，包括针对专门地层的钻头，也可必要时进行复喷，以确保施工质量。

9.根据权利要求5所述的长螺旋高压搅喷水泥土连续墙施工方法，其特征在于所述步骤4)中的型钢采用工字钢，在插入搅喷桩前涂刷减摩剂，型钢插入采用吊车吊放，型钢插入2序桩中。

10.根据权利要求9所述的长螺旋高压搅喷水泥土连续墙施工方法，其特征在于型钢可配合使用振锤插入。

11.根据权利要求1所述的长螺旋高压搅喷水泥土连续墙施工方法，其特征在于该方法可用于在硬粘土、中密～密实砂类土、或卵石地层中顺利成桩。

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