CN103993603B - 一种无降水作业的锚杆旋喷封底深基坑逆作施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种无降水作业的锚杆旋喷封底深基坑逆作施工方法。本发明的无降水作业的锚杆旋喷封底深基坑逆作施工方法，具体是：施工准备、基坑侧壁高压旋喷桩止水帷幕施工、旋喷桩封底、抗浮锚杆施工和基坑开挖施工，其中基坑侧壁高压旋喷桩止水帷幕施工与旋喷桩封底相连接，抗浮锚杆与锚杆旋喷桩封底相连接。本发明的基坑侧壁高压旋喷桩止水帷幕施工、旋喷桩封底和抗浮锚杆在满足强度、稳定性和抗渗性要求的同时，保证侧壁支撑与旋喷桩封底紧密连接，抗浮锚杆外锚固段位于旋喷桩封底中，这样使得深基坑形成了有效的阻水体系，而不需要再控制地下水位对施工的影响。
Description
技术领域
[0001] 本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种无降水作业的锚杆旋喷封底深基坑 逆作施工方法。
背景技术
[0002] 随着大型交通水利工程、工业建筑、高层和超高层建筑和城市地下工程的建设，将 出现大量的深基坑和超深基坑工程，其安全性将直接影响其周边建筑、管网和施工的安全。 深基坑的降水施工不仅改变了地下水分布规律，严重浪费了地下水资源，也改变了原有岩 土层的力学性质，导致基坑支护结构的设计失效和周边建构筑物的变形甚至破坏。为了保 护地下水资源和原有岩土层的力学性质，现有施工方法尚不能满足节能环保的要求。
[0003] 目前，深基坑降水作业是现有施工方法中基坑开挖的必要程序，降水作业将导致 大量地下水开采，改变地下水分布规律和原有岩土层力学性质，同时，降水作业事故将导致 坑底涌砂、基坑失稳等严重事故。现有深基坑施工方法在保护地下水资源、不改变原有岩土 层力学性质方面很难实现。
发明内容
[0004] 针对现有技术存在的问题，本发明提供一种无降水作业的锚杆旋喷封底深基坑逆 作施工方法，目的是保护地下水资源、并不改变原有岩土层力学性质。
[0005] 实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行：
[0006] (1)施工准备：
[0007] 确保通水、通电和通路，挖设沉淀池，修建排污和灰浆拌制系统；平整施工场地，测 量平整后的场地标高，在平整后的场地四周施工护坡粧；
[0008] (2)基坑侧壁高压旋喷粧止水帷幕施工：
[0009] 确定基坑支护结构的种类及施工控制点，确定基坑侧壁高压旋喷粧止水帷幕的施 工控制点，进行施工放线，布设高压旋喷粧粧位；
[0010] 先完成基坑支护结构施工，然后在基坑支护结构外侧，对基坑侧壁高压旋喷粧止 水帷幕进行施工，施工过程中，采用钻机在粧位钻进成孔，使用水泥浆或PVC管进行护壁， 引孔至设计深度后，拔出钻管，并换上旋喷粧机，接通泥浆栗，边喷射水泥浆边插管，插入至 设计深度，在原位置旋喷l〇~20s，由下向上旋喷，待孔口冒浆正常后再旋喷提升，钻杆的旋 转和提升连续进行，旋喷提升到设计粧顶标高时停止旋喷，提升钻头出孔口，清洗注浆栗及 输送管道，然后将钻机移位，直至所有粧位施工完毕；
[0011] (3)旋喷粧封底施工：
[0012] 确定基坑底部旋喷粧封底的施工控制点，进行施工放线，布设旋喷粧粧位，进行旋 喷粧封底施工；施工过程中，用钻机在设定的粧位钻进成孔，钻孔过程中采用水泥浆或PVC 管进行护壁，引孔至设计深度后，拔出钻管，并换上旋喷粧机，接通泥浆栗，边射水泥浆边插 管，插入至设计深度，在原位置旋喷10~20s，由下向上旋喷，待孔口冒浆正常后再旋喷提升， 钻杆的旋转和提升连续进行，将旋喷提升到设计粧顶标高时停止旋喷，提升钻头出孔口，清 洗注浆栗及输送管道，然后将钻机移位，直至所有粧位施工完成；
[0013] (4)抗浮锚杆施工：
[0014] 旋喷粧封底施工后，确定基坑底面抗浮锚杆的施工控制点，放线锚杆轴线，进行抗 浮锚杆施工，施工过程中首先将钻机引孔至设计深度后，注入注浆材料，注浆管的出浆口插 入距孔底300mm，自下而上进行连续压力注浆，注浆过程中出浆口随浆面的升高而提升，且 始终在距浆面以下300mm处，确保从孔内排水、排气，注浆完成后，更换钻头、牵引锚杆钢筋 杆体达到锚杆设计标高，提升钻杆，直至所有抗浮锚杆施工完成，基坑侧壁高压旋喷粧止水 帷幕施工与旋喷粧封底相连接，抗浮锚杆与旋喷粧封底相连接；
[0015] 所述锚杆钢筋杆体在沿杆体轴线方向每隔1~1. 5m设置一个对中支架，对中支架 由一段钢管和钢管外的"耳"状钢筋组成，对中支架将锚杆钢筋固定，用以保证锚杆钢筋杆 体的垂直安放；
[0016] (5)基坑开挖施工：
[0017] 在基坑侧支撑、旋喷封底和抗浮锚杆达到设计强度后，分层开挖基坑土体，按设计 图纸要求施工冠梁和腰梁，在护坡粧侧〇. 5米和旋喷粧封底上表面0. 5米时，停止机械清土 方，由人工清除土方，挖至坑底，完成基坑施工。
[0018] 所述的沉淀池用于沉淀旋喷施工产生的废浆液，经沉淀后的清水进行无公害排 放，沉淀的泥土在开挖基坑时一并运走，沉淀和排污统一纳入全场污水处理系统。
[0019] 所述的灰浆拌制系统主要由灰浆拌制设备、灰浆储存设备和灰浆输送设备组成。
[0020] 所述的基坑支护结构选用粧锚支护体系、地下连续墙体系或内支撑支护体系。
[0021] 所述的步骤（2) ~ (4)中钻孔前应调试空压机和泥浆栗，使设备运转正常，校验钻 杆长度，保证孔底标高满足设计深度。
[0022] 所述的步骤（2) ~ (4)中的孔位水平误差< 50mm，孔深误差< 100mm，垂直度偏差 < 1%〇
[0023] 所述的抗浮锚杆钢筋选用HRB400钢筋，锚杆数量和有效锚固长度根据设计要求 确定。
[0024] 所述的抗浮锚杆施工步骤中的注浆材料是的水灰质量比为0. 6-0. 8的水泥浆，强 度等级为M30并加入膨胀剂。
[0025] 所述的基坑侧壁高压旋喷粧止水帷幕与旋喷粧封底形成一体，在其连接处2米宽 度范围内加密15%的旋喷布置点位，并增加旋喷量。
[0026] 所述的旋喷粧封底施工时，在距旋喷粧底部I.Om的范围内增加旋喷时间，在旋喷 提升过程中，根据不同的土层，调整旋喷参数。
[0027] 与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：
[0028] 现有技术中，在地下水位以下的含水丰富的土层中进行深基坑施工作业时，都是 采用人工降低地下水位，即采用管栗抽采地下水，造成了地下水资源的浪费和地下岩层的 破坏。本发明的无降水作业的锚杆旋喷封底深基坑逆作施工方法，具体包括基坑侧壁高压 旋喷粧止水帷幕施工、旋喷粧封底、抗浮锚杆施工和基坑开挖施工，其中基坑侧壁高压旋喷 粧止水帷幕施工与旋喷粧封底相连接，抗浮锚杆与锚杆旋喷粧封底相连接，基坑侧壁高压 旋喷粧止水帷幕施工、旋喷粧封底和抗浮锚杆在满足强度、稳定性和抗渗性要求的同时，保 证侧壁支撑与旋喷粧封底紧密连接，抗浮锚杆外锚固段位于旋喷粧封底中，这样使得深基 坑形成了有效的阻水体系，而不需要再控制地下水位对施工的影响。
[0029] 本发明具有以下优点：
[0030] (1)本发明实现了保护地下水资源，在无降水作业的条件下进行深基坑施工；
[0031] (2)本发明的无降水作业锚杆旋喷封底深基坑逆作施工方法具有广泛的适用性， 可以结合场地岩土情况对抗浮锚杆、旋喷粧封底、侧壁支撑的施工参数进行调整，使本发明 的锚杆旋喷封底深基坑逆作施工方法应用更为广泛；
[0032] (3)本发明的无降水作业锚杆旋喷封底深基坑逆作施工方法能够同时满足保护地 下水资源、无降水作业、不改变原有岩土层力学性质和减少深基坑施工对周边环境破坏的 条件。
附图说明
[0033] 图1为本发明的无降水作业的锚杆旋喷封底深基坑逆作施工方法的流程图；
[0034] 图2为本发明的无降水作业锚杆旋喷封底深基坑的平面图；
[0035] 图3为图2的左视图；
[0036] 图4为图3中的抗浮锚杆的A-A截面图；
[0037] 图5是图4的1-1截面图；
[0038] 其中：1 :建筑物边线；2 :基坑开挖边线；3 :护坡粧；4 :基坑侧壁高压旋喷粧止水 帷幕；5 :旋喷粧封底；6 :抗浮锚杆；7 :对中支架；8 :锚杆钢筋；9 :对中支架钢管；10 :"耳 形"钢筋。
具体实施方式
[0039] 如图1~图5所示，无降水作业锚杆旋喷封底深基坑逆作施工方法，包括基坑侧壁 高压旋喷粧止水帷幕施工、旋喷粧封底、抗浮锚杆施工和基坑开挖施工。
[0040] 下面结合附图说明本发明的施工过程：
[0041] 将本发明的无降水作业锚杆旋喷封底深基坑逆作施工方法应用于某深基坑的施 工，其部分数据见表1和表2。
[0042] 该工程地下水标高-8. 5米，基坑面积211. 14平方米，周长约56m，深21. 5m;基坑 侧壁采用粧-梁支护体系，护坡粧为C25现浇混凝土，粧径I. 2m，粧长24m。基坑侧壁采用 高压旋喷粧结合护坡粧帷幕；669根巾1000三重管高压旋喷粧封底，厚度5/9. 6米；85根， 长12米3118抗浮锚杆。
[0043] 基坑工程设计等级为一级。
[0044] 具体施工步骤是：
[0045] (1)施工准备：
[0046] 在场地平整后，进行管线调查，清除施工场地地面以下2米以内的障碍物，然后整 平、夯实；合理布置施工机械、输送管路和电力线路位置，确保施工场地的"三通一平"；
[0047] 修建沉淀池、污水排放的排污系统，做好灰浆拌制设备、灰浆储存设备、灰浆输送 设备组成的灰浆拌制系统；
[0048] 进行护坡粧施工，放线定位，使用旋挖钻机旋挖取土成孔，现场制作钢筋笼，采用 吊车在井口安装钢筋笼，连接采用单面搭接焊，采用导管法灌注商品混凝土成护坡粧；
[0049] (2)基坑侧壁高压旋喷粧止水帷幕施工：
[0050] 基坑侧壁止水帷幕的高压旋喷粧，粧顶相对标高为-3. 5米，粧底标高为-27. 5米， 粧长24米，粧径1米，共二排140根，粧间搭接不小于0. 35米；
[0051] 在施工前用全站仪测定侧壁止水帷幕旋喷粧施工的控制点，经过复测验线合格 后，用钢尺和测线实地布设粧位，保证粧孔中心移位偏差小于50mm;XY-100型地质勘察钻 机就位后，对粧机进行调平、对中，调整粧机的垂直度，偏差应在IOmm以内，钻孔垂直度误 差< 0. 3% ;调试空压机、泥浆栗，使设备运转正常；校验钻杆长度，保证钻孔深度的准确；
[0052] 采用XY-100型地质勘察钻机回转钻进成孔，使用DNllOPVC管进行护壁，引孔至 设计深度后，拔出钻管，并换上旋喷粧机，接通泥浆栗，边射水泥浆边插管，插入设计深度， 在原位置旋喷l〇~20s，由下向上旋喷，待孔口冒浆正常后再旋喷提升，钻杆的旋转和提升 应连续进行；旋喷提升到设计粧顶标高时停止旋喷，提升钻头出孔口，清洗注浆栗及输送管 道，然后将钻机移位，直至所有粧位施工完毕；
[0053] (3)旋喷粧封底施工：
[0054] 基坑封底为高压旋喷粧，设计粧径1米，粧间搭接多0. 35米，封底底板厚度5米， 布满整个坑底，其中一种粧的粧顶标高-21. 5米，粧长5米，施工185根粧；另一种粧的粧顶 标高-16. 9米，粧长9. 6米，施工484根粧；
[0055] 在施工前用全站仪测定旋喷粧施工的控制点，经过复测验线合格后，用钢尺和测 线实地布设粧位，XY-100型地质勘察钻机就位后，对粧机进行调平、对中，调整粧机的垂直 度，偏差应在IOmm以内，钻孔垂直度误差< 0. 3%，调试空压机、泥浆栗，使设备运转正常，校 验钻杆长度，使用DNllOPVC管进行护壁，引孔至设计深度后，拔出钻管，并换上旋喷粧机， 接通泥浆栗，边射水泥浆边插管，插入设计深度，孔位误差< 50mm，孔深误差< 100mm，垂直 度偏差< 1% ;水泥浆液水灰质量比为1，水泥掺量40% ;
[0056] 设定射水压力35-40MPa，流量大于70-80L/min，气流压力0• 6-0.8Mpa，注浆压力 0. 2~I.OMPa，旋喷转速8-10r/min，在原位置旋喷10~20s，由下向上旋喷，待孔口冒浆正常 后再旋喷提升，提管速度不大于l〇〇mm/min，钻杆的旋转和提升应连续进行；旋喷提升到设 计粧顶标高时停止旋喷，提升钻头出孔口，清洗注浆栗及输送管道，然后将钻机移位，直至 所有粧位施工完成；
[0057] 最终成粧粧径< 1米，粧位偏差< 50mm，成粧垂直度< 1%，相临粧搭接不小于0. 35 米；
[0058] (4)抗浮锚杆施工：
[0059] 抗浮锚杆设计在-21. 5米到-33. 5米间，锚杆长度12米，旋喷粧封底范围（5米） 视为锚杆外锚固段，有效锚固长度5米，锚固体直径0. 15米，采用3根直径18毫米HRB400 钢筋，注浆材料的水灰质量比为0. 6-0. 8,其设计强度等级为M30,抗浮锚杆钢筋杆体见图 5,沿杆体轴线方向每隔1~1. 5米设对中支架，对中支架由一段钢管和钢管外的"耳"状钢筋 组成，对中支架将锚杆钢筋固定，用以保证锚杆钢筋杆体的垂直安放；
[0060] 旋喷粧封底施工后，用全站仪测定锚杆的控制点，放线锚杆轴线，经过复测验线合 格后，用钢尺和测线实地布设钻孔点，XY-100型地质勘察钻机就位后，对粧机进行调平、对 中，调整粧机的垂直度，偏差应在IOmm以内，钻孔垂直度误差< 0. 3%，调试泥浆栗，使设备 运转正常，校验钻杆长度，引孔至设计深度后，注入注浆材料，注浆管的出浆口应插入距孔 底300mm，自下而上进行连续压力注浆，注浆过程中出浆口随浆面的升高而提升，且始终在 距浆面以下300mm处，且应确保从孔内排水、排气，注浆完成后，更换钻头、牵引钢筋杆体达 到锚杆设计标高，提升钻杆，直至所有抗浮锚杆施工完成，此时基坑侧壁高压旋喷粧止水帷 幕施工与旋喷粧封底相连接，抗浮锚杆与旋喷粧封底相连接；
[0061] (5)基坑开挖施工：
[0062] 基坑开挖制定专项方案，在基坑侧支撑、旋喷粧封底、抗浮锚杆达到设计强度后， 基坑土体分层开挖，按设计图纸要求施工冠梁和腰梁，在护坡粧侧0. 5米和旋喷粧封底上 表面0. 5米时，停止机械清土方，由人工清除土方，严禁超挖。
[0063] 本发明实施例中对基坑工程现场监测使依据《建筑基坑工程监测技术规范》 (GB50497-2009)规定，委托具备资质的第三方设计、布设监测系统，并对基坑工程实施现场 监测。
[0064] 基坑监测布置护坡粧粧顶水平监测点6个、护坡粧竖直位移监测点6个、深层水平 位移观测点6个。基坑开挖后，在2013年8月15日至2013年12月1日期间，每5天监测 一次，共进行22次。监测布置和仪器情况见表1。
[0065] 表1监测项目
[0067] 该工程基坑开挖施工过程中，基坑监测数据显示基坑稳定性良好，支护结构变形 在允许范围内，旋喷粧封底和旋喷粧侧壁结构的止水帷幕未发生破坏，基坑外地下水标高 始终在-8. 5米左右，坑内未发生地下水涌入现象，少量侧壁渗水和天然降水由明排法排出 坑外。工程监测数据表明无降水作业锚杆旋喷混凝土封底深基坑逆作施工方法是有效的。
[0068] 表2监测数据阶段变形及累计变形最大值统计表
Claims (10)
1. 一种无降水作业的锚杆旋喷封底深基坑逆作施工方法，其特征在于按照以下步骤进 行：（1)施工准备： 确保通水、通电和通路，挖设沉淀池，修建排污和灰浆拌制系统；平整施工场地，测量平 整后的场地标高，在平整后的场地四周施工护坡粧； (2) 基坑侧壁高压旋喷粧止水帷幕施工： 确定基坑支护结构的种类及施工控制点，确定基坑侧壁高压旋喷粧止水帷幕的施工控 制点，进行施工放线，布设高压旋喷粧粧位； 先完成基坑支护结构施工，然后在基坑支护结构外侧，对基坑侧壁高压旋喷粧止水帷 幕进行施工，施工过程中，采用钻机在粧位钻进成孔，使用水泥浆或PVC管进行护壁，引孔 至设计深度后，拔出钻管，并换上旋喷粧机，接通泥浆栗，边喷射水泥浆边插管，插入至设计 深度，在原位置旋喷l〇~20s，由下向上旋喷，待孔口冒浆正常后再旋喷提升，钻杆的旋转和 提升连续进行，旋喷提升到设计粧顶标高时停止旋喷，提升钻头出孔口，清洗注浆栗及输送 管道，然后将钻机移位，直至所有粧位施工完毕； (3) 旋喷粧封底施工： 确定基坑底部旋喷粧封底的施工控制点，进行施工放线，布设旋喷粧粧位，进行旋喷粧 封底施工；施工过程中，用钻机在设定的粧位钻进成孔，钻孔过程中采用水泥浆或PVC管进 行护壁，引孔至设计深度后，拔出钻管，并换上旋喷粧机，接通泥浆栗，边射水泥浆边插管， 插入至设计深度，在原位置旋喷10~20s，由下向上旋喷，待孔口冒浆正常后再旋喷提升，钻 杆的旋转和提升连续进行，将旋喷提升到设计粧顶标高时停止旋喷，提升钻头出孔口，清洗 注浆栗及输送管道，然后将钻机移位，直至所有粧位施工完成； (4) 抗浮锚杆施工： 旋喷粧封底施工后，确定基坑底面抗浮锚杆的施工控制点，放线锚杆轴线，进行抗浮锚 杆施工，施工过程中首先将钻机引孔至设计深度后，注入注浆材料，注浆管的出浆口插入距 孔底300mm，自下而上进行连续压力注浆，注浆过程中出浆口随浆面的升高而提升，且始终 在距浆面以下300mm处，确保从孔内排水、排气，注浆完成后，更换钻头、牵引锚杆钢筋杆体 达到锚杆设计标高，提升钻杆，直至所有抗浮锚杆施工完成，基坑侧壁高压旋喷粧止水帷幕 施工与旋喷粧封底相连接，抗浮锚杆与旋喷粧封底相连接； 所述锚杆钢筋杆体在沿杆体轴线方向每隔1~1. 5m设置一个对中支架，对中支架由一 段钢管和钢管外的"耳"状钢筋组成，对中支架将锚杆钢筋固定，用以保证锚杆钢筋杆体的 垂直安放； (5) 基坑开挖施工： 在基坑侧支撑、旋喷封底和抗浮锚杆达到设计强度后，分层开挖基坑土体，按设计图纸 要求施工冠梁和腰梁，在护坡粧侧0. 5米和旋喷粧封底上表面0. 5米时，停止机械清土方， 由人工清除土方，挖至坑底，完成基坑施工。
2. 根据权利要求1所述的一种无降水作业的锚杆旋喷封底深基坑逆作施工方法，其特 征在于所述的沉淀池用于沉淀旋喷施工产生的废浆液，经沉淀后的清水进行无公害排放， 沉淀的泥土在开挖基坑时一并运走，沉淀和排污统一纳入全场污水处理系统。
3. 根据权利要求1所述的一种无降水作业的锚杆旋喷封底深基坑逆作施工方法，其特 征在于所述的灰浆拌制系统主要由灰浆拌制设备、灰浆储存设备和灰浆输送设备组成。
4. 根据权利要求1所述的一种无降水作业的锚杆旋喷封底深基坑逆作施工方法，其特 征在于所述的基坑支护结构选用粧锚支护体系、地下连续墙体系或内支撑支护体系。
5. 根据权利要求1所述的一种无降水作业的锚杆旋喷封底深基坑逆作施工方法，其特 征在于所述的步骤（2)~ (4)中钻孔前应调试空压机和泥浆栗，使设备运转正常，校验钻杆 长度，保证孔底标高满足设计深度。
6. 根据权利要求1所述的一种无降水作业的锚杆旋喷封底深基坑逆作施工方法，其 特征在于所述的步骤（2)~ (4)中的孔位水平误差< 50_，孔深误差< 100_，垂直度偏差 < 1%〇
7. 根据权利要求1所述的一种无降水作业的锚杆旋喷封底深基坑逆作施工方法，其特 征在于所述的抗浮锚杆钢筋选用HRB400钢筋，锚杆数量和有效锚固长度根据设计要求确 定。
8. 根据权利要求1所述的一种无降水作业的锚杆旋喷封底深基坑逆作施工方法，其特 征在于所述的抗浮锚杆施工步骤中的注浆材料是水灰质量比为0. 6-0. 8的水泥浆，强度等 级为M30并加入膨胀剂。
9. 根据权利要求1所述的一种无降水作业的锚杆旋喷封底深基坑逆作施工方法，其特 征在于所述的基坑侧壁高压旋喷粧止水帷幕与旋喷粧封底形成一体，在其连接处2米宽度 范围内加密15%的旋喷布置点位，并增加旋喷量。
10. 根据权利要求1所述的一种无降水作业的锚杆旋喷封底深基坑逆作施工方法，其 特征在于所述的旋喷粧封底施工时，在距旋喷粧底部1.0 m的范围内增加旋喷时间，在旋喷 提升过程中，根据不同的土层，调整旋喷参数。
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