CN105155550B - 联合支护开挖大厚度强风化砂岩层深基坑的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了联合支护开挖大厚度强风化砂岩层深基坑的施工方法，涉及建筑工程中复杂地质深基坑支护施工技术领域。该工法是将强风化砂岩层支护分为两部分，上部分砂岩层采用中空锚杆喷锚支护，在基底以上3米范围内采用高压旋喷桩支护。本发明有效的解决了强风化砂岩暴露不均匀且厚度大，裂隙水分布不均匀的复杂地质条件下深基坑开挖止水及支护难题，有效阻止了超厚风化砂岩层的裂隙水及潜蚀现象，防止了基底软化及流砂。

Description

联合支护开挖大厚度强风化砂岩层深基坑的施工方法

技术领域

本发明涉及建筑工程中复杂地质深基坑支护施工技术领域，具体涉及一种采用中空锚杆和高压旋喷桩联合支护开挖大厚度强风化砂岩层深基坑的施工方法。

背景技术

随着我国建筑业的迅速发展，高层、超高层建筑日益崛起，基坑开挖深度越来越深，地质情况越来越复杂，因此复杂地质环境下深基坑的开挖、支护、降水成为施工中突出的问题。某些地区在深基坑开挖过程中经常遇到强风化砂岩层，强风化砂岩层裂隙水丰富、无压力，但在砂岩层开挖后，裂隙水渗透快、水量大，分布不确定，无规律，暴露后砂岩风化速度快，边坡软化潜蚀现象十分严重，如此复杂地质条件下，基坑开挖支护难度较大，采用任一单一形式的支护都不能达到很好的效果，因此，联合支护是解决上述问题的有效途径，尽快研究掌握超厚强风化砂岩层的施工，确保强风化砂岩深基坑开挖过程中止水效果，避免裂隙水和潜蚀现象是需要解决的首要难题，对保证施工安全、降低施工成本、增加支护体系的可靠程度、加快工程进度具有重要的工程意义。

目前，我国对联合支护开挖复杂地质深基坑的施工技术已有研究，但对超厚强风化砂岩层深基坑的施工技术报道甚少。发明专利CN101892668B公开了一种联合支护开挖溶蚀地质深基坑及其施工方法，是在深基坑垂直开挖的情况下，先采用钢筋混凝土支护桩支撑加固基坑周边，防止因土体的侧压力致使基坑塌方；后采用高压旋喷桩止水帷幕对支护桩外侧土体、基岩内灌浆帷幕对岩石内的溶洞、溶蚀、裂隙等地质情况进行封水处理；再在分层开挖的过程中对基坑周围土体、岩石采用环形连续混凝土板墙形成连续拱圈支护。实用新型CN202969392U公开了一种复杂地质深基坑联合支护，土层中采用钢筋混凝土围护桩，并以网喷砼加钢支撑形成土层支护；在岩层中采用钢管桩，并以全长粘结锚杆和网喷砼加固支护；在土层与岩层的分界面处设置纵向锁脚梁，并利用纵向锁脚梁以预应力锚索形成加固支护。专利CN103147442B提供一种超深基坑压灌桩与预应力锚杆联合支护施工方法。专利CN103255771B分级开挖超深基坑工程桩兼作支护桩分级复合支护的工法，对于深度超过5m的深基坑采用呈台阶式分级支护、分级开挖，根据基坑开挖深度的不同，自上而下依次采用单排工程桩支护、双排工程桩支护、锚索支护桩与工程桩联合支护。上述现有技术对大厚度强风化砂岩深基坑开挖过程中裂隙水和潜蚀现象问题的解决未直接论述或提供解决方法。

本单位在实际施工中，采用中空锚杆和高压旋喷桩联合支护的施工技术固化砂岩层，不仅保护了坡脚，而且起到了止水帷幕的作用，顺利完成基坑的开挖，很好的解决了施工中的难点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术对强风化砂岩层深基坑开挖过程中易出现裂隙水和潜蚀现象而难以操作或支护技术效果不好的缺陷，提供一种采用中空锚杆和高压旋喷桩联合支护开挖大厚度强风化砂岩层深基坑的施工方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案予以实现：

联合支护开挖大厚度强风化砂岩层深基坑的施工方法，是将强风化砂岩层支护分为两部分，上部分砂岩层采用中空锚杆喷锚支护，在基底以上3米范围内采用高压旋喷桩支护，包括以下步骤：

⑴、上层锚杆施工

①、开挖时分段进行，在基坑开挖至砂岩层时，每段开挖深度不超过2米，挖一段立即用水泥砂浆喷射面层封闭一段；

②、中空锚杆施工：中空锚杆施工以多功能作业台架为作业平台，用钻机钻孔、人工安装，对需施工长锚杆的部分软岩采用锚杆钻机施工；

③、面层挂钢筋网：编网前，钢筋应调直，然后根据边坡形状尺寸下料，按网孔的规格编织成钢筋网，分布均匀，绑扎牢固，相邻钢筋网片间的搭接长度不小于35d，并在钢筋端部作180°的弯钩，在土钉端头要加加密网片，并与土钉端部进行焊接，以保证土钉与网片间的传力可靠；

④、喷射面层砼：分两次进行，第一次为喷底，厚度30mm，然后在土钉、编网施工完后，再进行一次喷浆施工，直至达到设计厚度；

⑵、下层高压旋喷桩施工

①、机械引孔松动：旋喷桩施工前先采用外径的螺旋钻机，多孔引松砂岩层，引孔深度与旋喷桩设计深度相同，钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm，砂岩层应每桩至少3个孔位钻引孔，若桩径不同时根据砂岩风化程度安排引孔数量，必要时在喷射过程中可再引孔，根据桩成型的完整性和连续性现场确定；

②、旋喷桩施工：先进行试桩，之后钻机就位，并固定好桩机，插管，试管，旋喷高压注浆作业，喷射结束及拔管，冲洗，移动机具，把机具设备移到新孔位上；

③、高压旋喷桩施工完后立即插筋，从桩顶至桩底插入三角形布置的钢筋或钢管，靠近边坡外侧为2根钢筋或钢管，靠近基坑内侧为1根钢筋或钢管；

④、在桩顶设置C20钢筋砼冠梁，冠梁宽度同旋喷桩排宽，使各旋喷桩连接在一起，形成一个整体；

⑤、旋喷桩施工完成后，放置14天后进行下部土体的开挖。

⑶、基坑二次排水

①、在旋喷桩内侧设置盲沟，盲沟内铺卵石作为滤水层，通过卵石层、中空锚杆喷锚支护层中的泄水孔，将上层留存多余地下水排至旋喷桩内侧盲沟内，并通过过在冠梁中的泄水孔将内侧盲沟内水有组织引至坡角环形排水沟中，然后由集水坑排出；

②、冠梁施工时，在其中部或底部设置花管泄水孔，泄水孔采用φ48花管，长度1米，伸入内侧盲沟滤水层0.5米；

③、沿坡脚封闭设置环形排水沟，将由基坑内侧渗入的地下水及上部泄水孔排下的水引入排水沟中，由排水沟集中至集水井中，在集水井中放入潜水泵，由水泵将集水井中的水排出基坑，排水沟内填入砂卵石滤料，集水井采用埋置φ300水泥花管后外围填充砂卵石滤料而成。

所述的中空锚杆施工，包括以下具体步骤：

A、布眼

系统锚杆按照设计间距，梅花形布置，锁脚锚杆在钢架拱脚处两侧各两根，钢架分单元支撑时，每次要布置锚杆，根据设计要求定出锚杆孔位，作出标记，孔位允许偏差为±150mm；

B、钻孔

钻孔应与砂岩壁面或其所在部位岩层的主要结构面垂直，钻杆采用长、短配套，中空锚杆的钻孔直径应与杆体直径相匹配，钻头直径比锚杆直径大15mm，将钻孔台架移至施工面，两人操作一台钻机，一人掌钻，推进钻杆；一人掌钎，双手握钻杆对准眼位，控制方向；启动时速度要慢，待钻杆进入一定深度且方向准确后掌钎人松手，钻眼速度方可加快，钻眼深度较深时，先用短钎，达到一定深度后，换短钎为长钎；

C、中空锚杆注浆

锚杆入孔后，在外露锚杆头接上注浆嘴，注浆使用注浆罐及注浆管，直到孔口有浆液流出为止，锚杆注浆料采用纯水泥浆或1：1水泥砂浆，水灰比为0.4～0.5，孔口压力控制在2.0Mpa以内。

所述的中空锚杆注浆，注浆时注浆管应插至距孔底50～100mm，随砂浆的注入缓慢匀速拔出，杆体插入后若孔口无砂浆溢出，应及时补注，未达到设计强度的70％时，不得随意碰撞，三天内不得悬挂重物，锚杆安设后，不得随意敲击，水泥砂浆随备随用，在砂浆初凝前必须使用完，安装托板和紧固螺帽应在水泥浆体的强度达到10Mpa后进行。

所述的旋喷桩施工，包括以下具体步骤：

A、试桩及确定工艺参数

采用单管法喷射，进行试桩，注浆材料采用水泥净浆，水泥采用P.OR42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比1：1，注浆压力为22MPa，喷头提升速度10-15cm/min，必要时进行反插，严格控制拔杆速度；

B、钻机就位：将钻机安放在设计孔位上，使钻头对准孔位中心，纵横向偏差不得大于20mm，为保证钻孔达到规范要求的垂直度偏差1％以内，钻机就位后，必须作水平校正，使钻杆轴线垂直对准孔位，并固定好桩机；

C、插管：将喷管插入地层预定的深度，在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可边射水、边插管，水压力不超过1MPa；

D、试管：当注浆管插入预定深度后，应进行清水试压，到设备和管路情况正常后，则可开始高压注浆作业；

E、旋喷高压注浆作业：当旋喷管插入预定深度后，立即按设计配合比搅拌浆液，浆液采用水泥浆浆，指挥人员宣布旋喷开始时，旋转提升旋喷管，自下而上连续进行喷浆，值班技术人员必须时刻注意检查注浆流量、风量、压力、旋转和提升速度等参数是否符合设计要求，并且随时做好记录，绘制作业过程曲线；

F、喷射结束及时拔管：注浆至设计高度后，拔出喷浆管，注浆结束，浆液填入孔中，多余的清除掉，拔管要及时，不可久留孔中；

G、冲洗：当旋喷提升到设计标高后，旋喷即告结束，施工完毕应把注浆管等机具设备冲洗干净，管内机内不得残存水泥浆，通常把浆液换成水，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管软管内的浆液全部排出；

I、移动机具：把钻机等机具设备移到新孔位上。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

1、将高压旋喷桩施工技术引入超厚不均匀风化砂岩层固化、止水领域，起到了止水帷幕作用，有效阻断了砂岩层中的裂隙水，防止了砂岩层的潜蚀及基底坡脚的软化，提高边坡的稳定性；

2、将高压旋喷桩施工技术应用在风化砂岩层中，通过预先机械引孔扰动、高压旋喷成桩技术，解决了高压旋喷桩在风化砂岩层中的施工难题，通过多排使用保证了高压旋喷桩止水帷幕的止水效果；

3、将砂岩层支护分二部分，上部分砂岩层采用中空锚杆喷锚支护，在基底以上3米范围内采用高压旋喷桩进行基底加固，稳固坡脚，保证了旋喷桩施工质量及经济性；

4、通过在高压旋喷桩旋喷完成后从桩顶至桩底插入三角形布置的钢筋、在桩顶设置钢筋砼冠梁等措施，加强了旋喷桩的刚度，在止水的同时，起到了对砂岩层开挖后边坡的支护作用；

5、上部砂岩层中空锚杆喷锚支护时，采取边挖边喷固化措施，防止砂岩层在空气中暴露导致风化，随后再进行中空锚杆及表面挂网喷射面层砼施工；

6、在卵石层、中空锚杆喷锚支护层，每隔1.5-2米用花管设置泄水孔，将上层留存多余地下水排至旋喷桩内侧盲沟内，并通过过在冠梁中部或底部设置花管泄水孔将内侧盲沟内水有组织引至旋喷桩外侧盲沟，并由集水坑排出，防止了其对下部风化砂岩层的影响；

7、本发明适用于裂隙水丰富的风化砂岩层暴露较厚，基坑(槽)支护桩间施作旋喷桩与桩体共同形成隔水帷幕的工程或砂岩层易软化的基坑坡脚稳定与基底防软化工程。

附图说明

图1是本发明实施例的支护结构体系横断面示意图。

图2是本发明实施例的中空锚杆施工阶段工艺流程图。

图3是本发明实施例的高压旋喷桩施工阶段工艺流程图。

具体实施方式

实施例

由甘肃第六建设集团股份有限公司承建的酒钢大厦1#综合楼工程，位于兰州市城关区，基坑开挖深度17.5米，地上27层，地下3层，框剪结构，钢筋混凝土平板式筏形基础，基础持力层为砂岩层。本工程强风化红砂岩暴露厚度不均匀，厚度在6-12m之间，强度400KPa，且砂岩层中裂隙水丰富，无压力，且流速快、分布无规律，暴露后砂岩风化速度快，边坡软化潜蚀现象十分严重。

1、工艺原理

为保证旋喷桩施工质量及考虑经济性，将大厚度强风化砂岩层支护分为两部分，上部分砂岩层采用中空锚杆喷锚支护，在基底以上3米范围内采用高压旋喷桩进行基底加固，稳固坡脚。

1.1中空锚杆工艺原理：

中空锚杆的中空杆设计可获得更好的钢度和抗剪强度，锚杆体外表面为全长标准大螺距螺纹结构，螺纹结构便于锚杆的切割和接长，增加了锚杆体与注浆材料的粘接面积，从而提高了锚固力。通过中空杆体对锚杆进行压力注浆，可达到固结破碎岩体，隔断地下水及杆体防腐的目的，可迅速形成支护力，控制围岩的稳定。

1.2旋喷桩止水帷幕工艺原理：

通过引孔钻机的预先松动和高压喷射注浆对砂岩层的切割，加固土体或者由于空气—水的冲击，在某种程度上使砂岩层粉砂被浆液置换，达到固化砂岩层目的。当由多个高压喷射注浆固结体形成帷幕时，可以作为将地下水体隔离在一侧的一种止水方法。避免风化砂岩层因遇水在空气中加速风化、软化坡脚，阻止流砂现象，提高边坡的抗压和抗剪强度。

2、材料与设备

2.1材料

中空锚杆、水泥：42.5级普通硅酸盐水泥

2.2施工机具设备：

中空锚杆施工机具：地质钻机、高压泵、灌浆泵、空压机、泥浆泵、水泥浆搅拌机、混凝土喷射机等。

高压旋喷桩施工机具：轻型螺旋钻机、高压注浆泵、水泥浆搅拌机、潜水泵、电焊机、高压胶管、盛浆筒。

3、操作要点

将强风化砂岩层支护分为两部分，上部分砂岩层采用中空锚杆喷锚支护，在基底以上3米范围内采用高压旋喷桩支护。

3.1上层中空锚杆施工

3.1.1开挖时分段进行，在基坑开挖至砂岩层时，每段开挖深度不超过2米，为防止强风化砂岩层长时间暴露在空气中迅速风化，挖一段立即用水泥砂浆喷射面层封闭一段；

3.1.2中空锚杆施工

中空锚杆施工以多功能作业台架为作业平台，用风钻钻孔、人工安装，对部分软岩需施工长锚杆(中空注浆锚杆)，宜采用锚杆钻机施工，以提高施工速度和施工质量；

1)布眼

系统锚杆按照设计间距，梅花形布置；锁脚锚杆在钢架拱脚处两侧各两根，钢架分单元支撑时，每次要布置锚杆。根据设计要求定出锚杆孔位，作出标记，孔位允许偏差为±150mm；

2)钻孔

钻孔应与砂岩壁面或其所在部位岩层的主要结构面垂直，钻孔采用YT-28手持风钻，钻杆采用长、短配套，中空锚杆的钻孔直径应与杆体直径相匹配，钻头直径比锚杆直径大15mm，将钻孔台架移至施工面，两人操作一台钻机，一人掌钻，推进钻杆；一人掌钎，双手握钻杆对准眼位，控制方向；启动时速度要慢，待钻杆进入一定深度且方向准确后掌钎人松手，钻眼速度方可加快。钻眼深度较深时，先用短钎，达到一定深度后，换短钎为长钎；

3)中空锚杆注浆

锚杆入孔后，在外露锚杆头接上注浆嘴，注浆使用注浆罐及注浆管，直到孔口有浆液流出为止，锚杆注浆料采用纯水泥浆或1：1水泥砂浆，水灰比为0.4～0.5，孔口压力控制在2.0Mpa以内，注浆时注浆管应插至距孔底50～100mm，随砂浆的注入缓慢匀速拔出，杆体插入后若孔口无砂浆溢出，应及时补注，未达到设计强度的70％时，不得随意碰撞，三天内不得悬挂重物，锚杆安设后，不得随意敲击。水泥砂浆随备随用，在砂浆初凝前必须使用完，安装托板和紧固螺帽应在水泥浆体的强度达到10Mpa后进行；

3.1.3面层挂钢筋网：编网前，钢筋应调直，然后根据边坡形状尺寸下料，按网孔的规格编织成钢筋网，分布要均匀，绑扎要牢固，相邻钢筋网片间的搭接长度，不应小于35d，并在钢筋端部作180°的弯钩，在土钉端头要加加密网片，并与土钉端部进行焊接，以保证土钉与网片间的传力可靠。

3.1.4喷射面层砼：喷射砼施工一般分两次进行，第一次为喷底，一般厚度30mm，主要为稳定土面，为挂网施工创造条件；然后在土钉、编网施工完后，再进行一次喷浆施工，直至达到设计厚度。

3.2高压旋喷桩施工

3.2.1机械引孔松动：由于风化砂岩层硬度大，旋喷桩施工前要先采用外径的螺旋钻机，多孔引松砂岩层，引孔深度与旋喷桩设计深度相同，钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm，砂岩层应每桩至少3个孔位钻引孔，若桩径不同时根据砂岩风化程度安排引孔数量，必要时在喷射过程中可再引孔，根据桩成型的完整性和连续性现场确定。

3.2.2旋喷桩施工

1)试桩及确定工艺参数：采用单管法喷射，为保证施工质量须进行试桩，以校验和确定施工工艺参数是否合理，注浆材料采用水泥净浆，水泥采用P.OR42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比1：1，通过多次对土体干扰引松后，旋挖钻机施工及注浆试验数据表明，在注浆压力22MPa左右时，浆液完全进入土层预定旋喷桩桩径范围内，经开挖验证成桩效果良好，与土体固结牢靠，所以，确定注浆压力为22MPa，喷头提升速度10-15cm/min，必要时进行反插，严格控制拔杆速度。

2)钻机就位：将钻机安放在设计孔位上，使钻头对准孔位中心，纵横向偏差不得大于20mm，为保证钻孔达到规范要求的垂直度偏差1％以内，钻机就位后，必须作水平校正，使钻杆轴线垂直对准孔位，并固定好桩机；

3)插管：插管是将喷管插入地层预定的深度，在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可边射水、边插管，水压力不超过1MPa，若压力过高，怕红砂岩遇水风化速度过快，迅速软化，则易将孔壁射塌；

4)试管：当注浆管插入预定深度后，应进行清水试压，到设备和管路情况正常后，则可开始高压注浆作业；

5)旋喷高压注浆作业：当旋喷管插入预定深度后，立即按设计配合比搅拌浆液，浆液采用水泥浆浆，指挥人员宣布旋喷开始时，旋转提升旋喷管，自下而上连续进行喷浆，值班技术人员必须时刻注意检查注浆流量、风量、压力、旋转和提升速度等参数是否符合设计要求，并且随时做好记录，绘制作业过程曲线；

6)喷射结束及拔管：注浆至设计高度后，拔出喷浆管，注浆结束，浆液填入孔中，多余的清除掉，拔管要及时，不可久留孔中；

7)冲洗：当旋喷提升到设计标高后，旋喷即告结束，施工完毕应把注浆管等机具设备冲洗干净，管内机内不得残存水泥浆。通常把浆液换成水，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管软管内的浆液全部排出；

8)移动机具：把钻机等机具设备移到新孔位上；

3.2.3高压旋喷桩施工完后立即插筋，从桩顶至桩底插入三角形布置的钢筋或钢管，靠近边坡外侧为2根钢筋或钢管，靠近基坑内侧为1根钢筋或钢管，以增强旋喷桩的刚度，在止水的同时，起到了对砂岩层开挖后边坡的支护作用；

3.2.4最后在桩顶设置C20钢筋砼冠梁，冠梁宽度同旋喷桩排宽，使各旋喷桩连接在一起，形成一个整体；

3.2.5旋喷桩施工完成后，必须放置14天后才能进行下部土体的开挖。

3.3基坑二次排水：

1)、在旋喷桩内侧设置盲沟，盲沟内铺卵石作为滤水层，通过卵石层、中空锚杆喷锚支护层中的泄水孔，将上层留存多余地下水排至旋喷桩内侧盲沟内，并通过过在冠梁中的泄水孔将内侧盲沟内水有组织引至坡角环形排水沟中，然后由集水坑排出，防止了其对下部风化砂岩层的影响；

2)、冠梁施工时，在其中部或底部设置花管泄水孔，泄水孔采用φ48花管，长度约1米，伸入内侧盲沟滤水层0.5米；

3)、沿坡脚封闭设置环形排水沟，将由基坑内侧渗入的地下水及上部泄水孔排下的水引入排水沟中，由排水沟集中至集水井中，在集水井中放入潜水泵，由水泵将集水井中的水排出基坑。排水沟内填入砂卵石滤料，集水井采用埋置φ300水泥花管后外围填充砂卵石滤料而成。

4.质量控制

4.1该工法必须遵照执行的国家标准、规范：

《建筑地基与基础施工质量验收规范》GB50202-2002

《岩土锚固与喷射混凝土支护工程技术规范》GB50086-2011

《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2011

《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)

《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009

《湿陷性黄土地区建筑基坑工程安全技术规程》JGJ167-2009

《建筑地基处理技术规范》JGJ79－2012

《中空锚杆技术条件》TB/T3209-2008

4.2质量标准

4.2.1中空锚杆质量检验与控制

锚杆施工应进行质量检查检验，并符合下列要求：

1)、锚杆所使用的钢筋及半成品、成品锚杆的类型、规格性能等应符合设计要求和国家现行有关技术标准的规定。

2)、锚杆应平直、无损伤，表面无裂纹、油污、颗粒状或片状锈蚀。

3)、锚杆数量、长度、间距、方向符合要求，锚杆垫板与基面密贴。

4)、灌注砂浆应密实饱满，砂浆强度等级、配合比应符合设计要求，砂浆强度一般不应低于M20。

5)、锚杆的长度、砂浆饱满度可采用质量无损检测；

6)、锚杆的粘结强度符合设计或规范要求(通过锚杆抗拔试验检验)。

4.2.2旋喷桩施工质量检验与控制

1)、必须使用质量合格的注浆原材料，浆液随用随拌。

2)、旋喷桩钻孔及施工质量检查内容及检验方法见下表

旋喷桩钻孔及施工质量检查内容及检验方法

4.3旋喷桩成桩质量检查方法

1)开挖检查；

2)钻孔检查，钻孔取样观察；

3)渗透试验，指旋喷桩体内钻孔压力注水渗透试验和钻孔抽水渗透试验；

4、检验点的部位：具有代表性区域；帷幕中心线上；施工中出现异常情况的部位；地质情况复杂，可能对高压注浆质量产生影响的部位；

5、检验点的数量：检验点的数量满足设计要求，一般为旋喷桩数的2～5％，并至少要检验3个点；

6、质量检验时间:应在高压喷射注浆结束7d后进行。

5.效益分析

5.1经济效益

在大厚度强风化砂岩层中引用高压旋喷桩施工技术，打破了以往传统的反滤引流的施工工艺和被动采取措施的技术原理和组织理念，实现了主动预控。防止砂岩层软化后再做级配砂卵石反滤层处理，省去了选料、返运、铺设、整平、碾压、试验等施工过程，大大节约了劳动力、费用和工期，经济效益突出。

5.2社会效益

高压旋喷桩止水帷幕具有造价低、施工快速、安全可靠、施工灵活，工艺简单、可适用范围广等优点，并能够多个钻机同时作业，使得操作人员较少，在节约了人工成本的同时，也保证了施工进度和施工安全，同时采用高压旋喷桩止水帷幕施工技术，可有效的解决兰州地区风化砂岩暴露不均匀且厚度大，裂隙水分布不均匀的复杂地质条件下深基坑开挖止水及支护难题，有效阻止了超厚风化砂岩层的裂隙水及潜蚀现象，防止了基底软化及流砂，综合效益明显，同时也为今后兰州地铁站点超深基坑支护工程提供可供借鉴的施工经验。

Claims (6)

1.联合支护开挖大厚度强风化砂岩层深基坑的施工方法，其特征在于：是将强风化砂岩层支护分为两部分，上部分砂岩层采用中空锚杆喷锚支护，在基底以上3米范围内采用高压旋喷桩支护，包括以下步骤：

⑴、上层锚杆施工

①、开挖时分段进行，在基坑开挖至砂岩层时，每段开挖深度不超过2米，挖一段立即用水泥砂浆喷射面层封闭一段；

②、中空锚杆施工：中空锚杆施工以多功能作业台架为作业平台，用钻机钻孔、人工安装，对需施工长锚杆的部分软岩采用锚杆钻机施工；

③、面层挂钢筋网：编网前，钢筋应调直，然后根据边坡形状尺寸下料，按网孔的规格编织成钢筋网，分布均匀，绑扎牢固，相邻钢筋网片间的搭接长度不小于35d，并在钢筋端部作180°的弯钩，在土钉端头要加加密网片，并与土钉端部进行焊接，以保证土钉与网片间的传力可靠；

④、喷射面层砼：分两次进行，第一次为喷底，厚度30mm，然后在土钉、编网施工完后，再进行一次喷浆施工，直至达到设计厚度；

⑵、下层高压旋喷桩施工

①、机械引孔松动：旋喷桩施工前先采用外径的螺旋钻机，多孔引松砂岩层，引孔深度与旋喷桩设计深度相同，钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm，砂岩层应每桩至少3个孔位钻引孔，若桩径不同时根据砂岩风化程度安排引孔数量；

②、旋喷桩施工：先进行试桩，之后钻机就位，并固定好桩机，插管，试管，旋喷高压注浆作业，喷射结束及拔管，冲洗，移动机具，把机具设备移到新孔位上；

③、高压旋喷桩施工完后立即插筋，从桩顶至桩底插入三角形布置的钢筋或钢管，靠近边坡外侧为2根钢筋或钢管，靠近基坑内侧为1根钢筋或钢管；

④、在桩顶设置C20钢筋砼冠梁，冠梁宽度同旋喷桩排宽，使各旋喷桩连接在一起，形成一个整体；

⑤、旋喷桩施工完成后，放置14天后进行下部土体的开挖；

⑶、基坑二次排水

①、在旋喷桩内侧设置盲沟，盲沟内铺卵石作为滤水层，通过卵石层、中空锚杆喷锚支护层中的泄水孔，将上层留存多余地下水排至旋喷桩内侧盲沟内，并通过过在冠梁中的泄水孔将内侧盲沟内水有组织引至坡角环形排水沟中，然后由集水坑排出；

②、冠梁施工时，在其中部或底部设置花管泄水孔，泄水孔采用φ48花管，长度1米，伸入内侧盲沟滤水层0.5米；

③、沿坡脚封闭设置环形排水沟，将由基坑内侧渗入的地下水及上部泄水孔排下的水引入排水沟中，由排水沟集中至集水井中，在集水井中放入潜水泵，由水泵将集水井中的水排出基坑，排水沟内填入砂卵石滤料，集水井采用埋置φ300水泥花管后外围填充砂卵石滤料而成。

2.根据权利要求1所述的联合支护开挖大厚度强风化砂岩层深基坑的施工方法，其特征在于：所述的中空锚杆施工，包括以下具体步骤：

A、布眼

系统锚杆按照设计间距，梅花形布置，锁脚锚杆在钢架拱脚处两侧各两根，钢架分单元支撑时，每次要布置锚杆，根据设计要求定出锚杆孔位，作出标记，孔位允许偏差为±150mm；

B、钻孔

钻孔应与砂岩壁面或其所在部位岩层的主要结构面垂直，钻杆采用长、短配套，中空锚杆的钻孔直径应与杆体直径相匹配，钻头直径比锚杆直径大15mm，将钻孔台架移至施工面，两人操作一台钻机，一人掌钻，推进钻杆；一人掌钎，双手握钻杆对准眼位，控制方向；启动时速度要慢，待钻杆进入一定深度且方向准确后掌钎人松手，钻眼速度方可加快，钻眼深度较深时，先用短钎，达到一定深度后，换短钎为长钎；

C、中空锚杆注浆

锚杆入孔后，在外露锚杆头接上注浆嘴，注浆使用注浆罐及注浆管，直到孔口有浆液流出为止，锚杆注浆料采用纯水泥浆或1：1水泥砂浆，水灰比为0.4～0.5，孔口压力控制在2.0Mpa以内。

3.根据权利要求2所述的中空锚杆施工，其特征在于：所述的中空锚杆注浆，注浆时注浆管应插至距孔底50～100mm，随砂浆的注入缓慢匀速拔出，杆体插入后若孔口无砂浆溢出，应及时补注，未达到设计强度的70％时，不得随意碰撞，三天内不得悬挂重物，锚杆安设后，不得随意敲击，水泥砂浆随备随用，在砂浆初凝前必须使用完，安装托板和紧固螺帽应在水泥浆体的强度达到10Mpa后进行。

4.根据权利要求1所述的联合支护开挖大厚度强风化砂岩层深基坑的施工方法，其特征在于：所述的旋喷桩施工，包括以下具体步骤：

A、试桩及确定工艺参数

采用单管法喷射，进行试桩，注浆材料采用水泥净浆，水泥采用P.OR42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比1：1，注浆压力为22MPa，喷头提升速度10-15cm/min；

B、钻机就位：将钻机安放在设计孔位上，使钻头对准孔位中心，纵横向偏差不得大于20mm，为保证钻孔达到规范要求的垂直度偏差1％以内，钻机就位后，必须作水平校正，使钻杆轴线垂直对准孔位，并固定好桩机；

C、插管：将喷管插入地层预定的深度，在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可边射水、边插管，水压力不超过1MPa；

D、试管：当注浆管插入预定深度后，应进行清水试压，到设备和管路情况正常后，则可开始高压注浆作业；

E、旋喷高压注浆作业：当旋喷管插入预定深度后，立即按设计配合比搅拌浆液，浆液采用水泥浆浆，指挥人员宣布旋喷开始时，旋转提升旋喷管，自下而上连续进行喷浆，值班技术人员必须时刻注意检查注浆流量、风量、压力、旋转和提升速度参数是否符合设计要求，并且随时做好记录，绘制作业过程曲线；

F、喷射结束及时拔管：注浆至设计高度后，拔出喷浆管，注浆结束，浆液填入孔中，多余的清除掉，拔管要及时，不可久留孔中；

G、冲洗：当旋喷提升到设计标高后，旋喷即告结束，施工完毕应把注浆管等机具设备冲洗干净，管内机内不得残存水泥浆，通常把浆液换成水，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管软管内的浆液全部排出；

H、移动机具：把机具设备移到新孔位上。

5.根据权利要求1所述的联合支护开挖大厚度强风化砂岩层深基坑的施工方法，其特征在于：所述的旋喷桩为1-3排。

6.根据权利要求1所述的联合支护开挖大厚度强风化砂岩层深基坑的施工方法，其特征在于：所述的泄水孔设置在卵石层、中空锚杆喷锚支护层，每隔1.5-2米用花管设置。