CN105200994A - 预留盾构穿越复合式基坑围护装置的施工工法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预留盾构穿越复合式基坑围护装置的施工工法，其包括：步骤S1，进行施工准备，其中对施工现场情况和工程地质、水文地质情况进行调查研究；步骤S2，进行地下连续墙施工；步骤S3，利用SMW工法于地下连续墙外进行三轴搅拌桩成墙施工；步骤S4，进行型钢的安装；步骤S5，进行高压旋喷桩填充；步骤S6，进行冠梁的制作；步骤S7，进行施工监测与基坑开挖及结构施工；步骤S8，进行型钢的拔除；以及步骤S9，进行回填注浆。

Description

预留盾构穿越复合式基坑围护装置的施工工法

技术领域

本发明涉及一种预留盾构穿越复合式基坑围护装置的施工工法。

背景技术

轨道交通工程线网随着城市的整体开发不断地增加扩容，进而形成纵横交错的线网布局，由此，因规划先后问题，不可避免的出现前期施工的线路会对后期规划设计及施工会产生影响的情况。

地铁深基坑围护施工现有施工工法、机械设备及技术水平已经相对较为成熟。当遇到预留盾构穿越条件的，围护形式则多种多样，目前国内常规采用有三种形式，分别是玻璃纤维筋地下连续墙、TRD工法墙、SWM工法墙，其中采用玻璃纤维筋形式的在实际运用中后期需要花费大量时间去切削混凝土墙体；TRD工法桩在国内运用不多，市场环境不成熟，工期达不到要求，造价较为高昂；SMW工法桩可运用在较浅的、基坑安全等级较低的基坑施工，对于周边环境复杂、要求较高的地方不适用。

因此，有必要提供一种能够克服上述缺点的预留盾构穿越复合式基坑围护装置的施工工法。

发明内容

本发明提供了能够克服上述现有技术的缺点的一种预留盾构穿越复合式基坑围护装置的施工工法，通过此施工工法获得的预留盾构穿越复合式基坑围护装置刚度大、强度高、安全性好，并且此施工工法十分有利于深基坑开挖的风险控制，适用于例如所有地铁基坑围护和房建基坑、特别是其下有规划地铁线路的深基坑结构围护。

本发明的预留盾构穿越复合式基坑围护装置的施工工法原理是式短地下连续墙与深层SMW工法墙的两墙合一，即，在保证基坑开挖时墙体自身稳定的前提条件下，减少地下连续墙体的嵌固深度，再利用深层SMW工法墙阻断本应由地下连续墙来隔断的承压含水层，待地下结构施工完成拔除复合墙中的型钢，最后由盾构或其他施工机械穿越复合墙体。

地下连续墙的作用是确保整个基坑围护结构的连续性和整体性，同时能够有效地保证复合墙墙体的强度。

短地下连续墙与深层SMW工法墙之间采用高压旋喷桩填充完全，增强复合墙的整体性和防水性能；在复合墙顶部针对地下连续墙与SMW工法墙设计宽体冠梁，保证两墙合一性。

本发明的目的通过以下施工工法来实现：

一种预留盾构穿越复合式基坑围护装置的施工工法，其包括：步骤S1，进行施工准备，其中对施工现场情况和工程地质、水文地质情况进行调查研究；步骤S2，进行地下连续墙施工；步骤S3，利用SMW工法于地下连续墙外进行三轴搅拌桩成墙施工；步骤S4，进行型钢的安装；步骤S5，进行高压旋喷桩填充；步骤S6，进行冠梁的制作；步骤S7，进行施工监测与基坑开挖及结构施工；步骤S8，进行型钢的拔除；以及步骤S9，进行回填注浆。

优选地，关于所述步骤S2：地下连续墙的导墙是液压抓斗成槽作业的起始阶段导向物；开挖槽段采用成槽机成槽挖土；成槽机配备有垂直度显示仪表和自动纠偏装置，确保能及时纠偏，以使槽壁的轨迹达到最佳；以及挖槽至设计标高后，用超声波等方法测量槽段断面，如误差超过规定需修槽。

优选地，关于所述步骤S3：三轴搅拌桩的垂直度不大于1/200；控制喷浆速率与喷浆提升或下沉速度使得喷浆和搅拌提升速度的误差不大于±0.1m/min；搅拌桩搭接施工的间隔时间不超过24小时，若因时间施工间隔时间过长产生冷缝，在高压旋喷填充阶段采用高压旋喷对冷缝进行补强；以及三轴搅拌桩在设计开挖龄期采用钻芯法检测墙身完整性与单轴抗压强度试验。

优选地，所述型钢采用整材，以及所述型钢涂抹有减摩剂以便后期拔除顺利。

可选地，所述型钢采用分段焊接；相邻型钢焊接接头竖向位置相互错开，错开距离不小于1m；以及所述型钢涂抹有减摩剂以便后期拔除顺利。优选地，在所述步骤S4中：所述型钢插入前检查平整度、焊缝质量和减摩剂效果以便及时修补；所述型钢宜在所述步骤S3的三轴搅拌桩施工结束后30min内插入；根据所述型钢的规格尺寸制作相应的型钢定位导向架和竖向定位的悬钩挂件；所述型钢的垂直度不大于1/200；所述型钢采用履带吊配合三轴桩机依靠自重插人，当插入有困难时采用振动锤辅助下沉。

优选地，在所述步骤S5中：旋喷过程中冒浆量控制在10％-25％之间。

优选地，在所述步骤S6中：在由所述地下连续墙与所述三轴搅拌桩形成的复合墙的顶部设置封闭的钢筋混凝土宽体冠梁，所述型钢锚入所述冠梁，采用四肢箍固定，冠梁主筋避开所述型钢设置；所述型钢与所述冠梁间采用泡沫板隔离，并采用油毛毡外包防水。

优选地，在所述步骤S7中：对由所述地下连续墙与所述三轴搅拌桩形成的复合墙的监测工作应在所述步骤S6的施工结束后立即进行。

优选地，在所述步骤S8中：采用液压起拔机进行所述型钢的起拔。

优选地，关于所述步骤S9：所述型钢拔除后及时在拔除型钢后所留出的空间中填充水泥浆，其中水泥浆连续一次压入，不得中断，其中水泥浆填充先从稀浆开始，逐渐加浓；其中水泥浆填充率根据土体填充深度、注浆流量、土体的孔隙率和渗透系数确定；其中饱和软粘土的一次注浆充填率不大于0.15-0.17。

地下墙设计深度应综合考虑预留盾构穿越隧道的顶标高及基坑开挖深度，通常情况下建议短地墙底深度≥基坑开挖深度+2.5m，同时保证盾构穿越的顶部深度≥基坑开挖深度+6m。超深三轴搅拌桩内插型钢的设计深度应考虑隔断相关承压水层以及墙趾落趾的土层，通常建议三轴搅拌桩深度与非预留盾构穿越部分的地下连续墙深度保持一致，型钢插入标高建议大于三轴搅拌桩桩底标高0.8m～1.0m。三轴搅拌桩设计厚度一般考虑为1000mm，具体根据插入深度核算。

通过本发明的施工工法获得的预留盾构穿越复合式基坑围护装置刚度大、强度高、安全性好，并且施工简易，十分有利于深基坑开挖的风险控制，还具有施工成本低、安全性好的优点，适用于例如所有地铁基坑围护和房建基坑、特别是其下有规划地铁线路的深基坑结构围护。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的预留盾构穿越复合式基坑围护装置的施工工法获得的预留盾构穿越复合式基坑围护装置的沿竖直方向的截面图，其示出了预留盾构穿越部分；以及

图2是形成根据本发明的预留盾构穿越复合式基坑围护装置的施工工法的流程图。

图3a-3f分别示出了形成根据本发明的预留盾构穿越复合式基坑围护装置的施工工法的相应施工步骤的示意图。

具体实施方式

图1是根据本发明的一个实施例的预留盾构穿越复合式基坑围护装置的施工工法获得的预留盾构穿越复合式基坑围护装置的沿竖直方向的截面图，其示出了预留盾构穿越部分。

如图1中所示，其中一种预留盾构穿越复合式基坑围护装置10包括：地下连续墙1；三轴搅拌桩2，其位于所述地下连续墙的外侧，并且该三轴搅拌桩内插型钢3；高压旋喷桩4，其填充在三轴搅拌桩2与地下连续墙1之间；以及用于将三轴搅拌桩和地下连续墙固定在一起的复合冠梁5，该复合冠梁5由封闭的钢筋混凝土形成，设置在三轴搅拌桩与地下连续墙的顶部。图1中所示为预留盾构穿越部分，可以看出在竖直向下延伸方向上地下连续墙1比三轴搅拌桩2浅，填充在三轴搅拌桩2与地下连续墙1之间的高压旋喷桩4向下超出地下连续墙1而位于三轴搅拌桩2内侧。而在非预留盾构穿越部分(未示出)，在竖直向下延伸方向上三轴搅拌桩的深度与地下连续墙深度一致。

根据本发明的一个实施例，所述型钢采用整材。

根据本发明的另一个实施例，，所述型钢采用分段焊接，相邻的所述型钢焊接的接头的位置在竖直方向上相互错开，错开距离不小于1m。

优选地，所述型钢涂抹有减摩剂。

根据另一实施例，所述型钢被拔除，拔除型钢所留出的空间中填注有泥浆。

图2示出了形成根据本发明的预留盾构穿越复合式基坑围护装置的施工工法流程，其中，在步骤S1，进行施工准备；在步骤S2，进行地下连续墙施工；在步骤S3，于地下连续墙外进行三轴搅拌桩成墙施工；在步骤S4，进行型钢的安装；在步骤S5，进行高压旋喷桩填充；在步骤S6，进行冠梁的制作；在步骤S7，进行施工监测与基坑开挖及结构施工；在步骤S8，进行型钢的拔除；在S9，进行回填注浆。

下面结合图3a-3f的相应施工步骤来说明根据本发明的实施例的预留盾构穿越复合式基坑围护装置的施工工法。

S1、施工准备

在进行复合式基坑围护墙施工前，必须认真对施工现场情况和工程地质、水文地质情况进行调查研究，以确保施工的顺利进行。

S2、地下连续墙施工

如图3a所示为地下连续墙施工示意图。

地下连续墙的作用是确保整个基坑围护结构的连续性和整体性，同时能够有效地保证复合墙墙体的强度。地下连续墙的制作有几点基本要求：

1、地下连续墙的导墙是液压抓斗成槽作业的起始阶段导向物，必须保证导墙的内净宽度尺寸与内壁面的垂直精度达到有关规范的要求。

2、开挖槽段采用成槽机成槽挖土。成槽机宜配备有垂直度显示仪表和自动纠偏装置，确保能及时纠偏，以使槽壁的轨迹达到最佳。

3、保证刷壁时间，检查刷壁器，确保刷壁效果。

4、在地下连续墙挖槽过程中，泥浆的作用是护壁、携渣、冷却机具和切土润滑，故泥浆的选用也很重要。

5、挖槽至设计标高后，用超声波等方法测量槽段断面，如误差超过规定需修槽；此后进行清底，沉渣厚度不应超过规范要求。

S3、深层三轴搅拌桩

如图3b所示为三轴搅拌桩施工示意图。

1、三轴搅拌桩的垂直度不应大于1/200。

2、严格控制喷浆速率与喷浆提升(或下沉)速度，喷浆和搅拌提升速度的误差不大于±0.1m/min。

3、搅拌桩搭接施工的间隔时间不宜超过24小时，若因时间施工间隔时间过长产生冷缝，宜在高压旋喷填充阶段采用高压旋喷对冷缝进行补强。

4、每组三轴搅拌桩成桩时填写成桩记录表。

5、三轴搅拌桩应在设计开挖龄期采用钻芯法检测墙身完整性与单轴抗压强度试验。

S4、型钢的安装

型钢的制作

1、型钢宜采用整材，预留下穿段因需插入超深型钢时，当需采用分段焊接，应采用坡口等强焊接。

2、焊接接头位置应避免设置在地下连续墙墙根位置或坑底至坑底3m范围。

3、相邻型钢接头竖向位置宜相互错开，错开距离不宜小于1m。

4、为了后期拔除顺利，内插型钢宜涂抹减摩剂。

5、超深型钢焊接制作后应检查平整度和焊缝质量，合格后进行丈量编号。

6、加工完成后的型钢应整齐有序的进行堆放，下部垫高25cm，有条件的可以覆盖保护。

如图3c所示为型钢插入施工示意图。

1、超深型钢插入前应再次检查平整度、焊缝质量和减摩剂效果，注意及时修补。

2、超深型钢宜在三轴搅拌桩施工结束后30min内插入。

3、根据超深型钢的规格尺寸，制作相应的型钢定位导向架和竖向定位的悬钩挂件。

4、超深型钢的垂直度不应大于1/200。

5、超深型钢采用履带吊配合三轴桩机依靠自重插人，当插入有困难时可采用振动锤辅助下沉。

6、每根型钢安装完成后进行施工记录。

S5、高压旋喷桩填充

如图3d所示为高压旋喷填充施工示意图。

1、施工前应检查水泥、外参剂等的质量，桩位、压力表、流量表的精度和灵敏度、高压喷射设备的性能等。

2、施工中应检查施工参数(压力、水泥质量、提升速度、旋转速度等)的应用情况及施工程序。

3、旋喷过程中，冒浆量应控制在10％-25％之间。对需要扩大加固范围或提高强度的工况，可采取复喷措施。

4、施工结束后28d，对施工质量及承载力进行检验、内容为桩体强度、承载力、平均直径、桩体中心位置、桩体均匀性等。

S6、冠梁的制作

如图3e所示为冠梁制作施工示意图。

1、复合墙的顶部设置封闭的钢筋混凝土宽体冠梁，型钢锚入冠梁，采用四肢箍固定，冠梁主筋应避开型钢设置。

2、型钢与冠梁间采用泡沫板隔离，并采用油毛毡外包防水。

3、冠梁浇筑前型钢间应清理干净。

S7、施工监测与基坑开挖及结构施工

1、复合墙的监测工作应在施工结束后立即进行，开挖前监测数据可不计入基坑变形监测报表内，但在实际开挖监测控制中应加上前期数据。

2、根据预留盾构穿越段的长度，适当的增加土体测斜孔，建议每20m增加一对。

S8、型钢的拔除

如图3f所示为型钢拔除施工示意图。

1、型钢起拔采用液压起拔机。

2、型钢拔出后进行丈量记录，核对插入施工记录，确保拔除干净。

S9、回填注浆

1、型钢拔除后应及时进行回填注浆。

2、水泥浆应连续一次压入，不得中断；灌浆先从稀浆开始，逐渐加浓。

3、注浆填充率应根据土体填充深度、注浆流量、土体的孔隙率和渗透系数等确定。饱和软粘土的一次注浆充填率不宜大于0.15-0.17。

Claims (11)

1.一种预留盾构穿越复合式基坑围护装置的施工工法，其包括：

步骤S1，进行施工准备，其中对施工现场情况和工程地质、水文地质情况进行调查研究；

步骤S2，进行地下连续墙施工；

步骤S3，利用SMW工法于地下连续墙外进行三轴搅拌桩成墙施工；

步骤S4，进行型钢的安装；

步骤S5，进行高压旋喷桩填充；

步骤S6，进行冠梁的制作；

步骤S7，进行施工监测与基坑开挖及结构施工；

步骤S8，进行型钢的拔除；以及

步骤S9，进行回填注浆。

2.根据权利要求1所述的预留盾构穿越复合式基坑围护装置的施工工法，其中，

关于所述步骤S2：地下连续墙的导墙是液压抓斗成槽作业的起始阶段导向物；开挖槽段采用成槽机成槽挖土；成槽机配备有垂直度显示仪表和自动纠偏装置，确保能及时纠偏，以使槽壁的轨迹达到最佳；以及挖槽至设计标高后，用超声波等方法测量槽段断面，如误差超过规定需修槽。

3.根据权利要求1所述的预留盾构穿越复合式基坑围护装置的施工工法，其中，

关于所述步骤S3：三轴搅拌桩的垂直度不大于1/200；控制喷浆速率与喷浆提升或下沉速度使得喷浆和搅拌提升速度的误差不大于±0.1m/min；搅拌桩搭接施工的间隔时间不超过24小时，若因时间施工间隔时间过长产生冷缝，在高压旋喷填充阶段采用高压旋喷对冷缝进行补强；以及三轴搅拌桩在设计开挖龄期采用钻芯法检测墙身完整性与单轴抗压强度试验。

4.根据权利要求1所述的预留盾构穿越复合式基坑围护装置的施工工法，其中，

所述型钢采用整材，以及所述型钢涂抹有减摩剂以便后期拔除顺利。

5.根据权利要求1所述的预留盾构穿越复合式基坑围护装置的施工工法，其中，

所述型钢采用分段焊接；相邻型钢焊接接头竖向位置相互错开，错开距离不小于1m；以及所述型钢涂抹有减摩剂以便后期拔除顺利。

6.根据权利要求5所述的预留盾构穿越复合式基坑围护装置的施工工法，其中，

在所述步骤S4中：所述型钢插入前检查平整度、焊缝质量和减摩剂效果以便及时修补；所述型钢宜在所述步骤S3的三轴搅拌桩施工结束后30min内插入；根据所述型钢的规格尺寸制作相应的型钢定位导向架和竖向定位的悬钩挂件；所述型钢的垂直度不大于1/200；所述型钢采用履带吊配合三轴桩机依靠自重插人，当插入有困难时采用振动锤辅助下沉。

7.根据权利要求1所述的预留盾构穿越复合式基坑围护装置的施工工法，其中，

在所述步骤S5中：旋喷过程中冒浆量控制在10％-25％之间。

8.根据权利要求1所述的预留盾构穿越复合式基坑围护装置的施工工法，其中，

在所述步骤S6中：在由所述地下连续墙与所述三轴搅拌桩形成的复合墙的顶部设置封闭的钢筋混凝土宽体冠梁，所述型钢锚入所述冠梁，采用四肢箍固定，冠梁主筋避开所述型钢设置；所述型钢与所述冠梁间采用泡沫板隔离，并采用油毛毡外包防水。

9.根据权利要求1所述的预留盾构穿越复合式基坑围护装置的施工工法，其中，

在所述步骤S7中：对由所述地下连续墙与所述三轴搅拌桩形成的复合墙的监测工作应在所述步骤S6的施工结束后立即进行。

10.根据权利要求1所述的预留盾构穿越复合式基坑围护装置的施工工法，其中，

在所述步骤S8中：采用液压起拔机进行所述型钢的起拔。

11.根据权利要求1所述的预留盾构穿越复合式基坑围护装置的施工工法，其中，

关于所述步骤S9：所述型钢拔除后及时在拔除型钢后所留出的空间中填充水泥浆，其中水泥浆连续一次压入，不得中断，其中水泥浆填充先从稀浆开始，逐渐加浓；其中水泥浆填充率根据土体填充深度、注浆流量、土体的孔隙率和渗透系数确定；其中饱和软粘土的一次注浆充填率不大于0.15-0.17。