CN106884433A - 控制震动拔桩导致地下构筑物沉陷的结构及控制沉陷方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控制震动拔桩导致地下构筑物沉陷的结构，包括钢板桩支护的基坑，还包括垫层和复合地基结构，所述垫层设在基坑的坑底，所述复合地基结构为水泥搅拌桩，水泥搅拌桩位于垫层的下方。控制沉陷方法，包括以下步骤：水泥搅拌桩加固地基形成复合地基；震动锤打钢板桩；通过围檩和支撑对一对钢板桩之间进行支撑；开挖基坑；在坑底换填垫层以及在换填垫层上方制作钢筋混凝土垫层；管廊结构施工；回填砂，拆除围檩和支撑。震动锤拔除钢板桩；钢板桩空腔注浆；交工。水泥搅拌桩复合地基对管廊下地层进行有效加固；两侧桩有效地阻止管廊下部地基中的粉质土层在大功率拔桩机械的作用下产生液化，拔桩时采用置换注浆措施，减少管廊底下土层钢板桩留下的空腔移动。
Description
技术领域
本发明涉及地下管廊技术领域，尤其是涉及一种控制震动拔桩导致地下构筑物沉陷的结构及控制沉陷方法。
背景技术
城市建设的飞速发展，地下空间的建设也得到高速发展，高层建筑的地下室、地铁车站、地下管廊等地下设施得到飞速发展，故深、大基坑也非常常见。在城市或土质情况较差的新开发区，采用放坡开挖已不能适应周边环境。软土地层的深基坑施工通常采用地下连续墙，钻孔灌注咬合桩墙+防水帷幕、SMW工法桩、锁口钢板桩支护等支护方式的进行深基坑施工。
地下综合管廊也称“共同沟”，把市政管线中的电力、通讯、燃气、供水、中水、排水、热力等各种管线中两种以上集于一体，在城市道路的地下空间建造一个集约化的隧道。同时设有专门的检修口、吊装口和监测、控制系统，是一种城镇综合管线工程。地下管廊施工通常也使用深基坑支护方式。
目前钢板桩基坑常用于施工桥梁的墩台基础支护开挖施工，结构物施工完成后，回填后，拔除钢板桩。由于桥墩通常是桩基础，拔桩时其大功率的震动导致桩周地层液化而密实而产生沉陷，这一拔桩的副作用--沉陷，通常不会对桩基础的桥墩结构产生不良后果，故不被工程技术人员发现和重视。但管廊采用板桩支护的深基坑开挖施工，管廊结构施工完成后，震动拔桩时，产生的沉陷，会使管廊结构产生差异沉降，撕坏了中埋式止水带，出现漏水漏泥等不应的有事故，甚至有的管廊出现裂缝。
如在江漫滩地质中深基坑采用钢板桩支护会出现如图5所示的问题，基坑开挖至坑底时，坑内坑底土体隆起9，甚至致使刚刚完成的砼垫层遭到破坏；管廊主体结构完工回填后，钢板桩拔桩时，管廊主体结构伸缩缝出现差异性沉降，撕坏中埋式橡胶止水带而出现涌水涌沙的严重事故等，甚至出现受力裂纹和钢板桩基坑向一侧倾斜严重事故。
还有管廊结构完成后，存在上浮力，对地基深层未进行加固，震动拔桩时，钢板桩带泥，管廊底部深层土体流动补充至空腔中而下沉；管廊下深土层由于震动拔桩过程中，大功率的震动锤夹持钢板桩对桩周土体长时间、多次重复作用，而使之密实，管廊产生沉降。
发明内容
针对现有技术不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种控制震动拔桩导致地下构筑物沉陷的结构及控制沉陷方法，以达到控制地下结构沉陷的目的。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
该控制震动拔桩导致地下构筑物沉陷的结构，包括钢板桩支护的基坑，还包括垫层和复合地基结构，所述垫层设在基坑的坑底，所述复合地基结构为水泥搅拌桩，水泥搅拌桩位于垫层的下方。
所述垫层包括钢筋混凝土垫层和级配碎石垫层，所述钢筋混凝土垫层位于级配碎石垫层的上方。
所述水泥搅拌桩平面布置，其包括两侧桩和位于两侧桩之间的中间桩。
所述水泥搅拌桩的顶部与垫层之间具有间距。
所述垫层与钢板桩之间设有油毡。
所述侧桩的相邻桩相互搭接形成侧桩墙结构。
所述中间桩的高度大于侧桩的高度。
控制震动拔桩导致地下构筑物沉陷的方法，包括以下步骤：
1)水泥搅拌桩加固地基形成复合地基；
2)震动锤打钢板桩；
3)通过围檩和支撑对一对钢板桩之间进行支撑；
4)开挖基坑；
5)在坑底换填垫层以及在换填垫层上方制作钢筋混凝土垫层；
6)管廊结构施工；
7)回填砂，拆除围檩和支撑。
8)震动锤拔除钢板桩；
9)钢板桩空腔注浆；
10)交工。
其中，所述步骤8)两侧的钢板桩实施分段跳拔。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
该控制震动拔桩导致地下构筑物沉陷的结构设计合理，水泥搅拌桩复合地基对管廊下地层进行有效加固，从而有效地控制了管廊的沉降变形量；两侧桩搭接搅拌成墙，并促使桩周土体孔隙产生加固效应，强度提高，有效地阻止管廊下部地基中的粉质土层在大功率拔桩机械的作用下产生液化，从管廊底部流向拔桩的空腔或进一步密实而沉陷，达到不流失，沉降变形小，隆起不明显的效果；拔桩时，采用置换注浆措施，尽量减少管廊底下土层钢板桩留下的空腔移动；改变单向顺序拔桩习惯，实施分段“跳拔”技术措施，尽量使管廊均匀下沉，减小差异沉降；基坑稳定，安全性得到大幅提高。
附图说明
下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明结构示意图一。
图2为图1的俯视图。
图3为本发明结构示意图二。
图4为图3中钢板桩和搅拌桩截面图。
图5为现有钢板桩向内变形基底隆起示意图。
图中：
1.支撑、2.围檩、3.钢板桩、4.回填砂、5.管廊、6.钢筋混凝土垫层、7.级配碎石垫层、8.水泥搅拌桩、9.隆起。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1至图4所示，该控制震动拔桩导致地下构筑物沉陷的结构，包括基坑、钢板桩3、垫层和一组水泥搅拌桩，其中，钢板桩3为一对，一对钢板桩3分别设在基坑内两侧，通过围檩2和支撑1对一对钢板桩3之间进行支撑定位，垫层设在基坑的坑底，垫层上设有管廊5，管廊5周边具有回填砂4，一组水泥搅拌桩形成复合地基位于垫层的下方，一组水泥搅拌桩形成的复合地基进行加固。
垫层包括钢筋混凝土垫层6和级配碎石垫层7，钢筋混凝土垫层6位于级配碎石垫层7的上方。钢筋混凝土垫层既作水平受力的支撑，又增大了承载面积。保证了地下管廊结构物沉降可控。
复合地基包括两侧桩和位于两侧桩之间的中间桩。水泥搅拌桩的顶部与垫层之间具有间距。
复合地基为水泥搅拌桩8。采用水泥搅拌桩8对管廊5下土层进行加固，搅拌桩直径Φ500mm，水泥含量20％。如图4所示，平面布置：横向间距1.2m，纵向间距：中间桩1.5m，两侧桩0.4m。侧桩的相邻桩相互搭接形成侧桩墙结构，搭接10cm，桩与桩相搭接，搅拌成墙。中间桩的高度大于侧桩的高度，两侧桩长＝钢板桩长+2m，中间桩：管廊底板下10～14m。
在江滩地貌流塑型地质钢板桩支护的深基坑，采用水泥搅拌桩加固地基，平面布置上，两侧采用搭接搅拌成墙形式。拔桩震动时，侧桩封闭两侧地层，防止管廊下地基粉质土层产生液化而部分流失，从而控制沉陷。
利用水泥土搅拌机对饱和和软黏土低地基加固的一种方法，它利用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。水泥加固土的基本原理是基于水泥加固土的物理化学反应过程，它与混凝土硬化机理不同，由于水泥掺量少，水泥是在具有一定活性介质--土的围绕下进行反应，硬化速度较慢，且作用复杂，水泥水解和水化生成各种水化合物后，有的又发生离子交换和团粒化作用以及凝硬反应，使水泥土土体强度大大提高。
搅拌桩强度低，桩头处理方便；复合地基后渗水量明显减少，渗透系数明显下降；复合地基后的基坑底面承载增强，基坑底面人工清理时，工人可站立基坑底面操作，施工效率提高；换填的级配碎石层由于下“硬”了，采用的震动平板夯密实时，密实度明显提高。
垫层与钢板桩之间设有油毡。钢筋混凝土垫层与钢板桩之间加夹油毡加以隔离，减小钢板桩与垫层之间的粘结力，利于拔桩。
控制震动拔桩导致地下构筑物沉陷的方法，包括以下步骤：
1)水泥搅拌桩加固地基形成复合地基；
2)震动锤打钢板桩；
3)通过围檩和支撑对一对钢板桩之间进行支撑，形成围护结构；
4)开挖基坑；
5)在坑底换填垫层以及在换填垫层上方制作钢筋混凝土垫层；
6)管廊结构施工；
7)回填砂，拆除围檩和支撑。
8)震动锤拔除钢板桩；
9)钢板桩空腔注浆；
10)交工。
其中，步骤8)中两侧的钢板桩实施分段跳拔。改变单向顺序拔桩习惯，钢板桩采用“跳拔”施工，差异沉降得到控制，管廊分段差异沉降小于30mm，止水带不损坏。
水泥搅拌桩复合地基对管廊下地层进行有效加固，从而有效地控制了管廊的沉降变形量；两侧桩搭接搅拌成墙，并促使桩周土体孔隙产生加固效应，强度提高，有效地阻止管廊下部地基中的粉质土层在大功率拔桩机械的作用下产生液化，从管廊底部流向拔桩的空腔或进一步密实而沉陷，达到不流失，沉降变形小，隆起不明显的效果。拔桩时，采用置换注浆措施，尽量减少管廊底下土层钢板桩留下的空腔移动。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种控制震动拔桩导致地下构筑物沉陷的结构，包括钢板桩支护的基坑，其特征在于：还包括垫层和复合地基结构，所述垫层设在基坑的坑底，所述复合地基结构为水泥搅拌桩，水泥搅拌桩位于垫层的下方。
2.如权利要求1所述控制震动拔桩导致地下构筑物沉陷的结构，其特征在于：所述垫层包括钢筋混凝土垫层和级配碎石垫层，所述钢筋混凝土垫层位于级配碎石垫层的上方。
3.如权利要求1所述控制震动拔桩导致地下构筑物沉陷的结构，其特征在于：所述水泥搅拌桩平面布置，其包括两侧桩和位于两侧桩之间的中间桩。
4.如权利要求1所述控制震动拔桩导致地下构筑物沉陷的结构，其特征在于：所述水泥搅拌桩的顶部与垫层之间具有间距。
5.如权利要求2所述控制震动拔桩导致地下构筑物沉陷的结构，其特征在于：所述垫层与钢板桩之间设有油毡。
6.如权利要求3所述控制震动拔桩导致地下构筑物沉陷的结构，其特征在于：所述侧桩的相邻桩相互搭接形成侧桩墙结构。
7.如权利要求3所述控制震动拔桩导致地下构筑物沉陷的结构，其特征在于：所述中间桩的高度大于侧桩的高度。
8.一种控制震动拔桩导致地下构筑物沉陷的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
1)水泥搅拌桩加固地基形成复合地基；
2)震动锤打钢板桩；
3)通过围檩和支撑对一对钢板桩之间进行支撑；
4)开挖基坑；
5)在坑底换填垫层以及在换填垫层上方制作钢筋混凝土垫层；
6)管廊结构施工；
7)回填砂，拆除围檩和支撑。
8)震动锤拔除钢板桩；
9)钢板桩空腔注浆；
10)交工。
9.如权利要求8所述控制震动拔桩导致地下构筑物沉陷的方法，其特征在于：所述步骤8)两侧的钢板桩实施分段跳拔。
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