CN107059889B

CN107059889B - 一种用于隔离立柱桩与工程桩施工干扰的结构

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Publication number: CN107059889B
Application number: CN201710465412.6A
Authority: CN
Inventors: 邹锦华; 易文翔; 喻志; 黄永辉; 廖远平; 陈焰华
Original assignee: Guangdong University of Technology
Current assignee: Guangdong University of Technology
Priority date: 2017-06-19
Filing date: 2017-06-19
Publication date: 2019-01-01
Anticipated expiration: 2037-06-19
Also published as: CN107059889A

Abstract

本发明属于建筑基础领域，尤其涉及一种用于隔离立柱桩与工程桩施工干扰的结构。本发明提供的结构，包括：隔离保护桩、立柱桩和工程桩；所述隔离保护桩位于立柱桩与工程桩中心连线的垂直平分线上；隔离保护桩优先在所述立柱桩与所述工程桩施工前施工；所述隔离保护桩用于消除立柱桩与工程桩两者间的中心距离小于三倍直径，且所述直径为立柱桩和工程桩的最小者，使得施工立柱桩与工程桩产生的相互的干扰得以隔离。本发明所述的隔离保护桩的直径为预置长度，隔离保护桩与立柱桩和工程桩为预置距离。该发明有效的解决了现有技术中工程桩与立柱桩之间距离过小，施工时容易发生桩位偏斜、断桩等的技术缺陷。

Description

一种用于隔离立柱桩与工程桩施工干扰的结构

技术领域

本发明属于建筑地下空间及基础工程领域，尤其涉及一种用于隔离立柱桩与工程桩施工干扰的结构。

背景技术

建筑物基础是建筑物地面以下的承重构件，它支撑着其上部建筑物的全部荷载，并将这些荷载及自重传给下面的地层。基础的承载力和稳定性直接影响着整个构筑物的寿命和安全，其重要性不言而喻。目前在构筑物中常用的基础主要有扩展基础、箱型基础、桩基础等。其中桩基础是一种深基础，它具有稳定性好、承载力高、沉降量小而均匀、良好的抗震性能、沉降稳定快等优点，因此在各类建筑工程中得到广泛应用，尤其在高层建筑中。

工程桩即构筑物的桩基础，是最终对构筑物起支承作用的桩，其重要性是不言而喻的。对工程桩而言，若桩基础质量出现诸如偏位、桩身缺陷、断裂等问题，其承载力将大打折扣。当桩基础的质量指标无法达到相应工程质量要求时则需要重新建造，因而造成较大的经济损失，同时还影响到建筑结构的施工工期。因此，施工中需要对桩基础进行一系列严格的施工监控和检测，主要是控制桩基的长度、平面位置和竖向偏差，同时还要避免桩身出现缺陷、不密实甚至断裂等不良现象，即从桩基的承载力、桩身的完整性两方面来保证桩基础的质量。然而工程桩是在原地面进行开挖及灌注的，其桩顶标高为建筑结构底部标高，其上未灌注的空桩部分将待成桩后进行回填或采用其他措施进行保护。工程桩的施工难度也随空桩长度，即建筑结构地下室部分高度增大而增大，其难度的增大主要在于桩位偏差和垂直度的控制。

基坑为构筑物基础、地下构筑物的施工提供空间，只有保证基坑的稳定和安全才能保证构筑物基础、地下构筑物的施工安全和工程质量。因此基坑开挖前应根据地质水文资料，结合现场附近建筑物情况，决定开挖方案，并作好防水排水工作，尤其在开挖较深或邻近有建筑物的基坑时，应采用适当的基坑壁支护方法，如喷射混凝土护壁方法；大型基坑甚至采用地下连续墙和柱列式钻孔灌注桩连锁等方法，防护外侧土层坍入。不难看出，在构筑物基础及基坑的施工中涉及相当数量的桩基础。

在大型基坑支护结构中，除了对基坑壁进行支撑保护以外，还需要在基坑内部设置若干内支撑梁(按支撑位置不同分为对撑梁、角撑梁)，以保证基坑平面的稳定。支撑梁的重力通过立柱向下传递，通过桩基础传至地基，这个桩基础就是立柱桩，其施工质量直接影响立柱的稳定和安全。只有立柱的承载力和稳定性得以保证，才能保证基坑内部的诸多支撑横梁能够正常发挥其对基坑的横向支承作用，进而才能够确保整个基坑的稳定性和安全性。因此，立柱桩是整个基坑横向支承体系的基础，其承载力和稳定性直接影响到基坑的施工安全和施工质量。

但是，各类桩基础施工中的交叉作业会为桩基础施工带来一系列问题。其中，小间距的工程桩和立柱桩施工中除了由于作业空间布置的要求会给施工组织带来难题以外，工程桩和立柱桩的各自施工也会相互造成结构性影响。事实上，桩孔开挖是对原地层进行一系列的扰动，开挖后地层的应力状态发生变化，桩孔周围地层的应力发生重分布，即桩孔的开挖会对其附近一定范围内地层的稳定性造成影响。所以，当在已完成的工程桩附近施工立柱桩时，工程桩会随立柱桩周围土体一起受到扰动；同时，已完成的立柱桩也会受到正在施工的工程桩的影响。分先后施工时，后者对前者的影响主要表现为桩位偏移、断桩等。若二者同时施工，则其相互的扰动将会造成更加显著和严重的不利影响，更容易发生孔壁坍塌、桩位偏移、孔底沉渣等不良现象，为施工控制带来困难。而考虑地质情况给施工带来的困难时，工程桩和立柱桩施工的相互影响则更加严重，例如在填海造陆区的工程实际中，立柱桩施工时为快速穿过较硬的片石填层常采用冲击钻工艺，这种钻进方法产生的震动比较大，因此也更容易对临近的工程桩产生不良影响。

目前，针对小间距工程桩和立柱桩施工的干扰问题，有一些比较常见的解决方案，但一般都是在基坑支护的设计阶段进行优化处理，如将工程桩兼做立柱桩，又如直接修改立柱桩位置以避开工程桩。前者需要在工程桩顶部增加立柱相关构件的预埋，并且立柱位置严重受工程桩位置的制约，需要修改相应的基坑横向支撑梁和柱的设计；采用后者方案优化时，可能引起一系列的连锁反应，需要修改一定数量的相关设计。从前文中可以看出，当工程桩与立柱桩间距过小时，二者施工会相互对其各自的施工质量产生不利影响：开挖桩孔时产生的振动对临近的桩孔产生影响，增大塌孔的几率；开挖桩孔时的地层变形，容易引起临近桩孔的孔径变化、桩位偏斜。这些不良的相互作用为桩基础施工带来困难，更重要的是将对整体结构、基坑支护结构的稳定和安全造成威胁。因此，需要一种结构来减小甚至消除小间距工程桩与立柱桩施工时相互之间所产生的不利影响。

综上所述，现有技术中当工程桩与立柱桩之间距离过小时，无论优先施工任何一者，后者施工时都会对前者产生影响，使前者发生桩位偏斜、断桩等病害；而同时施工又会相互影响，为施工控制带来极大困难。

发明内容

有鉴于此，本发明针对小间距工程桩和立柱桩进行施工时相互干扰的问题，提出了一种用于隔离立柱桩与工程桩施工干扰的结构。

本发明公开的一种用于隔离立柱桩与工程桩施工干扰的结构，包括：隔离保护桩、立柱桩和工程桩；

所述隔离保护桩位于立柱桩与工程桩中心连线的垂直平分线上；所述隔离保护桩用于在立柱桩与工程桩施工前施工；

当立柱桩与工程桩两者间的中心距离小于三倍直径，且所述直径为立柱桩直径和工程桩直径的两者直径中的最小者直径，使得施工立柱桩与工程桩产生的相互的干扰得以隔离。

其中，所述直径为立柱桩直径和工程桩直径的两者直径中的最小者直径，具体为当立柱桩直径和工程桩直径这两者的直径比较，若立柱桩直径比工程桩直径小时，取立柱桩直径；若立柱桩直径比工程桩直径大时，取工程桩直径。

作为优选，所述隔离保护桩桩顶标高应为原地面标高。

作为优选，所述隔离保护桩为单管旋喷桩。

作为优选，所述隔离保护桩为1根时，所述隔离保护桩、立柱桩和工程桩的中心在同一直线上。

作为优选，所述多根为2根、3根、4根、5根。

作为优选，所述隔离保护桩为多根时，所述隔离保护桩中心连线为对称轴，所述立柱桩和工程桩位于对称轴两侧。

作为优选，所述隔离保护桩的直径Φ₀＝k*L₀，其中k为1/3～1/2，L₀为立柱桩和工程桩的净距离。

作为优选，所述隔离保护桩之间的间距为0.6～0.8倍保护桩直径。

作为优选，所述隔离保护桩与工程桩中心距离所述隔离保护桩与立柱桩中心距离Φ₁为工程桩直径，Φ₂为立柱桩直径，L₁为隔离保护桩和工程桩净距，L₂为保护桩和立柱桩净距。

作为优选，所述隔离保护桩桩底位置低于立柱桩和工程桩的桩底连线。

作为优选，所述隔离保护桩桩底标高其中H₂为立柱桩桩底标高，D₂为隔离保护桩和立柱桩的中心距离。

作为优选，所述隔离保护桩桩底标高其中H₁为工程桩桩底标高，D₂为隔离保护桩和立柱桩的中心距离，H₂为立柱桩桩底标高，D₁为隔离保护桩和工程桩中心距离，D为立柱桩和工程桩的中心距离。

本发明的公开的用于桩柱施工的结构通过在小间距的工程桩和立柱桩之间提前修筑一种隔离保护桩，将工程桩和立柱桩的施工环境隔离开来，保证各自地层环境的稳定，从而隔离二者施工的相互干扰，有效解决了小间距工程桩和立柱桩的施工难问题，图2～图4可知，隔离保护桩的直径为预置长度，而且隔离保护桩与工程桩和立柱桩具有预置距离。所述隔离保护桩能够在其一侧的地层发生变形时保持稳定，抵抗其另一侧的变形趋势。从能量的观点来看，工程桩和立柱桩施工时对地层产生破坏能量，能量沿地层向对方传播，而本发明中提出的隔离保护桩介入后，吸收了这些能量，保护工程桩和立柱桩免于遭受对方破坏能的影响。

本发明所述的用于桩柱施工的结构的优点就在于：1)解决了小间距工程桩和立柱桩施工中会产生相互干扰的难题，保证了二者的工程质量，确保建筑结构和基坑支护结构的稳定和安全；2)原设计中发现工程桩与立柱桩中心距离过小时，只要在施工工程桩和立柱桩前施工隔离保护桩，能解决工程桩和立柱桩距离过小带来的缺陷，这可以保持原设计，不必对该设计进行调整和修改；3)本发明所述结构施工简便，经济性好，施工效率较高、成本低，对工程桩和立柱桩的隔离保护效果显著，具有广泛的适用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1示立柱桩与工程桩间距较小的情形图；

图2示隔离保护桩与立柱桩和工程桩的的相对关系示意图(a.平面图、b.剖面图)

图3示隔离保护桩与立柱桩和工程桩的平面尺寸图；

图4示隔离保护桩与立柱桩和工程桩的桩底标高示意图；

其中，附图标记，1为立柱桩、2为工程桩、3为隔离保护桩、4为立柱桩桩底、5为保护桩桩底、6为工程桩桩底。

具体实施方式

本发明提供了一种用于隔离立柱桩与工程桩施工干扰的结构，用于解决现有技术中小间距工程桩和立柱桩进行施工时相互干扰的问题的技术缺陷。

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图2，本发明提供了实施例1，包括隔离保护桩3、立柱桩1和工程桩2；隔离保护桩3位于立柱桩1与工程桩2中心连线的垂直平分线上；隔离保护桩3用于在立柱桩1与工程桩2施工前施工，当立柱桩1与工程桩2两者间的中心距离小于三倍的立柱桩1或工程桩2的最小直径时，使得施工立柱桩1与工程桩2产生的相互的干扰得以隔离。

实施例2

请参阅图2至4，本发明还提供了实施例2，包括隔离保护桩3、立柱桩1和工程桩2；隔离保护桩3位于立柱桩1与工程桩2中心连线的垂直平分线上；隔离保护桩3用于在立柱桩1与工程桩2施工前施工，当立柱桩1与工程桩2两者间的中心距离小于三倍的立柱桩1或工程桩2的最小直径时，使得施工立柱桩1与工程桩2产生的相互的干扰得以隔离。本实施例的隔离保护桩3为单管旋喷桩。隔离保护桩为1根时，隔离保护桩3、立柱桩1和工程桩2的中心在同一直线上。隔离保护桩3的直径Φ₀＝k*L₀，其中k为1/3～1/2，L0为立柱桩和工程桩的净距离。隔离保护桩3中心与工程桩2中心距离隔离保护桩3中心与立柱桩1中心距离Φ₁为工程桩2直径，Φ₂为立柱桩1直径，L₁为隔离保护桩和工程桩净距，L₂为保护桩和立柱桩净距。

实施例3

本发明还提供了实施例3，包括隔离保护桩3、立柱桩1和工程桩2；隔离保护桩3位于立柱桩1与工程桩2中心连线的垂直平分线上；隔离保护桩3用于在立柱桩1与工程桩2施工前施工，当立柱桩1与工程桩2两者间的中心距离小于三倍的立柱桩1或工程桩2的最小直径时，使得施工立柱桩1与工程桩2产生的相互的干扰得以隔离。隔离保护桩3为多根时；多根为1根、2根、3根、4根、5根；多根隔离保护桩的中心连线为对称轴，立柱桩1和工程桩2位于对称轴两侧。

隔离保护桩3的桩底标高其中H₁为工程桩2桩底标高，D₂为隔离保护桩3和立柱桩1中心距，H₂为立柱桩1桩底标高，D₁为隔离保护桩3和工程桩2中心距，D为立柱桩1和工程桩2中心距。

实施例4

请参阅图2至4，本发明还提供了实施例4，包括隔离保护桩3、立柱桩1和工程桩2；隔离保护桩3位于立柱桩1与工程桩2中心连线的垂直平分线上；隔离保护桩3用于在立柱桩1与工程桩2施工前施工，当立柱桩1与工程桩2两者间的中心距离小于三倍的立柱桩1或工程桩2的最小直径时，使得施工立柱桩1与工程桩2产生的相互的干扰得以隔离。隔离保护桩3桩底标高其中H₂为立柱桩1桩底标高，D₂为隔离保护桩和立柱桩中心距。

实施例5

于填海造陆区兴建一限高300米的塔楼，及塔楼四周限高21米的裙楼。场地内拟建3层地下室，地下室基坑面积为13520㎡，基坑坡顶周长约440m。场地内地层分布大致为：填入层、第四系海陆交互相沉积层、残积层。其中，填土层中有较厚的回填片石层，且最大粒径超过1m，为施工带来很大的影响，其平面图如图1所示。此外，工程桩与基坑支护存在交叉施工，场地施工作业面较为紧张，需对小间距的工程桩和立柱桩进行适当处理。本工程中的工程桩和立柱桩拟采用旋挖成孔。施工时，当立柱桩在设计深度内遇填石，还需改用冲孔工艺。如前所述，当工程桩和立柱桩间距较小时，采用本发明所述的结构。

工程桩直径2400mm，立柱桩直径1200mm，工程桩和立柱桩间净距L0为1.2米，采用直径为600mm的单管旋喷桩作为隔离保护桩。实施过程如下：

1、平整场地，并进行桩位放样，确定小间距工程桩和立柱桩的位置。

2、确定隔离保护桩的位置。隔离保护桩中心与工程桩中心、立柱桩中心的距离分别为：1800mm、1200mm。

3、施工隔离保护桩。步骤包括：

1)钻机安放在设计的孔位上并应保持垂直，施工时旋喷管的允许偏斜不得大于1.5％；

2)使用旋转振动钻机或地质钻机钻孔，钻进厚度达30m以上，钻孔位置与设计位置的偏差不得大于50mm；

3)将喷管插入地层预置桩底的位置；

4)当喷管插入预定深度后，由下而上进行喷射作业；

5)把注浆管等机具冲洗干净，管内、机内不得残存水泥浆；

6)移动机具，将钻机等机具设备移到新孔位上。

4、施工直径较大的工程桩，工程桩采用钻孔灌注方法施工，工艺流程依次为：测放桩位，护筒埋设，钻机就位，钻进成孔，终孔验收，一次清孔，下放钢筋笼，下放导管，二次清孔，水下灌注混凝土，桩顶标高控制，拔出护筒，钻机移至下一桩，空桩回填。本工程桩空桩深度为17m，在护筒拔出后，清理钻渣及桩周围场地，用砂土对空桩进行回填，确保施工现场安全及文明施工。回填过程中注意对声测管及注浆管的保护。

5、施工立柱桩，立柱桩采用1200mm灌注桩，坑底以上钢立柱截面为600×600，格构柱插入钻孔桩深度3.0m。

6、复测工程桩桩位，并对工程桩再次进行质量检测。

综上所述，本发明解决了现有技术中的技术缺陷。本发明的目的在于解决了小间距工程桩和立柱桩进行交叉施工带来的相互干扰的问题，针对小间距工程桩和立柱桩的施工处理措施提出了成熟有效的解决办法。而且该施工结构具有效率较高、成本低、对桩柱扰动小的优点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种用于隔离立柱桩与工程桩施工干扰的结构，其特征在于，包括：隔离保护桩、立柱桩和工程桩；

2.根据权利要求1所述的用于隔离立柱桩与工程桩施工干扰的结构，其特征在于，所述隔离保护桩为单管旋喷桩。

3.根据权利要求1所述的用于隔离立柱桩与工程桩施工干扰的结构，其特征在于，所述隔离保护桩为1根时，所述隔离保护桩、立柱桩和工程桩的中心在同一直线上。

4.根据权利要求1所述的用于隔离立柱桩与工程桩施工干扰的结构，其特征在于，所述隔离保护桩为多根时；所述多根为2根、3根、4根、5根；所述多根隔离保护桩的中心连线为对称轴，所述立柱桩和工程桩位于对称轴两侧。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的用于隔离立柱桩与工程桩施工干扰的结构，其特征在于，所述隔离保护桩的直径Φ₀＝k·L₀，其中k为1/3～1/2，L₀为立柱桩和工程桩的净距离。

6.根据权利要求1所述的用于隔离立柱桩与工程桩施工干扰的结构，其特征在于，所述隔离保护桩中心与工程桩中心距离所述隔离保护桩中心与立柱桩中心距离Φ₁为工程桩直径，Φ₂为立柱桩直径，L₁为隔离保护桩和工程桩净距，L₂为保护桩和立柱桩净距。

7.根据权利要求1所述的用于隔离立柱桩与工程桩施工干扰的结构，其特征在于，所述隔离保护桩的桩底标高低于立柱桩的桩底标高。

8.根据权利要求1所述的用于隔离立柱桩与工程桩施工干扰的结构，其特征在于，所述隔离保护桩桩底位置低于立柱桩和工程桩的桩底连线。

9.根据权利要求1所述的用于隔离立柱桩与工程桩施工干扰的结构，其特征在于，所述隔离保护桩桩底标高其中H₂为立柱桩桩底标高，D₂为隔离保护桩和立柱桩中心距。

10.根据权利要求9所述的用于隔离立柱桩与工程桩施工干扰的结构，其特征在于，所述隔离保护桩桩底标高其中H₁为工程桩桩底标高，D₂为隔离保护桩和立柱桩中心距，H₂为立柱桩桩底标高，D₁为隔离保护桩和工程桩中心距，D为立柱桩和工程桩中心距。