CN107653889A - 一种型钢压灌水泥土帷幕支护桩的施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种型钢压灌水泥土帷幕支护桩的施工方法。其技术方案要点是该施工方法包括以下施工步骤：测量放样，旋挖钻机就位，钻孔,水泥土浆液配制，长螺旋钻机就位，压灌水泥土桩体施工，插入型钢，冠梁施工和拔除型钢。该方法能适用于泥炭土等不能与水泥发生反应的地层；能解决地下水与水泥反应后不能形成有效的水泥土凝结体的问题；施工成的支护桩达到止水支护合二为一的效果，内插的型钢可回收利用，节约环保；压灌成的支护桩不依赖原状土，成桩质量好且抗渗效果好。

Description

一种型钢压灌水泥土帷幕支护桩的施工方法
技术领域
本发明涉及基坑止水帷幕工程领域，特别涉及一种型钢压灌水泥土帷幕支护桩的施工方法。
背景技术
如图1所示，止水帷幕是指设置在建筑基坑1外围，用于保证基坑1开挖，阻止或减少基坑侧壁及基坑底地下水流入基坑而采取的连续止水体。止水帷幕常用的结构是由支护桩2和止水桩3连续间隔布置，一字排开并且相互之间有部分重叠形成咬合部4。支护桩2主要起到挡土的作用，止水桩3起到阻断基坑外的水层流入基坑的作用。
止水桩3是将孔内土体与水泥浆进行搅拌或在土体内高压注入水泥浆而成的水泥土桩，一般用旋喷桩机、搅拌桩机或长螺旋钻机等机械施工而成。支护桩2一般采用钢筋混凝土灌注桩,虽然钢筋混凝土灌注桩强度高，受力好，但其投入材料多，成本高，且在施工完成后长久留存于地下，不环保，对以后建筑的翻新改造形成很大障碍。
目前SMW（水泥土搅拌墙）工法以其节能环保质量可靠而在软土地区广泛应用。该方法主要用三轴搅拌机对土层进行搅拌，同时进行喷浆作业，形成连排的水泥土桩，然后在水泥土桩中插入H型钢作为支护桩。但该方法主要适用于粘土和粉细砂为主的松软地层，当遇到泥炭土等不能与水泥发生反应的地层，或地下水与水泥反应后不能形成有效的水泥土凝结体情况下（例如地层中含有高的HCO3 －），该方法就显得力不从心，不能达到设计止水支护效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种型钢压灌水泥土帷幕支护桩的施工方法，该方法能适用于泥炭土等不能与水泥发生反应的地层；能解决地下水与水泥反应后不能形成有效的水泥土凝结体的问题；施工成的支护桩达到止水支护合二为一的效果，内插的型钢可回收利用，节约环保；压灌成的支护桩不依赖原状土，成桩质量好且抗渗效果好。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种型钢压灌水泥土帷幕支护桩的施工方法，包括以下施工步骤：
步骤a、测量放样：根据设计测量放样出支护桩桩位，并做好标记；
步骤b、旋挖钻机就位：钻机就位，钻头对准桩位中心，调整钻机水平和垂直度；
步骤c、钻孔：按照设计直径和设计深度进行钻孔，同时切削相邻止水桩的一部分，使施工完成后的支护桩能够与止水桩形成咬合；
步骤d、水泥土浆液配制：在拌合站配制水泥土浆液用罐车运至现场或在施工现场用强制式搅拌机拌制水泥土浆；
步骤e、长螺旋钻机就位：钻机就位，将钻机的软管一端与地泵相连，另一端与钻机的空心钻杆相连；
步骤f、压灌水泥土桩体施工：钻机的空心钻杆下至孔底，将事先搅拌好的水泥土浆液灌入地泵，启动地泵将水泥土浆液通过钻杆压入孔底，冲开钻杆底部阀门，将水泥土浆液压入孔内，边压灌边提起钻杆，始终保持钻杆埋在水泥土浆液中的长度不少于2m，直至压灌到设计标高；
步骤g、插入型钢：提前在型钢外侧涂抹脱模油，在水泥土桩初凝前插入型钢，形成水泥土型钢桩；
步骤h、冠梁施工：在水泥土型钢桩的桩顶做冠梁，将多根桩连成整体；
步骤i、拔除型钢：待基坑回填完成后，用机械将型钢拔出，留下的空洞，用水泥浆或水泥土浆液灌满。
通过采用上述技术方案，该方法能适用于泥炭土等不能与水泥发生反应的地层；能解决地下水与水泥反应后不能形成有效的水泥土凝结体的问题；施工成的支护桩与止水桩相互咬合共同组成了止水帷幕，达到了止水支护合二为一的效果；内插的型钢可回收利用，节约环保；压灌成的支护桩不依赖原状土，成桩质量好且抗渗效果好。
作为优选地，步骤d中每1m3体积水泥土浆液配方为：水泥150～450kg，土800～1200kg，石屑400～800kg，加重剂100～300kg，粉煤灰50～150kg，水泥土浆液容重1400～2000kg/m3，试块28天抗压强度≥0.8MPa，渗透系数≤1.0×10-6cm/s。
通过采用上述技术方案，能形成密实度高、抗渗性好的水泥土桩，大大提升止水效果。
作为优选地，型钢为H型钢。
通过采用上述技术方案，H型钢相比其它型钢有更好的横向受力效果，可以减轻型钢重量，节约材料，在保证安全的前提下，提高施工效率。
作为优选地，型钢底部加工成尖头。
通过采用上述技术方案，型钢能更好更快地沉入桩底，提高了施工效率。
作为优选地，型钢上端高出冠梁顶面0.5～1.0m，并在型钢上打孔。
通过采用上述技术方案，待基坑回填完成后，可对型钢高出冠梁的部分进行夹持，拔出型钢；型钢上的孔方便穿入钢丝绳进行吊装。
作为优选地，步骤i中，留下的空洞距孔口以下1～2m范围用粘土封住。
通过采用上述技术方案，阻止了地面水从桩体空洞中流入桩底污染地下水。
作为优选地，步骤i中，型钢采用专用起拔机进行拔起回收。
通过采用上述技术方案，型钢的拔出回收作业速度快，效率高。
作为优选地，步骤i中，当地面空间狭窄，型钢摩擦力不大时用千斤顶将型钢进行预先起拔，待达到一定高度后，采用起重设备吊起回收。
通过采用上述技术方案，解决了地面空间狭窄，专用起拔机无法到达施工现场的问题。
作为优选地，将步骤e替换为以下步骤e1：用吊车吊住灌注导管，将导管的进料口用密封软管与地泵进行连接；将步骤f替换为以下步骤f1：压灌水泥土桩体施工：导管下至孔底，将事先搅拌好的水泥土浆液灌入地泵，启动地泵将水泥土浆液通过导管压入孔底，冲开导管底部阀门，将水泥土浆液压入孔内，边压灌边提起导管，始终保持导管埋在水泥土浆液中的长度不少于2m，直至压灌到设计标高。
通过采用上述技术方案，吊车比长螺旋钻机停放位置更加灵活，克服了因场地受限长螺旋钻机无法到达孔口的问题；而且，吊车停放位置距离孔口位置更远，减小了孔口因受到大型机械压力而坍塌的可能。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、该方法能适用于泥炭土等不能与水泥发生反应的地层，而且能解决地下水与水泥反应后不能形成有效的水泥土凝结体的问题；
2、施工成的支护桩与止水桩相互咬合共同组成了止水帷幕，达到了止水支护合二为一的效果，水泥土型钢支护桩比钢筋混凝土桩节约大量水泥砂石原材料，型钢的回收利用，更加节约环保；
3、相比SMW方法，该方法不依赖原状土，压灌成的止水桩更均匀密实，提高了止水帷幕的可靠性；
4、由于水泥土浆液的配合比提前经过抗渗试验进行检验，且浆液按照配合比配制，制成的水泥土桩具有良好的抗渗能力；
5、旋挖钻机能够对止水桩进行切削，与其它钻孔方法相比，减小了对止水桩的扰动和破坏，而且旋挖钻机可将垂直度偏差控制在0.3%以内，提高了基坑底部位置支护桩与止水桩的咬合效果；
6、由于该方法施工的支护桩桩体强度低，在以后的建筑改造施工中，更容易进行凿除，产生了更好地长期效应。
附图说明
图1是止水帷幕结构示意图；
图2是型钢压灌水泥土帷幕支护桩施工工艺流程图。
图中，1、基坑；2、支护桩；3、止水桩；4、咬合部。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
实施例一：
如图2所示，一种型钢压灌水泥土帷幕支护桩的施工方法，包括以下施工步骤：
步骤a、测量放样：在平整场地上测量放线，在放出的桩位处插上木棍或钢筋棍进行标识；另外在桩位旁作引桩，以便桩位出现偏差时随时复核；引桩为两根与桩位中心形成一条直线的标识桩，引桩通常的做法是用钢钎或打孔器在地上打一深孔，灌入白石灰粉；
步骤b、旋挖钻机就位：操作人员根据放出的桩位控制钻机的移动，确保钻孔轴心就位不偏，利用旋挖钻机自带装置调平并调整钻杆垂直，将钻具的垂直度偏差控制在0.3%范围之内；
步骤c、钻孔：按照设计直径和设计深度进行钻孔，同时切削相邻止水桩的一部分，使施工完成后的支护桩能够与止水桩形成咬合；钻进过程中监测下钻深度，避免超钻，终孔时测量孔的深度是否符合设计要求；
步骤d、水泥土浆液配制：在拌合站配制水泥土浆液用罐车运至现场；或在施工现场用强制式搅拌机拌制水泥浆，强制式搅拌机带有计量器，可准确的计量各种材料的重量；拌合后的水泥土浆液塌落度为18～22cm；为保证土中粗颗粒不堵管，过20cm*20cm粗孔筛；冬季施工时还需用热水拌制水泥土浆，或者加入防冻剂或速凝剂等外加剂；为了更加节约环保，可掺入粉煤灰等工业废料代替水泥；
优选地，每1m3体积水泥土浆液配方为：水泥150～450kg，土800～1200kg，石屑400～800kg，加重剂100～300kg，粉煤灰50～150kg，水泥土浆液容重1400～2000kg/m3，试块28天抗压强度≥0.8MPa，渗透系数≤1.0×10-6cm/s；
步骤e、长螺旋钻机就位：钻机就位，钻头中心对准孔位中心，将钻机上的进料软管一端与地泵相连，另一端与空心钻杆相连；
步骤f、压灌水泥土桩体施工：关闭空心钻杆底部阀门并用松紧绳固定，避免钻杆下放入孔内过程中，泥浆进入钻杆；将钻机的空心钻杆下放至孔底，钻杆底部距离孔底0.3～0.5m时停止下放；将事先搅拌好的水泥土浆液灌入地泵，启动地泵，地泵将水泥土浆液通过空心钻杆压向孔底，水泥土浆液冲开钻杆底部阀门后，进入孔内，边压灌边提起钻杆，始终保持钻杆埋在水泥土浆液中的长度不小于2m，直至压灌到设计标高； 孔内泥浆通过引流槽流入泥浆池；
步骤g、插入型钢：将型钢底端加工成尖头，以减小插入水泥土桩的阻力；在型钢外侧涂抹脱模油，方便后期型钢拨出；在水泥土桩初凝前用起重设备将型钢吊起，利用其自重下沉到水泥土桩中，不能达到设计深度时，使用振拔机将型钢振动插入，形成支护桩；型钢优选H型钢，也可依据坑深及受力大小选择其他型钢，如工字钢、槽钢、角钢、圆钢等；
步骤h、冠梁施工：在水泥土型钢的桩顶做冠梁，将所有桩连成整体；型钢上端高出冠梁顶面0.5～1.0m，并在漏出冠梁顶面的型钢上打孔，以利以后起拔；如果采用钢筋混凝土冠梁，钢筋绑扎应避开型钢，冠梁与型钢接触处，在型钢外表面用油毡纸或泡沫包裹隔离，以便于型钢起拔回收；如果采用预制冠梁，则可在完成其功效后一并拆除回收，重复使用；
步骤i、拔除型钢：待基坑回填完成后，用专用起拔机将型钢起拔回收，对于拔除型钢后在水泥土桩上留下的空洞，用水泥浆或水泥土浆液灌满，空洞距孔口以下1～2m范围用粘土封住。
实施例二：
与实施例一不同之处在于：步骤i中，当地面空间狭窄，专用起拔机无操作空间，用千斤顶将型钢进行预先起拔，待达到一定高度后，如拔出1m后，用塔吊或吊车将型钢整根拔起回收。
实施例三：
与实施例一不同之处在于：将步骤e替换为以下步骤e1：用吊车吊住灌注导管，将导管的进料口用密封软管与地泵进行连接；将步骤f替换为以下步骤f1：压灌水泥土桩体施工：灌注导管底部设有阀门，导管下放入孔底过程中，阀门关闭，避免孔内泥浆进入导管；导管下至孔底，将事先搅拌好的水泥土浆液灌入地泵，启动地泵，地泵将水泥土浆液通过导管压向孔底，水泥土浆液冲开导管底部阀门，进入孔内；边压灌边提起导管，始终保持导管埋在水泥土浆液中的长度不少于2m，直至压灌到设计标高。
此外，为了进一步提高止水帷幕的可靠性，支护桩施工完成后，随着基坑的开挖，在基坑内壁分层实施可拆式锚杆，并挂网喷射混凝土。当基础施工完成，且基坑肥槽回填达到锚杆高度时，逐层拆除锚杆，回收利用。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种型钢压灌水泥土帷幕支护桩的施工方法，其特征在于包括以下施工步骤：
步骤a、测量放样：根据设计测量放样出支护桩桩位，并做好标记；
步骤b、旋挖钻机就位：钻机就位，钻头对准桩位中心，调整钻机水平和垂直度；
步骤c、钻孔：按照设计直径和设计深度进行钻孔，同时切削相邻止水桩的一部分，使施工完成后的支护桩能够与止水桩形成咬合；
步骤d、水泥土浆液配制：在拌合站配制水泥土浆液用罐车运至现场或在施工现场用强制式搅拌机拌制水泥土浆；
步骤e、长螺旋钻机就位：钻机就位，将钻机的软管一端与地泵相连，另一端与钻机的空心钻杆相连；
步骤f、压灌水泥土桩体施工：钻机的空心钻杆下至孔底，将事先搅拌好的水泥土浆液灌入地泵，启动地泵将水泥土浆液通过钻杆压入孔底，冲开钻杆底部阀门，将水泥土浆液压入孔内，边压灌边提起钻杆，始终保持钻杆埋在水泥土浆液中的长度不少于2m，直至压灌到设计标高；
步骤g、插入型钢：提前在型钢外侧涂抹脱模油，在水泥土桩初凝前插入型钢，形成水泥土型钢桩；
步骤h、冠梁施工：在水泥土型钢桩的桩顶做冠梁，将多根桩连成整体；
步骤i、拔除型钢：待基坑回填完成后，用机械将型钢拔出，留下的空洞，用水泥浆或水泥土浆液灌满。
2.根据权利要求1所述的一种型钢压灌水泥土帷幕支护桩的施工方法，其特征在于：步骤d中每1m3体积水泥土浆液配方为：水泥150～450kg，土800～1200kg，石屑400～800kg，加重剂100～300kg，粉煤灰50～150kg，水泥土浆液容重1400～2000kg/m3，试块28天抗压强度≥0.8MPa，渗透系数≤1.0×10-6cm/s。
3.根据权利要求1所述的一种型钢压灌水泥土帷幕支护桩的施工方法，其特征在于：型钢为H型钢。
4.根据权利要求1所述的一种型钢压灌水泥土帷幕支护桩的施工方法，其特征在于：型钢底部加工成尖头。
5.根据权利要求1所述的一种型钢压灌水泥土帷幕支护桩的施工方法，其特征在于：型钢上端高出冠梁顶面0.5～1.0m，并在型钢上打孔。
6.根据权利要求1所述的一种型钢压灌水泥土帷幕支护桩的施工方法，其特征在于：步骤i中，留下的空洞距孔口以下1～2m范围用粘土封住。
7.根据权利要求1~6中任意一项所述的一种型钢压灌水泥土帷幕支护桩的施工方法，其特征在于：步骤i中，型钢采用专用起拔机拔出回收。
8.根据权利要求1~6中任意一项所述的一种型钢压灌水泥土帷幕支护桩的施工方法，其特征在于：步骤i中，当地面空间狭窄时，先用千斤顶将型钢拔起一定高度后，再用起重设备吊起回收。
9.根据权利要求1所述的一种型钢压灌水泥土帷幕支护桩的施工方法，其特征在于：将步骤e替换为以下步骤e1：用吊车吊住灌注导管，将导管的进料口用密封软管与地泵进行连接；将步骤f替换为以下步骤f1：压灌水泥土桩体施工：导管下至孔底，将事先搅拌好的水泥土浆液灌入地泵，启动地泵将水泥土浆液通过导管压入孔底，冲开导管底部阀门，将水泥土浆液压入孔内，边压灌边提起导管，始终保持导管埋在水泥土浆液中的长度不少于2m，直至压灌到设计标高。
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