CN107700508A - 一种型钢搅喷水泥土帷幕支护桩的施工方法 - Google Patents

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黄鑫峰
刘志刚
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Abstract

本发明公开了一种型钢搅喷水泥土帷幕支护桩的施工方法。其技术方案要点是包括以下施工步骤：测量放样,旋挖钻机就位,钻孔,孔内填土、孔外造浆,长螺旋旋喷搅拌钻机就位,水泥土桩搅喷施工,插入型钢，冠梁施工和拔除型钢。该方法能适用于硬土层、砂卵石层施工；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；搅喷成的支护桩不依赖原状土，成桩质量好。

Description

一种型钢搅喷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，特别涉及一种型钢搅喷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、搅拌桩机或长螺旋旋喷搅拌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，但在北方地区硬土层中施工就显得力不从心，尤其遇到砂层、砂卵石地层，更是不能达到设计深度，不再适用。例如，到目前为止，在北京地区采用三轴搅拌机施工水泥土连续墙仅有一个案例，而且未涉及到北京的砂卵石地层。
发明内容
本发明的目的是提供一种型钢搅喷水泥土帷幕支护桩的施工方法，该方法能适用于硬土层、砂卵石层中支护桩的施工；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；搅喷成的支护桩不依赖原状土，成桩质量好。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种型钢搅喷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、孔内填土、孔外造浆：在已钻好的孔内填入好土，在孔外的拌浆池中拌制水泥浆；
步骤e、长螺旋旋喷搅拌钻机就位：钻机就位，连接高压泵和高压管；
步骤f、水泥土桩搅喷施工：打开高压泵，启动长螺旋旋喷搅拌钻机，进行低压旋喷搅拌钻进；钻头到达孔底后，进行高压旋喷水泥浆，同时将水泥浆与孔内的土进行搅拌，并匀速提升钻头,直至搅喷到设计桩顶标高；
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，该方法能适用于硬土层、砂卵石层中支护桩的施工；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；搅喷成的支护桩不依赖原状土，成桩质量好。
作为优选地，步骤d中在孔内填砂性土或粉土。
通过采用上述技术方案，砂性土或粉土能够更好地与水泥浆搅拌混合，形成密实度更高的水泥土桩，增加止水效果。
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，型钢上端高出桩顶冠梁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，可对型钢高出桩顶的部分进行夹持，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。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、该方法能适用于硬土层、砂卵石层等硬质地层中支护桩的施工；
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，搅喷成的止水桩更均匀密实，提高了止水帷幕的可靠性；
4、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；
5、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是型钢搅喷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，一种型钢搅喷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、孔内填土、孔外造浆：旋挖钻机成孔后，在孔内回填好土；为了便于搅喷实施，回填土优选砂性土，也可是粉土或其他土，但不能是有机质含量高的土，尤其不能用泥炭土；冬季施工时需用热水拌制水泥土浆，必要时加入防冻剂等外加剂，为更节约环保可掺入粉煤灰等工业废料；回填土太干燥时，应加水湿润；回填土顶部高度应比设计桩顶位置高0.5m；
在搅浆机中进行水泥浆的配制，一般水灰比可用1.3～1.5，搅好后过60目以细振动筛，存入储浆池；水泥必须具备出厂质量证明书，并按批次进行取样检测；
步骤e、长螺旋旋喷搅拌钻机就位：钻机就位，钻头中心对准孔位中心，将抽浆管一头放入储浆池，另一头与高压泵连接，高压泵与钻机用高压管进行连接；
步骤f、水泥土桩搅喷施工：打开高压泵，将压力控制在0.5～1.0MPa，长螺旋旋喷搅拌钻机启动，均速钻入孔底，边钻入边旋喷搅拌；钻头到达孔底后，进行高压旋喷水泥浆，同时将水泥浆与孔内的土进行搅拌形成水泥土桩；高压旋喷水泥浆的压力控制在20～30MPa；高压旋喷搅拌过程中，将钻头匀速提升，利用变频器控制提速，提升速度应控制在0.5～1.0m/min，直至搅喷到设计桩顶标高；提升过程中在桩底以上2m范围内和桩头以下2m范围内应反复多次搅喷，使该部位的回填土与水泥浆搅拌更充分；例如钻头提升至孔底以上2m时，钻机再次向孔底钻入，同时进行高压搅喷，循环2次后，继续向上提升；必要时可以再次下入一定深度进行局部或整体搅喷水泥浆；
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。
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 (8)

1.一种型钢搅喷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、孔内填土、孔外造浆：在已钻好的孔内填入好土，在孔外的拌浆池中拌制水泥浆；
步骤e、长螺旋旋喷搅拌钻机就位：钻机就位，连接高压泵和高压管；
步骤f、水泥土桩搅喷施工：打开高压泵，启动长螺旋旋喷搅拌钻机，进行低压旋喷搅拌钻进；钻头到达孔底后，进行高压旋喷水泥浆，同时将水泥浆与孔内的土进行搅拌，并匀速提升钻头,直至搅喷到设计桩顶标高；
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所述的一种型钢搅喷水泥土帷幕支护桩的施工方法，其特征在于：步骤d中在孔内填砂性土或粉土。
3.根据权利要求1所述的一种型钢搅喷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所述的一种型钢搅喷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所述的一种型钢搅喷水泥土帷幕支护桩的施工方法，其特征在于：型钢上端高出桩顶冠梁0.5～1.0m，并在型钢上打孔。
6.根据权利要求1所述的一种型钢搅喷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搅喷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搅喷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。
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