CN108643166B - 一种削弱打拔钢板桩土层振动的施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钢板桩基坑支护施工技术，特别涉及一种削弱打拔钢板桩土层振动的施工方法：在钢板桩的形心位置处钻入注水管至设定深度；旋转提升注水管，同时向钻孔中注高压水形成水土混合柱体；将钢板桩打入水土混合柱体；在钢板桩两侧钻入注浆管，注浆管钻至钢板桩设定深度后注入水泥浆形成水泥土柱体。本发明可降低打拔钢板对土层的振动影响，并解决了拔出钢板桩后的土层填缝问题。利用高压旋喷桩机施工特点，在打钢板桩时注入高压水，拔钢板桩时注入缓凝水泥浆，削弱土层强度，减小液压振动锤的激振力，保护了周边建筑物的安全。拔出钢板桩时，水泥土自然把孔隙填实，不必再次处理桩缝施工。施工机械化施工程度高，施工效率快。

Description

一种削弱打拔钢板桩土层振动的施工方法
技术领域
本发明涉及钢板桩基坑支护施工技术，特别涉及一种削弱打拔钢板桩土层振动的施工方法。
背景技术
随着我国城市化进程的推进，在城区需要大量建设地下综合管廊，钢板桩作为管廊沟槽的围护结构，具有施工速度快、性能可靠、造价较低廉、可重复使用、无污染、无其他水泥类围护体的龄期要求，施工便捷等优点得到广泛使用。
钢板桩一般采用液压振动锤施工方式打拔，其缺点是打拔过程中会产生很大的土层振动，而往往综合管廊工程附近都有已建建筑，受打拔钢板桩振动影响，已有建筑会产生开裂、下沉等安全事故。
在一些工程中，采用免共振振动锤打拔钢板桩施工来解决土层振动影响。由于该设备价格昂贵，施工费用高而使用受到限制，对拔出钢板桩土层填缝问题也需单独采取其他施工措施处理。
发明内容
本发明的目的是提供一种削弱打拔钢板桩土层振动的施工方法，可降低打拔钢板对土层的振动影响，并解决了拔出钢板桩后的土层填缝问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种削弱打拔钢板桩土层振动的施工方法，步骤如下：
S1.确定钢板桩预置位置，并根据钢板桩预置位置确定钢板桩的形心位置；
S2.在钢板桩的形心位置处钻孔并探入注水管，使注水管到达预置钢板桩的设定深度；
S3.旋转提升注水管，同时向形成的钻孔中注高压水切割土体形成水土混合柱体，注水水压为15-25Mpa；
S4.将钢板桩打入水土混合柱体；
S5.开挖土方建设地下工程，建设完毕后回填土方；
S6.在钢板桩两侧15-20cm处钻入注浆管，注浆管钻至钢板桩的设定深度后开始一边提升一边注入水泥浆形成水泥土柱体，水泥浆注入压力为20-30MPa。
通过采用上述技术方案，打钢板桩时利用高压水，拔钢板时注入缓凝水泥浆，削弱土层强度，减小锤击的激振力，由于存在软弱的柱状土包裹，隔离/降低了钢板桩对土层的振动影响，能保护周边建筑物的安全。拔出钢板桩的同时，水泥土自然把桩缝孔隙填实，不必再次处理桩缝施工。
优选的，所述步骤S3中，相邻的水土混合柱体的形心分别位于钢板桩中心线的两侧，且与钢板桩中心线的距离相等。
通过采用上述技术方案，相邻水土混合柱体的变形可互相补偿而抵消，降低了对周围建筑的影响。
优选的，所述步骤S4中，相邻钢板桩相连，并关于其连接点成中心对称。
通过采用上述技术方案，打入钢板桩造成的水土混合柱体变形关于钢板桩中心线对称，可相互抵消而减小变形程度。
优选的，所述步骤S4中，钢板桩形心位置与水土混合柱体的圆心位置重合。
通过采用上述技术方案，钢板桩可以很轻松地插入软弱的土层内，桩身和两侧的锁扣结构所受阻力小，因此不会变形。
优选的，所述步骤S4中，钢板桩为拉森钢板桩，相邻拉森钢板桩边缘锁扣连接。
通过采用上述技术方案，利用锁扣结构将若干拉森钢板桩连为一体，有利于单个拉森钢板桩位置状态的保持。
优选的，所述步骤S6中，所述水泥浆内掺入缓凝剂，缓凝剂质量占水泥浆质量的0.5%。
通过采用上述技术方案，目的在于延缓水泥浆初凝时间，使拔桩时桩侧土层阻力减小，只需要很小的力即可将钢板桩拔出。软弱的水泥土可以隔离振动影响，拔出钢板桩后的孔隙由水泥浆自然封闭，防止周边土层的位移变形。
优选的，所述步骤S6中，注浆管采用120°摆喷方式提升，水泥土柱体横截面呈扇形。
通过采用上述技术方案，扇形的水泥土柱体既即可以填满钢板桩的侧面，又能成拱形与土层接触，使土层均匀受力。
优选的，所述步骤S4中，在地面上安装导向架，导向架上设有用于击打钢板桩的液压振动锤。
通过采用上述技术方案，利用导向架对液压振动锤精确导向，保证钢板桩竖直打入的精度。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
利用高压旋喷桩机施工特点，在打钢板桩时注入高压水，拔钢板桩时注入缓凝水泥浆，削弱土层强度，减小液压振动锤的激振力，由于存在软弱的柱状土体包裹，隔离了钢板桩对土层振动影响，能保护周边建筑物的安全。拔出钢板桩的同时，水泥土自然把桩缝孔隙填实，不必再次处理桩缝施工。本施工方法机械化施工程度高，施工效率快，操作方便。
附图说明
图1是钢板桩形心分布俯视图；
图2是形成水土混合柱体的施工示意图；
图3是钢板桩与水土混合柱体的位置分布俯视图；
图4是将钢板桩插入水土混合柱体的施工示意图；
图5是钢板桩与水泥土柱体的位置分布俯视图；
图6是向钢板桩两侧注浆的示意图；
图7是将钢板桩拔出缓凝水泥浆的施工示意图。
图中，1、钢板桩；10、钢板桩的形心；2、注水管；3、水土混合柱体；4、注浆管；5、水泥土柱体；6、导向架；7、钢板桩中心线；8、高压旋喷桩机；9、振动锤桩机；11、缓凝水泥浆。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
某城市管廊建设工程的基坑支护采用拉森钢板桩，基坑开挖5.0m，钢板桩1桩长为12.0m，周边已建建筑较多，部分建筑年代老、质量差，应采用削弱打拔钢板桩1土层振动的施工方法，步骤如下：
1、打钢板桩施工准备：（1）机械设备准备：高压旋喷桩机8、液压振动锤桩机9、导向架6；（2）材料准备：12.0m长的钢板桩1。
2、定位放线：如图1所示，采用全站仪、水准仪定出钢板桩的形心10位置，所有钢板桩1排成一排，且首尾锁扣相连。所有的相邻钢板桩1位于一条直线两侧，且相邻的钢板桩的形心10关于该直线上的点成中心对称，该直线为钢板桩中心线7。
3、如图2所示，采用高压旋喷桩机8在钢板桩的形心10钻入注水管2，钻到12.0m深度后开始旋转提升并注入15-25MPa高压水，一般采用20MPa,利用高压水射流切割土体形成直径400mm的水土混合柱体3。
4、如图3、图4所示，当高压旋喷桩机8施工到打钢板桩1安全距离以外时，安装导向架6（见图2），利用导向架6上的液压振动锤将钢板桩1打入水土混合柱体3，钢板桩的形心10与水土混合柱体3的圆心位置重合。钢板桩1可以很轻松地插入软弱的土层内，桩身和两侧的锁扣结构所受阻力小，因此不会变形。将钢板桩1打入水土混合柱体3时，由于存在软弱的柱状土包裹，隔离/降低了钢板桩1对土层的振动影响，能保护周边建筑物的安全。
5、重复3-4步骤直至钢板桩1施打完毕。
6、土方开挖→地下管廊施工→土方回填。
7、拔钢板桩施工准备：（1）机械设备准备：高压旋喷桩机8、液压振动锤桩机9；（2）材料准备：P.O 42.5水泥、水泥缓凝剂。
8、缓凝水泥浆制备：水灰比为1:2，缓凝剂掺入量为0.5%（与水泥的质量比），水泥浆的初凝时间为6小时。掺入缓凝剂目的在于延缓水泥浆初凝时间，使拔桩时桩侧土层阻力减小，只需要很小的力即可将钢板桩拔出。软弱的水泥土可以隔离振动影响，拔出钢板桩后的孔隙由水泥浆自然封闭，防止周边土层的位移变形。
9、如图5、图6所示，采用高压旋喷桩机8在钢板桩1两侧15cm处钻入注浆管4，钻到12.0m后开始采用120º摆喷方式提升，并注入20-30MPa高压水泥浆，一般采用25MPa。
10、如图6、图7所示，待高压旋喷桩机8施工到拔钢板桩1安全距离以外时，开始拔出钢板桩1，而后缓凝水泥浆11自行填埋孔隙后凝固成水泥土柱体5。
11、重复9~10步骤直至钢板桩1全部拔出。
12、场地平整，施工结束。
上述的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 (3)

1.一种削弱打拔钢板桩土层振动的施工方法，其特征在于，步骤如下：
S1.确定钢板桩（1）预置位置，并根据钢板桩（1）预置位置确定钢板桩的形心（10）位置；
S2.在钢板桩的形心（10）位置处钻孔并探入注水管（2），使注水管（2）到达预置钢板桩（1）的设定深度；
S3.旋转提升注水管（2），同时向形成的钻孔中注高压水切割土体形成水土混合柱体（3），注水水压为15-25Mpa；步骤S3中，相邻的水土混合柱体（3）的形心分别位于钢板桩中心线（7）的两侧，且与钢板桩中心线（7）的距离相等；
S4.将钢板桩（1）打入水土混合柱体（3）；步骤S4中，相邻钢板桩（1）相连，并关于其连接点成中心对称；钢板桩的形心（10）位置与水土混合柱体（3）的圆心位置重合；
S5.开挖土方建设地下工程，建设完毕后回填土方；
S6.在钢板桩（1）两侧15-20cm处钻入注浆管（4），注浆管（4）钻至钢板桩（1）的设定深度后开始一边提升一边注入水泥浆形成水泥土柱体（5），水泥浆注入压力为20-30MPa；
所述步骤S6中，所述水泥浆内掺入缓凝剂，缓凝剂质量占水泥浆质量的0.5%，所述步骤S6中，注浆管（4）采用120°摆喷方式提升，水泥土柱体（5）横截面呈扇形。
2.根据权利要求1所述的一种削弱打拔钢板桩土层振动的施工方法，其特征在于：所述步骤S4中，钢板桩（1）为拉森钢板桩，相邻钢板桩（1）边缘锁扣连接。
3.根据权利要求1所述的一种削弱打拔钢板桩土层振动的施工方法，其特征在于：所述步骤S4中，在地面上安装导向架（6），导向架（6）上设有用于击打钢板桩（1）的液压振动锤。
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