CN109306700A - 支护止水一体化围护结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种支护止水一体化围护结构及其施工方法，其中支护止水一体化围护结构包括：一体成型的多个支撑桩和多个止水桩，所述支撑桩与所述止水桩部分重叠连接地沿一方向相互间隔分布，所述支撑桩与所述止水桩的重叠部的宽度大于等于200mm；所述支撑桩包括刚性桩或劲性复合桩，所述止水桩包括水泥土桩。本发明的一种支护止水一体化围护结构及其施工方法，可在满足变形控制要求和止水效果的基础上，降低施工成本，并具有灵活性高、施工效率高的优点。

Description

支护止水一体化围护结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及基坑围护结构领域，尤其涉及一种支护止水一体化围护结构及其施工方法。

背景技术

一般深度基坑常规的垂直开挖围护形式主要有钢板桩、SMW工法桩和钻孔灌注桩。

钢板桩的优点是施工速度快，可回收，造价相对较低，但其刚度较小，只适用于对变形要求不高的工程，使用范围受限，且虽说拉森钢板桩小齿口扣接有止水功能，但止水效果相对来说较差。

钻孔灌注桩受力性能可靠，工艺成熟，且桩径可根据挖深灵活调整，变形控制较好，但是常规泥浆护壁正反循环钻孔灌注桩施工速度慢，效率低、工序繁琐、机械设备和人工投入大，且施工中对废弃的泥浆处理不当，对环境有一定的影响，另外，当存在含水层时，还须在围护桩外围单独做一道止水帷幕，造价高。

SMW工法桩是在水泥土搅拌桩内插入型钢的工法，因此具有承力和止水两种功能，且型钢可回收，造价较低，但是SMW工法桩存在选型范围窄，水泥土的弹性模量远小于混凝土的弹性模量，刚度较灌注桩差，且造价受工期影响较大等缺点。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种支护止水一体化围护结构及其施工方法，可在满足变形控制要求和止水效果的基础上，降低施工成本，并具有灵活性高、施工效率高的优点。

为了实现上述目的，本发明提供一种支护止水一体化围护结构，包括一体成型的多个支撑桩和多个止水桩，所述支撑桩与所述止水桩部分重叠连接地沿一方向相互间隔分布，所述支撑桩与所述止水桩的重叠部的宽度大于等于200mm；所述支撑桩包括刚性桩或劲性复合桩，所述止水桩包括水泥土桩。

优选地，所述刚性桩包括一混凝土桩体和一钢筋笼，所述钢筋笼插设于所述混凝土桩体内；所述劲性复合桩包括一水泥桩或一复合水泥桩和插设于所述水泥桩或所述复合水泥桩内的一型钢，或包括所述水泥桩或所述复合水泥桩和插设于所述水泥桩或所述复合水泥桩内的一预制桩。

优选地，所述混凝土桩体的材质为超流态混凝土；所述复合水泥桩的材质包括水泥和粉煤灰，或包括水泥和矿渣，或包括水泥和粘土。

优选地，所述型钢外表面涂覆形成一隔离剂层，所述隔离剂层外包覆有一隔离件。

优选地，所述隔离件包括隔离油毡。

本发明的一种基于本发明所述的支护止水一体化围护结构的施工方法，包括步骤：

S1：根据实际变形控制要求和施工成本要求确定待施工的所述支护止水一体化围护结构的所述支撑桩的种类，所述支撑桩的种类包括所述刚性桩和所述劲性复合桩；

S2：将待施工的所述支护止水一体化围护结构划分为多个桩组，每一所述桩组包括相邻的一所述支撑桩和一所述止水桩；

S3：按照一预设方向依次钻设各所述桩组，同一所述桩组的所述支撑桩和所述止水桩同时钻进施工，所述支撑桩对应的所述桩孔钻至孔底后上提钻杆时压灌灌浆，所述止水桩钻进和提升时均需压浆并使浆液与地基土搅拌均匀；

S4：根据所述支撑桩的种类在与所述支撑桩对应的所述桩孔内插入所述钢筋笼、所述型钢或所述预制桩。

优选地，在所述S1步骤中，当所述实际变形控制要求大于等于一第一预设目标时，所述支撑桩的种类确定为所述刚性桩；当所述实际变形控制要求小于已第二预设目标且所述施工成本要求小于一第三预设目标时，所述支撑桩的种类确定为劲性复合桩。

优选地，所述S3步骤中，通过一一体化施工装置同时钻进施工所述支撑桩和所述止水桩所对应的所述桩孔，所述支撑桩的所述桩孔钻至孔底后上提钻杆时压灌灌浆，所述止水桩的所述桩孔钻进和提升时均需压浆并使浆液与地基土搅拌均匀；

所述一体化施工装置包括一长螺旋取土钻杆、一螺旋搅拌钻杆、至少一动力头、一第一泵送机构和一第二泵送机构，所述长螺旋取土钻杆和螺旋搅拌钻杆相互平行并与所述动力头传动连接，所述第一泵送机构连接所述长螺旋取土钻杆，所述第二泵送机构连接所述螺旋搅拌钻杆；

所述长螺旋取土钻杆用于钻设形成与所述支撑桩对应的桩孔；所述螺旋搅拌钻杆用于钻设形成与所述止水桩对应的桩孔；

当所述支撑桩的种类确定为所述刚性桩时，所述第一泵送机构用于泵送超流态混凝土；

当所述支撑桩的种类确定为劲性复合桩时，所述第一泵送机构用于泵送水泥浆或复合水泥浆；

所述第二泵送机构用于泵送水泥浆。

优选地，在所述S4步骤中：

当所述支撑桩的种类确定为所述刚性桩时，与所述支撑桩对应的所述桩孔在所述压灌灌浆步骤后立即通过一插筋器插入所述钢筋笼；

当所述支撑桩的种类确定为劲性复合桩时，与所述支撑桩对应的所述桩孔在所述压灌灌浆步骤后且在灌入的浆体初凝前，利用自重插入所述型钢或所述预制桩。

优选地，当所述支撑桩的种类确定为劲性复合桩且所述支撑桩插入的是所述型钢时，所述S4步骤后还包括步骤：

将所述型钢自所述桩孔中拔出回收，并对拔出所述型钢后形成的空隙注浆充填。

本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：

支撑桩与止水桩的重叠部的宽度大于等于200mm，支撑桩与止水桩相互重叠咬合的结构，提高了支护止水一体化围护结构的刚度，可满足变形控制的要求。支撑桩作为围护结构的受力体，支撑桩和止水桩共同作用提供止水作用。施工方法中，由于一体化施工装置的采用，使得本发明既可以施工劲性复合桩，又可以施工钢筋混凝土桩，一台设备可有两种工法无需调换施工设备，降低了施工成本，提高了施工效率；同时，解决了传统的SMW工法桩只能施工水泥土搅拌桩内插型钢的劲性复合桩，若刚度不能满足要求或者由于工期较长，租赁型钢代价更高时，则只能采取其他方案的问题。通过同时施工支撑桩和止水桩，且支撑桩和止水桩相互搭接咬合，可达到与传统灌注桩支护同等的刚度即变形控制的要求，由于支撑桩是长螺旋钻孔压灌工艺，其施工速度较常规泥浆护壁正反循环工艺快，且无泥浆排放，相较于传统灌注桩加止水帷幕方案，省去了一排止水帷幕，既节约了造价，又节省了施工空间。另外，本发明的施工方法，一体化施工装置的钻杆可根据实际需要选取使用，由于长螺旋钻杆尺寸类型多，并可根据所需桩径选择内插筋体，不受传统双轴或三轴水泥土搅拌桩机钻杆尺寸类型少的限制，设计、施工都更灵活；可避免传统SMW工法桩尺寸比较固定，在某些工程中不可避免会出现浪费的问题。

附图说明

图1为本发明实施例一的支护止水一体化围护结构的结构示意图；

图2为本发明实施例二的支护止水一体化围护结构的结构示意图。

图3为本发明实施例的支护止水一体化围护结构的施工方法的流程图；

图4为本发明实施例的一体化施工装置的结构示意图。

具体实施方式

下面根据附图1～图4，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。

请参阅图1，本发明实施例一的一种支护止水一体化围护结构，包括一体成型的多个支撑桩1和多个止水桩2，支撑桩1与止水桩2部分重叠连接地沿一方向相互间隔分布，支撑桩1与止水桩2的重叠部的宽度d大于等于200mm；支撑桩1采用刚性桩，止水桩2采用水泥土桩。

支撑桩1与止水桩2的重叠部的宽度d大于等于200mm，支撑桩1与止水桩2相互重叠咬合的结构，提高了支护止水一体化围护结构的刚度，可满足变形控制的要求。支撑桩1作为围护结构的受力体，支撑桩1和止水桩2共同作用提供止水作用。

刚性桩包括一混凝土桩体11和一钢筋笼12，钢筋笼12插设于混凝土桩体11内。混凝土桩体11的材质为超流态混凝土。

另外，可在桩顶设圈梁将刚性桩或劲性复合桩连为一体，必要时设置支撑。

请参阅图2，本发明实施例二的一种支护止水一体化围护结构，其结构与实施例一的结构基本相同，其区别在于，支撑桩1采用劲性复合桩。

劲性复合桩包括一水泥桩13和插设于水泥桩13的一型钢14。

在其他实施例中，劲性复合桩包括一复合水泥桩和插设于复合水泥桩内的型钢14。复合水泥桩的材质包括水泥和粉煤灰，或包括水泥和矿渣，或包括水泥和粘土。

在其他实施例中，劲性复合桩也可包括水泥桩或复合水泥桩和插设于水泥桩或复合水泥桩内的一预制桩。

型钢14外表面涂覆形成一隔离剂层，隔离剂层外包覆有一隔离件。隔离件包括隔离油毡。隔离剂层和隔离件的采用，便于后期型钢14的回收。

请参阅图1～图4，一种基于本实施例的支护止水一体化围护结构的施工方法，包括步骤：

S1：根据实际变形控制要求和施工成本要求确定待施工的支护止水一体化围护结构的支撑桩1的种类，支撑桩1的种类包括刚性桩和劲性复合桩。

在S1步骤中，当实际变形控制要求大于等于一第一预设目标时，支撑桩1的种类确定为刚性桩；当实际变形控制要求小于已第二预设目标且施工成本要求小于一第三预设目标时，支撑桩1的种类确定为劲性复合桩。

S2：将待施工的支护止水一体化围护结构划分为多个桩组，每一桩组包括相邻的一支撑桩1和一止水桩2。

S3：按照一预设方向依次钻设各桩组，同一桩组的支撑桩1和止水桩2同时钻进施工，支撑桩1对应的桩孔钻至孔底后上提钻杆时压灌灌浆，止水桩2钻进和提升时均需压浆并使浆液与地基土搅拌均匀。

在S3步骤中，通过一一体化施工装置同时钻进施工支撑桩1和止水桩2所对应的桩孔，支撑桩1的桩孔钻至孔底后上提钻杆时压灌灌浆，止水桩2的桩孔钻进和提升时均需压浆并使浆液与地基土搅拌均匀；

一体化施工装置3包括一长螺旋取土钻杆31、一螺旋搅拌钻杆32、至少一动力头33、一第一泵送机构34和一第二泵送机构35，长螺旋取土钻杆31和螺旋搅拌钻杆32相互平行并与动力头33传动连接，第一泵送机构34连接长螺旋取土钻杆31，第二泵送机构35连接螺旋搅拌钻杆32；

长螺旋取土钻杆31用于钻设形成与支撑桩1对应的桩孔；螺旋搅拌钻杆32用于钻设形成与止水桩2对应的桩孔；

两钻杆下沉和提升的速度既要满足水泥土桩的水泥掺入量和均匀性要求，又要满足边提升边压浆的工序质量要求。

当支撑桩1的种类确定为刚性桩时，第一泵送机构34用于泵送超流态混凝土；

当支撑桩1的种类确定为劲性复合桩时，第一泵送机构34用于泵送水泥浆或复合水泥浆；

第二泵送机构35用于泵送水泥浆。

S4：根据支撑桩1的种类在与支撑桩1对应的桩孔内插入钢筋笼12、型钢14或预制桩。

其中，在S4步骤中：

当支撑桩1的种类确定为刚性桩时，与支撑桩1对应的桩孔在压灌灌浆步骤后立即通过一插筋器插入钢筋笼12；

当支撑桩1的种类确定为劲性复合桩时，与支撑桩1对应的桩孔在压灌灌浆步骤后且在灌入的浆体初凝前，利用自重插入型钢14或预制桩。

另外，当支撑桩1的种类确定为劲性复合桩且支撑桩1插入的是型钢14时，S4步骤后还包括步骤：

将型钢14自桩孔中拔出回收，并对拔出型钢14后形成的空隙注浆充填。

本发明实施例的一种基于本实施例的支护止水一体化围护结构的施工方法，其支撑桩1工艺为长螺旋钻孔压灌法，既可以压灌混凝土，又可以压水泥浆或复合水泥浆，因此，既可以施工刚性的钢筋混凝土桩，又可以施工劲性复合桩；止水作用由支撑桩1和止水桩2共同承担，同时施工。

另外，由于一体化施工装置3的采用，使得本发明则既可以施工劲性复合桩，又可以施工钢筋混凝土桩，一台设备可有两种工法，降低了施工成本，提高了施工效率；同时，解决了传统的SMW工法桩只能施工水泥土搅拌桩内插型钢的劲性复合桩，若刚度不能满足要求或者由于工期较长，租赁型钢代价更高时，则只能采取其他方案的问题。

通过同时施工支撑桩1和止水桩2，且支撑桩1和止水桩2相互搭接咬合，可达到与传统灌注桩支护同等的刚度即变形控制的要求，由于支撑桩1是长螺旋钻孔压灌工艺，其施工速度较常规泥浆护壁正反循环工艺快，且无泥浆排放，相较于传统灌注桩加止水帷幕方案，省去了一排止水帷幕，既节约了造价，又节省了施工空间。

另外，本发明的施工方法，一体化施工装置3的钻杆可根据实际需要选取使用，由于长螺旋钻杆尺寸类型多，并可根据所需桩径选择内插筋体，不受传统双轴或三轴水泥土搅拌桩机钻杆尺寸类型少的限制，设计、施工都更灵活；避免了传统SMW工法桩尺寸比较固定，在某些工程中不可避免会出现浪费的问题。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种支护止水一体化围护结构，其特征在于，包括一体成型的多个支撑桩和多个止水桩，所述支撑桩与所述止水桩部分重叠连接地沿一方向相互间隔分布，所述支撑桩与所述止水桩的重叠部的宽度大于等于200mm；所述支撑桩包括刚性桩或劲性复合桩，所述止水桩包括水泥土桩。

2.根据权利要求1所述的支护止水一体化围护结构，其特征在于，所述刚性桩包括一混凝土桩体和一钢筋笼，所述钢筋笼插设于所述混凝土桩体内；所述劲性复合桩包括一水泥桩或一复合水泥桩和插设于所述水泥桩或所述复合水泥桩内的一型钢，或包括所述水泥桩或所述复合水泥桩和插设于所述水泥桩或所述复合水泥桩内的一预制桩。

3.根据权利要求2所述的支护止水一体化围护结构，其特征在于，所述混凝土桩体的材质为超流态混凝土；所述复合水泥桩的材质包括水泥和粉煤灰，或包括水泥和矿渣，或包括水泥和粘土。

4.根据权利要求3所述的支护止水一体化围护结构，其特征在于，所述型钢外表面涂覆形成一隔离剂层，所述隔离剂层外包覆有一隔离件。

5.根据权利要求4所述的支护止水一体化围护结构，其特征在于，所述隔离件包括隔离油毡。

6.一种基于权利要求5所述的支护止水一体化围护结构的施工方法，包括步骤：

S1：根据实际变形控制要求和施工成本要求确定待施工的所述支护止水一体化围护结构的所述支撑桩的种类，所述支撑桩的种类包括所述刚性桩和所述劲性复合桩；

S2：将待施工的所述支护止水一体化围护结构划分为多个桩组，每一所述桩组包括相邻的一所述支撑桩和一所述止水桩；

S3：按照一预设方向依次钻设各所述桩组，同一所述桩组的所述支撑桩和所述止水桩同时钻进施工，所述支撑桩对应的所述桩孔钻至孔底后上提钻杆时压灌灌浆，所述止水桩钻进和提升时均需压浆并使浆液与地基土搅拌均匀；

S4：根据所述支撑桩的种类在与所述支撑桩对应的所述桩孔内插入所述钢筋笼、所述型钢或所述预制桩。

7.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于，在所述S1步骤中，当所述实际变形控制要求大于等于一第一预设目标时，所述支撑桩的种类确定为所述刚性桩；当所述实际变形控制要求小于已第二预设目标且所述施工成本要求小于一第三预设目标时，所述支撑桩的种类确定为劲性复合桩。

8.根据权利要求7所述的施工方法，其特征在于，所述S3步骤中，通过一一体化施工装置同时钻进施工所述支撑桩和所述止水桩所对应的所述桩孔，所述支撑桩的所述桩孔钻至孔底后上提钻杆时压灌灌浆，所述止水桩的所述桩孔钻进和提升时均需压浆并使浆液与地基土搅拌均匀；

所述一体化施工装置包括一长螺旋取土钻杆、一螺旋搅拌钻杆、至少一动力头、一第一泵送机构和一第二泵送机构，所述长螺旋取土钻杆和螺旋搅拌钻杆相互平行并与所述动力头传动连接，所述第一泵送机构连接所述长螺旋取土钻杆，所述第二泵送机构连接所述螺旋搅拌钻杆；

所述长螺旋取土钻杆用于钻设形成与所述支撑桩对应的桩孔；所述螺旋搅拌钻杆用于钻设形成与所述止水桩对应的桩孔；

当所述支撑桩的种类确定为所述刚性桩时，所述第一泵送机构用于泵送超流态混凝土；

当所述支撑桩的种类确定为劲性复合桩时，所述第一泵送机构用于泵送水泥浆或复合水泥浆；

所述第二泵送机构用于泵送水泥浆。

9.根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于，在所述S4步骤中：

当所述支撑桩的种类确定为所述刚性桩时，与所述支撑桩对应的所述桩孔在所述压灌灌浆步骤后立即通过一插筋器插入所述钢筋笼；

当所述支撑桩的种类确定为劲性复合桩时，与所述支撑桩对应的所述桩孔在所述压灌灌浆步骤后且在灌入的浆体初凝前，利用自重插入所述型钢或所述预制桩。

10.根据权利要求9所述的施工方法，其特征在于，当所述支撑桩的种类确定为劲性复合桩且所述支撑桩插入的是所述型钢时，所述S4步骤后还包括步骤：

将所述型钢自所述桩孔中拔出回收，并对拔出所述型钢后形成的空隙注浆充填。