CN109610470A - 一种采用三轴搅拌桩机的基坑支护施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用三轴搅拌桩机的基坑支护施工方法，步骤如下：一、开挖沟槽；二、设置导向定位型钢；三、三轴搅拌桩机就位，校正；复核三轴搅拌桩机水平和垂直度四、拌制水泥浆液，开启输浆泵和空压机，送浆和高压气体至桩机钻头，钻头下钻沟槽底面；五、钻头喷浆、喷气，并切割土体下沉至设计桩底标高；六、钻头喷浆、喷气并从设计桩底标高处提升至设计桩顶标高；搅拌桩形成；七、H型钢进场，H型钢表面涂减磨擦材料；H型钢垂直起吊，定位；八、校核H型钢垂直度；九、插入H型钢：十、固定H型钢；十一、一次施工完毕，换下一搅拌桩施工，回到步骤三循环施工，直至所有桩施工完毕；十二、若干H型钢顶端浇注形成连接梁。

Description

一种采用三轴搅拌桩机的基坑支护施工方法

技术领域

本发明涉及一种采用三轴搅拌桩机的基坑支护施工方法，属于建筑施工领域。

背景技术

基坑支护，是为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。

目前市场上基坑支护的形式包括放坡支护、SMW工法桩支护、灌注桩支护等支护形式。根据开挖深度一层地下室普遍使用小工法（即φ650SMW工法桩），二层地下室普遍使用大工法（即φ850SMW工法桩），三层地下室普遍采用灌注咬合桩或灌注桩+水泥搅拌桩止水帷幕+高压旋喷桩的形式。

SMW工法桩支护形式因其具有工期短、止水效果好、工程造价低、对环境影响小、无污染等优点，广泛应用于地铁基坑工程、市政建设工程、建筑基坑工程等。随着今后类似工程施工深度的不断增加，它在地基加固工程中的应用会越来越多，是一种很有推广前途的施工方法。

现有的三轴搅拌桩施工过程中遇到标准贯入度超过30击的铁砂地层中，使用三轴搅拌桩难以钻进，造成施工效率低，设备磨损大，水泥掺量提高等一系列问题。造成施工工期滞后。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种采用三轴搅拌桩机的基坑支护施工方法适用于铁砂地层中的施工，施工效率高，设备寿命长。

本发明的技术方案如下：

一种采用三轴搅拌桩机的基坑支护施工方法，步骤如下：

一、开挖沟槽；沟槽用于后续在其底面向下内制备搅拌桩；

二、设置导向定位型钢；在沟槽上方沿着沟槽横纵方向分别设置有水平的导向定位型钢；按设计要求在导向定位型钢上做出钻孔位置和H型钢的插入位置；

三、三轴搅拌桩机架设，三轴搅拌桩机就位，校正；复核三轴搅拌桩机水平和垂直度；其中三轴搅拌桩机的钻头包括转轴、沿着转轴的轴向长度螺旋固定绕设的若干叶片以及若干固定于叶片外沿的钻齿；若干钻齿沿着所述叶片的螺旋方向依次设置；所述钻齿一端与叶片固定，另一端为尖端；

四、拌制水泥浆液，开启输浆泵和空压机，送浆和高压气体至桩机钻头，钻头下钻沟槽底面；

五、钻头喷浆、喷气，并切割土体下沉至设计桩底标高；喷浆由输浆泵控制；喷气由空压机控制；

六、钻头喷浆、喷气并从设计桩底标高处提升至设计桩顶标高；搅拌桩形成；

七、H型钢进场，H型钢表面涂减磨擦材料；H型钢垂直起吊，定位；

八、校核H型钢垂直度；

九、插入H型钢：在搅拌桩的水泥土混合体未结硬前再将H型钢插入搅拌桩体内；

十、固定H型钢；

十一、一次施工完毕，换下一搅拌桩施工，回到步骤三循环施工，直至所有桩施工完毕；

十二、若干H型钢顶端浇注形成连接梁。

其中，上述步骤三中，三轴搅拌桩机的桩型采用Φ1050,间距750mm,搭接300mm的水泥土搅拌桩；钻机使用双电机动力头，单个电机功率132KW，或使用三电机动力头，单个电机功率90KW；钻杆及钻头采用φ1050型。

其中，上述步骤四中，对水泥浆液的要求如下：水泥掺加量的重量比为不低于20%，水灰比1.5~2.0：1，采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥。

其中，上述步骤四中，施工过程中输浆泵的泵送压力大于0.3MPa，且泵送流量恒定；三轴搅拌机搅拌下沉速度控制在1.0m/min范围内,搅拌提升速度控制在2m/min范围内，并保持匀速下沉和匀速提升；淤泥中沉桩速度控制在0.5~0.8m/min，相邻桩间歇不超过12小时，渗透系数不大于10cm/s，搅拌桩的垂直度偏差不超过0.5%，桩位偏差不大于50mm。

其中，上述步骤九中，H型钢采用HN900*300*16*28H型钢桩，在搅拌桩施工完毕后30分钟内插入，要求桩位偏差不大于±20mm，标高误差不大于±100mm，垂直度偏差不大于≤1/200。

其中，上述步骤八中，HN900*300H型钢型钢型钢须保持平直。

其中，上述步骤二的具体过程如下：垂直沟槽方向放置两根定位型钢，再在平行沟槽方向放置两根定位型钢，定位型钢之间相互连接固定。

其中，在上述步骤七-步骤九中，在两平行沟槽方向的定位型钢上固定水平的定位卡，定位卡用于H型钢的限位；将H型钢底部中心对正搅拌桩桩位中心并沿定位卡中部靠H型钢自重徐徐垂直插入搅拌桩体内，垂直度控制用线锤控制偏差不大于0.5％。

其中，上述步骤一前还包括：测量放线，施工前，先根据设计图纸和业主提供的坐标基准点，精确计算出围护中心线角点坐标或转角点坐标，利用测量仪器精确放样出围护中心线，并进行坐标数据复核，同时做好护桩；根据已知坐标进行垂直防渗墙轴线的交线定位，并提请监理进行放线复核。

其中，上述步骤一的具体过程如下：根据放样出的水泥土搅拌桩围护中心线，用PC200挖掘机沿围护中心线平行方向开掘工作沟槽，沟槽宽度根据围护结构宽度确定，场地遇有地下障碍物时，利用镐头机将地下障碍物破除干净，如破除后产生过大的空洞，则需回填压实，重新开挖沟槽，确保施工顺利进行；暗浜区埋深较深，应对浜土的有机物含进行调查，若影响成桩质量则应清除及换土。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明创新使用300*900*16*28H型钢，使SMW工法桩工艺得以在三层地下室基坑支护中得以应用，摒弃传统深基坑使用灌注桩+止水帷幕的形式，缩短工期约30%，因项围护工法一般都能通过一定施工措施回收H型钢，遂投入成本也大大降低。

2、本发明使用大功率双电机132KW动力头及配套钻杆，使φ1050工法桩施工效率及施工质量得到保障。

3、本发明使用型钢定位卡及吊筋控制H型钢垂直度以及标高位置，使得施工质量得以保证。

4、本发明使用肋板加强H型钢起拔位置，解决H型钢起拔回收时端头处容易断裂致使H型钢无法回收的问题。

5、本发明的钻头，使三轴搅拌桩机在铁砂地层钻进效率提高，减少设备磨损，提高施工效率，降低施工成本。

附图说明

图1为本发明的整体流程示意图；

图2为本发明的施工示意图；

图3为本发明的三轴搅拌桩机的钻头的结构示意图；

图4为本发明的定位卡的俯视结构示意图。

图中附图标记表示为：

1、转轴；2、叶片；3、钻齿；100、沟槽；200、导向定位型钢；300、三轴搅拌桩机；400、搅拌桩；500、H型钢；600、连接梁；700、定位卡。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。

参见图1-4，一种三轴搅拌桩机的基坑支护施工方法，步骤如下：

一、开挖沟槽100；沟槽100用于后续在其底面向下制备搅拌桩400；

二、设置导向定位型钢200；在沟槽200上方沿着沟槽100横纵方向分别设置有水平的导向定位型钢200；按设计要求在导向定位型钢200上做出钻孔位置和H型钢500的插入位置；

三、三轴搅拌桩机300架设，三轴搅拌桩机300就位，校正；复核三轴搅拌桩机300水平和垂直度；其中三轴搅拌桩机300的钻头包括转轴1、沿着转轴1的轴向长度螺旋固定绕设的若干叶片2以及若干固定于叶片2外沿的钻齿3；若干钻齿3沿着所述叶片2的螺旋方向依次设置；所述钻齿3一端与叶片2固定，另一端为尖端；该钻头特别适用于铁砂地质，钻进速度得以提升，减少设备磨损，提高施工效率，降低施工成本。

四、拌制水泥浆液，开启输浆泵和空压机，送浆和高压气体至桩机钻头，钻头下钻沟槽100底面；

五、钻头喷浆、喷气，并切割土体下沉至设计桩底标高；钻头内设有气道和浆道，气道一端设于外部通过空压机向内送气，气道另一端贯通钻头外表面；即喷气由空压机控制；浆道一端与外部的水泥浆液存储槽管道连通，且连通的管道上设有输浆泵，浆道另一端贯通钻头外表面，即喷浆由输浆泵控制；

六、钻头喷浆、喷气并从设计桩底标高处提升至设计桩顶标高；搅拌桩400形成；

七、H型钢500进场，H型钢500表面涂减磨擦材料；H型钢500垂直起吊，定位；

八、校核H型钢500垂直度；

九、插入H型钢500：在搅拌桩400的水泥土混合体未结硬前再将H型钢500插入搅拌桩400体内；

十、固定H型钢500；

十一、一次施工完毕，换下一搅拌桩400施工，回到步骤三循环施工，直至所有桩施工完毕；

十二、若干H型钢500顶端浇注形成连接梁600。

其中，上述步骤三中，三轴搅拌桩机300的桩型采用Φ1050,间距750mm,搭接300mm的水泥土搅拌桩；钻机使用双电机动力头，单个电机功率132KW，或使用三电机动力头，单个电机功率90KW；钻杆及钻头采用φ1050型。

其中，上述步骤四中，对水泥浆液的要求如下：水泥掺加量的重量比为不低于20%，水灰比1.5~2.0：1，采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥。

其中，上述步骤四中，施工过程中输浆泵的泵送压力大于0.3MPa，且泵送流量恒定；三轴搅拌机搅拌下沉速度控制在1.0m/min范围内,搅拌提升速度控制在2m/min范围内，并保持匀速下沉和匀速提升；施工时应保证水泥土能够充分搅拌混合均匀；提升速度不宜过快，避免孔壁塌方等现象；淤泥中沉桩速度控制在0.5~0.8m/min，相邻桩间歇不超过12小时，渗透系数不大于10cm/s，搅拌桩的垂直度偏差不超过0.5%，桩位偏差不大于50mm。

其中，上述步骤九中，H型钢500采用HN900*300*16*28H型钢桩，在搅拌桩施工完毕后30分钟内插入，要求桩位偏差不大于±20mm，标高误差不大于±100mm，垂直度偏差不大于≤1/200。

其中，上述步骤八中，HN900*300H型钢须保持平直，若有焊接接头，接头处须确保焊接质量满足设计要求。HN900*300H型钢在地下结构完成后予以回收，H型钢500回收应在主体地下结构施工完成、地下室外墙与搅拌墙之间回填密实后方可进行。在拆除支撑时，应将H型钢500表面留有支撑抗滑构件、电焊等清除干净，并涂抹H型钢500起拔减摩剂。隔离剂必须用电热棒加热至完全融化，用搅棒搅时感觉厚薄均匀，才能涂敷于H型钢500上，否则涂层不均匀，易剥落。如遇雨雪天，H型钢500表面潮湿，应先用抹布擦干表面才能涂刷隔离剂，不可以在潮湿表面上直接涂刷，否则将剥落。如H型钢500在表面铁锈清除后不立即涂隔离剂，必须在以后涂刷施工前抹去表面灰尘。H型钢500表面涂上涂层后，一旦发现涂层开裂、剥落，必须将其铲除，重新涂刷隔离剂。基坑开挖后，设置支撑钢牛腿时，必须清除H型钢500外露部分的涂层，方能电焊。地下结构完成后拆除支撑，必须清除钢牛腿和牛腿周围的混凝土，并磨平H型钢500表面，然后重新均匀涂刷上隔离剂，否则H型钢500将无法拔出。

H型钢500的回收流程如下：

在围护结构完成使用功能后，由总包方或监理方书面通知进场拔除。

进行拔桩起点和顺序：拔桩起点应离开角桩5根以上。可根据沉桩时的情况确定拔桩起点，必要时也可用跳拔的方法。拔桩的顺序最好与打桩时相反。

振打与振拔：拔桩时，可先用振动锤将板桩锁口振活以减小土的粘附，然后边振边拔。对较难拔除的板桩可先用柴油锤将桩振下100－300mm，再与振动锤交替振打、振拔。有时，为及时回填拔桩后的土孔，当把板桩拔至比基础底板略高时暂停引拔，用振动锤振动几分钟，尽量让土孔填实一部分。

④应保证围护外侧满足汽车吊＞6m回转半径的施工作业面。H型钢500两面用钢板贴焊加强，顶升夹具将H型钢500夹紧后，用千斤顶反复顶升夹具，直至吊车配合将H型钢500拔除。

⑤H型钢500露出地面部分，不能有串连现象，否则必须用氧气、乙炔把连接部分割除，并用磨光机磨平。

⑥桩头两面应有钢板贴焊，增加强度，检查桩头Φ40圆孔是否符合要求，若孔径不足必须改成Φ40；如孔径超过则应该割除桩头并重新开孔，每根桩头必须待两面贴焊钢板后才能对引拔阻力较大的钢板桩，采用间歇振动的方法，每次振动15min，振动锤连续不超过1．5h。

⑦对拔桩后留下的桩孔，必须及时回填处理。回填的方法采用填入法。填入法所用材料原位砂土。

其中，上述步骤二的具体过程如下：垂直沟槽100方向放置两根定位型钢200，再在平行沟槽100方向放置两根定位型钢200，定位型钢200之间相互连接固定。

其中，在上述步骤七-步骤九中，在两平行沟槽100方向的定位型钢200上固定水平的定位卡700，定位卡700用于H型钢500的限位；将H型钢500底部中心对正搅拌桩400桩位中心并沿定位卡700中部靠H型钢500自重徐徐垂直插入搅拌桩400体内，垂直度控制用线锤控制偏差不大于0.5％。

其中，上述步骤一前还包括：测量放线，施工前，先根据设计图纸和业主提供的坐标基准点，精确计算出围护中心线角点坐标或转角点坐标，利用测量仪器精确放样出围护中心线，并进行坐标数据复核，同时做好护桩；根据已知坐标进行垂直防渗墙轴线的交线定位，并提请监理进行放线复核。

其中，上述步骤一的具体过程如下：根据放样出的水泥土搅拌桩400围护中心线，用PC200挖掘机沿围护中心线平行方向开掘工作沟槽100，沟槽100宽度根据围护结构宽度确定，场地遇有地下障碍物时，利用镐头机将地下障碍物破除干净，如破除后产生过大的空洞，则需回填压实，重新开挖沟槽100，确保施工顺利进行；暗浜区埋深较深，应对浜土的有机物含进行调查，若影响成桩质量则应清除及换土。

上述步骤三的具体过程如下：孔位放样及三轴搅拌桩机300就位；在开挖的工作的沟槽100两侧的定位型钢200设计定位辅助线，按设计要求在定位辅助线上划出钻孔位置；根据确定的位置严格三轴搅拌桩机300的移动就位，就位误差不大于2cm。

上述步骤三的纠正校核过程如下：开钻前应用水平尺将平台调平，并调直机架，确保三轴搅拌桩机300机架垂直度不大于1/200；由当班班长统一指挥桩机就位，移动前看清上、下、左、右各方面的情况，发现有障碍物应及时清除，移动结束后检查定位情况并及时纠正，桩机应平稳、平正。

上述步骤七的具体过程如下：根据提供的高程控制点，用水准仪引放到定位型钢上，根据定位型钢200与H型钢500顶标高的高度差确定吊筋长度，在H型钢500两腹板外侧焊好吊装好吊具和固定钩，然后用50吨吊机起吊H型钢，用线锤校核垂直度，必须确保垂直。

还包括特殊情况处理措施：

施工过程中，如遇到停电或特殊情况造成停机导致成墙工艺中断时，均应将三轴搅拌桩机300下降至停浆点以下0.5m处，待恢复供浆时再喷浆钻搅，以防止出现不连续墙体；如因故停机时间较长，宜先拆卸输浆管路，妥为清洗，以防止浆液硬结堵管。

发现管道堵塞，应立即停泵处理。待处理结束后立即把搅拌钻具上提和下沉1.0m后方能继续注浆，等10～20秒恢复向上提升搅拌，以防断桩发生。

施工冷缝处理：由常规套钻1个孔改为套钻2个孔来增加搭接的强度和抗渗度；严格控制上提和下沉的速度，做到轻压慢速以提高搭接的质量；如上述方法无法满足要求，采取在冷缝处围护桩外侧补搅素桩方案，以防偏钻，保证补桩效果，素桩与围护桩搭接厚度约10cm，确保围护桩的止水效果。

渗漏水处理：在整个基坑开挖阶段，将组织工地现场小组常驻工地并备好相应设备及材料，密切注视基坑开挖情况，一旦发现墙体有漏点，及时进行封堵，具体采用以下两种方法补漏：

1、引流管：在基坑渗水点插引流管，在引流管周围用速凝防水水泥砂浆封堵，待水泥砂浆达到强度后，再将引流管打结。

2、双液注浆：

①配制化学浆液。

②将配制拌合好的化学浆和水泥浆分别送入贮浆桶内备用。

③注浆时启动注浆泵，通过2台注浆泵2条管路同时接上Y型接头从出口混合注入孔底被加固的土体部位。

④注浆过程中应尽可能控制流量和压力，防止浆液流失。施工前应做双液注浆初凝时间地表试验。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种采用三轴搅拌桩机的基坑支护施工方法，其特征在于：步骤如下：

一、开挖沟槽（100）；沟槽（100）用于后续在其底面向下制备搅拌桩（400）；

二、设置导向定位型钢（200）；在沟槽（200）上方沿着沟槽（100）横纵方向分别设置有水平的导向定位型钢（200）；按设计要求在导向定位型钢（200）上做出钻孔位置和H型钢的插入位置；

三、三轴搅拌桩机（300）架设，三轴搅拌桩机（300）就位，校正；复核三轴搅拌桩机（300）水平和垂直度；其中三轴搅拌桩机（300）的钻头包括转轴（1）、沿着转轴（1）的轴向长度螺旋固定绕设的若干叶片（2）以及若干固定于叶片（2）外沿的钻齿（3）；若干钻齿（3）沿着所述叶片（2）的螺旋方向依次设置；所述钻齿（3）一端与叶片（2）固定，另一端为尖端；

四、拌制水泥浆液，开启输浆泵和空压机，送浆和高压气体至桩机钻头，钻头下钻沟槽（100）底面；

五、钻头喷浆、喷气，并切割土体下沉至设计桩底标高；喷浆由输浆泵控制；喷气由空压机控制；

六、钻头喷浆、喷气并从设计桩底标高处提升至设计桩顶标高；搅拌桩（400）形成；

七、H型钢（500）进场，H型钢（500）表面涂减磨擦材料；H型钢（500）垂直起吊，定位；

八、校核H型钢（500）垂直度；

九、插入H型钢（500）：在搅拌桩（400）的水泥土混合体未结硬前再将H型钢（500）插入搅拌桩（400）体内；

十、固定H型钢（500）；

十一、一次施工完毕，换下一搅拌桩（400）施工，回到步骤三循环施工，直至所有桩施工完毕；

十二、若干H型钢（500）顶端浇注形成连接梁（600）。

2.根据权利要求1所述的采用三轴搅拌桩机的基坑支护施工方法，其特征在于：上述步骤三中，三轴搅拌桩机（300）的桩型采用Φ1050,间距750mm,搭接300mm的水泥土搅拌桩；钻机使用双电机动力头，单个电机功率132KW，或使用三电机动力头，单个电机功率90KW；钻杆及钻头采用φ1050型。

3.根据权利要求1所述的采用三轴搅拌桩机的基坑支护施工方法，其特征在于：上述步骤四中，对水泥浆液的要求如下：水泥掺加量的重量比为不低于20%，水灰比1.5~2.0：1，采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥。

4.根据权利要求1所述的采用三轴搅拌桩机的基坑支护施工方法，其特征在于：上述步骤四中，施工过程中输浆泵的泵送压力大于0.3MPa，且泵送流量恒定；三轴搅拌机搅拌下沉速度控制在1.0m/min范围内,搅拌提升速度控制在2m/min范围内，并保持匀速下沉和匀速提升；淤泥中沉桩速度控制在0.5~0.8m/min，相邻桩间歇不超过12小时，渗透系数不大于10cm/s，搅拌桩的垂直度偏差不超过0.5%，桩位偏差不大于50mm。

5.根据权利要求1所述的采用三轴搅拌桩机的基坑支护施工方法，其特征在于：上述步骤九中，H型钢（500）采用HN900*300*16*28H型钢桩，在搅拌桩施工完毕后30分钟内插入，要求桩位偏差不大于±20mm，标高误差不大于±100mm，垂直度偏差不大于≤1/200。

6.根据权利要求1所述的采用三轴搅拌桩机的基坑支护施工方法，其特征在于：上述步骤八中，HN900*300H型钢型钢型钢须保持平直。

7.根据权利要求1所述的采用三轴搅拌桩机的基坑支护施工方法，其特征在于：上述步骤二的具体过程如下：垂直沟槽（100）方向放置两根定位型钢（200），再在平行沟槽（100）方向放置两根定位型钢（200），定位型钢（200）之间相互连接固定。

8.根据权利要求1所述的采用三轴搅拌桩机的基坑支护施工方法，其特征在于：在上述步骤七-步骤九中，在两平行沟槽（100）方向的定位型钢（200）上固定水平的定位卡（700），定位卡（700）用于H型钢（500）的限位；将H型钢（500）底部中心对正搅拌桩（400）桩位中心并沿定位卡（700）中部靠H型钢（500）自重徐徐垂直插入搅拌桩（400）体内，垂直度控制用线锤控制偏差不大于0.5％。

9.根据权利要求1所述的采用三轴搅拌桩机的基坑支护施工方法，其特征在于：上述步骤一前还包括：测量放线，施工前，先根据设计图纸和业主提供的坐标基准点，精确计算出围护中心线角点坐标或转角点坐标，利用测量仪器精确放样出围护中心线，并进行坐标数据复核，同时做好护桩；根据已知坐标进行垂直防渗墙轴线的交线定位，并提请监理进行放线复核。

10.根据权利要求1所述的采用三轴搅拌桩机的基坑支护施工方法，其特征在于：上述步骤一的具体过程如下：根据放样出的水泥土搅拌桩（400）围护中心线，用PC200挖掘机沿围护中心线平行方向开掘工作沟槽（100），沟槽（100）宽度根据围护结构宽度确定，场地遇有地下障碍物时，利用镐头机将地下障碍物破除干净，如破除后产生过大的空洞，则需回填压实，重新开挖沟槽（100），确保施工顺利进行；暗浜区埋深较深，应对浜土的有机物含进行调查，若影响成桩质量则应清除及换土。