CN110185041A - 限高场地的支护防水一体式结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种限高场地的支护防水一体式结构及其施工方法，该结构包括多根先插入土体内的竖向型钢和多根由喷浆管后期旋喷成型的水泥土旋喷桩，每根竖向型钢位于相邻的两根水泥土旋喷桩的重叠部，每根竖向型钢由多节型钢段上下焊接而成，每节型钢段包括上下两个翼缘板和腹板，每个翼缘板两端均与一块斜附加板的内端固定，与同一块翼缘板固定的两块斜附加板的外端相互固定；每块翼缘板的左右两翼缘分板上均贯通有长栅格；该步骤的关键在于：在每个翼缘板两端增设了两斜附加板，在翼缘板贯通了长栅格，使喷浆管喷出的浆液经长栅格直接进入原本的三角盲区。该一体式结构及其施工方法不受场地高度限制、且兼具挡土支护和防止渗漏功能。

Description

限高场地的支护防水一体式结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及土木工程施工技术领域，具体讲是一种限高场地的支护防水一体式结构及其施工方法。

背景技术

在土木工程中，在高度不受限的普通场合，下挖基坑时，或者下挖一段两端高中间下沉的公路时，就需要施工支护和防水体系。具体的说，绕基坑四周打下一圈支护桩，作为主要的支护结构，并施工好其它辅助支护机构如压顶梁和各个标高内支撑等，构成基坑支护体系，且在支护桩外围浇注一圈水泥土搅拌桩作为止水帷幕。或者，在下沉公路的两侧施工两排支护桩作为主要支护结构，并施工后续的压顶梁及内支撑等辅助支护结构，然后在两排支护桩外侧另外施工两排止水帷幕。

当然，为提高工效，缩短工期，近来也出现了一种将支护桩和止水帷幕两者整合的施工方法，如图1所示，先施工一排连续咬合的水泥土搅拌桩101，然后在每两相邻的水泥搅拌桩101的咬合部插入H型钢102，形成既能挡土支护、承载土体侧压力又能防水止水的支护防水一体结构。

然而，在某些特殊施工现场，如在兵马俑等大型展馆，常常先施工好顶棚，然后下挖基坑；或者在桥下施工一条中段下沉的公路等；上述施工现场由于高度受限，故无法正常施工上述支护防水一体结构。也有人提出分段施工的办法，即一边下钻一边在孔口逐节加长钻杆，钻到底后，又一边上拔一边逐节拆掉钻杆，且同样在孔口逐节分段接长喷浆管，从孔底向上一边提拔一边注浆，且注浆时逐节分段拆掉伸出孔口足够长的喷浆管；旋喷水泥浆后，再将H型钢在孔口分段接长并逐节插入水泥土内。上述设想最终无法实现，其原因是，分段接长H型钢需要耗费较多时间，待H型钢逐段接长并下插时，水泥土往往已经完全干硬，导致H型钢很难甚至根本无法插入。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是，提供一种不受场地高度限制、且兼具挡土支护和防止渗漏两个功能的限高场地的支护防水一体式结构。

本发明的一个技术解决方案是，提供一种限高场地的支护防水一体式结构，它包括多根先插入土体内的竖向型钢和多根由喷浆管后期旋喷成型的水泥土旋喷桩，每根竖向型钢位于相邻的两根水泥土旋喷桩的重叠部，每根竖向型钢由多节型钢段上下焊接而成，每节型钢段包括上下两个翼缘板和腹板，每个翼缘板两端均与一块斜附加板的内端固定，与同一块翼缘板固定的两块斜附加板的外端相互固定；每块翼缘板的左右两翼缘分板上均贯通有长栅格。

本发明要解决的另一个技术问题是，提供一种不受场地高度限制、且兼具挡土支护和防止渗漏两个功能的限高场地的支护防水一体式结构的施工方法。

本发明的另一个技术解决方案是，提供一种限高场地的支护防水一体式结构的施工方法，其步骤包括：

制造出多节带斜附加板且翼缘板贯通有长栅格的型钢段；

将型钢段在地面高度逐节接长并逐节沉入土体中，直至多节型钢段上下焊接成一根整体的竖向型钢且该竖向型钢最底端到达底标高；重复该步骤使得全部竖向型钢均焊接成整根并插接到底；

在每两根相邻的竖向型钢之间选定一个桩位，并在桩位上钻进钻杆，且钻杆一边下钻一边在钻孔孔口逐段接长，直至钻杆底部钻进到底标高；然后上拔钻杆，并在孔口位置逐段拆分钻杆；该步骤中钻取的钻孔，其孔壁与相邻的竖向型钢不接触；

向钻孔内下插喷浆管，且喷浆管一边下插一边在孔口位置逐段接长，直至喷浆管底部到达孔底；然后向孔内高压旋喷注浆，并切割破碎钻孔孔壁土体，实现扩孔，使之形成的旋喷桩的桩径大于钻孔孔径，且旋喷形成的水泥土将竖向型钢完全包裹；一边旋喷一边上拔喷浆管，且上拔过程中将完全伸出孔口的喷浆管分段逐段拆除，直至喷浆管旋喷上拔至孔口，即完成单根旋喷桩的浇注；

重复上述浇注步骤，直至全部旋喷桩浇注完成。

本发明限高场地的支护防水一体式结构及施工方法与现有技术相比，具有以下显著优点和有益效果。

首先，上述的型钢、钻杆和喷浆管都是在孔口位置逐段加长的，且钻杆和喷浆管上拔时也是在孔口逐段拆分的，这样就解决了特殊场地高度受限时构件过长无法竖直插拔的问题；而且，创造性的提出了先插入型钢、后期再施工水泥土旋喷桩的方案，避免水泥土旋喷桩凝固干硬后，型钢无法插入的窘况。

且更为关键的是，本申请通过带斜附加板且翼缘板贯通有长栅格的特殊H型钢替代了常规的H型钢，以获得旋喷桩浆液扩散均匀、强度和承载力好的技术效果。要理解特殊H型钢的技术效果，首先需要针对性分析如果采用常规H型钢在先插后喷工序中存在的缺陷，如图2所示，若采取平直翼缘板的普通H型钢102，则喷浆管喷射的浆液流必然被平直的翼缘板103阻挡，形成图中所示的三角盲区104，该盲区内没有水泥浆，只有土体，影响了整个结构的水泥土均匀性，换句话说，由于先插型钢再喷浆，产生了水泥浆无法均匀扩散的技术难题。而且，如果为避免平直翼缘板的遮挡而直接将其去掉，则虽然实现了水泥土的均匀扩散，消除了三角盲区，但仅剩下腹板的型钢强度和承载力明显不足，无法承载土体侧压力。所以，只有采取了本申请中的带斜附加板且翼缘板贯通有长栅格的特殊H型钢，才完美的解决了上述技术难题。具体的说，在每个翼缘板两端增设了两斜附加板，将原本的三角盲区用钢板包围住，提高了该区域的强度和承载力，以降低三角盲区的水泥土不均匀的不利因素；况且，在翼缘板贯通了长栅格，即避免三块钢板完全封闭产生闭塞效应，提供了碎土挤出的通道，利于型钢在土体内下沉，又为浆液扩散提供了通道，使浆液经长栅格直接进入原本的三角盲区，最大程度确保水泥土布设均匀饱满，提高了整体的强度和承载力，且将每根竖向型钢整体完全包裹在两相邻水泥土旋喷桩的重叠部，避免型钢裸露在支护防水一体式结构外侧而产生的漏水隐患。

综上，上述的长构件的逐节接长及拆分、先插型钢后喷浆、以及型钢带斜附加板且翼缘板贯通有长栅格的特殊结构，三个技术特征彼此结合，互相促进，共同实现了该支护防水一体式结构一体施工、提高工效、不受高度限制、浆液扩散均匀无盲区、强度和承载力理想、兼具挡土支承和避免渗水等多个功能。

作为优选，从俯视方向看，每块斜附加板的外端与对应喷浆管的连线与该斜附加板的延长线重合；这样，每块斜附加板的延伸方向与浆液喷射的方向保持一致，故最大程度降低了每块斜附加板对浆液喷射的阻挡，进一步确保斜附加板两侧区域的浆液均匀扩散，以保障水泥土旋喷桩及支护防水一体式结构的强度及承载力。

附图说明

图1是现有技术的支护防水一体式结构的俯视结构示意图。

图2采用普通H型钢进行先插后喷工序来施工时的俯视结构示意图。

图3是本发明限高场地的支护防水一体式结构的俯视结构示意图。

图4是图3中A部分的放大结构示意图。

图5是本发明限高场地的支护防水一体式结构的竖向型钢的结构示意图。

图中所示

现有技术图1及假设状态图2的零部件101、水泥土搅拌桩，102、H型钢，103、翼缘板，104、三角盲区；

本发明的零部件1、竖向型钢，2、喷浆管，3、水泥土旋喷桩，4、型钢段，5、翼缘板，6、腹板，7、翼缘分板，8、钻孔，9、斜附加板，10、长栅格，a、斜附加板的外端与对应喷浆管的连线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图3、图4、图5所示，本发明限高场地的支护防水一体式结构，它包括多根先插入土体内的竖向型钢1和多根待竖向型钢1插入后再由喷浆管2旋喷成型的水泥土旋喷桩3。上述的每根水泥土旋喷桩3与相邻水泥土旋喷桩3的侧面是相互重叠咬合的，每根竖向型钢1位于相邻的两根水泥土旋喷桩3的重叠部。每根竖向型钢1由多节型钢段4上下焊接而成，每节型钢段4包括上下两个翼缘板5和腹板6。每个翼缘板5两端均与一块斜附加板9的内端固定，与同一块翼缘板5固定的两块斜附加板9的外端相互固定；也就是说，上述的一块翼缘板5和两块斜附加板9构成了闭合的三角钢板结构。每块翼缘板5的左右两翼缘分板7上均贯通有两条竖向的长栅格10。

从俯视方向看，每块斜附加板9的外端与对应喷浆管2的连线a与斜附加板9的延长线重合。上述的对应应该理解为，每个喷浆管2位于两根竖向型钢1之间，会向四块翼缘分板7及四块斜附加板9喷射，故这四块斜附加板9与该喷浆管2都是对应关系。

如图3、图4、图5所示，本发明限高场地的支护防水一体式结构的施工方法，它包括以下步骤。

制造出多节型钢段4，且每节型钢段4的每块翼缘板5均贯通有长栅格10且每块翼缘板5两端均固定有一块斜附加板9。

将型钢段4在地面高度逐节接长并逐节沉入土体中，直至多节型钢段4上下焊接成一根整体的竖向型钢1且该竖向型钢1最底端到达底标高。

具体的说，将首节型钢段4沉入土体且使其顶端露出土体，再将第二节型钢段4吊运至首节型钢段4上方，并将上下两节型钢段4焊接固定，再将第二节型钢段4沉入，然后将第三节型钢段4吊装……如此往复。该步骤中，由于翼缘板5均贯通有长栅格10以供碎土排出，所以由该翼缘板5和两块斜附加板9构成的三角钢板结构不再闭塞土体，故确保上述型钢段4下插顺畅。

重复上述吊装、焊接、沉入的步骤使得全部竖向型钢1均焊接成整根并插接到底。

在每两根相邻的竖向型钢1之间选定一个桩位，并在桩位上钻进钻杆，且钻杆一边下钻一边在钻孔8孔口逐段接长，直至钻杆底部钻进到底标高；即首段钻杆全部钻入土体后再在孔口接长一段，待接长段也钻入后继续再接长另外一段，如此往复。

然后上拔钻杆，并在孔口位置逐段拆分钻杆。该步骤中钻取的钻孔8，其孔壁与相邻的竖向型钢1不接触；换句话说，该钻孔8的孔壁与相邻的两竖向型钢1的腹板6和翼缘板5之间均存在间隔。

向钻孔8内下插喷浆管2，且喷浆管2一边下插一边在孔口位置逐段接长，直至喷浆管2底部到达孔底；然后向孔内施加40MPa的高压旋喷注浆，并切割破碎钻孔8孔壁土体，实现扩孔，使之形成的旋喷桩的桩径扩散至相邻的两竖向型钢1处，且先后两次旋喷形成的水泥土旋喷桩3将夹在中间的竖向型钢1完全包裹。且浆液会穿过翼缘板5的长栅格10，进入到该翼缘板5和两斜附加板9构成的三角区域，并在该三角区域形成均匀的水泥土。一边旋喷一边上拔喷浆管2，且上拔过程中将完全伸出孔口的喷浆管2分段逐段拆除并将拆卸掉孔外分段的喷浆管2上端的重新与喷浆泵对接，直至喷浆管2旋喷上拔至孔口，即完成单根旋喷桩的浇注。

重复上述浇注步骤，直至全部旋喷桩浇注完成。

Claims (3)

1.一种限高场地的支护防水一体式结构，其特征在于：它包括多根先插入土体内的竖向型钢(1)和多根由喷浆管(2)后期旋喷成型的水泥土旋喷桩(3)，每根竖向型钢(1)位于相邻的两根水泥土旋喷桩(3)的重叠部，每根竖向型钢(1)由多节型钢段(4)上下焊接而成，每节型钢段(4)包括上下两个翼缘板(5)和腹板(6)，每个翼缘板(5)两端均与一块斜附加板(9)的内端固定，与同一块翼缘板(5)固定的两块斜附加板(9)的外端相互固定；每块翼缘板(5)的左右两翼缘分板(7)上均贯通有长栅格(10)。

2.根据权利要求1所述的限高场地的支护防水一体式结构，其特征在于：从俯视方向看，每块斜附加板(9)的外端与对应喷浆管(2)的连线与该斜附加板(9)的延长线重合。

3.一种限高场地的支护防水一体式结构的施工方法，其特征在于：其步骤包括：

制造出多节带斜附加板(9)且翼缘板(5)贯通有长栅格(10)的型钢段(4)；

将型钢段(4)在地面高度逐节接长并逐节沉入土体中，直至多节型钢段(4)上下焊接成一根整体的竖向型钢(1)且该竖向型钢(1)最底端到达底标高；重复该步骤使得全部竖向型钢(1)均焊接成整根并插接到底；

在每两根相邻的竖向型钢(1)之间选定一个桩位，并在桩位上钻进钻杆，且钻杆一边下钻一边在钻孔(8)孔口逐段接长，直至钻杆底部钻进到底标高；然后上拔钻杆，并在孔口位置逐段拆分钻杆；该步骤中钻取的钻孔(8)，其孔壁与相邻的竖向型钢(1)不接触；

向钻孔(8)内下插喷浆管(2)，且喷浆管(2)一边下插一边在孔口位置逐段接长，直至喷浆管(2)底部到达孔底；然后向孔内高压旋喷注浆，并切割破碎钻孔(8)孔壁土体，实现扩孔，使之形成的旋喷桩的桩径大于钻孔(8)孔径，且旋喷形成的水泥土将竖向型钢(1)完全包裹；一边旋喷一边上拔喷浆管(2)，且上拔过程中将完全伸出孔口的喷浆管(2)分段逐段拆除，直至喷浆管(2)旋喷上拔至孔口，即完成单根旋喷桩的浇注；

重复上述浇注步骤，直至全部旋喷桩浇注完成。