CN110241836A - 一种嵌岩止水帷幕的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种嵌岩止水帷幕的施工方法，属于土建施工技术领域，通过旋挖钻入岩，将设计深度内岩土体取出，并将其中渗透性高的部分置换为渗透性低的岩土并添加粘土进行人工改良，形成能够有效避免渗透的成桩土料，保证了软硬交界处止水帷幕的完整性，有效封堵地下水，解决了上部富水土层与下伏裂隙基岩间强渗透交接面的渗漏问题，并在止水帷幕桩间形成咬合，止水效果较好。采用跳桩法施工，在一桩成孔完成立即移动旋挖钻施工下一桩孔，避免施工的相互干涉，节省了施工时间，提高了施工效率。
Description
技术领域
本发明属于土建施工技术领域，具体涉及用于土岩组合深基坑的一种嵌岩止水帷幕的施工方法。
背景技术
随着城市化建设的飞速发展，城市土地资源愈发紧张，导致地下空间的开发朝着更大更深的方向发展，因此，对基坑支护及止水帷幕技术也提出了更高的要求。止水帷幕作为基坑支护系统中的重要部分，其止水效果往往决定了整个基坑工程的安全性。我国部分城市的部分地区基岩埋深较浅，在深基坑开挖过程中基岩裂隙水及土岩交接面渗漏问题将是威胁基坑安全的潜在因素。
传统使用的高压旋喷桩及搅拌桩等止水帷幕虽然广泛应用于软土地区，但受施工工艺影响存在遇卵石卡钻、成桩困难、硬质土层难以喷搅、无法入岩等缺陷，导致成桩上粗下细质量不均匀，在上部富水土层与下伏裂隙基岩结合部渗漏严重等问题。从而在止水帷幕施工范围内含硬土、砾石、卵石及岩层的情况下往往不能达到设计止水效果，形成安全隐患。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种嵌岩止水帷幕的施工方法，该施工方法能够保障软硬交界处桩体的完整性，有效封堵地下水，解决上部富水土层与下伏裂隙基岩间强渗透交接面的渗透，确保土岩组合深基坑开挖及基础施工处于无水的安全状态。
技术方案：本发明所述的一种嵌岩止水帷幕的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)平整止水帷幕施工区域，施工混凝土导墙；
(2)埋设钢护筒，并制备施工用泥浆；
(3)采用旋挖钻湿法作业，采用泥浆稳定孔壁直到引孔和回填操作空间满足要求，取出设计孔深内的岩土体；并根据取出的岩土体的成分，对岩土体进行人工筛选置换改良为成桩土料；
(4)成孔完成后，移走旋挖钻机，采用跳桩法间隔若干个桩位进行下一个桩的成孔作业；
(5)对成孔采用气举排浆法排除桩孔内泥浆，回填人工筛选改良后的成桩土料，并搅拌施工；
(6)待间隔一个桩位的两个搅拌桩强度形成，采用同样方法在两个桩间施工形成桩与桩的咬合。
其中，所述步骤(1)中，为了保证机械稳定施工从而精确控制钻孔垂直度，需控制混凝土导墙的斜度不超过2％，混凝土导墙设置定位孔直径比桩径大2-3cm。
所述步骤(2)中，结合地层条件对埋设的钢护筒的长度进行计算，使其满足周边机械对孔口的挤压；所述钢护筒的顶部高出混凝土导墙至少30cm，外径为870-885mm，厚度为8-15mm。
所述步骤(3)中，采用旋挖钻湿法作业时，根据钻出的土质情况对泥浆的配方和比重进行调整；当遇到高压含水层及坍塌地层时，需要提高泥浆比重平衡地层压力，提高泥浆比重时，加土量W以下式计算：
式中，γA为加重泥浆的比重，γB为加重剂的比重，γ0为原浆的比重；
当钻进缺失地层时，需要降低泥浆比重，降低泥浆比重所需加水量X的计算公式为：
式中，V为原浆体积，单位m3；γ1为原浆比重，γ2为加水稀释后的泥浆比重，γ3为水的比重。
所述步骤(3)中，旋挖钻采用筒式钻头，湿法钻进过程中补充浆液时刻满足孔内水头比护筒底面高至少60cm以防钻进岩石时扰动过大塌孔，与孔口距离不大于1m，从而避免二次清孔时的高风压需求，为保证咬合桩底部有足够厚度的咬合量需在钻进时严格控制钻孔垂直度偏差不大于3‰。
所述步骤(3)中，对岩土体进行人工筛选置换改良将取出的渗透系数高于10-7m/s的土体置换为渗透系数低于10-7m/s的黏土，并均匀掺入7-9％的膨润土。
所述步骤(4)中，跳桩法间隔的桩位，根据现场旋挖钻机设备数量、掘进速度及搅拌桩施工及强度形成时间综合确定。
所述步骤(5)中，所述的气举排浆法中孔底沉碴顶面比导管底部低0.5m，比风管低至少5m；所需风压P的大小根据以下公式进行计算：
P＝γs*h/1000+ΔP+Pw
式中，h为风管插入深度，单位m；γs为泥浆比重，单位kN/m3；ΔP为风压管路损失，单位MPa；Pw为孔内外水头差需要风压，单位为MPa。
所述步骤(5)中，搅拌施工采用Φ850@600的三轴搅拌桩施工。
所述步骤(6)中，两相邻桩之间的咬合厚度为250mm。
有益效果：该嵌岩止水帷幕的施工方法，通过旋挖钻入岩，将设计深度内岩土体取出，并将其中渗透性高的部分置换为渗透性低的岩土并添加粘土进行人工改良，形成能够有效避免渗透的成桩土料，保证了软硬交界处止水帷幕的完整性，有效封堵地下水，解决了上部富水土层与下伏裂隙基岩间强渗透交接面的渗漏问题，并在止水帷幕桩间形成咬合，止水效果极好。采用跳桩法施工，在一桩成孔完成立即移动旋挖钻施工下一桩孔，避免施工的相互干涉，节省了施工时间，提高了施工效率。
附图说明
图1是本发明施工状态示意图；
图2是本发明中混凝土导墙示意图；
图3是本发明完成的换土搅拌嵌岩咬合止水帷幕的俯视示意图；
具体实施方式
下面，结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图1，本实施例中土岩组合深基坑的止水帷幕设计高度为H1，其上部H2高度为富水土层，下部的H3高度为岩层4，针对于这种施工条件，提供一种嵌岩止水帷幕的施工方法，具体包括以下步骤：
(1)平整止水帷幕施工区域，施工混凝土导墙；请参阅图2所示，施工时，为了保证机械稳定施工从而精确控制钻孔垂直度，混凝土导墙表面要求平整，控制其斜度不超过2％，混凝土导墙设置定位孔直径比桩径大2-3cm。
(2)埋设钢护筒5，并制备施工用泥浆；其中，钢护筒5的外径为870-885mm，厚度为8-15mm，结合地层条件对埋设的钢护筒5的长度进行计算，使其满足周边机械对孔口的挤压，并且钢护筒的顶部高出混凝土导墙至少30cm。
(3)采用旋挖钻6湿法作业，旋挖钻6采用筒式钻头，湿法钻进过程中补充浆液时刻满足孔内水头比护筒底面高至少60cm以防钻进岩石时扰动过大塌孔，比孔口低1m以内，从而避免二次清孔时的高风压需求；为保证咬合桩底部有足够厚度的咬合量需在钻进时严格控制钻孔垂直度偏差不大于3‰；根据钻出的土质情况对泥浆的配方和比重进行调整。
具体的，当遇到高压含水层及坍塌地层时，需要提高泥浆比重平衡地层压力，提高泥浆比重时，加土量W以下式计算：
式中，γA为加重泥浆的比重，γB为加重剂的比重，γ0为原浆的比重；
当钻进缺失地层时，需要降低泥浆比重，降低泥浆比重所需加水量X的计算公式为：
式中，V为原浆体积，单位m3；γ1为原浆比重，γ2为加水稀释后的泥浆比重，γ3为水的比重。
通过泥浆稳定孔壁直到引孔和回填操作空间满足要求，取出设计孔深内的岩土体，并根据取出的岩土体的成分，对岩土体进行人工筛选置换改良，将取出的渗透系数高于10-7m/s的土体置换为渗透系数低于10-7m/s的黏土，并均匀掺入7-9％的膨润土使之成为合适的成桩土料。
(4)成孔完成后，移走旋挖钻机6，采用跳桩法间隔若干个桩位进行下一个桩的成孔作业，跳桩法间隔的桩位，根据现场旋挖钻机设备数量、掘进速度及搅拌桩施工及强度形成时间综合确定。
(5)对成孔1采用气举排浆法排除桩孔内泥浆，气举排浆法中孔底沉碴顶面比导管底部低0.5m，比风管低至少5m；所需风压P的大小根据以下公式进行计算：
P＝γs*h/1000+ΔP+Pw
式中，h为风管插入深度，单位m；γs为泥浆比重，单位kN/m3；ΔP为风压管路损失，单位MPa；Pw为孔内外水头差需要风压，单位为MPa。
回填人工筛选改良后的成桩土料，并采用Φ850@600的三轴搅拌桩7搅拌施工。
(6)待间隔一个桩位的两个搅拌桩强度形成，参阅图1中桩2和桩3强度已形成，采用同样方法在两个桩间施工，即施工桩1，形成桩与桩的咬合，一并参阅图3所示，两相邻桩之间的咬合厚度为250mm。
Claims (10)
1.一种嵌岩止水帷幕的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)平整止水帷幕施工区域，施工混凝土导墙；
(2)埋设钢护筒，并制备施工用泥浆；
(3)采用旋挖钻湿法作业，采用泥浆稳定孔壁直到引孔和回填操作空间满足要求，取出设计孔深内的岩土体；并根据取出的岩土体的成分，对岩土体进行人工筛选置换改良为成桩土料；
(4)成孔完成后，移走旋挖钻机，采用跳桩法间隔若干个桩位进行下一个桩的成孔作业；
(5)对成孔采用气举排浆法排除桩孔内泥浆，回填人工筛选改良后的成桩土料，并搅拌施工；
(6)待间隔一个桩位的两个搅拌桩强度形成，采用同样方法在两个桩间施工形成桩与桩的咬合。
2.根据权利要求1所述的嵌岩止水帷幕的施工方法，其特征在于，所述步骤(1)中，控制混凝土导墙的斜度不超过2％，混凝土导墙设置定位孔直径比桩径大2-3cm。
3.根据权利要求1所述的嵌岩止水帷幕的施工方法，其特征在于，所述步骤(2)中，结合地层条件对埋设的钢护筒的长度进行计算，使其满足周边机械对孔口的挤压；所述钢护筒的顶部高出混凝土导墙至少30cm，外径为870-885mm，厚度为8-15mm。
4.根据权利要求1所述的嵌岩止水帷幕的施工方法，其特征在于，所述步骤(3)中，采用旋挖钻湿法作业时，根据钻出的土质情况对泥浆的配方和比重进行调整；
当遇到高压含水层及坍塌地层时，需要提高泥浆比重平衡地层压力，提高泥浆比重时，加土量W以下式计算：
式中，γA为加重泥浆的比重，γB为加重剂的比重，γ0为原浆的比重；
当钻进缺失地层时，需要降低泥浆比重，降低泥浆比重所需加水量X的计算公式为：
式中，V为原浆体积，单位m3；γ1为原浆比重，γ2为加水稀释后的泥浆比重，γ3为水的比重。
5.根据权利要求1所述的嵌岩止水帷幕的施工方法，其特征在于，所述步骤(3)中，旋挖钻采用筒式钻头，湿法钻进过程中补充浆液时刻满足孔内水头比护筒底面高至少60cm，与孔口距离不大于1m，在钻进时控制钻孔垂直度偏差不大于3‰。
6.根据权利要求1所述的嵌岩止水帷幕的施工方法，其特征在于，所述步骤(3)中，对岩土体进行人工筛选置换改良将取出的渗透系数高于10-7m/s的土体置换为渗透系数低于10-7m/s的黏土，并均匀掺入7-9％的膨润土。
7.根据权利要求1所述的嵌岩止水帷幕的施工方法，其特征在于，所述步骤(4)中，跳桩法间隔的桩位，根据现场旋挖钻机设备数量、掘进速度及搅拌桩施工及强度形成时间综合确定。
8.根据权利要求1所述的嵌岩止水帷幕的施工方法，其特征在于，所述步骤(5)中，所述的气举排浆法中孔底沉碴顶面比导管底部低0.5m，比风管低至少5m；所需风压P的大小根据以下公式进行计算：
P＝γs*h/1000+ΔP+Pw
式中，h为风管插入深度，单位m；γs为泥浆比重，单位kN/m3；ΔP为风压管路损失，单位MPa；Pw为孔内外水头差需要风压，单位为MPa。
9.根据权利要求1所述的嵌岩止水帷幕的施工方法，其特征在于，所述步骤(5)中，搅拌施工采用Φ850@600的三轴搅拌桩施工。
10.根据权利要求1所述的嵌岩止水帷幕的施工方法，其特征在于，所述步骤(6)中，两相邻桩之间的咬合厚度为250mm。
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