CN110344418A - 一种深基坑中支护体系的结构及其施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深基坑中支护体系的结构及其施工工艺，支护体系包括钻孔灌注桩、三轴深搅桩和高压旋喷桩，所述钻孔灌注桩为支护桩，所述三轴深搅桩和高压旋喷桩相组合构成止水帷幕，所述钻孔灌注桩设有多个，所述钻孔灌注桩由混凝土浇灌而成，所述混凝土的链接处形成冷缝，所述三轴深搅桩装配在冷缝处，多个钻孔灌注桩排列成行，高压旋喷桩安装在钻孔灌注桩行之间。一种根据权利要求1所述的深基坑中支护体系的结构的施工工艺，包括如下步骤：钻孔灌注桩的施工——三轴深搅桩的施工——高压旋喷桩的施工。本发明造价低、施工简便，工程所耗费的时间短，解决了复杂地质水文条件下深基坑施工所带来的周边环境保护问题，确保基坑本体和周边环境的安全。

Description

一种深基坑中支护体系的结构及其施工工艺

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，具体涉及到一种深基坑中支护体系的结构及其施工工艺。

背景技术

随着城市建设的发展，各类用途的地下空间已在世界各大中城市中得到开发利用，诸如高层建筑多层地下室、地下铁道及地下车站、地下停车库等多种地下民用和工业设施，深基坑工程的应用越来越多。开挖深度超过5m（含5m）的基坑（槽）的土方开挖、支护、降水工程，为了保证地下结构施工以及基坑周围环境的安全，在深基坑侧壁及周围环境采用支挡来加固和保护，并且针对地质条件和周围环境补充止水措施。

目前，在深基坑工程中，多采用钢筋混凝土连接墙，深层搅拌桩采用传统的双轴十字搅拌机，在施工时，水泥浆液充填在原土空隙中，水泥凝固后与原土混合在一起，地基的加固程度不好。整个工程使用的费用多，并且工期较长，施工起来较困难，对施工周围得环境影响大。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种深基坑中支护体系的结构及其施工工艺，将钻孔灌注桩、三轴深搅桩和高压旋喷桩相互结合，以钻孔灌注桩为支护受力体系，再以三轴深搅桩、高压旋喷桩为止水帷幕，造价低、施工简便，工程所耗费的时间短，解决了复杂地质水文条件下深基坑施工所带来的周边环境保护问题，确保基坑本体和周边环境的安全。

为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种深基坑中支护体系的结构，所述支护体系包括钻孔灌注桩、三轴深搅桩和高压旋喷桩，所述钻孔灌注桩为支护桩，所述三轴深搅桩和高压旋喷桩相组合构成止水帷幕，所述钻孔灌注桩设有多个，所述钻孔灌注桩由混凝土浇灌而成，所述混凝土的链接处形成冷缝，所述三轴深搅桩装配在冷缝处，多个钻孔灌注桩排列成行，所述高压旋喷桩安装在钻孔灌注桩行之间。

一种根据权利要求1所述的深基坑中支护体系的结构的施工工艺，其特征在于：包括如下步骤：钻孔灌注桩的施工——三轴深搅桩的施工——高压旋喷桩的施工；其中：所述钻孔灌注桩的施工过程包括以下步骤：

（1）测放桩位：根据桩基础平面图与控制点连接推算出每根桩位的理论坐标，桩位放样时采用极坐标法进行测放，用全站仪进行测角、量距、定点；

（2）护筒埋没：采用二次校核的方法进行护筒埋设，先放样定点，在所测桩位中心先打入一根钢筋或木桩，按放样位置埋设护筒，然后再校核桩位的准确位置；

（3）成孔：钻机就位做到场地平整，虚土填实，钻具对准孔位中心，机台转盘用水平尺测量水平度，保持钻具的垂直度；

（4）一次清孔：成孔结束提钻后，并进行第一次清孔，同时适当控制泥浆比重和性能；

（5）钢筋笼制作与吊装：将钢筋除锈、调直，分节焊接制作成钢筋笼，用双吊点将钢筋笼吊起，应对准钻孔中心缓慢放入；

（6）下导管和二次清孔：进行压水试验，用吊车将连接紧密的导管下放固定后，进行正循环清孔；

（7）水下混凝土灌注：连续紧凑，在一小时内及时灌注砼。

优选的，所述三轴深搅桩的施工过程包括以下步骤：

（1）施工场地平整：根据具体的地质条件来平整，保证施工机械的平稳；

（2）开挖沟槽及制作泥浆池：在搅拌桩桩位上预先开挖沟槽，再将置换的土体泥浆置于施工现场的集土坑中；

（3）三轴深搅桩钻进施工：桩位放样、开挖沟槽、桩机就位、桩长控制标记、水泥浆液拌制、搅拌桩机钻杆下沉与提升、注浆和搅拌；

（4）三轴搅拌桩的搭接施工：放慢搅拌速度保证搭接质量，采用跳槽式双孔全套复搅式连接、单侧挤压式连接、冷缝处理方法来进行钻孔。

优选的，所述高压旋喷桩通过桩位测放、引孔、旋喷机就位、下沉、喷浆提升、至设计标高、旋喷机移位的顺序进行施工。

优选的，所述钻孔灌注桩的桩头对中误差群桩小于等于20mm、单排桩10mm，垂直度误差不大于0.5％；所述三轴搅拌桩的桩位偏差小于等于50mm，所述三轴搅拌桩的垂直度误差控制在0.5%内；所述高压旋喷桩上钻孔的位置与设计位置的偏差小于等于20mm。

优选的，所述支护体系中浇注有水泥土，所述水泥土采用42.5普通硅酸盐水泥，水灰比为1.2到1.5，水泥掺入比20%，外加剂膨润土的掺入量为水泥的5%。

优选的，所述钢筋笼的分节采用单面焊，所述分节的焊接长度大于十倍钢筋直径，焊缝厚度大于等于0.3倍钢筋直径，焊缝宽度大于等于0.7倍钢筋直径。

优选的，所述一次清孔控制沉渣厚度小于150mm，泥浆比重小于等于l.25；所述二次清孔控制控制沉渣厚度小于100mm，泥浆比重小于等于l.15。

优选的，所述三轴深搅桩采用空叶片螺旋式搅拌机，所述搅拌机的钻进搅拌速度为0.6到0.8m/min，所述搅拌机的提升搅拌速度为0.6到0.8m/min，所述搅拌机下降时喷浆60%，所述搅拌机提升时喷浆40%。

优选的，所述高压旋喷桩喷浆所使用的喷嘴直径采用2mm直径，所述喷嘴的喷浆压力为25MPa，所述喷嘴的提升速度小于等于10cm/min，所述喷嘴的喷射量大于40L/min。

与现有技术相比，采用了上述技术方案的深基坑中支护体系的结构及其施工工艺，具有如下有益效果：采用本发明的深基坑中支护体系的结构及其施工工艺，将钻孔灌注桩为支护受力体系，三轴深搅桩、高压旋喷桩为止水帷幕，根据具体使用环境将钻孔灌注桩、三轴深搅、高压旋喷组合起来使用，使得整个支护体系的防水效果较好，对周围环境影响小，并且整个结构更加稳固。

附图说明

图1为本发明深基坑中支护体系结构的结构示意图；

图2为本实施例中钻孔灌注桩的施工工艺流程图；

图3为本实施例中三轴深搅桩的施工工艺流程图；

图4为本实施例中高压旋喷桩的施工工艺流程图。

附图标记：1、钻孔灌注桩；2、三轴深搅桩；3、高压旋喷桩；4、冷缝。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

如图1所示为深基坑中支护体系结构的结构示意图，支护体系包括钻孔灌注桩1、三轴深搅桩2和高压旋喷桩3，钻孔灌注桩1为支护桩，三轴深搅桩2和高压旋喷桩3相组合构成止水帷幕，钻孔灌注桩1设有多个，钻孔灌注桩1由混凝土浇灌而成，如图1中设有阴影的钻孔灌注桩1与未阴影的钻孔灌注桩1所灌注而成的时间相差较长，混凝土的链接处形成冷缝4，三轴深搅桩2装配在冷缝4处，多个钻孔灌注桩1排列成行，钻孔灌注桩1行与行之间安装高压旋喷桩3，使得整个支护体系结构结构更加紧密。

深基坑中支护体系的结构的施工工艺，先进行钻孔灌注桩1的施工，再进行三轴深搅桩2的施工，最后进行高压旋喷桩3的施工。在本实施例中，支护体系中浇注有水泥土，水泥土采用42.5普通硅酸盐水泥，水灰比为1.2到1.5，水泥掺入比20%，外加剂膨润土的掺入量为水泥的5%。

如图2所示为钻孔灌注桩1的施工工艺流程图，根据桩基础平面图与控制点连接推算出每根桩位的理论坐标。桩位放样时采用极坐标法进行测放。用全站仪进行测角、量距、定点。采用二次校核的方法进行护筒埋设，先放样定点，在所测桩位中心先打入一根钢筋或木桩，按放样位置埋设护筒，然后再校核桩位的准确位置，并在护筒口上用红油漆做好标记，钻机就位时拉好十字线，并严格按十字线中心对中，钻机就位做到场地平整，虚土填实，钻具对准孔位中心，机台转盘用水平尺测量水平度，保持钻具的垂直度；在钻进的过程中，测量人员随时进行桩孔对中和垂直度检查校正。

为防止相邻桩串孔或影响邻桩的成桩质量，相邻桩的成孔施工以满足4倍的钻孔灌注桩1桩径或不少于36小时施工，在围护桩施工过程中，对不满足要求的桩间隔二桩施工。成孔钻进时，合理选用钻头，在本实施例中，土层部分采用三翼合金钻头钻进，并且用慢档位的钻速钻进，改变泥浆的比重来保持泥浆面的稳定。成孔结束提钻后，并进行第一次清孔，同时适当控制泥浆比重和性能，及时进行钢筋笼和导管的下放工作，各道工序应紧密衔接。

将钢筋除锈、调直，分节制作成钢筋笼，两节连接焊时要扶正并同心，采用单面焊来焊接主筋，焊接长度大于十倍钢筋直径，焊缝厚度大于等于0.3倍钢筋直径，焊缝宽度大于等于0.7倍钢筋直径，钢筋笼每3米设置一组导正圈，规格为直径100mm，厚40mm，以保证钢筋笼主筋保护层厚度为50mm。用双吊点将钢筋笼吊起，应对准钻孔中心缓慢放入，将钢筋笼下入孔后，并安放浮笼管，将钢筋笼进行固定，以防止钢筋笼下沉或上浮。

在地面进行导管连接，并进行压水试验，试水压力必须达0.7Mpa，用吊车将连接紧密的导管下放固定后；将导管下完后，进行正循环清孔，使孔底沉渣符合设计要求小于200mm。当二次清孔标准符合要求后，在一小时内及时灌注砼，水下混凝土灌注作业应连续紧凑，不得中断，保证导管在混凝土中埋深在2—6米；最后阶段由于导管内砼高度减少，导管外泥浆重量增加，超压力降低，最后拔管速度要慢，以防止桩顶沉渣渗入形成断桩。

钻孔灌注桩1的桩头对中误差群桩小于等于20mm、单排桩10mm，垂直度误差不大于0.5％。并且一次清孔控制沉渣厚度小于150mm，泥浆比重小于等于l.25；二次清孔控制控制沉渣厚度小于100mm，泥浆比重小于等于l.15。

如图3所示为三轴深搅桩2的施工工艺流程图，在施工前，平整施工场地，清除一切地面和地下障碍物，当施工场地表面过软时，采取铺设路基箱的措施防止施工机械失稳。在三轴搅拌桩施工过程中会涌出大量的置换土，因此在搅拌桩桩位上预先开挖沟槽，在本实施例中，挖取约1.2m，深1.5m的沟槽宽，再将置换的土体泥浆置于施工现场的集土坑中。

由现场测量员根据设计图纸和测量控制点放出桩位，在沟槽两侧定位型钢以1200mm为间距，用红色油漆做好标记，保证搅拌桩每次准确定位；根据结构内边控制线，采用0.3M3挖机开挖沟槽；桩机到达作业位置，并调整桩架垂直度偏差小于0.5%；根据本工程搅拌桩桩深施工前应在钻杆上做好标记，控制搅拌桩桩长不得小于设计桩长，当桩长变化时擦去旧标记，做好新标记；控制水泥浆液的水灰比，准确计量；启动电动机，钻杆下沉搅拌至设计标高后，再提升搅拌，钻杆下沉，搅拌机的钻进搅拌速度为0.6到0.8m/min，搅拌机的提升搅拌速度为0.6到0.8m/min，搅拌机下降时喷浆60%，搅拌机提升时喷浆40%，确保水泥浆搅拌均匀；开始下沉搅拌的同时，开动灰浆泵，按要求的速度匀速下沉和提升搅拌头，边搅拌、边注浆，使水泥浆和原地基土充分拌和，提升到桩顶设计标高，拌制的水泥浆液全部注完，再关闭灰浆泵。在本实施例中，三轴深搅桩2采用空叶片螺旋式搅拌机。

如图4所示为高压旋喷桩3的施工工艺流程图，使用钢尺、经纬仪进行桩位测放，测放的桩位采用竹片、红漆、钢钉等标识，测放偏差不大于20mm；在施工场地边临近空旷地带进行平整，作为高压泵、水泥库的布置场所，对施工区局部起伏部位进行整平，便于钻机架设、行走；按设计和工艺要求应预先进行开孔，再按孔位处设计要求确定引孔深度；采用水平尺校正钻机垂直度保证钻机就位应准确、稳固、垂直；采用2mm直径的喷嘴，喷嘴的喷浆压力为25MPa，喷嘴的提升速度小于等于10cm/min，喷嘴的喷射量大于40L/min，旋喷过程中注意观测孔口冒浆量，检查喷浆压力、旋转提升速度和实际耗浆量，按设计要求及时调整施工参数。

施工时，注浆管钻进到土层预定深度后，通过在管底部侧面的一个同轴喷嘴，喷射出高压浆液喷射流冲击破坏土体。即以高压泵喷射出20Mpa左右压力的浆液从内喷嘴高速喷出，使破坏土体的能量明显增大，喷嘴边喷射边旋转边提升，使固结体的直径显著增加。固结体呈圆柱状，形成旋喷桩体。

为了确保每幅搭接质量，按设计要求套接一孔施工，时间间隔超过12小时，且不超过24小时的，直接在外侧复打1根搅拌桩；时间间隔超过24小时以上的，采用外侧绑2根桩，先后桩之间用压密注浆加强止水效果时间。一般情况下采用跳槽式双孔全套复搅式的连接方式，对于转角或有施工间断情况下采用单侧挤压式连接方式。

以上是本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种深基坑中支护体系的结构，其特征在于：所述支护体系包括钻孔灌注桩（1）、三轴深搅桩（2）和高压旋喷桩（3），所述钻孔灌注桩（1）为支护桩，所述三轴深搅桩（2）和高压旋喷桩（3）相组合构成止水帷幕，所述钻孔灌注桩（1）设有多个，所述钻孔灌注桩（1）由混凝土浇灌而成，所述混凝土的链接处形成冷缝（4），所述三轴深搅桩（2）装配在冷缝（4）处，多个钻孔灌注桩（1）排列成行，所述高压旋喷桩（3）安装在钻孔灌注桩（1）行之间。

2.一种根据权利要求1所述的深基坑中支护体系的结构的施工工艺，其特征在于：包括如下步骤：钻孔灌注桩（1）的施工——三轴深搅桩（2）的施工——高压旋喷桩（3）的施工；其中：所述钻孔灌注桩（1）的施工过程包括以下步骤：

测放桩位：根据桩基础平面图与控制点连接推算出每根桩位的理论坐标，桩位放样时采用极坐标法进行测放，用全站仪进行测角、量距、定点；

护筒埋没：采用二次校核的方法进行护筒埋设，先放样定点，在所测桩位中心先打入一根钢筋或木桩，按放样位置埋设护筒，然后再校核桩位的准确位置；

成孔：钻机就位做到场地平整，虚土填实，钻具对准孔位中心，机台转盘用水平尺测量水平度，保持钻具的垂直度；

一次清孔：成孔结束提钻后，并进行第一次清孔，同时适当控制泥浆比重和性能；

钢筋笼制作与吊装：将钢筋除锈、调直，分节焊接制作成钢筋笼，用双吊点将钢筋笼吊起，应对准钻孔中心缓慢放入；

下导管和二次清孔：进行压水试验，用吊车将连接紧密的导管下放固定后，进行正循环清孔；

水下混凝土灌注：连续紧凑，在一小时内及时灌注砼。

3.根据权利要求2所述的深基坑中支护体系的结构的施工工艺，其特征在于：所述三轴深搅桩（2）的施工过程包括以下步骤：

施工场地平整：根据具体的地质条件来平整，保证施工机械的平稳；

开挖沟槽及制作泥浆池：在搅拌桩桩位上预先开挖沟槽，再将置换的土体泥浆置于施工现场的集土坑中；

三轴深搅桩（2）钻进施工：桩位放样、开挖沟槽、桩机就位、桩长控制标记、水泥浆液拌制、搅拌桩机钻杆下沉与提升、注浆和搅拌；

三轴搅拌桩的搭接施工：放慢搅拌速度保证搭接质量，采用跳槽式双孔全套复搅式连接、单侧挤压式连接、冷缝（4）处理方法来进行钻孔。

4.根据权利要求2所述的深基坑中支护体系的结构的施工工艺，其特征在于：所述高压旋喷桩（3）通过桩位测放、引孔、旋喷机就位、下沉、喷浆提升、至设计标高、旋喷机移位的顺序进行施工。

5.根据权利要求2-4所述的深基坑中支护体系的结构及其施工工艺，其特征在于：所述钻孔灌注桩（1）的桩头对中误差群桩小于等于20mm、单排桩10mm，垂直度误差不大于0.5％；所述三轴搅拌桩的桩位偏差小于等于50mm，所述三轴搅拌桩的垂直度误差控制在0.5%内；所述高压旋喷桩（3）上钻孔的位置与设计位置的偏差小于等于20mm。

6.根据权利要求5所述的深基坑中支护体系的结构的施工工艺，其特征在于：所述支护体系中浇注有水泥土，所述水泥土采用42.5普通硅酸盐水泥，水灰比为1.2到1.5，水泥掺入比20%，外加剂膨润土的掺入量为水泥的5%。

7.根据权利要求2所述的深基坑中支护体系的结构的施工工艺，其特征在于：所述钢筋笼的分节采用单面焊，所述分节的焊接长度大于十倍钢筋直径，焊缝厚度大于等于0.3倍钢筋直径，焊缝宽度大于等于0.7倍钢筋直径。

8.根据权利要求2所述的深基坑中支护体系的结构的施工工艺，其特征在于：所述一次清孔控制沉渣厚度小于150mm，泥浆比重小于等于l.25；所述二次清孔控制控制沉渣厚度小于100mm，泥浆比重小于等于l.15。

9.根据权利要求3所述的深基坑中支护体系的结构的施工工艺，其特征在于：所述三轴深搅桩（2）采用空叶片螺旋式搅拌机，所述搅拌机的钻进搅拌速度为0.6到0.8m/min，所述搅拌机的提升搅拌速度为0.6到0.8m/min，所述搅拌机下降时喷浆60%，所述搅拌机提升时喷浆40%。

10.根据权利要求4所述的深基坑中支护体系的结构的施工工艺，其特征在于：所述高压旋喷桩（3）喷浆所使用的喷嘴直径采用2mm直径，所述喷嘴的喷浆压力为25MPa，所述喷嘴的提升速度小于等于10cm/min，所述喷嘴的喷射量大于40L/min。