CN111636440A - 一种支护及止水帷幕穿越旧底板障碍的构造及其施工方法 - Google Patents

一种支护及止水帷幕穿越旧底板障碍的构造及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种支护及止水帷幕穿越旧底板障碍的构造及其施工方法,包括地下室底板障碍、水泥搅拌咬合排桩、灌注排桩和高压旋喷桩。本发明采用“水泥搅拌‑既有旧地下室底板障碍‑高压旋喷”的方式,形成深搅喷止水帷幕综合体,可以解决常规深基坑支护止水帷幕施工方法无法穿越大厚度旧地下室底板障碍的问题,同时解决了施工区域周边密集旧建筑,上部不宜直接采用高压旋喷成桩的问题,适应现场复杂的地形工况。

Description

一种支护及止水帷幕穿越旧底板障碍的构造及其施工方法
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域,特别是涉及一种支护及止水帷幕穿越旧底板障碍的构造及其施工方法。
背景技术
随着经济的快速发展,密集建筑群中的旧城改造项目也越来越多。该类型项目的深基坑支护结构的施工或遇厚度达到1~2米的深厚旧地下室底板,常规施工工艺难以直接穿越旧地下室底板障碍形成灌注桩,也无法直接使用高压旋喷桩机或搅拌桩机穿越旧地下室底板形成止水帷幕。并由于拆迁队伍粗放型施工的历史缘故,地下室顶板、中间楼板等主体构件拆除后,即快速回填杂土,形成深厚的松散杂填土层,以至于旧地下室底板上部土体难以形成泥浆护壁;因大厚度旧底板的缘故,旧地下室底板下部土体易形成承压水水层,也不利于形成泥浆护壁。另外,该类拆迁项目周边常伴有密集旧建筑群,深基坑支护结构的施工时,若上部使用高压旋喷施工,土体挤压作用大,则会影响周边旧房屋的基础。
以上特有地下工况不利于新建深基坑成孔灌注桩支护结构的施工,也不利于新建深基坑止水帷幕的施工。因此需要提出一种支护及止水帷幕穿越旧底板障碍的构造及施工方法,通过现有施工工艺完成施工,且满足深基坑围护及止水的需要。
发明内容
基于此,本发明的目的在于克服现有技术中的缺点和不足,提供一种支护及止水帷幕穿越旧底板障碍的构造及其施工方法。
一种支护及止水帷幕穿越旧底板障碍的构造,包括地下室底板障碍、水泥搅拌咬合排桩、灌注排桩和若干高压旋喷桩;
所述水泥搅拌咬合排桩绕基坑边缘设置,且水泥搅拌咬合排桩的底部向下延伸至旧地下室底板障碍的顶面;
所述灌注排桩绕基坑边缘设置,灌注排桩从地面向下延伸至旧地下室底板障碍的下方,灌注排桩相对水泥搅拌咬合排桩位于基坑的内侧;灌注排桩由若干按等间距排布的灌注桩组成,且各灌注桩均与水泥搅拌咬合排桩咬合连接;
各高压旋喷桩绕基坑边缘设置,且高压旋喷桩位于地下室底板障碍的下方,并封堵各灌注桩之间的间隙。
进一步地,水泥搅拌咬合排桩由若干水泥搅拌桩咬合组成。
进一步地,位于相邻的两灌注桩之间的水泥搅拌桩的桩芯位于该两灌注桩桩芯连线的中垂线上;位于相邻的两灌注桩之间的高压旋喷桩的桩芯位于该两灌注桩桩芯连线的中垂线上。
进一步地,各高压旋喷桩的桩芯位于对应一个水泥搅拌桩的覆盖范围内。
进一步地,灌注桩的孔径为D;水泥搅拌桩的桩芯间距为0.4D;水泥搅拌桩的中心线与灌注排桩的中心线间距为0.5D;高压旋喷桩桩芯与水泥搅拌咬合排桩的中心线的间距为0.3D;所述灌注排桩的孔径D为1000mm~1200mm;水泥搅拌的桩径约为700~800mm。
本发明还提供一种支护及止水帷幕穿越旧底板障碍的构造的施工方法,包括
步骤1:绕基坑边缘进行水泥搅拌咬合排桩的施工,水泥搅拌咬合排桩的底部向下施工至旧地下室底板障碍的顶面;
步骤2:绕基坑边缘进行灌注排桩的施工,灌注排桩从地面延伸至旧地下室底板障碍下方的设计深度;灌注排桩相对水泥搅拌咬合排桩位于基坑的内侧,且灌注排桩与水泥搅拌咬合排桩咬合重叠;
步骤3:绕基坑边缘进行高压旋喷桩的施工,高压旋喷桩堵塞旧地下室底板障碍下方的灌注排桩的桩间间隙。
进一步地,在步骤2中,先通过多功能液压钻机的动力转换装置带动切削靴套筒,使得切削靴套筒钻进对应灌注排桩施工位置的旧地下室底板障碍,完成灌注排桩施工孔位的旧地下室底板障碍分离;通过多功能钻机更换截齿岩层取芯筒钻头,取出该施工孔位分离后的旧地下室底板障碍;进而继续成孔,进行灌注排桩施工;
由于灌注排桩的位置与水泥搅拌咬合排桩的位置重叠,通过采用了切削靴套筒工艺进行灌注排桩施工,使步骤1中的水泥搅拌咬合排桩加固后的土体可以被完整地切削分离,灌注排桩孔位外的水泥搅拌土体不产生开裂破坏,进而可使水泥搅拌咬合排桩可与灌注排桩平面上形成咬合;而且通过采用了切削靴套筒工艺进行灌注排桩施工,对于上部土体的灌注桩成孔而言,切削靴套筒可以代替泥浆护壁的作用,来应对松散杂填土的不利影响;对于下部土体的灌注桩成孔而言,改良泥浆配合比,并多次测控保证泥浆比重在1.20~1.25等作为辅助措施,来应对“承压水”这不利因素的影响。
进一步地,在步骤3中,各高压旋喷桩的桩芯位于水泥搅拌咬合排桩的覆盖范围内。
进一步地,在步骤3中,通过地质钻机在对应的水泥搅拌咬合排桩上进行引导孔施工,直至引导孔穿过旧地下室底板障碍,进而通过双轴高压旋喷桩机进行高压旋喷桩施工。
进一步地,灌注排桩由若干按等间距排布的灌注桩组成,且各灌注桩均与水泥搅拌咬合排桩咬合连接;水泥搅拌咬合排桩由若干水泥搅拌桩咬合组成;位于相邻的两灌注桩之间的水泥搅拌桩的桩芯位于该两灌注桩桩芯连线的中垂线上;位于相邻的两灌注桩之间的高压旋喷桩的桩芯位于该两灌注桩桩芯连线的中垂线上;灌注桩的孔径为D;水泥搅拌桩的桩芯间距为0.4D;水泥搅拌桩的中心线与灌注排桩的中心线间距为0.5D;高压旋喷桩桩芯与水泥搅拌咬合排桩的中心线的间距为0.3D;所述灌注排桩的孔径D为1000mm~1200mm;水泥搅拌的桩径约为700~800mm。
本发明所述的支护及止水帷幕穿越旧底板障碍的构造及其施工方法,采用“水泥搅拌-既有旧地下室底板障碍-高压旋喷”的方式,形成深搅喷止水帷幕综合体,可以解决常规深基坑支护止水帷幕施工方法无法穿越大厚度旧地下室底板障碍的问题,同时解决了施工区域周边密集旧建筑,上部不宜直接采用高压旋喷成桩的问题,适应现场复杂的地形工况;
通过在旧地下室底板障碍上方设置水泥搅拌咬合排桩,可适应深厚松散的杂填土层地形以及周边密集旧建筑的环境;通过在旧地下室底板障碍下方设置高压旋喷桩,可实现旧地下室底板障碍的穿越并在较深位置成桩;通过将具有支护功能的灌注排桩与水泥搅拌咬合排桩和高压旋喷桩相互咬合,形成止水帷幕的复合支护体系,提高该构造的整体性;
另外,地质钻机的引孔点位于上部水泥搅拌桩的有效范围内,土体固结后所形成的地质使钻机引导孔不易塌孔,可使得双管高压旋喷钻快速抵达工作区段,操作简易,经济高效,具有很好的推广应用价值。
为了更好地理解和实施,下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1为本发明的支护及止水帷幕穿越旧底板障碍的构造的平面示意图;
图2为图1中A-A处的剖面示意图。
图中:10、地下室底板障碍;20、水泥搅拌咬合排桩;21、引导孔;30、灌注排桩;40、高压旋喷桩;D、灌注桩孔径。
具体实施方式
请参阅图1和图2,本实施例的一种支护及止水帷幕穿越旧底板障碍的构造,包括厚度为1米的地下室底板障碍10、水泥搅拌咬合排桩20、灌注排桩30和若干高压旋喷桩40;
具体的,所述水泥搅拌咬合排桩20绕基坑边缘设置,且水泥搅拌咬合排桩20的底部向下延伸至旧地下室底板障碍10的顶面;
更具体的,水泥搅拌咬合排桩20由若干水泥搅拌桩咬合组成;
具体的,所述灌注排桩30绕基坑边缘设置,灌注排桩30从地面向下延伸至旧地下室底板障碍10的下方,灌注排桩30相对水泥搅拌咬合排桩20位于基坑的内侧;灌注排桩30由若干按等间距排布的灌注桩组成,且各灌注桩均与水泥搅拌咬合排桩20咬合连接;
更具体的,位于相邻的两灌注桩之间的水泥搅拌桩的桩芯位于该两灌注桩桩芯连线的中垂线上;位于相邻的两灌注桩之间的高压旋喷桩40的桩芯位于该两灌注桩桩芯连线的中垂线上;
具体的,各高压旋喷桩40绕基坑边缘设置,且高压旋喷桩40位于地下室底板障碍10的下方,并封堵各灌注桩之间的间隙;
更具体的,各高压旋喷桩40的桩芯位于对应一个水泥搅拌桩的覆盖范围内。
具体的,灌注桩的孔径D为1000mm~1200mm,本实施例优选为1000mm,灌注桩之间的桩芯间距为1.25D;水泥搅拌桩的桩径为700~800mm,本实施例优选为700mm,水泥搅拌桩之间的桩芯间距为0.4D;水泥搅拌桩的中心线与灌注排桩30的中心线间距为0.5D;高压旋喷桩40的桩径为600mm,高压旋喷桩40桩芯与水泥搅拌咬合排桩20的中心线的间距为0.3D。
本实施例还提供上述的止水帷幕构造的施工方法,包括
步骤1:绕基坑边缘进行水泥搅拌咬合排桩的施工,水泥搅拌咬合排桩的底部向下施工至旧地下室底板障碍的顶面。
步骤2:绕基坑边缘进行灌注排桩的施工,灌注排桩从地面延伸至旧地下室底板障碍下方的设计深度;灌注排桩相对水泥搅拌咬合排桩位于基坑的内侧,且灌注排桩与水泥搅拌咬合排桩咬合重叠;
在步骤2中,由于全套筒回转钻机不适合在密集旧建筑群作用空间有限的工况下进行布设,因此本实施例选择通过旋挖钻头驱动切削靴套筒,使得切削靴套筒钻进对应灌注排桩施工位置的旧地下室底板障碍,完成灌注排桩施工孔位的旧地下室底板障碍分离;
由于灌注排桩的位置与水泥搅拌咬合排桩的位置重叠,通过采用了旋挖钻带动切削靴套筒工艺进行灌注排桩施工,使步骤1中的水泥搅拌咬合排桩加固后的土体可以被完整地切削分离,灌注排桩孔位外的水泥搅拌土体不产生开裂破坏,进而可使水泥搅拌咬合排桩可与灌注排桩平面上形成咬合;
具体施工过程,(1)旋挖钻施工前,进行桩孔周边的土体平整,并根据现场测量定位,安装套筒防掉架;防掉架上的四面设置紧固螺栓,可在套筒接长或更换钻头破障时起临时紧固的作用,防止期间切削靴套筒掉落或偏位,影响破障工效及施工质量;
(2)当拟建桩位遇大厚度旧地下室底板时,切削靴套筒孔位内大部分面积为钢筋混凝土障碍。旋挖钻机可通过更换截齿岩层取芯筒钻头,渐进穿越旧地下室底板,依靠钻头与被分离的混凝土块间的摩擦力取出混凝土块。并且,由于旧底板厚度有限,截齿岩层取芯筒钻头又是以取芯方式实现穿越成孔,破障面较为平整,该钻头可在原破障孔位继续钻进成孔,无需切削套筒进一步钻进以防止钻头打滑偏位;
(3)当拟建桩位遇旧地下室侧壁或半土体半混凝土构筑物障碍时,截齿岩层取芯筒钻头无法平整分离及通过摩擦力取出混凝土块。因此,旋挖桩机采用开体截齿钻头,破碎孔内旧障碍。开体截齿钻头每钻进障碍约1.2m,则切削靴套筒同步钻进同样深度,以防止钻头打滑偏位;
(4)旋挖钻施工时,旋挖桩机通过驱动装置,带动切削靴套筒转动;切削靴套筒快速穿过上部松软土体后,钻进大厚度旧地下构筑物障碍约0.5m,起固定成桩孔位的作用,避免出现破障钻头打滑偏位的情况。并且基于套筒内破障,也大大减少了对周边土体扰动的影响;
(5)旋挖钻施工后,将多功能液压钻机更换截齿岩层取芯筒钻头,取出该施工孔位分离后的旧地下室底板障碍;
(6)最后进行灌注排桩灌浆施工;具体通过现场多次试验优化泥浆配比,以膨润土、水配合比8.1:100的拌和物为基浆,掺入0.4%的工业碳酸钠以及0.05%的CMC-Na纤维素增粘剂,提升泥浆的胶凝性能。钻孔穿越大厚度底板障碍后,分阶段多次测控泥浆比重,使之处于1.20~1.25之间。必要时,掺入适量珍珠岩石粉,增大泥浆比重,防止大厚度底板下部因承压水压力过大而造成孔壁坍塌。
步骤3:绕基坑边缘进行高压旋喷桩的施工,高压旋喷桩堵塞旧地下室底板障碍下方的灌注排桩的桩间间隙;
在步骤3中,各高压旋喷桩的桩芯位于水泥搅拌咬合排桩的覆盖范围内;通过地质钻机在对应的水泥搅拌咬合排桩上进行引导孔施工,直至引导孔穿过旧地下室底板障碍,进而通过双轴高压旋喷桩进行高压旋喷桩施工,高压旋喷桩做至不透水的岩面;其中,双管高压旋喷桩基的旋喷管径为50mm~70mm,引导孔的孔径为90mm。
相对于现有技术,本发明通过采用“水泥搅拌-既有旧地下室底板障碍-高压旋喷”的方式,形成深搅喷止水帷幕综合体,可以解决常规深基坑支护止水帷幕施工方法无法穿越大厚度旧地下室底板障碍的问题,同时解决了施工区域周边密集旧建筑,上部不宜直接采用高压旋喷成桩的问题,适应现场复杂的地形工况;
通过在旧地下室底板障碍上方设置水泥搅拌咬合排桩,可适应深厚松散的杂填土层地形以及周边密集旧建筑的环境;通过在旧地下室底板障碍下方设置高压旋喷桩,可实现旧地下室底板障碍的穿越并在较深位置成桩;通过将具有支护功能的灌注排桩与水泥搅拌咬合排桩和高压旋喷桩相互咬合,形成止水帷幕的复合支护体系,提高该构造的整体性。
另外,地质钻机的引孔点位于上部水泥搅拌桩的有效范围内,土体固结后所形成的地质使钻机引导孔不易塌孔,可使得双管高压旋喷钻快速抵达工作区段,操作简易,经济高效,具有很好的推广应用价值。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种支护及止水帷幕穿越旧底板障碍的构造,其特征在于,包括
地下室底板障碍(10);
水泥搅拌咬合排桩(20),所述水泥搅拌咬合排桩(20)绕基坑边缘设置,且水泥搅拌咬合排桩(20)的底部向下延伸至旧地下室底板障碍(10)的顶面;
灌注排桩(30),所述灌注排桩(30)绕基坑边缘设置,灌注排桩(30)从地面向下延伸至旧地下室底板障碍(10)的下方,灌注排桩(30)相对水泥搅拌咬合排桩(20)位于基坑的内侧;灌注排桩(30)由若干按等间距排布的灌注桩组成,且各灌注桩均与水泥搅拌咬合排桩(20)咬合连接;
若干高压旋喷桩(40),各高压旋喷桩(40)绕基坑边缘设置,且高压旋喷桩(40)位于地下室底板障碍(10)的下方,并封堵各灌注桩之间的间隙。
2.根据权利要求1所述的支护及止水帷幕穿越旧底板障碍的构造,其特征在于,水泥搅拌咬合排桩(20)由若干水泥搅拌桩咬合组成。
3.根据权利要求2所述的支护及止水帷幕穿越旧底板障碍的构造,其特征在于,位于相邻的两灌注桩之间的水泥搅拌桩的桩芯位于该两灌注桩桩芯连线的中垂线上;位于相邻的两灌注桩之间的高压旋喷桩(40)的桩芯位于该两灌注桩桩芯连线的中垂线上。
4.根据权利要求3所述的支护及止水帷幕穿越旧底板障碍的构造,其特征在于,各高压旋喷桩(40)的桩芯位于对应一个水泥搅拌桩的覆盖范围内。
5.根据权利要求4所述的支护及止水帷幕穿越旧底板障碍的构造,其特征在于,灌注桩的孔径为D;水泥搅拌桩的桩芯间距为0.4D;水泥搅拌桩的中心线与灌注排桩(30)的中心线间距为0.5D;高压旋喷桩(40)桩芯与水泥搅拌咬合排桩(20)的中心线的间距为0.3D;所述灌注排桩(30)的孔径D为1000mm~1200mm;水泥搅拌的桩径约为700~800mm。
6.一种支护及止水帷幕穿越旧底板障碍的构造的施工方法,其特征在于,包括
步骤1:绕基坑边缘进行水泥搅拌咬合排桩(20)的施工,水泥搅拌咬合排桩(20)的底部向下施工至旧地下室底板障碍(10)的顶面;
步骤2:绕基坑边缘进行灌注排桩(30)的施工,灌注排桩(30)从地面延伸至旧地下室底板障碍(10)下方的不透水岩面;灌注排桩(30)相对水泥搅拌咬合排桩(20)位于基坑的内侧,且灌注排桩(30)与水泥搅拌咬合排桩(20)咬合重叠;
步骤3:绕基坑边缘进行高压旋喷桩(40)的施工,高压旋喷桩(40)堵塞旧地下室底板障碍(10)下方的灌注排桩(30)的桩间间隙。
7.根据权利要求6所述的支护及止水帷幕穿越旧底板障碍的构造的施工方法,其特征在于,在步骤2中,先通过多功能液压钻机的动力转换装置带动切削靴套筒,使得切削靴套筒钻进对应灌注排桩(30)施工位置的旧地下室底板障碍(10),完成灌注排桩(30)施工孔位的旧地下室底板障碍(10)分离;进而将多功能液压钻机更换截齿岩层取芯筒钻头,取出该施工孔位分离后的旧地下室底板障碍(10);进而继续成孔,进行灌注排桩(30)施工。
8.根据权利要求7所述的支护及止水帷幕穿越旧底板障碍的构造的施工方法,其特征在于,在步骤3中,各高压旋喷桩(40)的桩芯位于水泥搅拌咬合排桩(20)的覆盖范围内。
9.根据权利要求8所述的支护及止水帷幕穿越旧底板障碍的构造的施工方法,其特征在于,在步骤3中,通过地质钻机在对应的水泥搅拌咬合排桩(20)上进行引导孔(21)施工,直至引导孔(21)穿过旧地下室底板障碍(10),进而通过双轴高压旋喷桩机进行高压旋喷桩(40)施工。
10.根据权利要求9所述的支护及止水帷幕穿越旧底板障碍的构造的施工方法,其特征在于,灌注排桩(30)由若干按等间距排布的灌注桩组成,且各灌注桩均与水泥搅拌咬合排桩(20)咬合连接;水泥搅拌咬合排桩(20)由若干水泥搅拌桩咬合组成;位于相邻的两灌注桩之间的水泥搅拌桩的桩芯位于该两灌注桩桩芯连线的中垂线上;位于相邻的两灌注桩之间的高压旋喷桩(40)的桩芯位于该两灌注桩桩芯连线的中垂线上;灌注桩的孔径为D;水泥搅拌桩的桩芯间距为0.4D;水泥搅拌桩的中心线与灌注排桩(30)的中心线间距为0.5D;高压旋喷桩(40)桩芯与水泥搅拌咬合排桩(20)的中心线的间距为0.3D;所述灌注排桩(30)的孔径D为1000mm~1200mm;水泥搅拌的桩径约为700~800mm。
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