CN112267472A - 一种超前搅拌桩斜桩基坑支护施工工艺 - Google Patents
一种超前搅拌桩斜桩基坑支护施工工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提出了一种超前搅拌桩斜桩基坑支护施工工艺，主要包括如下步骤：S1、测量放线：在现场标注出搅拌桩的角点的位置，同时放样出斜桩打入点的位置，并进行校核；S2、支护桩施工；S21、三轴搅拌桩施工；S22、斜桩施工：振动沉桩；S23、冠梁施工及斜桩浇筑节点：在斜桩施工结束后，冠梁启动施工，同时将斜桩浇筑在冠梁中；S24、土方开挖及垫层施工：在斜桩及冠梁施工后，到达设计强度80％后，土方开挖。通过上述方式，本发明能够解决现有在安全等级二级区域平行支撑、斜抛撑、桩锚以及自稳式基坑支护的不足的问题。
Description
技术领域
本发明涉及建筑领域，尤其是涉及一种超前搅拌桩斜桩基坑支护施工工艺。
背景技术
国家房地产快速发展，出现许多大型小区，地下车库面积也越来越大，这样基坑面积从几千增加到几万平方米，也越来越深。与此同时小区之间距离越来越近，环境要求越来越严，不得越红线等问题导致以往很多在基坑工程施工中使用的锚杆，土钉墙以及其他的措施无法使用。这样带来的问题就是使得基坑工程不得不向内部寻求发展。出现了采用支撑、斜抛撑、超前支撑及自稳式基坑支护等各种形式。
平行支撑有钢支撑，预制式支撑以及混凝土支撑等各种形式。这些支撑形式总体上相比斜支撑等刚度大，基坑位移变形小，适合安全及环境保护等级要求高的区域。
斜抛撑的采用使得工程的造价降低，但需要在底板进行分割。分期施工底板，使得基坑底部的底板封闭时间延长。同时由于留土的问题。导致该区域的挖土变得比较困难。
自稳式基坑支护，由于其采用超前斜支撑，可以在土方开挖的时候不用分区进行土方开挖。这样就大大缩短了工期，提高了施工效率，并且为工程带来了良好的经济效益。尤其在大面积基坑深度不深的基坑中显示了其优越性。
目前常规方法对于基坑工程所采取的支护方式中主要存在以下几个问题：
一、平行支撑的缺点：在安全及防护等级要求不是很高的二级区域，采用平行支撑就会出现以下问题，首先采用平行支撑的造价大、工期长，在经济效益及安全性上无法最优。因为存在以上问题，使得斜抛撑、超前支撑、自稳式基坑支护的研究及应用开始日益多起来。
二、斜抛撑的缺点：斜抛撑底板式牛腿底座的形式，使得斜抛撑在施工过程中产生很多问题。比如需要在底板进行分割。分期施工底板，使得基坑底部的底板封闭时间延长，不安全。同时由于留土的问题，导致该区域的挖土变得比较困难，从而使工期延长。在目前经济的形势环境下，工期的延长意味着造价的增加和财务成本费用增加，使得其应用越来越受限。
三、斜撑及自稳式基坑支护的不足：基坑的斜撑提供了反力来自于基坑下部土体对斜撑的摩擦力和端部的反力。由于斜撑的施工是斜角度施工，施工设备在以前不具备大型设备施工的能力、导致斜撑的长度无法达到足够的长度，不能提供足够的反力，导致某些情况下位移过大，不能满足设计要求。
四、桩锚式的缺点：由于用地红线的问题，桩锚经常触及到超越红线问题，所以其应用也受到限制。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种超前搅拌桩斜桩基坑支护施工工艺，解决现有在安全等级二级区域平行支撑、斜抛撑、桩锚以及自稳式基坑支护的不足的问题。
本发明的主要内容包括：一种超前搅拌桩斜桩基坑支护施工工艺，主要包括如下步骤：
S1、测量放线：在现场标注出搅拌桩的角点的位置，同时放样出斜桩打入点的位置，并进行校核；
S2、支护桩施工
S21、三轴搅拌桩施工
S211、施工放样：
c1、根据现场复核过的基准点，直线段部分放出将要施工的一排桩的中心线，然后将中心线向桩机外侧方向移出1.425m，并标记该引线，其中，中心线为首末2幅桩的一个边孔中心的连线；
c2、曲线段的桩位逐点放出，并由曲线圆心直径方向向外侧方向移出1.425m，并标记该引线；
S212、开挖沟槽、障碍物清除：
用挖机沿桩中心线开挖一沟槽，沟槽宽度1.0m，深度0.8m，清除现场障碍物；
S213、桩机就位、调正：
a1、施工前在钻杆上划出深度的标尺线，用来控制施工桩长，以便严格控制下钻、提升的速度和深度；
a2、施工时确保有足够的平整度和垂直度，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，移动结束后检查定位情况并及时纠正；
a3、桩机控制平稳、平整，并用经纬仪进行观测以确保钻机的垂直度控制在1/300之内，桩机机位与桩位偏差小于20mm；
S214、搅拌注浆：
b1、水泥浆采用BZ-20环保型水泥自动搅拌注浆站搅拌，并通过高压注浆泵、水泥管输送至钻杆头部，根据设计要求深度，钻机在钻进和提升全过程中，保持螺旋杆匀速转动，匀速下沉提升，通过控制下沉、提升的速度均匀一致，使水泥土搅拌桩在初凝前达到充分搅拌，水泥浆液与土充分拌和；
S215、清理沟槽内泥浆：
水泥浆注入搅拌孔内，将有一部分水泥土被置换出沟槽内，采用挖机将沟槽内的水泥土清理出沟槽，保持沟槽沿边的整洁，确保三轴搅拌桩的硬化成型及下道工序的施工，被清理出的水泥土集中堆放，随日后基坑开挖一起运出场地或分期分批外运出场；
S216、移位：施工完一根桩，根据跳打式施工的方法，将钻机移至下一根桩桩位，进行下一根桩施工，若长时间停止施工，应对压浆管道及设备进行清洗；
S217、报表记录：施工过程中由专人负责记录，记录要求详细、真实、准确；
其中，三轴搅拌机搅拌头采用叶片式搅拌头，同时注浆压力控制在0.8～1.2Mpa；
三轴搅拌机的水灰比控制在在1.4～1.6，水泥掺入量为30％以上；
三轴搅拌机在设计加固深度内，下沉速度控制在0.5m～0.8m/min之间，提升速度控制在0.8m～1.1m/min之间；
S22、斜桩施工：振动沉桩
S221、振动锤振动频率大于钢桩的自振频率，振桩前，振动锤的桩夹夹紧钢桩上端，并使振动锤与钢桩重心在同一直线上；
S222、振动锤夹紧钢桩吊起，吊至于固定架上，待桩稳定、位置正确，角度正确，再振动下沉，钢桩每下沉1～2㎜，停振检测桩的倾斜度，发现偏差，及时纠正；
S223、振动沉没钢桩试桩数量不小于3根；
S224、沉桩中钢桩下沉速度若突然减小，应停止沉桩，并将钢桩向上拔起0.6～1.0m，然后重新快速下沉，如仍不能下沉，采取其他措施；
S23、冠梁施工及斜桩浇筑节点：在斜桩施工结束后，冠梁启动施工，同时将斜桩浇筑在冠梁中；
S24、土方开挖及垫层施工：在斜桩及冠梁施工后，到达设计强度80％后，土方开挖；
其中，土方开挖必须分片开挖，每段不超过20m，每段完成后24小时内，及时浇筑垫层及施工底板。
优选地，步骤S1测量放线需要注意斜桩的中心线要和超前搅拌桩的中心相对应，不得偏移，误差不超过5cm。
优选地，步骤S22中的斜桩采用管桩，预制方桩，钢管桩中的一种。
优选地，步骤S22的斜桩施工的时间节点，时间控制在三轴搅拌桩施工后1天内开始施工。
优选地，步骤S22中斜桩插入时的倾斜度保持一致。
优选地，当斜桩长度大于20米，或地层的粘聚力值超过50KPA时，利用锚杆桩机进行预钻孔施工。
优选地，步骤S23斜桩浇筑节点中设置有加强筋。
优选地，步骤S24中在斜桩与底板交接处设置有止水钢板。
本发明的有益效果在于：
1、利用超前搅拌桩斜桩基坑支护的技术，这样特别在面积特别大，深度较深的基坑中，可以不设平行钢筋混凝土支撑，少了一道工序，同时挖土一步到位，施工工期大大缩短，大大节约了工期财务成本；
2、相比较斜抛撑，减少了牛腿的设置，不需要二次施工，留土也不需要，可以一次开挖到底，大大节约造价和工期；
3、相比较于桩锚由于斜支撑是向基坑内部支撑，不存在越红线问题，同时对于基坑底抗隆起有一定的作用，由于可以不采用桩锚又不需要平行支撑和斜抛撑，工期大大节约，成本也大大降低，有显著的经济性和技术优越性；
4、相比较于自稳式基坑支护技术本发明的工艺可以显著地减少基坑变形，减少量近50％，同时可以用于更深的基坑支护，以及在深厚层状淤泥质土层中也适用，由于超前搅拌桩斜桩基坑支护相比自稳式基坑支护有更广的适用性，这样就为更多的工程带来了工期的缩短和成本的节约，有显著的社会和经济效益；
5、本发明适用范围广，适应不同的基坑深度，安全等级以及不同地层的需要。
附图说明
图1为本发明一种超前搅拌桩斜桩基坑支护施工工艺一较佳实施例中超前搅拌桩斜桩基坑支护测量放样示意图；
图2为对中误差示意图；
图3为斜桩施工角度修正器示意图；
图4为斜桩施工示意图；
图5为锚杆机预钻孔施工示意图；
图6为斜桩与冠梁浇筑节点侧视图；
图7为斜桩与冠梁浇筑节点俯视图；
图8为基坑深度6～8米的斜桩结构示意图；
图9为基坑深度8～12米的斜桩结构示意图；
图10为淤泥层厚度较厚时斜桩结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明所保护的技术方案做具体说明。
一种超前搅拌桩斜桩基坑支护施工工艺，主要包括如下步骤：
S1、测量放线：在现场标注出搅拌桩的角点的位置(如图1中B点、C点)，同时放样出斜桩打入点的位置(如图1中A点)，并进行校核；其中，测量放线需要注意斜桩的中心线要和超前搅拌桩的中心相对应，不得偏移，误差不超过5cm(如图2所示)，打斜桩的时候需要专门用经纬仪测量打桩斜角度，角度控制在45°，能够保证斜桩可以准确进入到达超前搅拌桩位置；
S2、支护桩施工
S21、三轴搅拌桩施工
S211、施工放样：
c1、根据现场复核过的基准点，直线段部分放出将要施工的一排桩的中心线，然后将中心线向桩机外侧方向移出1.425m，并标记该引线，其中，中心线为首末2幅桩的一个边孔中心的连线；
c2、曲线段的桩位逐点放出，并由曲线圆心直径方向向外侧方向移出1.425m，并标记该引线；
S212、开挖沟槽、障碍物清除：
用挖机沿桩中心线开挖一沟槽，沟槽宽度1.0m，深度0.8m，清除现场障碍物；
S213、桩机就位、调正：
a1、施工前在钻杆上划出深度的标尺线，用来控制施工桩长，以便严格控制下钻、提升的速度和深度；
a2、施工时确保有足够的平整度和垂直度，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，移动结束后检查定位情况并及时纠正；
a3、桩机控制平稳、平整，并用经纬仪进行观测以确保钻机的垂直度控制在1/300之内，桩机机位与桩位偏差小于20mm；
S214、搅拌注浆：
b1、水泥浆采用BZ-20环保型水泥自动搅拌注浆站搅拌，并通过高压注浆泵、水泥管输送至钻杆头部，根据设计要求深度，钻机在钻进和提升全过程中，保持螺旋杆匀速转动，匀速下沉提升，通过控制下沉、提升的速度均匀一致，使水泥土搅拌桩在初凝前达到充分搅拌，水泥浆液与土充分拌和；
a)钻杆下沉与提升：
按照施工工艺及设计要求，钻杆在下沉和提升时均需注入水泥浆液，三轴搅拌桩按照试桩确定的参数，施工过程中必须均匀、连续的注入拌制好的水泥浆液，钻杆提升完毕时，设计水泥浆液全部注完，搅拌桩施工结束；
b)注浆、搅拌：
开动高压注浆泵，注浆压力控制在0.8MPa～1.0MPa，待水泥浆到达搅拌头后，持续搅拌注浆大于30秒，按计算要求的速度提升搅拌头，边注浆、边搅拌、边提升，使水泥浆和原地基土充分拌和，在搅拌桩桩底部分需重复搅拌注浆后提升，直到提升至离地面50cm处或设计标高后再关闭注浆泵；
C)严格控制下沉、提升的速度：
下沉、提升速度应与注浆泵的泵量相适应，控制下沉喷浆量为水泥用量的60％，提升喷浆量为水泥用量的40％，下沉速度还应考虑地质情况进行调整；
S215、清理沟槽内泥浆：
水泥浆注入搅拌孔内，将有一部分水泥土被置换出沟槽内，采用挖机将沟槽内的水泥土清理出沟槽，保持沟槽沿边的整洁，确保三轴搅拌桩的硬化成型及下道工序的施工，被清理出的水泥土集中堆放，随日后基坑开挖一起运出场地或分期分批外运出场；
S216、移位：施工完一根桩，根据跳打式施工的方法，将钻机移至下一根桩桩位，进行下一根桩施工，若长时间停止施工，应对压浆管道及设备进行清洗；
S217、报表记录：施工过程中由专人负责记录，记录要求详细、真实、准确；
其中，三轴搅拌机搅拌头采用叶片式搅拌头，同时注浆压力控制在1Mpa，目的是使三轴搅拌桩搅拌出的水泥混合体尽量均匀；
三轴搅拌机的水灰比控制在在1.5，水泥掺入量为30％以上；
三轴搅拌机在设计加固深度内，下沉速度控制在0.5m/min，提升速度控制在0.8m/min；
S22、斜桩施工：振动沉桩
S221、振动锤振动频率大于钢桩的自振频率，振桩前，振动锤的桩夹夹紧钢桩上端，并使振动锤与钢桩重心在同一直线上；
S222、振动锤夹紧钢桩吊起，吊至于固定架上，待桩稳定、位置正确，角度正确，再振动下沉，钢桩每下沉1～2㎜，停振检测桩的倾斜度，发现偏差，及时纠正；
S223、振动沉没钢桩试桩数量不小于3根；
S224、沉桩中钢桩下沉速度若突然减小，应停止沉桩，并将钢桩向上拔起0.6～1.0m，然后重新快速下沉，如仍不能下沉，采取其他措施；
如果斜桩长度很长，或地层比较坚硬，需要采用锚杆桩机进行预钻孔施工，施工时候需要注意施工角度，以及施工长度问题，预施工到超前搅拌桩前即可，不可进入超前搅拌桩，因为考虑到预钻孔的泥浆会影响到斜桩和超前搅拌桩的粘结(如图5所示)；
S23、冠梁施工及斜桩浇筑节点：在斜桩施工结束后，冠梁启动施工，同时将斜桩浇筑在冠梁中，斜桩浇筑节点中设置有加强筋(如图6、图7所示)；
S24、土方开挖及垫层施工：在斜桩及冠梁施工后，到达设计强度80％后，土方开挖；
其中，土方开挖必须分片开挖，每段不超过20m，每段完成后24小时内，及时浇筑垫层及施工底板，同时，在斜桩与底板交接处设置有止水钢板。冠梁施工期间做好混凝土试块，根据混凝土试块强度测试确认到达设计强度。
进一步的，本实施例中斜桩采用钢管桩，斜桩施工的时间节点，时间控制在三轴搅拌桩施工后1天内开始施工，要注意时间节点要求，如果延误会导致斜桩施工困难，同时无法在钢管和水泥土间有效产生粘结。斜桩施工的插入点，需要精确定位，同时在施工钢管桩时候，要注意钢管桩的倾斜角度，保证倾斜度的一致性，为了保证倾斜度，需要有一定加工角度固定装置(如图3所示)。当斜桩长度大于20米，或地层的粘聚力值超过50KPA时，利用锚杆桩机进行预钻孔施工。
本发明中，斜桩施工可以采用由长臂挖掘机改装成的液压振动锤进行施工(如图4所示)。
采用本发明的工艺，适用范围广，适应不同的基坑深度，安全等级需要，以及不同地层的需要。本发明选取以下3种情况举例说明：
如图8所示，是在斜桩端底增加超前搅拌桩适合基坑深度不深(6～8米时)，斜桩长度不是太长情况。
如图9所示，是在基坑底下方和斜桩底都增加超前搅拌桩适合基坑开挖深度较深(8～12米)，斜桩长度较长的情况。
如图10所示，是在超前搅拌桩中加打承台桩(或)利用工程桩，适合在淤泥层厚度较厚的情况。
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 (8)
1.一种超前搅拌桩斜桩基坑支护施工工艺，其特征在于，主要包括如下步骤：
S1、测量放线：在现场标注出搅拌桩的角点的位置，同时放样出斜桩打入点的位置，并进行校核；
S2、支护桩施工
S21、三轴搅拌桩施工
S211、施工放样：
c1、根据现场复核过的基准点，直线段部分放出将要施工的一排桩的中心线，然后将中心线向桩机外侧方向移出，并标记该引线，其中，中心线为首末2幅桩的一个边孔中心的连线；
c2、曲线段的桩位逐点放出，并由曲线圆心直径方向向外侧方向移出，并标记该引线；
S212、开挖沟槽、障碍物清除：用挖机沿桩中心线开挖一沟槽，清除现场障碍物；
S213、桩机就位、调正：
a1、施工前在钻杆上划出深度的标尺线，用来控制施工桩长，以便严格控制下钻、提升的速度和深度；
a2、施工时确保有足够的平整度和垂直度，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，移动结束后检查定位情况并及时纠正；
a3、桩机控制平稳、平整，并用经纬仪进行观测以确保钻机的垂直度控制在1/300之内，桩机机位与桩位偏差小于20mm；
S214、搅拌注浆：
b1、水泥浆采用水泥自动搅拌注浆站搅拌，并通过高压注浆泵、水泥管输送至钻杆头部，根据设计要求深度，钻机在钻进和提升全过程中，保持螺旋杆匀速转动，匀速下沉提升，通过控制下沉、提升的速度均匀一致，使水泥土搅拌桩在初凝前达到充分搅拌，水泥浆液与土充分拌和；
S215、清理沟槽内泥浆：
水泥浆注入搅拌孔内，将有一部分水泥土被置换出沟槽内，采用挖机将沟槽内的水泥土清理出沟槽，保持沟槽沿边的整洁，确保三轴搅拌桩的硬化成型及下道工序的施工，被清理出的水泥土集中堆放，随日后基坑开挖一起运出场地或分期分批外运出场；
S216、移位：施工完一根桩，根据跳打式施工的方法，将钻机移至下一根桩桩位，进行下一根桩施工，若长时间停止施工，应对压浆管道及设备进行清洗；
S217、报表记录：施工过程中由专人负责记录，记录要求详细、真实、准确；
其中，三轴搅拌机搅拌头采用叶片式搅拌头，同时注浆压力控制在0.8～1.2Mpa；
三轴搅拌机的水灰比控制在在1.4～1.6，水泥掺入量为30％以上；
三轴搅拌机在设计加固深度内，下沉速度控制在0.5m～0.8m/min之间，提升速度控制在0.8m～1.1m/min之间；
S22、斜桩施工：振动沉桩
S221、振动锤振动频率大于钢桩的自振频率，振桩前，振动锤的桩夹夹紧钢桩上端，并使振动锤与钢桩重心在同一直线上；
S222、振动锤夹紧钢桩吊起，吊至于固定架上，待桩稳定、位置正确，角度正确，再振动下沉，钢桩每下沉1～2㎜，停振检测桩的倾斜度，发现偏差，及时纠正；
S223、振动沉没钢桩试桩数量不小于3根；
S224、沉桩中钢桩下沉速度若突然减小，应停止沉桩，并将钢桩向上拔起0.6～1.0m，然后重新快速下沉，如仍不能下沉，采取其他措施；
S23、冠梁施工及斜桩浇筑节点：在斜桩施工结束后，冠梁启动施工，同时将斜桩浇筑在冠梁中；
S24、土方开挖及垫层施工：在斜桩及冠梁施工后，到达设计强度80％后，土方开挖；
其中，土方开挖必须分片开挖，每段不超过20m，每段完成后24小时内，及时浇筑垫层及施工底板。
2.根据权利要求1所述的一种超前搅拌桩斜桩基坑支护施工工艺，其特征在于，步骤S1测量放线需要注意斜桩的中心线要和超前搅拌桩的中心相对应，不得偏移，误差不超过5cm。
3.根据权利要求1所述的一种超前搅拌桩斜桩基坑支护施工工艺，其特征在于，步骤S22中的斜桩采用管桩，预制方桩，钢管桩中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种超前搅拌桩斜桩基坑支护施工工艺，其特征在于，步骤S22的斜桩施工的时间节点，时间控制在三轴搅拌桩施工后1天内开始施工。
5.根据权利要求1所述的一种超前搅拌桩斜桩基坑支护施工工艺，其特征在于，步骤S22中斜桩插入时的倾斜度保持一致。
6.根据权利要求1所述的一种超前搅拌桩斜桩基坑支护施工工艺，其特征在于，当斜桩长度大于20米，或地层的粘聚力值超过50KPA时，利用锚杆桩机进行预钻孔施工。
7.根据权利要求1所述的一种超前搅拌桩斜桩基坑支护施工工艺，其特征在于，步骤S23斜桩浇筑节点中设置有加强筋。
8.根据权利要求1所述的一种超前搅拌桩斜桩基坑支护施工工艺，其特征在于，步骤S24中在斜桩与底板交接处设置有止水钢板。
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