CN113216148A - 承压水地下防空洞坍塌地段桩基施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于一种承压水地下防空洞坍塌地段桩基施工方法，首先对防空洞进行填充加固，采用钻孔，灌筑粘土，向粘土内注水泥浆，以起到稳固、止水效果。在防空洞外侧进行高压旋喷桩加固，形成密闭的止水帷幕，在桩基施工时采用全程钢护筒护壁，防止塌孔。本发明解决了防空洞地段地基承载力不足、地层透水性强、桩基施工困难的问题。

Description

承压水地下防空洞坍塌地段桩基施工方法
技术领域
本发明属于一种承压水地下防空洞坍塌地段桩基施工方法。
背景技术
在桥址地区和存在废弃地下防空洞及承压水同时存在的地质情况下，进行桩基施工，地下和地面承压水会从废弃地下防空洞涌入桩基施工坑中，涌水淹没桩基施工设备，造成桩基施工地表沉陷，桩基无法成桩等问题。
发明内容
本发明的目的是设计一种承压水地下防空洞坍塌地段桩基施工方法，用于解决防空洞地段地基承载力不足、地层透水性强、桩基施工困难的问题。
为此,本发明一种承压水地下防空洞坍塌地段桩基施工方法，包括如下步骤：
(1)在桩基施工地区的地面上，根据勘探和设计图纸标出桩基施工范围周边线，在标出桩基施工范围周边线上标出与桩基施工范围内地下防空洞长宽投影位置边界对应的防空洞标线，防空洞标线沿防空洞延伸方向至对应部的桩基施工范围线外侧5～8m。
(2)在距桩基施工范围周边线外侧0.5～1m处的两纵向防空洞标线之间，钻两排呈间隔距离分布的钻孔，钻孔从地面直至钻穿防空洞顶板与防空洞内相通，两排钻孔的排距2m，两排钻孔形成两组共4个长方形输道孔道。
(3)通过输道孔道向对应桩基施工区域外侧的相邻两排钻孔之间的2m区域的防空洞内灌筑粘土。
(4)灌筑粘土完成后，通过输道孔道向灌筑的粘土区域内注浆，浆液采用1:1的水泥浆，用于对灌筑的粘土区域的粘土进行加固，形成封闭对应桩基施工区域外侧防空洞内空间的封闭区。
(5) 沿防空洞外侧的桩基施工范围周边线外1.～1.5m位置处，采用地质钻机进行并排钻孔，孔径20cm，并排相领的两钻孔中心相距15cm，各钻孔下端位于防空洞下端面向下延伸1～1.5m的水平面上, 得旋喷桩孔。
(6)用旋喷桩孔对防空洞外侧的区域采用高压旋喷注浆，形成高压旋喷桩对桩基施工范围周边进行封闭式加固，形成封闭止水帷幕。
(7)待防空洞及地层加固形成封闭止水帷幕完成后，开始进行桩基钻孔，采用全护筒跟进钻进成孔，操作过程如下：
(a)钻孔钻机先在防空洞顶部上方钻孔，至距防空洞顶部0.5～1m的位置。
(b)下放钢护筒，成孔后先在孔内下放φ120～146mm的钢护筒进行护孔，钢护筒的下端位于防空洞顶部上端钻孔0.5～1m处。
(c)继续钻机冲孔，破碎防空洞顶部至防空洞底部向下延1～1.5m。
(d)接长钢护筒至防空洞底部1～1.5m。
(e)继续钻孔至设计桩长。
(8)对穿过防空洞的桩基钻孔，进行浇筑施工，浇筑完成后留置钢护筒于桩基桩外。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤(2)中钻孔是钻两排与对应部标出的桩基施工范围周边线平行的钻孔，包括在防空洞延伸的前、后方向。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤(3)中2m区域的防空洞内灌筑粘土是灌筑的粘土至少达到封闭2m区域内的防空洞内空间。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤(4)中形成防空洞内空间的封闭区为坚硬的水泥粘土封闭区。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤(5)中封闭止水帷幕封闭防空洞外侧的区域。
作为本发明的一种优选技术方案，所述封闭止水帷幕的加固范围外边界为桩基外侧1m位置采用三重管高压旋喷桩进行加固，桩径850mm，咬合150mm，桩深度为超出防空洞底板深度1～1.5m，相关参数为：浆液压力2～5MPa，气压0.6～0.8MPa，水压大于30MPa，旋喷桩钻头转速8～12rpm，水泥浆流量≥70L/min，气流量60～80m3/h,提升速度6～12cm/min，水泥浆液的水灰比1.0～1.5，灌入水泥浆液的比重取1.5～1.6，返浆比重取1.2～1.3。
作为本发明的一种优选技术方案，所述高压旋喷注浆采用顺时针向间隔跳跃式植桩，间隔为2～4孔施工。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤(5)中钻孔钻机采用潜孔钻机，振动锤频率为15～60Hz。
作为本发明的一种优选技术方案，所述破碎防空洞顶部是在施工破碎防空洞过程中，钻头采用0.5～1m的落距，高频率的振冲，破碎防空洞顶部，破碎防空洞顶部后钻头落距加大至1.5～3m，把防空洞本体砸碎。
作为本发明的一种优选技术方案，所述高频率振冲的振动锤频率为45～60Hz。
上述方法达到了本发明的目的。
本发明与现有技术相比，有以下优点和积极效果：
（1）本发明首先对防空洞进行填充加固，采用钻孔，灌筑黏土，向黏土内注水泥浆，以起到稳固、止水效果。在防空洞外侧进行高压旋喷桩加固，形成密闭的止水帷幕，在桩基施工时采用全程钢护筒护壁，防止塌孔，解决了防空洞地段地基承载力不足、地层透水性强、桩基施工困难的问题。
（2）本发明对防空洞进行填筑粘土，注浆后具有止水效果，在桩基施工区域前方和后方的防空洞内形成无水环境。在防空洞外侧的区域采用高压旋喷桩进行加固，形成一道封闭的止水帷幕，隔绝周围承压水影响，以上加固和止水措施施工时对防空洞扰动破坏小，防止其坍塌。桩基施工时采用全程钢护筒护壁，防止桩基塌孔。
（3）本发明构思独特、施工简单、紧凑合理、工作性能可靠，本发明降低了工程成本，设备布置所用时间短，能在大幅度提高施工速度的同时降低施工成本，测算表明本发明能使施工成本降低60%，施工速度提高3倍以上，具有适用性强、便于进行推广等优点。
附图说明
图1是本发明的防空洞与桩基位置关系的纵断面结构示意图。
图2是本发明的防空洞与桩基位置关系的横断面结构示意图。
图3是本发明的桩基外围加固区域的结构示意图。
图4是本发明的防空洞内填土加固区域的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。下述实施例中的实验、方法、设备连接等方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、设备、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
如图1至图4所示，一种承压水地下防空洞坍塌地段桩基施工方法，先在桩基施工地区的地面上，根据勘探和设计图纸标出桩基施工范围周边线7，桩基施工范围内可包括数个拟施工桩基1，在标出桩基施工范围周边线上标出与桩基施工范围内地下防空洞5长宽投影位置边界对应的防空洞标线，防空洞标线沿防空洞延伸方向至对应部的桩基施工范围线外侧5～8m。通常防空洞位于地下水位线2的下端。
在距桩基施工范围周边线外侧0.5～1m处的两纵向防空洞标线之间，钻两排呈间隔距离分布的钻孔，钻孔是钻两排与对应部标出的桩基施工范围周边线平行的钻孔，包括在防空洞延伸的前、后方向。钻孔可分为内排钻孔3和外排钻孔6。钻孔从地面直至钻穿防空洞顶板与防空洞内相通，两排钻孔的排距2m，两排钻孔形成两组共4个长方形输道孔道。
在输道孔道内置与防空洞内相通的输道管9，通过输道孔道内的输道管9向对应桩基施工区域外侧的相邻两排钻孔之间的2m区域的防空洞内灌筑粘土4，灌筑的粘土至少达到封闭2m区域内的防空洞内空间。
灌筑粘土完成后，通过输道孔道向灌筑的粘土区域内注浆，浆液采用1:1的水泥浆，用于对灌筑的粘土区域的粘土进行加固，形成封闭对应桩基施工区域外侧防空洞内空间的封闭区，即形成防空洞内空间的封闭区为坚硬的水泥粘土封闭区10。
沿防空洞外侧的桩基施工范围周边线外1.～1.5m位置处，采用地质钻机进行并排钻孔，孔径20cm，并排相领的两钻孔中心相距15cm，各钻孔下端位于防空洞下端面向下延伸1～1.5m的水平面上, 得旋喷桩孔8。
用旋喷桩孔对防空洞外侧的区域采用高压旋喷注浆，形成高压旋喷桩对桩基施工范围周边进行封闭式加固，形成封闭止水帷幕，封闭止水帷幕封闭防空洞外侧的区域。为防止旋喷桩施工时由于相邻两桩施工距离太近或间隔时间太短，造成相邻高喷孔施工时串浆，采取分批跳孔施作，钻孔桩施工时按每间隔2～4施作，即所述高压旋喷注浆采用顺时针向间隔跳跃式植桩，间隔为2～4孔施工。最佳的封闭止水帷幕的加固范围外边界为桩基外侧1m位置，采用三重管高压旋喷桩进行加固，桩径850mm，咬合150mm，桩深度为超出防空洞底板深度1～1.5m，相关参数为：浆液压力2～5MPa，气压0.6～0.8MPa，水压大于30MPa，旋喷桩钻头转速8～12rpm，水泥浆流量≥70L/min，气流量60～80m3/h,提升速度6～12cm/min，水泥浆液的水灰比1.0～1.5，灌入水泥浆液的比重取1.5～1.6，返浆比重取1.2～1.3。
待防空洞及地层加固形成封闭止水帷幕完成后，开始进行桩基钻孔，采用全护筒跟进钻进成孔，操作过程如下：钻孔钻机先在防空洞顶部上方钻孔，至距防空洞顶部0.5～1m的位置，钻孔钻机采用潜孔钻机，振动锤频率为15～60Hz。
下放钢护筒，成孔后先在孔内下放φ120～146mm的钢护筒进行护孔，钢护筒的下端位于防空洞顶部上端钻孔0.5～1m处。继续钻机冲孔，破碎防空洞顶部至防空洞底部向下延1～1.5m。所述破碎防空洞顶部是在施工破碎防空洞过程中，钻头采用0.5～1m的落距，高频率的振冲，高频率振冲的振动锤频率为45～60Hz，破碎防空洞顶部，以避免防空洞顶为拱形而造成的钻头跑斜。破碎防空洞顶部后钻头落距加大至1.5～3m，用较大冲击力把防空洞本体砸碎。接长钢护筒至防空洞底部1～1.5m。继续钻孔至设计桩长。
对穿过防空洞的桩基钻孔，进行浇筑施工，浇筑完成后留置钢护筒于桩基桩外。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

Claims (10)

1.一种承压水地下防空洞坍塌地段桩基施工方法,其特征在于，包括如下步骤：
(1)在桩基施工地区的地面上，根据勘探和设计图纸标出桩基施工范围周边线，在标出桩基施工范围周边线上标出与桩基施工范围内地下防空洞长宽投影位置边界对应的防空洞标线，防空洞标线沿防空洞延伸方向至对应部的桩基施工范围线外侧5～8m；
(2)在距桩基施工范围周边线外侧0.5～1m处的两纵向防空洞标线之间，钻两排呈间隔距离分布的钻孔，钻孔从地面直至钻穿防空洞顶板与防空洞内相通，两排钻孔的排距2m，两排钻孔形成两组共4个长方形输道孔道；
(3)通过输道孔道向对应桩基施工区域外侧的相邻两排钻孔之间的2m区域的防空洞内灌筑粘土；
(4)灌筑粘土完成后，通过输道孔道向灌筑的粘土区域内注浆，浆液采用1:1的水泥浆，用于对灌筑的粘土区域的粘土进行加固，形成封闭对应桩基施工区域外侧防空洞内空间的封闭区；
(5) 沿防空洞外侧的桩基施工范围周边线外1.～1.5m位置处，采用地质钻机进行并排钻孔，孔径20cm，并排相领的两钻孔中心相距15cm，各钻孔下端位于防空洞下端面向下延伸1～1.5m的水平面上, 得旋喷桩孔；
(6)用旋喷桩孔对防空洞外侧的区域采用高压旋喷注浆，形成高压旋喷桩对桩基施工范围周边进行封闭式加固，形成封闭止水帷幕；
(7)待防空洞及地层加固形成封闭止水帷幕完成后，开始进行桩基钻孔，采用全护筒跟进钻进成孔，操作过程如下：
(a)钻孔钻机先在防空洞顶部上方钻孔，至距防空洞顶部0.5～1m的位置；
(b)下放钢护筒，成孔后先在孔内下放φ120～146mm的钢护筒进行护孔，钢护筒的下端位于防空洞顶部上端钻孔0.5～1m处；
(c)继续钻机冲孔，破碎防空洞顶部至防空洞底部向下延1～1.5m;
(d)接长钢护筒至防空洞底部1～1.5m ;
(e)继续钻孔至设计桩长；
(8)对穿过防空洞的桩基钻孔，进行浇筑施工，浇筑完成后留置钢护筒于桩基桩外。
2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：所述步骤(2)中钻孔是钻两排与对应部标出的桩基施工范围周边线平行的钻孔，包括在防空洞延伸的前、后方向。
3.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：所述步骤(3)中2m区域的防空洞内灌筑粘土是灌筑的粘土至少达到封闭2m区域内的防空洞内空间。
4.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：所述步骤(4)中形成防空洞内空间的封闭区为坚硬的水泥粘土封闭区。
5.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：所述步骤(5)中封闭止水帷幕封闭防空洞外侧的区域。
6.根据权利要求1或5所述的施工方法，其特征在于：所述封闭止水帷幕的加固范围外边界为桩基外侧1m位置采用三重管高压旋喷桩进行加固，桩径850mm，咬合150mm，桩深度为超出防空洞底板深度1～1.5m，相关参数为：浆液压力2～5MPa，气压0.6～0.8MPa，水压大于30MPa，旋喷桩钻头转速8～12rpm，水泥浆流量≥70L/min，气流量60～80m3/h,提升速度6～12cm/min，水泥浆液的水灰比1.0～1.5，灌入水泥浆液的比重取1.5～1.6，返浆比重取1.2～1.3。
7.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：所述高压旋喷注浆采用顺时针向间隔跳跃式植桩，间隔为2～4孔施工。
8.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：所述步骤(5)中钻孔钻机采用潜孔钻机，振动锤频率为15～60Hz。
9.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：所述破碎防空洞顶部是在施工破碎防空洞过程中，钻头采用0.5～1m的落距，高频率的振冲，破碎防空洞顶部，破碎防空洞顶部后钻头落距加大至1.5～3m，把防空洞本体砸碎。
10.根据权利要求9所述的施工方法，其特征在于：所述高频率振冲的振动锤频率为45～60Hz。
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