CN113235601A - 湿陷性黄土临近建筑物的深基坑施工风险控制结构及工法 - Google Patents

湿陷性黄土临近建筑物的深基坑施工风险控制结构及工法 Download PDF

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CN113235601A CN202110389246.2A CN202110389246A CN113235601A CN 113235601 A CN113235601 A CN 113235601A CN 202110389246 A CN202110389246 A CN 202110389246A CN 113235601 A CN113235601 A CN 113235601A
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李凌宜
陈帅
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王举
田海川
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廉少宁
曹亮
王京京
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Abstract

本发明公开了湿陷性黄土临近建筑物的深基坑施工风险控制结构及工法,工法包括S1.施工准备和定位;S2.对冲抓钻灌注桩进行施工;S3.开挖冠梁基坑,凿除冲抓钻灌注桩桩头,并进行冠梁施工;S4.基坑开挖前,对基坑坡顶周边土体设置防排水结构;S5.开挖基坑土方;S6.在开挖过程中,边开挖边喷射桩间混凝土;S7.加固基坑底部;本工法在传统的基坑围护桩支护基础上,通过加入基坑顶部、底部排水措施,对基坑坑底土体采取了加固处理,多种措施相结合,在处理湿陷性黄土不良地质特性方面取得了良好的效果,保证基坑自身和周边建(构)筑物变形稳定性,为同类基坑工程施工提供了依据,具有施工过程简单、支护效果好的特点。

Description

湿陷性黄土临近建筑物的深基坑施工风险控制结构及工法
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域,具体涉及湿陷性黄土临近建筑物的深基坑施工风险控制结构及工法。
背景技术
随着城市化步伐的快速发展,城市化水平日益提高,黄土地区基坑工程越来越多的出现,基坑工程建设的地质环境复杂多变,有软土地区、山地、丘陵等特殊地质环境,而这也是造成工程事故的主要原因。但大部分工程破坏位置都发生在防护结构上,而对于湿陷性黄土基坑而言,良好的支护结构更是保证基坑工程施工安全的重要措施。由于黄土这类特殊土体由于其自身独特的结构,导致其在压力和水的作用下会产生湿陷下沉,从而对基坑的边坡造成严重影响,甚至导致坍塌事故发生;若建(构)筑物紧邻基坑,则有可能建(构)筑物在基坑施工与黄土湿陷性的共同影响下,产生不均匀沉降,严重时甚至造成建(构)筑物的倒塌;
因此在湿陷性深基坑施工的过程中,如何能够较好的对周侧建筑物侧的基坑侧壁进行支护,变成了建筑施工的一大难点,而在目前,对于这方面的施工仅是根据不同的基坑地形设定的,而并没有通用或者可以普遍使用的基坑支护结构。
发明内容
针对上述存在的问题,本发明旨在提供湿陷性黄土临近建筑物的深基坑施工风险控制结构及工法,本工法在传统的基坑围护桩支护基础上,通过加入基坑顶部、底部排水措施,对基坑坑底土体采取了加固处理,多种措施相结合,在处理湿陷性黄土不良地质特性方面取得了良好的效果,保证基坑自身和周边建(构)筑物变形稳定性,为同类基坑工程施工提供了依据。
为了实现上述目的,本发明所采用的技术方案如下:
湿陷性黄土临近建筑物的深基坑施工风险控制结构的施工工法,包括步骤
S1.在基坑桩位放样前,查明工程范围地下障碍物情况并进行清路,然后布置基坑水平控制点位置,将水准点引至防护桩附近,对防护桩桩位和标高进行定位;
S2.按照定位点和标高设计,对冲抓钻灌注桩进行施工
工艺流程包括:测量放线→埋置护筒→钻机就位→取土成孔→桩钢筋笼的制作和安设→导管安装→浇筑桩身混凝土→清理桩头;
S3.开挖冠梁基坑,凿除冲抓钻灌注桩桩头,并进行冠梁施工,形成基坑侧壁围挡支护结构;
S4.基坑开挖前,对基坑坡顶周边土体设置防排水结构,形成地面导流防渗结构;
S5.开挖基坑土方;
S6.在开挖过程中,边开挖边喷射桩间混凝土;
S7.加固基坑底部,形成坑底防隆起支护结构。
优选的,步骤S2所述的冲抓钻灌注桩的施工过程中的操作要点包括:
(1)埋置护筒时,避免开钻筒体倾斜,护筒周围和底脚紧密不透水,且护筒中心轴线与桩位中线偏差不超过5cm,筒壁清洁,且偏斜不得大于0.5%;
(2)钻机就位时,需稳固安放钻机,底架水平,不得产生位移和沉陷,开钻前检查塔身导杆,校正位置,使钻头垂直对准桩位的中心,确保支护桩垂直度偏差不大于1%;
(3)取土成孔时,钻机应先慢后快进行钻孔;
(4)吊放钢筋笼时,须对准孔位,直吊扶稳、缓慢下沉,避免碰撞孔壁,在钢筋笼放到设计位置时,立即固定;
(5)浇筑桩身混凝土浇筑时,灌注的桩顶标高应比设计高出0.5~1m;相邻桩间隔施工,无特别措施时完成浇筑混凝土的桩与邻桩间距不小于4倍桩径,或间隔施工时间大于36小时;
(6)灌注混凝土过程应该紧凑、连续不间断进行,及时测量孔内砼面高度,以指导导管的提升和拆除,提动导管时,应使导管保持在桩孔中心,防止碰撞钢筋笼。
优选的,步骤S3所述的冠梁施工的过程包括:
S301.开挖冠梁基坑至设计标高,并对冠梁基坑进行清理、整平和夯实,凿除冲抓钻灌注桩桩头,注意禁止用液压破碎炮凿除桩头;
S302.绑扎冠梁钢筋,支护冠梁模板,并进行冠梁混凝土浇筑,混凝土应一次连续浇筑;
其中:混凝土浇筑时,混凝土要按一定的厚度、顺序和方向分层浇筑。
优选的,步骤S4所述的防排水结构的施工过程包括:
S401.基坑开挖前,先对基坑坡顶周边土体进行压实处理,并在基坑顶面设置挡水墙,挡水墙高度不小于0.5m;
S402.同时在建筑物外侧设置排水沟,排水沟采用喷射混凝土进行硬化处理;
S403.随后在基坑周围浇筑10cm厚的C10混凝土垫层;垫层浇筑完成后,满铺一层防水层,其具体铺设过程包括:基底清理—基面弹线定位—空铺底板反粘高分子自粘胶膜防水卷材—长、短边搭接处理—自检、修补、报验—进行下道工序;
其中:防水层铺设范围超过周边建筑物所在的位置,直至排水沟处;所述防水层采用1.2mm厚高分子自粘胶膜防水卷材。
S404.当防水卷材铺设至建筑物位置时,反贴至建筑物结构面上,宽度约500mm,同时应在建筑物与地面的拐角位置设置防水附加层;
S405.卷材铺设完成后,进行表面混凝土硬化:混凝土标号为C30,厚度约20Cm,进行硬化时应向基坑外设置2%的排水坡度;
其中:在施工时,不宜在边坡上或边坡顶部设置沉淀池等可能造成渗水的设施,必须设置时应做好防渗处理。
优选的,步骤S5所述的基坑土方开挖时的施工要点为:
(1)在土方开挖时,应先从邻近建筑物的一侧向远离建筑物的一侧进行开挖;
(2)开挖过程遵循“分块(段)、分层”原则;
(3)土方开挖应与桩间喷射混凝土同步施工;
(4)每层土方开挖高度不超过2m,同时严禁在基坑周边影响范围内堆放土方;
(5)基坑靠近桩0.5m的土方采用人工开挖;
(6)开挖过程中,周期性的对桩位点和埋设的水准点进行监测,并通过监测的数据控制开挖。
优选的,步骤S6所述的桩间混凝土的喷射过程包括:
S601.在冲抓钻灌注桩的桩间布设钢筋,并在搭接钢筋上固定钢筋网并找平;
S602.找平后开始自下而上分层喷射混凝土,且在喷射时,喷头与受喷面距离应控制在0.6~1.0m范围内,射流方向垂直指向喷射面,喷嘴均匀地按螺旋轨迹喷射,且每层喷射厚度宜为30~80mm;
S603.喷射作业如当日未完,应留有“毛边”茬以便翌日作业时衔接;
其中:所述喷射混凝土内加有速凝剂,且混凝土随拌随用,混凝土在装入喷射机前应过筛。
优选的,步骤S601的具体过程包括:
(1)防护桩施工后,开挖路堑挂网,在路堑挂网表面喷10Cm厚C25混凝土,同时在桩身上植入Φ25的钢筋,竖向间距0.3m,钢筋植入深度不少于12D;
其中D为钢筋直径;
(2)然后支模浇筑20Cm厚现浇墙面,墙面采用双层钢筋网,钢筋网采用Φ10的钢筋,间距10Cm,墙面每隔2m设一道装饰缝。
优选的,步骤S7所述的基坑坑底土体加固的措施为在基坑底部设置水泥土搅拌桩,所述水泥土搅拌桩的施工要点包括:
(1)检查钻杆长度,钻头直径,连接好输浆管路,将桩机移到指定位置对好桩位,用重锤将桩机对中,调直桩架主管垂直度;
(2)在开钻前应用水清洗整个管道并检验管道中有无堵塞现象,待水排尽后方可下钻;
(3)开启深层搅拌机主电机钻孔时,桩机钻杆垂直下沉,下沉速度1.0~1.2m/分钟,下沉过程中,工作电流不大于额定值,遇较硬地层不能下沉时,可泵送少量的水或水灰比较大的水泥浆;
(4)钻头每转一圈的提升或下沉量以1.0~1.5cm,确保加固深度范围内土体的任何一点均能经过20次以上的搅拌;
(5)深层搅拌机下沉到达设计深度时在桩端喷浆30s后匀速搅拌提升;提升过程中始终保持送浆连续,中间不得间断,如有间断应进行处理,同时在输浆管冲水下沉的部位应略停加强搅拌喷浆;
(6)第一次下钻时带浆下钻,喷浆量小于总量的1/2,严禁带水下钻;
(7)第一次下钻和提钻时一律采用低档操作,复搅时可提高一个档位;
(8)每根桩的正常成桩时间应不少于40分钟,喷浆压力不小于0.4Mpa;
(9)第一次提钻喷浆时应在桩底部停留30秒,进行磨桩端,余浆上提过程中全部喷入桩体,且在桩顶部位进行磨桩头,停留时间为30秒;
(10)在喷浆过程中,每根桩开钻后应连续作业,不得中断喷浆,严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业,储浆罐内的储浆应不小于一根桩的用量加50kg,若储浆量小于上述重量时,不得进行下一根桩的施工;
(11)施工中发现喷浆量不足,应整桩复搅,复喷的喷浆量不小于设计用量;
(12)如遇停电、机械故障原因,喷浆中断时应及时记录中断深度,在12小时内采取补喷处理措施,补喷重叠段应大于100cm,超过12小时应采取补桩措施。
一种湿陷性黄土临近建筑物的深基坑施工风险控制结构,所述控制结构根据设置在基坑上的位置,由上至下依次包括地面导流防渗部分、基坑侧壁围挡支护部分和坑底防隆起支护部分;
所述地面导流防渗部分设置在临近建筑物的基坑上侧的防水卷材铺设硬化区上,包括排水沟、挡水墙、混凝土垫层和防水层,所述挡水墙砌筑在基坑坡顶边缘处,排水沟设置在建筑物外侧,所述混凝土垫层浇筑在排水沟与挡水墙之间,防水层为1.2mm厚高分子自粘胶膜防水卷材,铺设在混凝土垫层上,且所述混凝土垫层由挡水墙向排水沟方向设置有2%的排水坡度;
所述基坑侧壁围挡支护部分设置在基坑侧壁上,包括冲抓钻灌注桩、冠梁和桩间混凝土层,所述抓钻灌注桩预先浇筑在基坑侧周,冠梁设置在抓钻灌注桩上侧,所述桩间混凝土层设置在相邻的冲抓钻灌注桩之间;
所述坑底防隆起支护部分为多个设计在基坑地基上的三轴水泥土搅拌桩和设置在基坑底部四周的排水沟和集水井,其中所述水泥土搅拌桩等距设置。
优选的,所述的防水层铺设至建筑物位置时,反贴至建筑物的结构面上,宽度约500mm,且在建筑物与地面的拐角位置设置防水附加层。
本发明的有益效果是:本发明提供了湿陷性黄土临近建筑物的深基坑施工风险控制结构及工法,与现有技术相比,本发明的改进之处在于:
针对现有技术湿陷性黄体地基存在的问题,本发明设计了湿陷性黄土临近建筑物的深基坑施工风险控制结构及工法,施工时本工法通过在传统的基坑围护桩支护基础上,通过加入基坑顶部、底部排水措施,对基坑坑底土体采取了加固处理,多种措施相结合,在处理湿陷性黄土不良地质特性方面取得了良好的效果,保证基坑自身和周边建(构)筑物变形稳定性,为同类基坑工程施工提供了依据;同时通过实验数据证明,本控制结构采用本湿陷性黄土基坑支护工法,在基坑开挖过程中可以取得良好的效果,具有施工过程简单、支护效果好的优点。
附图说明
图1为本发明湿陷性黄土临近建筑物的深基坑施工风险控制施工工法的施工流程图。
图2为本发明防护桩定位图。
图3为本发明湿陷性黄土临近建筑物的深基坑施工风险控制结构的俯视图。
图4为本发明湿陷性黄土临近建筑物的深基坑施工风险控制结构的开挖示意图。
图5为本发明实施例1湿陷性黄土临近建筑物的深基坑施工风险控制结构的断面图。
图6为本发明实施例1地面导流防渗部分的结构示意图。
图7为本发明实施例1基坑支护结构水平位移监测数据图。
图8为本发明实施例1高压线塔倾角变化曲线图。
其中:1.抓钻灌注桩,2.防水卷材铺设硬化区,3.排水沟,4.建筑物,5.桩间混凝土层,6.冠梁,7.挡水墙,8.混凝土垫层,9.防水层,10.水泥土搅拌桩。
具体实施方式
为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案,下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。
由于黄土这类特殊土体由于其自身独特的结构,导致其在压力和水的作用下会产生湿陷下沉,从而对基坑的边坡造成严重影响,甚至导致坍塌事故发生;若建(构)筑物紧邻基坑,则有可能建(构)筑物在基坑施工与黄土湿陷性的共同影响下,产生不均匀沉降,严重时甚至造成建(构)筑物的倒塌,因此,为对邻近建(构)筑物一侧的基坑进行支护,防止其发生湿陷性塌陷和隆起,本发明设计如下施工工法和支护结构。
参照附图1-8所示的湿陷性黄土临近建筑物的深基坑施工风险控制结构及工法,所述施工工艺流程及操作要点包括步骤:
S1.施工准备和施工放样
(1)施工准备:在钻机施工前,查明工程范围地下障碍物情况,并对障碍物进行改移,同时需通过处理,保证施工场地应平整压实,钻机底座置于坚实土层上;
(2)施工放样:在进行桩位放样前,测量人员应熟悉防护桩的总体布置图,并结合现场条件与控制点位置,将水准点引至防护桩附近,便于后期施工;痛死根据设计图纸的基准点和高程点,利用全站仪测放所有桩位,并用水准仪测定所有标高;自检无误后,报监理验收,验收合格后方可正式施工;施工过程中应对现场施工控制桩经常检查复核,如超出允许偏差时,分析原因并进行补救和改正,防护桩定位如图2所示;
S2.按照定位点和标高设计,对冲抓钻灌注桩进行施工
根据工艺比选分析,采用泥浆护壁工艺则需另行修建泥浆池,若建(构)筑物临近基坑,场地受到限制;同时,由于泥浆池渗漏和成孔过程中泥浆流失等因素容易加大黄土产生湿陷性变形的风险,因此,经分析比对,本工法采用冲抓钻成孔,其施工工艺如下:
工艺流程:测量放线→埋置护筒→钻机就位→取土成孔→桩钢筋笼的制作和安设→导管安装→浇筑桩身混凝土→清理桩头;
S201.测量放线,放出桩位位置;
S202.埋置护筒:埋设护筒时,保证护筒的平面位置和垂直度,护筒周围和底脚要紧密不透水,护筒中心轴线与桩位中线偏差不超过5cm,筒壁应保持清洁,且偏斜不得大于0.5%;
S203.钻机就位:钻机安放应稳固,底架应水平,不得产生位移和沉陷,开钻前须检查塔身导杆,校正位置,使钻头垂直对准桩位的中心,确保支护桩垂直度偏差不大于1%;
S204.取土成孔:钻机开始时,先慢后快,这样既能减少钻头摇晃,又容易检查钻孔的偏差,以便及时纠正;
S205.制作和吊装钢筋笼
(1)制作桩钢筋笼:桩钢筋笼在现场制作成型,钢筋半成品的质量检验标准应符合设计和施工规范要求;
(2)桩钢筋笼吊装:吊放钢筋笼时,对准孔位,直吊扶稳、缓慢下沉,避免碰撞孔壁,钢筋笼放到设计位置时,立即固定;
S206.浇筑桩身混凝土浇筑:混凝土配比由工地试验室通过试验确定,并符合设计及规范要求,混凝土浇筑前进行现场混凝土的坍落度及和易性检测;混凝土灌注过程中,经常测量井孔内混凝土面的位置,及时地调整导管的埋深,灌注的桩顶标高应比设计高出0.5~1m,以保证凿去浮浆后桩顶混凝土的强度;
其中:相邻抓钻灌注桩应间隔施工,当无特别措施时完成浇筑混凝土的桩与邻桩间距不小于4倍桩径,或间隔施工时间大于36小时。
S3.冠梁施工
冠梁尺寸为1.45×1m,采用C30混凝土浇筑;冠梁主筋采用HRB400直径25、16的钢筋,直径25的钢筋间距10cm,直径16的钢筋间距为22cm,外侧采用HPB直径10的钢筋套,间距为20cm;为了增强冠梁的整体性,冠梁折角处主筋加相同规格的拐角筋进行焊接连接;冠梁施工基坑整平夯实后先进行防水层施工,尤其是冠梁底部与土体的防水衔接处理需要在冠梁浇筑前施工;
S301.冠梁基坑采用人工开挖至设计标高并进行清理、整平、夯实,待基坑处理完成自检合格后报监理及电力单位进行验收,验收合格后进行下步工序,凿桩头时,采用风镐开凿,禁止用液压破碎炮凿除,以保证桩头质量,桩头凿除后应无松散、夹泥等情况;
S302.根据设计图纸给出的钢筋布置图进行钢筋绑扎,现场质检员在绑扎过程中应控制钢筋绑扎质量,自检合格后报监理进行验收,验收合格后进行下道工序;
冠梁采用模板支撑必须牢固可靠,确保混凝土外观质量;
混凝土应一次连续浇筑,混凝土浇筑时,混凝土要按一定的厚度、顺序和方向分层浇筑。
S4.做地面防排水措施
S401.基坑开挖前,先对基坑坡顶周边土体进行压实处理,并在基坑顶面设置挡水墙以拦截基坑地段以外的地表水流入基坑内,挡水墙高度不小于0.5m;
S402.同时在坑边建筑物外侧设置排水沟,排水沟采用喷射混凝土进行硬化处理;
S403.随后在基坑周围浇筑10cm厚的C10混凝土垫层;垫层浇筑完成后,在垫层上满铺一层1.2mm厚高分子自粘胶膜防水卷材,其具体铺设过程包括:
基底清理—基面弹线定位—空铺底板反粘高分子自粘胶膜防水卷材—长、短边搭接处理—自检、修补、报验—进行下道工序;
(1)基底清理
垫层应坚实、平整、干净,表面无灰尘杂物和油渍,阴阳角处理为直角,垫层表面可以潮湿但不得有明水,如果基层本身存在渗漏情况应提前进行堵漏、排水处理,以免影响防水层的施工;
(2)基面弹线定位
在垫层表面上放出卷材铺贴的控制线,以准确控制卷材铺贴位置及搭接宽度,避免在卷材铺设过程中出现错位、歪斜等现象;
(3)空铺反粘底板高分子自粘胶膜防水卷材
底板防水卷材采用1.2mm厚高分子自粘胶膜防水卷材;卷材大面积铺设前,先进行试铺;在铺设第一幅高分子自粘胶膜防水卷材时,先将卷材按弹好的基准线定位空铺在基面上,卷材的光面面向基层,仔细校正卷材位置;
(4)长、短边搭接处理
卷材长边预留不小于70mm自粘搭接宽度边,相邻卷材在长边方向采用自粘搭接;搭接操作时先撕掉卷材预留自粘搭接处的隔离纸,自粘搭接边应保持干净、干燥、无灰尘;进行搭接粘合作业时,一边排出搭接边里的空气,一边用压辊压实粘牢(对于卷材的短向搭接缝,应采用热风枪铲除卷材表面颗粒,采用配套专用双面胶带粘贴并压实粘牢,搭接宽度80mm);重复上述操作,直至卷材铺设完成;
如果某些搭接边或搭接带未密封好,可用手持热风枪加热搭接边,以增强搭接边的粘结力,并将其压实形成整体;
(5)自检、修补、报验
卷材铺设完成后应仔细检查,发现防水层出现破损应及时修补;修补前应先用长毛刷或布等清洁破损周边,并保持干燥;修补破损部位时,清理破损部位表面耐候保护层,同时剪取超出破损部位外边缘80mm的卷材,在光滑背面粘贴专用胶带,覆盖粘贴在破损区域上并压实粘牢。自检后报监理验收,验收合格后进行下一道工序。
其中:防水卷材铺设范围应超过周边建(构)筑物所在的位置,直至排水沟处;
S404.当防水卷材铺设至建(构)筑物位置时,反贴至建(构)筑物结构面上,宽度约500mm,同时应在建筑物与地面的拐角位置设置防水附加层;
S405.卷材铺设完成后,进行表面混凝土硬化;混凝土标号为C30,厚度约20Cm,进行硬化时应向基坑外设置2%的排水坡度,将降雨导致的积水通过排出场外;需注意的是,在施工时不宜在边坡上或边坡顶部设置沉淀池等可能造成渗水的设施,必须设置时应做好防渗处理;
基坑内部排水一般采用明沟排水法,该方法施工方便、技术设备要求较低;为防止地表降雨对基坑底部的浸泡,根据施工现场实际地质情况,在基坑底部四周设置排水沟和集水井,借助施工现场的地形优势将基坑底部水流引入排水沟,再汇入集水井内,进而进行抽排。
S5.基坑开挖
S501.在开挖时,若建(构)筑物临近基坑,为防止基坑土体开挖后期挖土机械对建(构)筑物的影响,保证挖土机械的作业空间,应先从邻近建(构)筑物的一侧向远离建(构)筑物的一侧进行开挖;
S502.开挖过程遵循“分块(段)、分层”原则:
(1)土方开挖应与桩间喷射混凝土同步施工;
(2)每层土方开挖高度不超过2m,同时严禁在基坑周边影响范围内堆放土方;
(3)且为减少挖掘机械对围护桩的影响,基坑靠近桩0.5m的土方采用人工开挖;
(4)开挖过程中,周期性的对桩位点和埋设的水准点进行监测,并通过监测的数据控制开挖,减少基坑的变形;
(5)如发现地质情况与原钻探资料不符,立即通知设计、监理等单位及时处理。
S6.桩间喷射混凝土施工
现浇墙面总厚度30cm,防护桩施工后,开挖基坑挂铅丝网表面进行10cm喷射C25混凝土,同时在桩身上植入直径25的钢筋,竖向间距0.3m,钢筋植入深度不小于12d,然后支模浇筑20cm厚现浇墙面,墙面采用双层钢筋网,钢筋网采用直径10的钢筋,间距10cm;
在进行混凝土喷射前:(1)应对机械设备、风、水管路和电线进行全面检查及试运行,埋好喷射混凝土厚度的标志;(2)喷射作业开始时,应先送风,后开机,再给料;结束时,应待料喷完后,再关风;向喷射机供料应连续均匀;(3)喷射混凝土混合料,在运输、存放过程中,应严防雨淋、滴水及大块石等杂物混入,装入喷射机前应过筛,混合料宜随拌随用;
S601.在冲抓钻灌注桩的桩间布设钢筋,并在搭接钢筋上固定钢筋网并找平,其具体步骤包括:
(1)防护桩施工后,开挖路堑挂网,在路堑挂网表面喷10Cm厚C25混凝土,同时在桩身上植入Φ25的钢筋,竖向间距0.3m,钢筋植入深度不少于12D,其中D为钢筋直径;
(2)然后支模浇筑20Cm厚现浇墙面,墙面采用双层钢筋网,钢筋网采用Φ10的钢筋,间距10Cm,墙面每隔2m设一道装饰缝;
S602.找平后开始自下而上分层喷射混凝土,且在喷射时,喷头与受喷面距离应控制在0.6~1.0m范围内,射流方向垂直指向喷射面,喷嘴均匀地按螺旋轨迹喷射,且每层喷射厚度宜为30~80mm,喷射速度要适当,以利于混凝土的压实,开机后要注意观察风压,并据喷嘴出料情况调整风压,两次喷混凝土作业应留一定的时间间隔;
S603.喷射作业如当日未完,应留有“毛边”茬以便翌日作业时衔接,每次喷混凝土完毕后,立即检查厚度,若厚度不够需进行补喷达到设计厚度,禁止将回弹料作为喷射料使用。
S7.坑底土体加固和防渗措施
针对湿陷性黄土基底隆起变形的防控措施主要就是加强基坑底部的地基,提高土体的强度以及承载力,减轻黄土湿陷所带来的影响;
水泥土搅拌桩工艺流程如下:
S701.桩机就位:检查钻杆长度,钻头直径,连接好输浆管路,将桩机移到指定位置对好桩位,用重锤将桩机对中,调直桩架主管,垂直度由现场质检人员检查确认无误后开始开机作业;
S702.喷搅下沉:开启深层搅拌机主电机,桩机钻杆垂直下沉,下沉速度1.0~1.2m/分钟,下沉过程中,工作电流不大于额定值,遇较硬地层不能下沉时,可泵送少量的水或水灰比较大的水泥浆;
S703.搅拌提升:深层搅拌机下沉到达设计深度,在桩端喷浆30s后匀速搅拌提升;提升过程中始终保持送浆连续,中间不得间断,如有间断应进行处理,同时在输浆管冲水下沉的部位应略停加强搅拌喷浆;
S704.重复搅拌下沉:重复步骤S702和S703,每根桩均要进行复搅复喷;
S705.移位:完成单桩施工后,桩机移至下一桩位,重复进行上述步骤的施工。
本工法用到的机具设备及材料情况如表1所示:
表1:机械设备和材料选用表
Figure BDA0003016236860000171
Figure BDA0003016236860000181
S8.质量控制措施:
S801.冲抓钻灌注桩质量控制措施
1.护筒按规定要求埋设,避免开钻筒体倾斜、孔口土体坍塌;
2.抓土过程中,应随时观察冲抓钻机的运转情况,当发生异响、吊索具破损、漏气、漏渣以及其他不正常情况时,应立即停机检查,排除故障后,方可继续施工;
3.相邻桩应间隔施工,当无特别措施时完成浇筑混凝土的桩与邻桩间距不应小于4倍桩径,或间隔施工时间大于36小时;
4.抓土速度根据现场实际情况进行调整;
5.成孔时应小心提杆,不得碰撞孔壁;
6.钢筋笼的直径、长度和制作质量(钢筋规格、数量,主筋及箍筋间距等、主筋机械连接质量)应按设计图纸和施工规范要求验收;
7.钢筋笼吊放时不得碰撞孔壁,若吊放受阻应停止吊放并寻找原因,不得加压强制下放(这会造成坍孔、钢筋笼变形等);
8.严格控制商品混凝土的质量,每车混凝土均要检查砼的坍落度,确保具有良好的流动性、和易性、黏聚性,确保砼没有离析现象,否则严禁灌入孔中;
9.灌注混凝土过程应该紧凑、连续不间断进行,及时测量孔内砼面高度,以指导导管的提升和拆除,提动导管时,应使导管保持在桩孔中心,以防止碰撞钢筋笼。
S802.水泥土搅拌桩质量控制措施
1.水泥搅拌桩开钻之前,应用水清洗整个管道并检验管道中有无堵塞现象,待水排尽后方可下钻;
2.为保证水泥搅拌桩桩体垂直度满足规范要求,在主机上悬挂一吊锤,通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等来进行控制;
3.对每根成型的搅拌桩质量检查重点是水泥用量、水泥浆拌制的罐数、压浆过程中是否有断浆现象、喷浆搅拌提升时间以及复搅次数;
4.搅拌头翼片的枚数、宽度、与搅拌轴的垂直夹角、搅拌头的回转数、提升速度应相互匹配,钻头每转一圈的提升(或下沉)量以1.0~1.5cm为宜,以确保加固深度范围内土体的任何一点均能经过20次以上的搅拌;
5.为了确保桩体每米掺合量以及水泥浆用量达到设计要求,每台机械均应配备电脑记录仪,同时现场应配备水泥浆比重测定仪,以便随时抽查检验水泥浆水灰比是否满足设计要求;
6.第一次下钻时为避免堵管可带浆下钻,喷浆量应小于总量的1/2,严禁带水下钻,第一次下钻和提钻时一律采用低档操作,复搅时可提高一个档位,每根桩的正常成桩时间应不少于40分钟,喷浆压力不小于0.4Mpa;
7.为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量,第一次提钻喷浆时应在桩底部停留30秒,进行磨桩端,余浆上提过程中全部喷入桩体,且在桩顶部位进行磨桩头,停留时间为30秒;
8.施工时应严格控制喷浆时间和停浆时间,每根桩开钻后应连续作业,不得中断喷浆,严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业,储浆罐内的储浆应不小于一根桩的用量加50kg,若储浆量小于上述重量时,不得进行下一根桩的施工;
9.施工中发现喷浆量不足,应按监理工程师要求整桩复搅,复喷的喷浆量不小于设计用量,如遇停电、机械故障原因,喷浆中断时应及时记录中断深度,在12小时内采取补喷处理措施,并将补喷情况填报于施工记录内,补喷重叠段应大于100cm,超过12小时应采取补桩措施。
S803.喷射混凝土质量控制措施
1.所用材料的品种和质量必须符合设计要求和施工规范的规定,其中,水泥需先进行复检,符合有关规定后方可使用;
2.喷射混凝土原材料配合比必须符合施工规范规定;
3.喷射混凝土强度必须符合设计要求;
4.喷头与受喷面保持垂直,喷嘴均匀地按螺旋轨迹,自下而上,喷砼应与网片形成一体;
5.喷射顺序应自下而上。如岩面凸凹不平时,应先喷凹处找平,然后向上喷射。
S804.土方开挖质量控制措施
1.土方开挖前编制详细的土方开挖施工方案,并在取得有关单位认可后实施,在得到确切指令以及经技术人员准确核实后确认地下管线已经切断并废除后才进行开挖;
2.土石方开挖必须分层、分块,尽量减少每步开挖面积,每步开挖后支护结构应及时跟进,减少坑壁无支护暴露时间;使用机械开挖基坑时,设专人指挥,并按规定坡度顺序作业,人工开挖土方时,严禁掏洞施工;
3.若特殊情况下现场任何超过设计基坑深度的挖深都必须报相关单位(业主、设计、监理单位等),共同商讨处理措施;
4.严格按照开挖方案进行开挖,土石方开挖应逐层进行,严禁一次开挖到底,避免土石方大量挖除后,造成土坡侧向应力增大过快而产生险情;
5.加强对基坑支护结构、周边地面以及周边建(构)筑物的观测力度,如发现渗水、裂缝、墙体外鼓、周边地表和周边建(构)筑物沉降超限等异常情况立即上报;
S805.防水工程质量控制措施
1.卷材防水层所用卷材及主要配套材料必须符合规范、设计要求;
2.卷材铺设前,基面必须平整、坚固,无松动、起砂、起鼓、凹凸和裂缝,如发生上述现象,须及时修补;
3.卷材进场前,检查所有卷材面有无撕裂、刺穿、气泡情况,维修时将缺陷部位清理干净;
4.卷材搭接时应对准搭接控制线进行,卷材防水层的接缝应粘结牢固,密封严密,不得有皱折、翘边和鼓泡等缺陷;
5.在防水层及其下道工序施工过程中,施工人员须穿软底鞋,严禁穿带钉子或尖锐突出的鞋进入防水现场;
6.在进行后道工序施工时,须安排专人维护现场,如发现防水层出现破损,应及时进行修补;
7.防水层垫层应平整;混凝土硬化层应适当进行配筋,浇筑应分层、连续进行,并按照相关规范要求振捣密实。
利用本发明上述的施工工法得到一种湿陷性黄土临近建筑物的深基坑施工风险控制结构,该控制结构根据设置在基坑上的位置,由上至下依次包括地面导流防渗部分、基坑侧壁围挡支护部分和坑底防隆起支护部分;所述地面导流防渗部分设置在临近建筑物4的基坑上侧的防水卷材铺设硬化区2上,包括排水沟3、挡水墙7、混凝土垫层8和防水层9,所述挡水墙7砌筑在基坑坡顶边缘处,其挡水作用,防止地面水流入基坑内部,排水沟3设置在建筑物4外侧,所述混凝土垫层8浇筑在排水沟3与挡水墙7之间,防水层9为1.2mm厚高分子自粘胶膜防水卷材,铺设在混凝土垫层8上,且为便于排水,所述混凝土垫层8由挡水墙7向排水沟3方向设置有2%的排水坡度,将降雨导致的积水通过排出场外;
所述基坑侧壁围挡支护部分设置在基坑侧壁上,包括冲抓钻灌注桩1、冠梁6和桩间混凝土层5,所述抓钻灌注桩1预先浇筑在基坑侧周,冠梁6设置在抓钻灌注桩1上侧,与冲抓钻灌注桩1连接,所述桩间混凝土层5设置在相邻的两个冲抓钻灌注桩1之间,形成基坑侧壁围挡支护结构对基坑侧壁进行支撑;
所述坑底防隆起支护部分为多个设计在基坑地基上的三轴水泥土搅拌桩10和设置在基坑底部四周的排水沟和集水井,其中所述水泥土搅拌桩10等距设置。
优选的,所述的防水层9铺设至建筑物4位置时,反贴至建筑物4的结构面上,宽度约500mm,且在建筑物与地面的拐角位置设置防水附加层。
实施例1:以武安市太行钢铁退城进园道路工程中的高压线塔防护工程为例,对本湿陷性黄土临近建筑物的深基坑施工风险控制结构施工工法进行进一步介绍:
(1)工程背景
武安市太行钢铁退城进园道路工程中的高压线塔防护工程,道路工程主线起于309国道,向南经过铺上村、花园村、苑水村、西河下村、下穿邯长铁路,经过牛洼堡村终于磁左公路,其中,在主线K5+294.014处220kv高压塔处于框架桥基坑边坡范围,施工过程中会对高压塔的稳定产生影响。
(2)结构设计
根据现场实际情况采用钻孔灌注桩进行排桩支护,该支护结构选用了24根直径为1.25m、桩长为20m的防护桩,高压线塔外露基础占地形状为9m×9m正方形,周边情况见图5为防护断面图。
高压线塔基础外采用排桩式永久支挡结构挡墙,然后在另一侧浇筑30Cm厚墙面,施工方法为:防护桩施工后,开挖路堑挂网,表面喷10Cm厚C25混凝土,同时在桩身上植入Φ25的钢筋,竖向间距0.3m,钢筋植入深度不少于12D(D为钢筋直径),然后支模浇筑20Cm厚现浇墙面,墙面采用双层钢筋网,钢筋网采用Φ10的钢筋,间距10Cm,墙面每隔2m设一道装饰缝。基坑开挖前,在基坑顶面加铺防水层,做好基坑顶面硬化和防排水措施。开挖至基底时,为防止基坑隆起,采取了三轴水泥土搅拌桩加固措施,并通过设置观测点检测到如图5和图6所示的位移曲线图。
(3)效益分析
由基坑水平位移曲线可知,基坑防护桩顶部的水平位移随着开挖深度的增加,先较为平缓的波动,之后一段时间开始显著变大,最后逐渐趋于稳定,但曲线总的变化速率约为0.4mm/D远小于预警值,说明基坑灌注桩施工以及防排水、坑底加固等措施起到了较强的防护效果,黄土未发生湿陷,基坑开挖施工安全顺利进行;
由基坑周边高压线塔的倾角位移变化曲线可以看出,如果忽略前期的监测误差以及风荷载的影响,高压线塔扰动变化一直很小,说明背景工程的防护结构强度明显较高;
采用本湿陷性黄土基坑支护工法,在基坑开挖过程中可以取得良好的效果。
同时,利用上述施工工艺进行施工:在传统的基坑支护基础上,加入了基坑顶部、底部排水措施,并对基坑坑底土体采取了加固处理,多种施工工艺相结合,不盲目施工造成人、材、机的浪费,避免了高压线塔的改移,节约工程成本约140万;施工操作方便,施工工艺简单,易掌握,生产效率高,有利于加快施工进度,缩短施工工期,有较好的适用性。根据实际测算,采用该工法相比计划工期可节约1个月左右。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.湿陷性黄土临近建筑物的深基坑施工风险控制结构的施工工法,其特征在于:包括步骤
S1.在基坑桩位放样前,查明工程范围地下障碍物情况并进行清路,然后布置基坑水平控制点位置,将水准点引至防护桩附近,对防护桩桩位和标高进行定位;
S2.按照定位点和标高设计,对冲抓钻灌注桩进行施工
工艺流程包括:测量放线→埋置护筒→钻机就位→取土成孔→桩钢筋笼的制作和安设→导管安装→浇筑桩身混凝土→清理桩头;
S3.开挖冠梁基坑,凿除冲抓钻灌注桩桩头,并进行冠梁施工,形成基坑侧壁围挡支护结构;
S4.基坑开挖前,对基坑坡顶周边土体设置防排水结构,形成地面导流防渗结构;
S5.开挖基坑土方;
S6.在开挖过程中,边开挖边喷射桩间混凝土;
S7.加固基坑底部,形成坑底防隆起支护结构。
2.根据权利要求1所述的湿陷性黄土临近建筑物的深基坑施工风险控制结构施工工法,其特征在于:步骤S2所述的冲抓钻灌注桩的施工过程中的操作要点包括:
(1)埋置护筒时,避免开钻筒体倾斜,护筒周围和底脚紧密不透水,且护筒中心轴线与桩位中线偏差不超过5cm,筒壁清洁,且偏斜不得大于0.5%;
(2)钻机就位时,需稳固安放钻机,底架水平,不得产生位移和沉陷,开钻前检查塔身导杆,校正位置,使钻头垂直对准桩位的中心,确保支护桩垂直度偏差不大于1%;
(3)取土成孔时,钻机应先慢后快进行钻孔;
(4)吊放钢筋笼时,须对准孔位,直吊扶稳、缓慢下沉,避免碰撞孔壁,在钢筋笼放到设计位置时,立即固定;
(5)浇筑桩身混凝土浇筑时,灌注的桩顶标高应比设计高出0.5~1m;相邻桩间隔施工,无特别措施时完成浇筑混凝土的桩与邻桩间距不小于4倍桩径,或间隔施工时间大于36小时;
(6)灌注混凝土过程应该紧凑、连续不间断进行,及时测量孔内砼面高度,以指导导管的提升和拆除,提动导管时,应使导管保持在桩孔中心,防止碰撞钢筋笼。
3.根据权利要求1所述的湿陷性黄土临近建筑物的深基坑施工风险控制结构施工工法,其特征在于:步骤S3所述的冠梁施工的过程包括:
S301.开挖冠梁基坑至设计标高,并对冠梁基坑进行清理、整平和夯实,凿除冲抓钻灌注桩桩头,禁止用液压破碎炮凿除桩头;
S302.绑扎冠梁钢筋,支护冠梁模板,并进行冠梁混凝土浇筑,混凝土应一次连续浇筑;
其中:混凝土浇筑时,混凝土要按一定的厚度、顺序和方向分层浇筑。
4.根据权利要求1所述的湿陷性黄土临近建筑物的深基坑施工风险控制结构施工工法,其特征在于:步骤S4所述的防排水结构的施工过程包括:
S401.基坑开挖前,先对基坑坡顶周边土体进行压实处理,并在基坑顶面设置挡水墙,挡水墙高度不小于0.5m;
S402.同时在建筑物外侧设置排水沟,排水沟采用喷射混凝土进行硬化处理;
S403.随后在基坑周围浇筑10cm厚的C10混凝土垫层;垫层浇筑完成后,满铺一层防水层,其具体铺设过程包括:基底清理—基面弹线定位—空铺底板反粘高分子自粘胶膜防水卷材—长、短边搭接处理—自检、修补、报验—进行下道工序;
其中:防水层铺设范围超过周边建筑物所在的位置,直至排水沟处;所述防水层采用1.2mm厚高分子自粘胶膜防水卷材。
S404.当防水卷材铺设至建筑物位置时,反贴至建筑物结构面上,宽度约500mm,同时应在建筑物与地面的拐角位置设置防水附加层;
S405.卷材铺设完成后,进行表面混凝土硬化:混凝土标号为C30,厚度约20Cm,进行硬化时应向基坑外设置2%的排水坡度;
其中:在施工时,不宜在边坡上或边坡顶部设置沉淀池等可能造成渗水的设施,必须设置时应做好防渗处理。
5.根据权利要求1所述的湿陷性黄土临近建筑物的深基坑施工风险控制结构施工工法,其特征在于:步骤S5所述的基坑土方开挖时的施工要点为:
(1)在土方开挖时,应先从邻近建筑物的一侧向远离建筑物的一侧进行开挖;
(2)开挖过程遵循“分块(段)、分层”原则;
(3)土方开挖应与桩间喷射混凝土同步施工;
(4)每层土方开挖高度不超过2m,同时严禁在基坑周边影响范围内堆放土方;
(5)基坑靠近桩0.5m的土方采用人工开挖;
(6)开挖过程中,周期性的对桩位点和埋设的水准点进行监测,并通过监测的数据控制开挖。
6.根据权利要求1所述的湿陷性黄土临近建筑物的深基坑施工风险控制结构施工工法,其特征在于:步骤S6所述的桩间混凝土的喷射过程包括:
S601.在冲抓钻灌注桩的桩间布设钢筋,并在搭接钢筋上固定钢筋网并找平;
S602.找平后开始自下而上分层喷射混凝土,且在喷射时,喷头与受喷面距离应控制在0.6~1.0m范围内,射流方向垂直指向喷射面,喷嘴均匀地按螺旋轨迹喷射,且每层喷射厚度宜为30~80mm;
S603.喷射作业如当日未完,应留有“毛边”茬以便翌日作业时衔接;
其中:所述喷射混凝土内加有速凝剂,且混凝土随拌随用,混凝土在装入喷射机前应过筛。
7.根据权利要求6所述的湿陷性黄土临近建筑物的深基坑施工风险控制结构施工工法,其特征在于:步骤S601的具体过程包括:
(1)防护桩施工后,开挖路堑挂网,在路堑挂网表面喷10Cm厚C25混凝土,同时在桩身上植入Φ25的钢筋,竖向间距0.3m,钢筋植入深度不少于12D;
其中D为钢筋直径;
(2)然后支模浇筑20Cm厚现浇墙面,墙面采用双层钢筋网,钢筋网采用Φ10的钢筋,间距10Cm,墙面每隔2m设一道装饰缝。
8.根据权利要求1所述的湿陷性黄土临近建筑物的深基坑施工风险控制结构施工工法,其特征在于:步骤S7所述的基坑坑底土体加固的措施为在基坑底部设置水泥土搅拌桩,所述水泥土搅拌桩的施工要点包括:
(1)检查钻杆长度,钻头直径,连接好输浆管路,将桩机移到指定位置对好桩位,用重锤将桩机对中,调直桩架主管垂直度;
(2)在开钻前应用水清洗整个管道并检验管道中有无堵塞现象,待水排尽后方可下钻;
(3)开启深层搅拌机主电机钻孔时,桩机钻杆垂直下沉,下沉速度1.0~1.2m/分钟,下沉过程中,工作电流不大于额定值,遇较硬地层不能下沉时,可泵送少量的水或水灰比较大的水泥浆;
(4)钻头每转一圈的提升或下沉量以1.0~1.5cm,确保加固深度范围内土体的任何一点均能经过20次以上的搅拌;
(5)深层搅拌机下沉到达设计深度时在桩端喷浆30s后匀速搅拌提升;提升过程中始终保持送浆连续,中间不得间断,如有间断应进行处理,同时在输浆管冲水下沉的部位应略停加强搅拌喷浆;
(6)第一次下钻时带浆下钻,喷浆量小于总量的1/2,严禁带水下钻;
(7)第一次下钻和提钻时一律采用低档操作,复搅时可提高一个档位;
(8)每根桩的正常成桩时间应不少于40分钟,喷浆压力不小于0.4Mpa;
(9)第一次提钻喷浆时应在桩底部停留30秒,进行磨桩端,余浆上提过程中全部喷入桩体,且在桩顶部位进行磨桩头,停留时间为30秒;
(10)在喷浆过程中,每根桩开钻后应连续作业,不得中断喷浆,严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业,储浆罐内的储浆应不小于一根桩的用量加50kg,若储浆量小于上述重量时,不得进行下一根桩的施工;
(11)施工中发现喷浆量不足,应整桩复搅,复喷的喷浆量不小于设计用量;
(12)如遇停电、机械故障原因,喷浆中断时应及时记录中断深度,在12小时内采取补喷处理措施,补喷重叠段应大于100cm,超过12小时应采取补桩措施。
9.利用权利要求1所述的施工工法得到的一种湿陷性黄土临近建筑物的深基坑施工风险控制结构,其特征在于,所述控制结构根据设置在基坑上的位置,由上至下依次包括地面导流防渗部分、基坑侧壁围挡支护部分和坑底防隆起支护部分;
所述地面导流防渗部分设置在临近建筑物(4)的基坑上侧的防水卷材铺设硬化区(2)上,包括排水沟(3)、挡水墙(7)、混凝土垫层(8)和防水层(9),所述挡水墙(7)砌筑在基坑坡顶边缘处,排水沟(3)设置在建筑物(4)外侧,所述混凝土垫层(8)浇筑在排水沟(3)与挡水墙(7)之间,防水层(9)为1.2mm厚高分子自粘胶膜防水卷材,铺设在混凝土垫层(8)上,且所述混凝土垫层(8)由挡水墙(7)向排水沟(3)方向设置有2%的排水坡度;
所述基坑侧壁围挡支护部分设置在基坑侧壁上,包括冲抓钻灌注桩(1)、冠梁(6)和桩间混凝土层(5),所述抓钻灌注桩(1)预先浇筑在基坑侧周,冠梁(6)设置在抓钻灌注桩(1)上侧,所述桩间混凝土层(5)设置在相邻的冲抓钻灌注桩(1)之间;
所述坑底防隆起支护部分为多个设计在基坑地基上的三轴水泥土搅拌桩(10)和设置在基坑底部四周的排水沟和集水井,其中所述水泥土搅拌桩(10)等距设置。
10.根据权利要求9所述的一种湿陷性黄土临近建筑物的深基坑施工风险控制结构,其特征在于:所述的防水层(9)铺设至建筑物(4)位置时,反贴至建筑物(4)的结构面上,宽度约500mm,且在建筑物与地面的拐角位置设置防水附加层。
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