CN113653043B - 一种用于坑内复合止水的旋喷桩及帷幕施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑技术领域，且公开了一种用于坑内复合止水的旋喷桩及帷幕施工方法，包括岩土层。该用于坑内复合止水的旋喷桩及帷幕施工方法，通过压紧板与套管配合的上部分，且朝向岩土层内孔壁的外表面设置为斜面，使得注浆管与套管在向下钻孔时，压紧板的底部受到压力，压缩弹簧收缩，当孔打完需要进行注浆时，注浆管与套管首先抬起，弹簧的压力释放，压紧板伸出，在注浆管底端喷出的浆液会进入到注浆管与套管的隔腔中，在注浆管与套管的上升过程中，由于岩土层内孔底部被浆液填充，套管内土块不易的排出，被挡板挡柱，压力增大，压紧板受到内部的压力，会向外倾斜，将套管与岩土层内孔之间的缝隙封闭，防止浆液在压力作用下通过缝隙上升。

Description

一种用于坑内复合止水的旋喷桩及帷幕施工方法

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，具体为一种用于坑内复合止水的旋喷桩及帷幕施工方法。

背景技术

目前深基坑开挖现有技术都是先在地表施工止水帷幕及竖向支护结构，竖向支护结构包括：搅拌桩、旋喷桩、咬合桩、地下连续墙等，然后分层进行土方开挖、分层施工支撑体系，直至基坑底，其中旋喷桩是利用钻机将旋喷注浆管及喷头钻置于桩底，并根据设计高度将预先配制好的浆液通过高压发生装置，使液流获得巨大能量，从注浆管边的喷嘴中高度喷射出来，形成一股能量高度集中的液流，直接破坏土体，喷射过程中，钻杆边选装边提升，使浆液与土体充分搅拌混合，在土中形成一定直径的柱状固结体，从而使地基得到加固。

现有的旋喷桩在使用过程中，在进行喷射浆液并旋转上升的过程中，喷射的浆液对孔壁冲击，与冲击散落的土混合，孔径变大，在上升到靠近地面时，由于下方的直径变大，土块的溃散，导致接近地面的孔径稍微变大，浆液溢流作用变强，浆液容易浪费，且钻头下方腔不密封，高压作用弱，浆液选装破坏混合土层效果变弱，导致喷射形成的旋喷桩直径上小下大，影响地基稳定性

在深大基坑支护工程中，当基岩裂隙发育时，地下水及基岩裂隙水丰富时，基坑底部往往存在严重的渗漏水现象，对基坑安全造成较大的隐患，对基坑周边建(构)筑物造成次生灾害(地表开裂、道路、管线及建筑物不均匀沉降、地铁变形等等)，针对这种情况，目前常规地表施工搅拌桩、旋喷桩等止水帷幕无法满足止水要求，而采用咬合桩和地下连续墙直接穿透基岩裂隙层又代价太大。特别是深基坑支护采用“桩(墙)+内支撑”支护型式，坑内施工空间受限，大型施工设备无法施工。

发明内容

本发明提供了一种用于坑内复合止水的旋喷桩及帷幕施工方法，具备保证旋喷桩成型直径均匀、在不同条件下都能有良好的止水效果的优点，解决了孔壁溃散，在注浆到上部分时，形成的旋喷桩直径在上部分变窄、灌浆条件复杂有严重渗漏水的问题。

本发明提供如下技术方案：一种用于坑内复合止水的旋喷桩及帷幕施工方法，包括岩土层，岩土层的内部钻有钻头，所述钻头的上表面固定安装有注浆管，所述注浆管的外圈且与钻头钻出的孔径配合套装有套管，所述注浆管的底端喷出浆液冲击岩土层形成旋喷桩，所述注浆管与套管之间活动套装有挡板，所述套管的下端活动套装有压紧板，所述压紧板的上表面且位于套管的内部固定套装有弹簧。

作为优选，所述钻头分为底部的锥状与两侧的侧钻，所述侧钻在注浆管的两侧对称安装，所述注浆管分为两层套装，所述注浆管的底部固定安装有水嘴，所述水嘴连通注浆管内部第一层隔腔，且水嘴安装在侧钻同一水平面的垂直方向上，所述注浆管的底端且位于侧钻的下方固定安装有浆嘴，所述浆嘴倾斜向下。

作为优选，所述挡板始终位于岩土层的上方，所述注浆管与套管可同时上升和下降。

作为优选，所述压紧板与套管配合的上部分，且朝向岩土层内孔壁的外表面设置为斜面。

作为优选，坑内复合止水帷幕结构，包括旋喷桩、支撑腰梁、支护桩、连续墙、一次序孔和二次序孔，在土层采用单(或双)管旋喷桩、岩层采用裂隙循环灌浆，岩层裂隙循环灌浆往上m与旋喷桩搭接，形成一种复合止水帷幕；

具体包括以下步骤:

(1)首先从微风化岩到上覆土层分布注浆形成支撑腰梁和支护桩，支护桩也可替换成连续墙；

(2)从基坑上覆土层至中风化岩层表面，先沿基坑内边施工单(或双)管旋喷桩，旋喷桩注浆位于支撑腰梁的一侧，可根据地下水发育情况，采用单排、双排或多排旋喷桩，旋喷桩相互搭接；

(3)从中风化岩层往上2m至强风化岩层内部，沿基坑内边施工基岩裂隙循环灌浆，可根据裂隙水发育情况，布置排或者多排，排距1～1.2m，孔距1.8～2m，每排注浆孔分两序施工，注浆先一次序孔施工，再二次序孔施工；

(4)上部土层旋喷桩与下部基岩裂隙循环灌浆帷幕搭接2m，与支撑腰梁和支护桩(或连续墙)配合，形成组合止水帷幕。

本发明具备以下有益效果：

1、该用于坑内复合止水的旋喷桩及帷幕施工方法，通过压紧板与套管配合的上部分，且朝向岩土层内孔壁的外表面设置为斜面，使得注浆管与套管在向下钻孔时，压紧板的底部受到压力，压缩弹簧收缩，当孔打完需要进行注浆时，注浆管与套管首先抬起，弹簧的压力释放，压紧板伸出，在注浆管底端喷出的浆液会进入到注浆管与套管的隔腔中，在注浆管与套管的上升过程中，由于岩土层内孔底部被浆液填充，套管内土块不易的排出，被挡板挡住，压力增大，压紧板受到内部的压力，会向外倾斜，将套管与岩土层内孔之间的缝隙封闭，防止浆液在压力作用下通过缝隙上升，造成过多的浪费，同时压紧板的倾斜对接触到的岩土层具有挤压作用，防止压紧板对应部位岩土层在浆液冲击下溃散，保证设备在上升到岩土层的顶部时，内孔的顶部没有溃散，浆液的旋转注入对岩土层内孔直径的增加稳定，形成的旋喷桩的直径从上到下均匀。

2、该用于坑内复合止水的旋喷桩及帷幕施工方法，通过土层采用单(或双)管旋喷桩、岩层采用裂隙循环灌浆，岩层裂隙循环灌浆往上2m与旋喷桩搭接，与支撑腰梁和支护桩(或连续墙)配合，形成一种复合止水帷幕，其结构施工设备小、施工灵活，可以在深基坑内，多层内支撑支护干扰和施工条件受限的情况下予以实施，同时封堵土层地下水和基岩裂隙水，具有良好的止水效果，可用于基坑开挖后原止水帷幕底部失效的应急处理，在坑底进行施工，可以有效封堵地下水，也可用于邻近地铁、重要建(构)筑物深基坑开挖后侧壁渗水、坑底承压水涌水的情形，有效保护地铁、重要建(构)筑物的安全正常使用。

附图说明

图1为本发明注浆管注浆剖视结构示意图；

图2为本发明图1中A处放大结构示意图；

图3为本发明侧钻俯视结构示意图；

图4为本发明压紧板俯视结构示意图；

图5为本发明注浆管注浆提升剖视结构示意图；

图6为本发明土层单管旋喷桩与支护桩配合帷幕结构示意图；

图7为本发明土层双管旋喷桩与支护桩配合帷幕结构示意图；

图8为本发明土层单管旋喷桩与连续墙配合帷幕结构示意图；

图9为本发明土层双管旋喷桩与连续墙配合帷幕结构示意图；

图10为本发明岩层双排序孔与支护桩配合帷幕结构示意图；

图11为本发明岩层三排序孔与支护桩配合帷幕结构示意图；

图12为本发明岩层双排序孔与连续墙配合帷幕结构示意图；

图13为本发明岩层三排序孔与连续墙配合帷幕结构示意图；

图14为本发明旋喷桩与基岩裂隙灌浆竖向搭接结构示意图。

图中：1、岩土层；2、钻头；3、注浆管；4、套管；5、旋喷桩；6、挡板；7、压紧板；8、弹簧；9、侧钻；10、水嘴；11、浆嘴；12、支撑腰梁；13、支护桩；14、连续墙。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，一种用于坑内复合止水的旋喷桩及帷幕施工方法，包括岩土层1，岩土层1的内部钻有钻头2，钻头2的上表面固定安装有注浆管3，注浆管3的外圈且与钻头2钻出的孔径配合套装有套管4，注浆管3的底端喷出浆液冲击岩土层1形成旋喷桩5，注浆管3与套管4之间活动套装有挡板6，挡板6始终位于岩土层1的上方，注浆管3与套管4可同时上升和下降，使得钻头2在进行钻孔时，产生的土块汇集在套管4的内部，被挡板6阻挡，在钻到一定深度后，进行排出浆液形成旋喷桩5时，浆液与土块在套管4内被阻挡，形成一定的压力，在注浆管3和套管4不断上升的过程中，套管4内土块与浆液被排出，形成旋喷桩5，钻出的土块能够有效的利用。

参阅图2-4，套管4的下端活动套装有压紧板7，压紧板7的上表面且位于套管4的内部固定套装有弹簧8，压紧板7与套管4配合的上部分，且朝向岩土层1内孔壁的外表面设置为斜面，使得注浆管3与套管4在向下钻孔时，压紧板7的底部受到压力，压缩弹簧8收缩，当孔打完需要进行注浆时，注浆管3与套管4首先抬起，弹簧8的压力释放，压紧板7伸出，在注浆管3底端喷出的浆液会进入到注浆管3与套管4的隔腔中，在注浆管3与套管4的上升过程中，由于岩土层1内孔底部被浆液填充，套管4内土块不易的排出，被挡板6挡柱，压力增大，压紧板7受到内部的压力，会向外倾斜，将套管4与岩土层1内孔之间的缝隙封闭，防止浆液在压力作用下通过缝隙上升，造成过多的浪费，同时压紧板7的倾斜对接触到的岩土层1具有挤压作用，防止压紧板7对应部位岩土层1在浆液冲击下溃散，保证设备在上升到岩土层1的顶部时，内孔的顶部没有溃散，浆液的旋转注入对岩土层1内孔直径的增加稳定，形成的旋喷桩5的直径从上到下均匀，钻头2分为底部的锥状与两侧的侧钻9，侧钻9在注浆管3的两侧对称安装，注浆管3分为两层套装，注浆管3的底部固定安装有水嘴10，水嘴10连通注浆管3内部第一层隔腔，且水嘴10安装在侧钻9同一水平面的垂直方向上，注浆管3的底端且位于侧钻9的下方固定安装有浆嘴11，浆嘴11倾斜向下，使得浆嘴11在喷出浆液时，喷壶浆液倾斜向下喷出，且被侧钻9的底面挡住，防止浆液对压紧板7对应的岩土层1内孔壁进行冲击破坏，保证旋喷桩5成型后，上下端直径相同。

参阅图6-14，坑内复合止水帷幕结构，包括旋喷桩5、支撑腰梁12、支护桩13、连续墙14、一次序孔和二次序孔，在土层采用单(或双)管旋喷桩5、岩层采用裂隙循环灌浆，岩层裂隙循环灌浆往上2m与旋喷桩5搭接，形成一种复合止水帷幕；

具体包括以下步骤:

(1)首先从微风化岩到上覆土层分布注浆形成支撑腰梁12和支护桩13，支护桩13也可替换成连续墙14；

(2)从基坑上覆土层至中风化岩层表面，先沿基坑内边施工单(或双)管旋喷桩5，旋喷桩5注浆位于支撑腰梁12的一侧，可根据地下水发育情况，采用单排、双排或多排旋喷桩，旋喷桩相互搭接；

(3)从中风化岩层往上2m至强风化岩层内部，沿基坑内边施工基岩裂隙循环灌浆，可根据裂隙水发育情况，布置2排或者多排，排距1～1.2m，孔距1.8～2m，每排注浆孔分两序施工，注浆先一次序孔施工，再二次序孔施工；

(4)上部土层旋喷桩5与下部基岩裂隙循环灌浆帷幕搭接2m，与支撑腰梁12和支护桩13(或连续墙14)配合，形成组合止水帷幕。

该复合止水帷幕施工方法具备以下效果：

(1)该方法所描述的复合止水帷幕结构施工设备小、施工灵活，可以在深基坑内，多层内支撑支护干扰和施工条件受限的情况下予以实施。

(2)该复合止水帷幕可以同时封堵土层地下水和基岩裂隙水，具有良好的止水效果。

(3)该复合止水帷幕可用于基坑开挖后原止水帷幕底部失效的应急处理，在坑底进行施工，可以有效封堵地下水。

(4)该复合止水帷幕可用于邻近地铁、重要建构筑物深基坑开挖后侧壁渗水、坑底承压水涌水的情形，有效保护地铁、重要建构筑物的安全正常使用。

本发明旋喷桩及其施工方法工作原理如下：

注浆管3在旋喷机的带动下旋转向下移动，同时水嘴10喷出水，钻头2和侧钻9将岩土层1钻出一个孔，钻碎的土层及岩石被收集在套管4与注浆管3的隔腔内，且被挡板6阻挡，在钻到一定深度后，浆嘴11开始喷出浆液，注浆管3与套管4开始上升，从浆嘴11喷出的浆液斜向下，且上部分被侧钻9的底面挡柱，喷出的浆液将岩土层1孔径扩大填充，在注浆管3与套管4上升进行注浆时，弹簧8的压力释放，压紧板7伸出，在注浆管3底端喷出的浆液会进入到注浆管3与套管4的隔腔中，在注浆管3与套管4的上升过程中，由于岩土层1内孔底部被浆液填充，套管4内土块不易的排出，被挡板6挡柱，压力增大，压紧板7受到内部的压力，会向外倾斜，将套管4与岩土层1内孔之间的缝隙封闭，防止浆液在压力作用下通过缝隙上升，造成过多的浪费，同时压紧板7的倾斜对接触到的岩土层1具有挤压作用，防止压紧板7对应部位岩土层1在浆液冲击下溃散，保证设备在上升到岩土层1的顶部时，内孔的顶部没有溃散，浆液的旋转注入对岩土层1内孔直径的增加稳定，形成的旋喷桩5的直径从上到下均匀，首先从微风化岩到上覆土层分布注浆形成支撑腰梁12和支护桩13，支护桩13也可替换成连续墙14，从基坑上覆土层至中风化岩层表面，先沿基坑内边施工单(或双)管旋喷桩5，旋喷桩5注浆位于支撑腰梁12的一侧，可根据地下水发育情况，采用单排、双排或多排旋喷桩，旋喷桩相互搭接，从中风化岩层往上2m至强风化岩层内部，沿基坑内边施工基岩裂隙循环灌浆，可根据裂隙水发育情况，布置2排或者多排，排距1～1.2m，孔距1.8～2m，每排注浆孔分两序施工，注浆先一次序孔施工，再二次序孔施工，上部土层旋喷桩5与下部基岩裂隙循环灌浆帷幕搭接2m，与支撑腰梁12和支护桩13(或连续墙14配合)，形成组合止水帷幕。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种用于坑内复合止水的帷幕施工方法，其特征在于：坑内复合止水帷幕结构，包括旋喷桩（5）、支撑腰梁（12）、支护桩（13）、连续墙（14）、一次序孔和二次序孔，在土层采用单或双管旋喷桩（5）、岩层采用裂隙循环灌浆，岩层裂隙循环灌浆往上2m与旋喷桩（5）搭接，形成一种复合止水帷幕；

具体包括以下步骤:

（1）首先从微风化岩到上覆土层分布注浆形成支撑腰梁（12）和支护桩（13），或者将支护桩（13）替换成连续墙（14）；

（2）从基坑上覆土层至中风化岩层表面，先沿基坑内边施工单或双管旋喷桩（5），旋喷桩（5）注浆位于支撑腰梁（12）的一侧，根据地下水发育情况，采用单排或多排旋喷桩，旋喷桩相互搭接；

（3）从中风化岩层往上2m至强风化岩层内部，沿基坑内边施工基岩裂隙循环灌浆，根据裂隙水发育情况，布置多排，排距1~1.2m，孔距1.8~2m，每排注浆孔分两序施工，注浆先一次序孔施工，再二次序孔施工；

（4）上部土层旋喷桩（5）与下部基岩裂隙循环灌浆帷幕搭接2m，与支撑腰梁（12）和支护桩（13）或者支撑腰梁（12）与连续墙（14）配合，形成组合止水帷幕；

所述旋喷桩（5）形成于岩土层（1）的内部，所述岩土层（1）的内部钻有钻头（2），所述钻头（2）的上表面固定安装有注浆管（3），所述注浆管（3）的外圈且与钻头（2）钻出的孔径配合套装有套管（4），所述注浆管（3）的底端喷出浆液冲击岩土层（1）形成旋喷桩（5），所述注浆管（3）与套管（4）之间活动套装有挡板（6），所述套管（4）的下端活动套装有压紧板（7），所述压紧板（7）的上表面且位于套管（4）的内部固定套装有弹簧（8）；

所述钻头（2）分为底部的锥状与两侧的侧钻（9），所述侧钻（9）在注浆管（3）的两侧对称安装，所述注浆管（3）分为两层套装，所述注浆管（3）的底部固定安装有水嘴（10），所述水嘴（10）连通注浆管（3）内部第一层隔腔，且水嘴（10）安装在侧钻（9）同一水平面的垂直方向上，所述注浆管（3）的底端且位于侧钻（9）的下方固定安装有浆嘴（11），所述浆嘴（11）倾斜向下；

所述挡板（6）始终位于岩土层（1）的上方，所述注浆管（3）与套管（4）同时上升和下降；

所述压紧板（7）与套管（4）配合的上部分，且朝向岩土层（1）内孔壁的外表面设置为斜面。

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