CN114016500A - 敏感环境下钢护筒钻孔灌注桩超前加固施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了敏感环境下钢护筒钻孔灌注桩超前加固施工方法，属于地基基础工程技术领域，涉及超前加固施工技术，该敏感环境下钢护筒钻孔灌注桩超前加固施工方法用于解决因钢护筒旋入过程中壁厚导致的钢护筒底部土体的扰动的问题，以及因钢护筒下旋导致的钢护筒内部土体挤压和钢护筒内取土导致的土体卸载交替作用产生的土体扰动影响问题；还用于解决因砂性土层中无法降水施工导致的钢护筒内部渗透稳定性问题；解决了现有运营隧道旁钻孔灌注桩微扰动施工技术的局限性，即仅能控制成孔过程的侧向土体位移，不能控制成孔过程的竖向土体位移；采用本发明可以实现敏感条件下对于群桩施工产生的环境扰动叠加效应的有效控制。

Description

敏感环境下钢护筒钻孔灌注桩超前加固施工方法
技术领域
本发明属于地基基础工程技术领域，涉及超前加固施工技术，具体是敏感环境下钢护筒钻孔灌注桩超前加固施工方法。
背景技术
随着城市轨道交通运营里程的增加，地铁保护区域内建(构)筑物新建、改建与扩建以及铁路、城市高速跨越既有运营隧道的情况将愈发常见，特别针对饱和软土地区，其土层具有孔隙比和压缩性大、抗剪强度低、灵敏度高等特点，土体受施工活动扰动极易产生较大变形，加载卸载后固结稳定时间较长。因此，软土地区地铁保护区内地基基础工程施工的风险和挑战将会被进一步放大，若控制不当，可导致地铁隧道的变形渗漏，影响地铁运营。
现有的敏感环境下钻孔灌注桩微扰动施工技术要点主要有：
(1)采用全回转钻机将带板齿刀头的定制钢护筒先行旋转入土，然后采用旋挖钻机筒内取土，进行钻孔灌注桩施工，利用钢护筒护壁，防止成孔过程发生塌孔造成环境影响(专利申请号：202011096387.7)；
(2)将钢护筒分为永久部分与可回收部分，永久部分与混凝土一同浇筑，可回收部分待钻孔灌注桩混凝土施工完成后进行回收，既保证了钢护筒的护壁效果又可提高经济性(专利申请号：201310082087.7)；
(3)将钢护筒每节连接方式由焊接或铆接优化为可拆卸固定式，实现永久部分和可回收部分的快速连接与断开(专利申请号：201210242666.9)。
以上技术虽然解决了软土地区钻孔灌注桩成孔过程中由侧壁坍塌对环境造成的扰动，但是没有解决护筒入土过程中由于壁厚挤压导致的护筒底部土体扰动，以及护筒下旋引起的护筒内部土体挤压加载和护筒内取土引起的土体卸载交替作用下产生的土体扰动。
为此，提出敏感环境下钢护筒钻孔灌注桩超前加固施工方法。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出敏感环境下钢护筒钻孔灌注桩超前加固施工方法，该敏感环境下钢护筒钻孔灌注桩超前加固施工方法用于解决因钢护筒旋入过程中壁厚导致的钢护筒底部土体的扰动的问题，以及因钢护筒下旋导致的钢护筒内部土体挤压和钢护筒内取土导致的土体卸载交替作用产生的土体扰动影响问题；还用于解决因砂性土层中无法降水施工导致的钢护筒内部渗透稳定性问题。
本发明的目的在于提供一种敏感环境下钢护筒钻孔灌注桩超前加固施工方法，解决既有技术无法解决的：
(1)因钢护筒旋入过程中壁厚导致的钢护筒底部土体的扰动；
(2)因钢护筒下旋导致的钢护筒内部土体挤压和钢护筒内取土导致的土体卸载交替作用产生的土体扰动影响；
(3)因砂性土层中无法降水施工导致的钢护筒内部渗透稳定性问题。
为实现上述目的，根据本发明的提出的敏感环境下钢护筒钻孔灌注桩超前加固施工方法，采用的技术方案如下：
敏感环境下钢护筒钻孔灌注桩超前加固施工方法，包括以下步骤：
步骤S01：在将要施工的钢护筒钻孔灌注桩原位引孔进行超前加固；
步骤S02：吊运全回转钻机就位，将首节底部带刀刃的钢护筒旋压入土，过程中对钢护筒的平面偏差及垂直度进行纠偏，保证首节钢护筒的定位导向作用；
步骤S03：首节钢护筒旋入土中达到设计深度后，保证钢护筒周围静止土压力对钢护筒的紧箍作用，接长后续钢护筒；
步骤S04：继续钢护筒旋入土层施工，上部非加固体部分钢护筒内土体采用履带吊配合抓斗进行抓土，下部加固体深度范围内钢护筒内土体采用旋挖桩进行成孔施工；
步骤S05：重复钢护筒接长与旋入土层施工直至成孔施工完成；
步骤S06：清孔、下放钢筋笼与混凝土导管，采用导管法浇筑钻孔桩混凝土；
步骤S07：待钻孔桩混凝土强度达到钢护筒拔除条件后拔除钢护筒，对于钢护筒拔除后的空隙采用微膨胀材料回填密实。
进一步地，所述超前加固采用水泥浆材料，且所述水泥浆材料为前期强度增长慢后期强度增长快的水泥浆材料；进一步地，需要在正式施工前通过试成孔确定喷射流初始压力、流量和钻头提升速度。
进一步地，超前加固采用多孔管和前端强制吸浆装置，实现孔内强制排浆和地内压力监测，通过调整强制排浆量控制地内压力。
进一步地，加固体深度范围自施工地坪以下首节钢护筒底标高始至需要进行加固的不良地层。
进一步地，钢护筒钻孔灌注桩流水施工组织过程中，超前加固与全回转施工间隔不超过5天。
进一步地，全回转施工过程中加固体强度不超过0.3Mpa。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明解决了现有运营隧道旁钻孔灌注桩微扰动施工技术的局限性，即仅能控制成孔过程的侧向土体位移，不能控制成孔过程的竖向土体位移。采用本发明可以实现敏感条件下对于群桩施工产生的环境扰动叠加效应的有效控制。
附图说明
图1为本发明敏感环境下钢护筒钻孔灌注桩超前加固施工方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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它实施例，都属于本发明保护的范围。
在现有的技术中，一般的钻孔灌注桩施工距离现有的运营隧道很近，最短的距离只有3米远，且在施工场地上部一般会存在有较厚粉细砂层，若使用常规泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术，则在施工的过程中，常规泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术在粉细砂层中易导致泥浆漏失进而引发塌孔，造成周边环境扰动，影响运营隧道的正常运行；
为了解决粉细砂层中槽壁侧向不发生坍塌的问题，现有技术技术创新，采用全回转钻机施工，采用全回转钻机施工的钢护筒钻孔灌注桩施工技术虽然在一定程度上可以保证粉细砂层中槽壁侧向不发生坍塌，但无法解决钢护筒入土过程中由于壁厚挤压导致的钢护筒底部土体扰动问题；以及钢护筒下旋引起的钢护筒内部土体挤压加载和钢护筒内取土引起的土体卸载交替作用下产生的土体扰动问题；且根据隧道保护区内施工的相关规定，施工过程中场地内不允许进行降水，在砂性土层内进行成孔施工过程中，易因钢护筒内部留土高度不够产生渗透稳定性问题。
针对以上的问题，本申请提出敏感环境下钢护筒钻孔灌注桩超前加固施工方法，该敏感环境下钢护筒钻孔灌注桩超前加固施工方法能够通过控制成孔过程中的土体水平和竖向位移，实现对于敏感条件下群桩施工产生的环境扰动叠加效应的控制。
如图1所示，敏感环境下钢护筒钻孔灌注桩超前加固施工方法具体包括以下步骤：
步骤S01：在将要施工的钢护筒钻孔灌注桩原位引孔进行超前加固；
其中，需要进行进一步解释说明的是，所述超前加固采用水泥浆材料，且所述水泥浆材料为前期强度增长慢后期强度增长快的水泥浆材料；进一步地，需要在正式施工前通过试成孔确定喷射流初始压力、流量和钻头提升速度，使得加固体成桩有效直径大于护筒直径并富余适当的垂直度误差；
其中，超前加固采用多孔管和前端强制吸浆装置，实现孔内强制排浆和地内压力监测，通过调整强制排浆量控制地内压力，进而控制对环境的影响。
步骤S02：吊运全回转钻机就位，将首节底部带刀刃的钢护筒旋压入土，过程中对钢护筒的平面偏差及垂直度进行纠偏，保证首节钢护筒的定位导向作用；
步骤S03：首节钢护筒旋入土中达到设计深度后，保证钢护筒周围静止土压力对钢护筒的紧箍作用，接长后续钢护筒；
步骤S04：继续钢护筒旋入土层施工，上部非加固体部分钢护筒内土体采用履带吊配合抓斗进行抓土，下部加固体深度范围内钢护筒内土体采用旋挖桩进行成孔施工；
其中加固体深度范围自施工地坪以下首节钢护筒底标高始至需要进行加固的不良地层。
步骤S05：重复钢护筒接长与旋入土层施工直至成孔施工完成；
步骤S06：清孔、下放钢筋笼与混凝土导管，采用导管法浇筑钻孔桩混凝土；
步骤S07：待钻孔桩混凝土强度达到钢护筒拔除条件后拔除钢护筒，对于钢护筒拔除后的空隙采用微膨胀材料回填密实。
其中，钢护筒钻孔灌注桩流水施工组织过程中，超前加固与全回转施工间隔不超过5天，全回转施工过程中加固体强度不超过0.3Mpa。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

Claims (6)

1.敏感环境下钢护筒钻孔灌注桩超前加固施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S01：在将要施工的钢护筒钻孔灌注桩原位引孔进行超前加固；
步骤S02：吊运全回转钻机就位，将首节底部带刀刃的钢护筒旋压入土，过程中对钢护筒的平面偏差及垂直度进行纠偏，保证首节钢护筒的定位导向作用；
步骤S03：首节钢护筒旋入土中达到设计深度后，保证钢护筒周围静止土压力对钢护筒的紧箍作用，接长后续钢护筒；
步骤S04：继续钢护筒旋入土层施工，上部非加固体部分钢护筒内土体采用履带吊配合抓斗进行抓土，下部加固体深度范围内钢护筒内土体采用旋挖桩进行成孔施工；
步骤S05：重复钢护筒接长与旋入土层施工直至成孔施工完成；
步骤S06：清孔、下放钢筋笼与混凝土导管，采用导管法浇筑钻孔桩混凝土；
步骤S07：待钻孔桩混凝土强度达到钢护筒拔除条件后拔除钢护筒，对于钢护筒拔除后的空隙采用微膨胀材料回填密实。
2.根据权利要求1所述的敏感环境下钢护筒钻孔灌注桩超前加固施工方法，其特征在于，所述超前加固采用水泥浆材料，且所述水泥浆材料为前期强度增长慢后期强度增长快的水泥浆材料；进一步地，需要在正式施工前通过试成孔确定喷射流初始压力、流量和钻头提升速度。
3.根据权利要求1所述的敏感环境下钢护筒钻孔灌注桩超前加固施工方法，其特征在于，超前加固采用多孔管和前端强制吸浆装置，实现孔内强制排浆和地内压力监测，通过调整强制排浆量控制地内压力。
4.根据权利要求1所述的敏感环境下钢护筒钻孔灌注桩超前加固施工方法，其特征在于，加固体深度范围自施工地坪以下首节钢护筒底标高始至需要进行加固的不良地层。
5.根据权利要求1所述的敏感环境下钢护筒钻孔灌注桩超前加固施工方法，其特征在于，钢护筒钻孔灌注桩流水施工组织过程中，超前加固与全回转施工间隔不超过5天。
6.根据权利要求1所述的敏感环境下钢护筒钻孔灌注桩超前加固施工方法，其特征在于，全回转施工过程中加固体强度不超过0.3Mpa。
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