CN114382076A - 既有地下结构的钻孔灌注桩施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种既有地下结构的钻孔灌注桩施工方法，包括以下步骤：挖除既有地下结构的顶板上的覆土，并在顶板上的第一预设打桩位置处进行破除开孔；在既有地下结构的底板上的第二预设打桩位置处进行破除开孔；将底板处的桩孔作为第一集水井进行预降水处理；根据底板下方的水文地质情况对地下承压水做抗突涌稳定性验算，确定最小泥浆比重，并根据最小泥浆比重制备好泥浆；进行钻孔、清孔以及灌注混凝土。利用既有地下结构的承载力在其顶板上和底板上局部开孔，避免了拆除的安全风险。并且，通过在桩基施工前进行预降水措施，并在施工过程中调整泥浆比重，解决了既有地下结构与自然地坪标高相差较大，导致地下水对桩基成孔质量影响大的问题。

Description

既有地下结构的钻孔灌注桩施工方法
技术领域
本发明涉及桩基工程建造技术领域，尤其涉及一种既有地下结构的钻孔灌注桩施工方法。
背景技术
近年来，随着城市的不断发展，越来越多的建筑功能不能满足日益增长的城市需求，城市中老旧建筑改造势在必行，此类建筑因地下存在老旧结构，桩基施工前需要大规模进行拆除清障施工，拆除过程中安全风险高，进度影响大，且拆除完成后因既有地下结构与自然地坪标高相差较大，需考虑整体回填以保证桩基正常施工，进一步增加了老旧建筑改造工程的施工难度以及施工成本。此外，由于有些地区的既有地下结构与自然地坪标高相差较大，已在地下潜水埋深范围内，对桩基成孔质量影响很大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种既有地下结构的钻孔灌注桩施工方法，不仅避免了拆除既有地下结构的安全风险，加快了施工进度，同时还解决了既有地下结构与自然地坪标高相差较大，导致地下水对桩基成孔质量影响大的问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种既有地下结构的钻孔灌注桩施工方法，包括以下步骤：
挖除既有地下结构的顶板上的覆土，并在所述顶板上的第一预设打桩位置处进行破除开孔；
在所述既有地下结构的底板上的第二预设打桩位置处进行破除开孔，所述第二预设打桩位置与所述第一预设打桩位置相对应；
将所述底板处的桩孔作为第一集水井进行预降水处理；
根据所述底板下方的水文地质情况对地下承压水做抗突涌稳定性验算，确定最小泥浆比重，并根据所述最小泥浆比重制备好泥浆；
进行钻孔、清孔以及灌注混凝土。
可选的，在挖除既有地下结构的顶板上的覆土之前，所述既有地下结构的钻孔灌注桩施工方法还包括：
对所述既有地下结构的情况进行排摸，通过所述既有地下结构的设计图纸及现场取芯物探确定所述既有地下结构的实际情况。
可选的，在所述既有地下结构的底板上的第二预设打桩位置处进行破除开孔的同时，所述既有地下结构的钻孔灌注桩施工方法还包括：
在所述底板的其它位置处开设至少一个第二集水井，并通过所述第二集水井在整个施工过程中进行持续性降水处理。
可选的，通过便携式钻孔取芯机对所述顶板及所述底板进行破除开孔。
可选的，所述底板处的桩孔深度不小于1米。
可选的，根据现场土质实际情况选择所述泥浆的制备方式。
可选的，进行钻孔时，当钻孔至黏土层范围内时，将桩孔内的泥浆比重控制在1.25g/cm3-1.3g/cm3之间，当钻孔至淤泥质粘土层范围内时，将桩孔内的泥浆比重控制在不小于1.3g/cm3。
可选的，进行清孔时，将一清泥浆的比重控制在1.2g/cm3—1.25g/cm3之间，将二清泥浆的比重控制在不小于所述最小泥浆比重。
可选的，进行钻孔之前，所述既有地下结构的钻孔灌注桩施工方法还包括：
确定桩基施工区域，并计算所述顶板的承载力是否满足桩架施工安全要求，并明确是否需要采取加固措施。
可选的，所述灌注混凝土的步骤具体包括：
清孔完成后，往孔内吊放桩基钢筋笼及格构柱，然后通过导管往所述孔内灌注混凝土。
在本发明提供的一种既有地下结构的钻孔灌注桩施工方法中，通过利用既有地下结构的结构承载力与刚度使桩机在其顶板上和底板上局部开孔，避免了拆除既有地下结构的安全风险，加快了施工进度。并且，通过在桩基施工前进行预降水措施，并在施工过程中调整成孔泥浆比重参数，解决了既有地下结构与自然地坪标高相差较大，导致地下水对桩基成孔质量影响大的问题，确保桩基成孔的施工质量不差于常规自然地坪标高成孔的施工质量。
附图说明
本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：
图1为本发明实施例提供的既有地下结构的钻孔灌注桩施工方法的步骤图；
图2-图6为本发明实施例提供的既有地下结构的钻孔灌注桩施工方法的施工示意图；
其中，附图标记为：
10-顶板；11-第一预设打桩位置；20-底板；21-第二预设打桩位置；30-第一集水井；31-第二集水井；40-围护体系止水帷幕；50-工程钻机；60-桩基钢筋笼；70-格构柱；80-导管；90-混凝土。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
如在本发明中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，除非内容另外明确指出外。如在本发明中所使用的，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。如在本发明中所使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。如在本发明中所使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征。
图1为本发明实施例提供的既有地下结构的钻孔灌注桩施工方法的步骤图；
图2-图6为本发明实施例提供的既有地下结构的钻孔灌注桩施工方法的施工示意图。
请参照图1-图6，本实施例提供了一种既有地下结构的钻孔灌注桩施工方法，包括以下步骤：
S1、挖除既有地下结构的顶板10上的覆土，并在所述顶板10上的第一预设打桩位置11处进行破除开孔；
S2、在所述既有地下结构的底板20上的第二预设打桩位置21处进行破除开孔，所述第二预设打桩位置21与所述第一预设打桩位置11相对应；
S3、将所述底板20处的桩孔作为第一集水井30进行预降水处理；
S4、根据所述底板20下方的水文地质情况对地下承压水做抗突涌稳定性验算，确定最小泥浆比重，并根据所述最小泥浆比重制备好泥浆；
S5、进行钻孔、清孔以及灌注混凝土。
本实施例提供的既有地下结构的钻孔灌注桩施工方法通过利用既有地下结构的结构承载力与刚度使桩机在其顶板10上和底板20上局部开孔，避免了拆除既有地下结构的安全风险，加快了施工进度。并且，通过在桩基施工前进行预降水措施，并在施工过程中调整成孔泥浆比重参数，解决了既有地下结构与自然地坪标高相差较大，导致地下水对桩基成孔质量影响大的问题，确保桩基成孔的施工质量不差于常规自然地坪标高成孔的施工质量。
具体的，在执行步骤S1之前，所述既有地下结构的钻孔灌注桩施工方法还包括：
对所述既有地下结构的情况进行排摸，通过所述既有地下结构的设计图纸及现场取芯物探确定所述既有地下结构的实际情况。例如，通过所述既有地下结构的设计图纸发现既有地下结构的周边存在围护体系止水帷幕40，可以对现场施工起到一定的隔水效果。
然后执行步骤S1，请参结合图2，挖除既有地下结构的顶板10上的覆土，并在所述顶板10上的第一预设打桩位置11处进行破除开孔。本实施例中，需要先挖所述既有地下结构先上的覆土，然后通过便携式钻孔取芯机对所述顶板10上的第一预设打桩位置11进行破除开孔，再进行排风通风措施，待人防结构内空气无任何异味并检测合格时，才能执行步骤S2，在所述既有地下结构的底板20上的第二预设打桩位置21处进行破除开孔。本实施例中，所述第二预设打桩位置21与所述第一预设打桩位置11相对应，可以理解为，所述第二预设打桩位置21与所述第一预设打桩位置11在同一竖线上，以便于桩基施工。
执行完步骤S2之后，请结合图3，执行步骤S3，将所述底板20处的桩孔作为第一集水井30进行预降水处理。由于所述既有地下结构的底板20标高与地坪标高相差较大(例如大于6m)，已在地下潜水埋深范围内，为避免地下水对桩基成孔造成影响，需要对所述底板20下方的土壤进行预降水。
较佳的，在所述既有地下结构的底板20上的第二预设打桩位置21处进行破除开孔的同时，所述既有地下结构的钻孔灌注桩施工方法还包括：
在所述底板20的其它位置处开设至少一个第二集水井31，并通过所述第二集水井31在整个施工过程中进行持续性降水处理。由于所述第一集水井30预降水完成后需要作为灌注桩的桩基安装孔，为保证在所述灌注桩的施工过程中能够持续性的降水，避免地下水对灌注桩施工造成影响，可在所述底板20的其它位置处开设至少一个第二集水井31，并通过所述第二集水井31在整个施工过程中进行持续性降水处理。本实施例对于所述第二集水井31的数量以及开设位置不作任何限制，可根据实际施工需求进行选择。
较佳的，所述底板20处的桩孔深度不小于1米。本实施例中，根据水文地质情况及既有地下结构的围护情况，现场利用所述底板20桩孔开挖1.8m作为第一集水井30，预降水一个月可使地下潜水标高降至底板20标高1m以下。
预降水完成后，执行步骤S4，根据所述底板20下方的水文地质情况对地下承压水做抗突涌稳定性验算，确定最小泥浆比重，并根据所述最小泥浆比重制备好泥浆。由于所述既有地下结构的底板20标高与地坪标高相差较大，一般地区承压水水位埋深变化幅度在地下3m～12m，泥浆液面高度减少易造成承压水突涌问题，为弥补此高差，解决因泥浆液面高度不够，泥浆对孔壁压力减小，影响成孔质量及地下承压水突涌的问题，在钻机成孔时需提高泥浆比重参数，配合前期的预降水措施，可确保桩基成孔施工质量不差于常规自然地坪标高成孔施工质量。
本实施例中，钻孔灌注桩地下室部位施工时抗突涌验算：
根据《基坑工程设计规程》(DG/J08-61-2018)，泥浆的稳定条件为泥浆液面至承压含水层顶部的泥浆压力应大于承压水的顶托力，则有以下公式：
γsi×h≥γw×H×Fs
式中：h—泥浆液面至承压含水层顶板高度(m)；
γsi—泥浆的重度(取12kN/m3)；
H—承压水头高度至承压含水层顶部的距离(m)；
γw—水的重度(取10kN/m3，)；
FS—抗承压水头稳定性安全系数，取1.05。
根据勘察报告，所述既有地下结构底部的承压水水位埋深在3.0～12.0m之间呈周期性变化，结合施工现场实际情况按照5m考虑，并按承压水层顶埋深按最不利31.24m(最浅埋深位置)考虑，取所述底板20的埋深6m即为泥浆液面控制标高，泥浆稳定性验算如下：
(γsi×h＝12×(31.24-6)＝302.88>(γw×H×Fs
＝10×(31.24-5)×1.05＝275.5)
即γsi×h＝(γsi×(31.24-6)≥275.52，如按最小值计算，可得γsi＝10.916，即泥浆比重的最小值为10.916kN/m3，约等于1.11g/cm3。
计算好最小泥浆比重之后，可根据现场土质实际情况选择所述泥浆的制备方式。例如，如现场土质均为粘土，可采用原土造浆，如砂层较多则采用人工造浆。
在进行钻孔之前，所述既有地下结构的钻孔灌注桩施工方法还包括：
确定桩基施工区域，并计算所述顶板10的承载力是否满足桩架施工安全要求，并明确是否需要采取加固措施。
然后执行步骤S5，请结合图4-图6，进行钻孔、清孔以及灌注混凝土。
本实施例中，利用工程钻机50进行钻孔时，当钻孔至黏土层范围内时，将桩孔内的泥浆比重控制在1.25g/cm3-1.3g/cm3之间，当钻孔至淤泥质粘土层范围内时，将桩孔内的泥浆比重控制在不小于1.3g/cm3。同时还需要提高所述泥浆的粘度性能，例如粘度控制在25S-30S。
本实施例中，进行清孔时，将一清泥浆的比重控制在1.2g/cm3—1.25g/cm3之间，将二清泥浆的比重控制在不小于所述最小泥浆比重，即不小于1.11g/cm3。
应当注意的是，在钻孔工程实施阶段，需通过实际施工过程的成孔检测报告，综合分析泥浆比重参数性能提高对桩基成孔稳定性的影响，确定施工阶段不同土质范围的孔壁稳定情况，并将在既有地下结构顶板10上钻孔灌注桩施工的成孔报告数据，与常规桩基成孔报告数据进行比较，必要时动态调整施工方案。
本实施例中，所述灌注混凝土的步骤具体包括：
清孔完成后，往孔内吊放桩基钢筋笼60及格构柱70，然后通过导管80往所述孔内灌注混凝土90。
综上，本发明实施例提供了一种既有地下结构的钻孔灌注桩施工方法，通过利用既有地下结构的结构承载力与刚度使桩机在其顶板上和底板上局部开孔，避免了拆除既有地下结构的安全风险，加快了施工进度。并且，通过在桩基施工前进行预降水措施，并在施工过程中调整成孔泥浆比重参数，解决了既有地下结构与自然地坪标高相差较大，导致地下水对桩基成孔质量影响大的问题，确保桩基成孔的施工质量不差于常规自然地坪标高成孔的施工质量。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种既有地下结构的钻孔灌注桩施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
挖除既有地下结构的顶板上的覆土，并在所述顶板上的第一预设打桩位置处进行破除开孔；
在所述既有地下结构的底板上的第二预设打桩位置处进行破除开孔，所述第二预设打桩位置与所述第一预设打桩位置相对应；
将所述底板处的桩孔作为第一集水井进行预降水处理；
根据所述底板下方的水文地质情况对地下承压水做抗突涌稳定性验算，确定最小泥浆比重，并根据所述最小泥浆比重制备好泥浆；
进行钻孔、清孔以及灌注混凝土。
2.如权利要求1所述的既有地下结构的钻孔灌注桩施工方法，其特征在于，在挖除既有地下结构的顶板上的覆土之前，所述既有地下结构的钻孔灌注桩施工方法还包括：
对所述既有地下结构的情况进行排摸，通过所述既有地下结构的设计图纸及现场取芯物探确定所述既有地下结构的实际情况。
3.如权利要求1所述的既有地下结构的钻孔灌注桩施工方法，其特征在于，在所述既有地下结构的底板上的第二预设打桩位置处进行破除开孔的同时，所述既有地下结构的钻孔灌注桩施工方法还包括：
在所述底板的其它位置处开设至少一个第二集水井，并通过所述第二集水井在整个施工过程中进行持续性降水处理。
4.如权利要求1所述的既有地下结构的钻孔灌注桩施工方法，其特征在于，通过便携式钻孔取芯机对所述顶板及所述底板进行破除开孔。
5.如权利要求1所述的既有地下结构的钻孔灌注桩施工方法，其特征在于，所述底板处的桩孔深度不小于1米。
6.如权利要求1所述的既有地下结构的钻孔灌注桩施工方法，其特征在于，根据现场土质实际情况选择所述泥浆的制备方式。
7.如权利要求1所述的既有地下结构的钻孔灌注桩施工方法，其特征在于，进行钻孔时，当钻孔至黏土层范围内时，将桩孔内的泥浆比重控制在1.25g/cm3-1.3g/cm3之间，当钻孔至淤泥质粘土层范围内时，将桩孔内的泥浆比重控制在不小于1.3g/cm3。
8.如权利要求1所述的既有地下结构的钻孔灌注桩施工方法，其特征在于，进行清孔时，将一清泥浆的比重控制在1.2g/cm3—1.25g/cm3之间,将二清泥浆的比重控制在不小于所述最小泥浆比重。
9.如权利要求1所述的既有地下结构的钻孔灌注桩施工方法，其特征在于，进行钻孔之前，所述既有地下结构的钻孔灌注桩施工方法还包括：
确定桩基施工区域，并计算所述顶板的承载力是否满足桩架施工安全要求，并明确是否需要采取加固措施。
10.如权利要求1所述的既有地下结构的钻孔灌注桩施工方法，其特征在于，所述灌注混凝土的步骤具体包括：
清孔完成后，往孔内吊放桩基钢筋笼及格构柱，然后通过导管往所述孔内灌注混凝土。
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