CN105714832A - 一种深基坑大尺寸预制围护结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深基坑大尺寸预制围护结构及施工方法，包括复合桩和位于相邻复合桩之间且与复合桩进行咬合的旋喷桩或者搅拌桩，所述的复合桩包括一个预制桩，以及填充在预制桩外圈的水泥土，所述的水泥土与预制桩整体构成一个圆柱形的复合桩结构。围护结构有挡土和止水双重作用；挡土作用通过一种复合桩实现，复合桩成孔为圆形，孔内植入预制桩；止水作用通过复合桩水泥土与复合桩间旋喷桩或搅拌桩咬合实现。该发明将桩基工程中的预制桩引入到深基坑工程中的围护结构中，变挤土桩为低挤土桩，扩大了预制桩地层适用性；保证了制桩和成桩质量，预制桩能顺利到达设计深度，避免截桩；围护桩和止水相结合。

Description

一种深基坑大尺寸预制围护结构及施工方法

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，特别是涉及一种推动预制产业化理念在深基坑支护领域发展的围护结构及施工方法。

背景技术

建筑深基坑工程围护结构一般采用钻孔灌注桩，外侧施打旋喷桩或搅拌桩止水。随着深基坑工程逐渐向深、大方向发展，围护结构必然向大尺寸发展，由于尺寸和深度加大，造成围护结构施工质量差、施工速度慢。

预制桩一般用在建筑桩基工程中，现有的沉桩工艺主要是静压和强行锤击两种，这两种工艺属于挤土桩，不宜用于闹市密集建筑群、临近马路及地下管线交叉繁多的地区，因打桩时对土体的排挤量大，从而产生土体水平位移和垂直位移(***)，特别是打桩时如遇硬夹土层或圆砾石层，桩尖难以进入设计标高，造成桩的严重破损，拖延施工时间造成经济上的损失，且严重影响周围建筑物、马路、构筑物的安全。

为了解决这一难题，传统的方法之一是截桩，即在桩打不下去时将桩的上部截掉，这种方法存在的缺陷是既浪费原材料，又破坏了桩的原有结果和预应力，严重影响桩基的强度，难以使建筑物的质量得到保障；二是在沉桩前先进行引孔，这种方法存在的缺陷是在地下水位较高地区，尤其是砂卵石地层，容易塌孔，很难保证成孔质量。

发明内容

针对背景技术中存在的问题和不足之处，本发明旨在提供一种深基坑大尺寸预制围护结构及施工方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种深基坑大尺寸预制围护结构，包括复合桩和位于相邻复合桩之间且与复合桩进行咬合的旋喷桩或者搅拌桩，所述的复合桩包括一个预制桩，以及填充在预制桩外圈的水泥土，所述的水泥土与预制桩整体构成一个圆柱形的复合桩结构。

进一步的，所述的旋喷桩是通过高压喷射水、土、浆液，切割土体，形成水泥土桩；所述的搅拌桩是通过钻具切割土体的同时，注入浆液，钻具搅拌土体与浆液，形成的水泥土桩。

进一步的，所述的水泥土与复合桩间旋喷桩或搅拌桩咬合保证止水。

进一步的，所述全液压钻机是一种全液压多功能桩机，配备中空式长螺旋钻杆；适用各种土、砂层、卵砾石地层；成孔直径深度可达30米以上。

进一步的，预制桩间旋喷桩或搅拌桩与复合桩咬合尺寸由设计确定，旋喷桩或搅拌桩轴线与复合桩轴线相比，偏向基坑外侧，保证在外侧土压力作用下，咬合面受压，止水效果好。

进一步的，所述的预制桩的横截面为矩形、工字形、圆形或梯形。

进一步的，所述的预制桩的轴线与水泥土形成的外圈的轴线重合。

一种深基坑大尺寸预制围护结构的施工方法，包括下述步骤：

a.全液压钻机就位：测桩定位，全液压钻机对中就位；

b.钻进成孔：启动全液压钻机，螺旋钻杆沿导向架向下钻进至预定深度，提升螺旋钻杆，将预定深度内土全部取出；

c.继续钻进、喷浆：再次下螺旋钻杆至预定深度，边钻进边高压喷射水、浆液、气，高压喷射切割土体，使得预定深度以下孔径增大；通过螺旋钻杆旋转，混合水、浆液及切割的土体，形成水泥土，钻进至设计深度，提升螺旋钻杆，成水泥土桩；

d.全液压钻机移位：进行下一根复合桩成孔作业；

e.接桩平台就位：接桩平台与履带吊车相连，移动履带吊车使接桩平台对中就位；

f.送桩：履带吊车吊放第一节预制桩，预制桩顶部高出接桩平台，预留接桩工作面，固定预制桩；

g.接桩、放桩：履带吊车起吊第二节预制桩至第一节预制桩上方，机械接桩后打开接桩平台锁紧油缸，预制桩靠重力下沉；

h.连接送桩器和振动锤；待预制桩靠重力无法下沉时，接桩平台油缸锁紧，依次连接送桩器和振动锤；

i.振动压桩：启动振动液压装置，将预制桩压至设计深度；

j.进行下一根预制桩下桩作业；

k.施打复合桩桩间的旋喷桩或搅拌桩。

进一步的，步骤b中所述预定深度根据试验和地质勘查报告确定，既防止钻孔预定深度塌孔，又保证压入预制桩后水泥土上升高度小于预定深度。

进一步的，步骤c中螺旋钻杆的钻进速率和高压喷射的高喷压力根据试验和地质勘查报告确定，保证浆液和土充分混合，形成均质水泥土；保证水泥土成孔直径略大于上部预定深度内成孔直径，与旋喷桩咬合尺寸加大。

进一步的，所述的旋喷桩是通过高压喷射水、土、浆液，切割土体，形成水泥土桩；所述的搅拌桩是通过钻具切割土体的同时，注入浆液，钻具搅拌土体与浆液，形成的水泥土桩。

本发明的有益效果如下：

1、成桩速度快，成桩质量可靠，效率高，噪音低，无泥浆循环，不受地下水限制。

2、克服了传统沉桩方式存在的不适用于砂卵石、流沙等地层的特点，显示了极大的优越性。

3、浆液提前配置，所形成水泥土均匀性高各项参数指标可控性强。

4、可广泛应用于土木建筑工程的桩基，还可应用于深基坑工程的围护桩、止水帷幕等。

5、有利于推动城市地下空间开发的预制产业化发展。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为深基坑大尺寸预制围护结构平面布置示意图；

图2为深基坑大尺寸预制复合桩施工工法纵剖面示意图。

图中：1水泥土，2预制桩，3旋喷桩或者搅拌桩。

具体实施方式

下面结合附图对本发明继续详细说明：

本发明针对背景技术中存在的问题和不足之处，本发明旨在提供一种深基坑大尺寸预制围护结构及施工方法。围护结构有挡土和止水双重作用；挡土作用通过一种复合桩实现，复合桩成孔为圆形，孔内植入预制桩；止水作用通过复合桩水泥土与复合桩间旋喷桩或搅拌桩咬合实现。该发明将桩基工程中的预制桩引入到深基坑工程中的围护结构中，变挤土桩为低挤土桩，扩大了预制桩地层适用性；保证了制桩和成桩质量，预制桩能顺利到达设计深度，避免截桩；围护桩和止水相结合。下面结合附图对本发明进行详细说明：

如图1所示，一种深基坑大尺寸预制围护结构，包括复合桩和位于相邻复合桩之间且与复合桩进行咬合的旋喷桩或者搅拌桩3，所述的复合桩包括一个预制桩2，以及填充在预制桩2外圈的水泥土1，所述的水泥土1与预制桩2整体构成一个圆柱形的复合桩结构。

进一步的，所述的水泥土1与复合桩间旋喷桩或搅拌桩咬合保证止水。

进一步的，所述全液压钻机是一种全液压多功能桩机，配备中空式长螺旋钻杆；适用各种土、砂层、卵砾石地层；成孔直径深度可达30米以上。

进一步的，旋喷桩或搅拌桩与复合桩咬合尺寸由设计确定，旋喷桩或搅拌桩轴线与复合桩轴线相比，偏向基坑外侧，保证在外侧土压力作用下，咬合面受压，止水效果好。

进一步的，所述的预制桩2的横截面为矩形、工字形、圆形或梯形。

进一步的，所述的预制桩2的轴线与水泥土形成的外圈的轴线重合。

如图2所示，一种深基坑大尺寸预制围护结构的施工工法，包括下述步骤：

a.全液压钻机就位：测桩定位，全液压钻机对中就位；

b.钻进成孔：启动全液压钻机，螺旋钻杆沿导向架向下钻进至预定深度，提升螺旋钻钻，预定深度内土全部取出；

c.继续钻进、压浆：再次下螺旋钻杆至预定深度，边钻进边高压喷射水、浆液和气；高压喷射切割土体，使预定深度下孔径增大；通过螺旋钻杆旋转搅拌水、浆液和土体成水泥土，钻进至设计深度，提升螺旋钻杆，成水泥土桩；

d.全液压钻机移位：进行下一根复合桩成孔作业；

e.接桩平台就位：接桩平台与履带吊车相连，移动履带吊车使接桩平台对中就位；

f.送桩：履带吊车吊放第一节预制桩，预制桩顶部高出接桩平台，预留接桩工作面，通过接桩平台夹具锁紧预制桩；

g.接桩、放桩：履带吊车起吊第二节预制桩至第一节预制桩上方，机械接桩后打开接桩平台夹具，预制桩靠重力下沉；

h.连接送桩器和振动锤；待预制桩靠重力无法下沉时，接桩平台夹具锁紧预制桩，预制桩顶部依次连接送桩器和振动锤；

i.振动压桩：启动振动液压装置，将预制桩压至设计深度；

j.进行下一根预制桩下桩作业；

k.施打复合桩桩间的旋喷桩或搅拌桩。

进一步的，步骤b中所述预定深度根据试验和地质勘查报告确定，既防止钻孔预定深度塌孔，又保证压入预制桩后水泥土上升高度小于预定深度。

进一步的，所述钻进速率和高喷压力根据试验和地质勘查报告确定，保证浆液和土充分混合，形成均质水泥土；保证水泥土成孔直径略大于上部预定深度内成孔直径，与旋喷桩咬合尺寸加大。

进一步的，所述预制桩截面形状首选矩形，截面尺寸为500×500mm～1200×1200mm，还可以为工字形、圆形、梯形等。

进一步的，所述预制桩长度为10m～40m，最多分为3节，每节长度不宜大于15m。

本发明克服了传统沉桩方式存在的不适用于砂卵石、流沙等地层的特点，显示了极大的优越性。成桩速度快，成桩质量可靠，效率高，噪音低，无泥浆循环，不受地下水限制。浆液提前配置，所形成水泥土均匀性高各项参数指标可控性强。可广泛应用于土木建筑工程的桩基，还可应用于深基坑工程的围护桩、止水帷幕等。有利于推动城市地下空间开发的预制产业化发展。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种深基坑大尺寸预制围护结构，其特征在于，包括复合桩和位于相邻复合桩之间且与复合桩进行咬合的旋喷桩或者搅拌桩，所述的复合桩包括一个预制桩，以及填充在预制桩外圈的水泥土，所述的水泥土与预制桩整体构成一个圆柱形的复合桩结构。

2.如权利要求1所述的深基坑大尺寸预制围护结构，其特征在于，所述的水泥土与复合桩间旋喷桩或搅拌桩咬合保证止水。

3.如权利要求1所述的深基坑大尺寸预制围护结构，其特征在于，所述的旋喷桩或搅拌桩轴线与复合桩轴线相比，旋喷桩或搅拌桩轴线偏向基坑外侧。

4.如权利要求1所述的深基坑大尺寸预制围护结构，其特征在于，所述的预制桩的横截面为矩形、工字形、圆形或梯形。

5.如权利要求1所述的深基坑大尺寸预制围护结构，其特征在于，所述的预制桩的轴线与水泥土形成的外圈的轴线重合。

6.一种深基坑大尺寸预制围护结构的施工方法，其特征在于，包括下述步骤：

a.全液压钻机就位：测桩定位，全液压钻机对中就位；

b.钻进成孔：启动全液压钻机，螺旋钻杆沿导向架向下钻进至预定深度，提升螺旋钻杆，将预定深度内土全部取出；

c.继续钻进、喷浆：再次下螺旋钻杆至预定深度，边钻进边高压喷射水、浆液、气，高压喷射切割土体，使得预定深度以下孔径增大；通过螺旋钻杆旋转，混合水、浆液及切割的土体，形成水泥土，钻进至设计深度，提升螺旋钻杆，成水泥土桩；

d.全液压钻机移位：进行下一根复合桩成孔作业；

e.接桩平台就位：接桩平台与履带吊车相连，移动履带吊车使接桩平台对中就位；

f.送桩：履带吊车吊放第一节预制桩，预制桩顶部高出接桩平台，预留接桩工作面，固定预制桩；

g.接桩、放桩：履带吊车起吊第二节预制桩至第一节预制桩上方，机械接桩后打开接桩平台锁紧油缸，预制桩靠重力下沉；

h.连接送桩器和振动锤；待预制桩靠重力无法下沉时，接桩平台油缸锁紧，依次连接送桩器和振动锤；

i.振动压桩：启动振动液压装置，将预制桩压至设计深度；

j.进行下一根预制桩下桩作业；

k.施打复合桩桩间的旋喷桩或搅拌桩。

7.如权利要求6所述的一种深基坑大尺寸预制围护结构的施工方法，其特征在于，步骤b中所述预定深度根据试验和地质勘查报告确定，既防止钻孔预定深度塌孔，又保证压入预制桩后水泥土上升高度小于预定深度。

8.如权利要求6所述的一种深基坑大尺寸预制围护结构的施工方法，其特征在于，步骤c中螺旋钻杆的钻进速率和高压喷射的高喷压力根据试验和地质勘查报告确定，保证浆液和土充分混合，形成均质水泥土；保证水泥土成孔直径略大于上部预定深度内成孔直径，与旋喷桩咬合尺寸加大。

9.如权利要求6所述的一种深基坑大尺寸预制围护结构的施工方法，其特征在于，步骤k中所述的旋喷桩是通过高压喷射水、土、浆液，切割土体，形成水泥土桩。

10.如权利要求6所述的一种深基坑大尺寸预制围护结构的施工方法，其特征在于，步骤k中所述的搅拌桩是通过钻具切割土体的同时，注入浆液，钻具搅拌土体与浆液，形成的水泥土桩。