CN110130357B - 灌注桩顶部插设型钢结合搅拌桩基坑支护体系施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供灌注桩顶部插设型钢结合搅拌桩基坑支护体系施工方法，涉及支护体系施工方法领域，包括前期仿真分析与深化设计‑场地平整‑水泥搅拌桩施工‑旋挖灌注桩施工‑精确定位H型钢***‑土方开挖至冠梁‑冠梁施工‑喷射混凝土护壁‑回收H型钢工艺步骤。支护体系灌注桩顶部插设H型钢，并浇筑腰梁连接***水泥搅拌桩，利用H型钢、腰梁和外排水泥搅拌桩组合受力，共同抵抗土方侧压力，有效地避免了基坑回填前可能发生的安全隐患,利用大型有限元软件ANSYS对本技术支护方式进行仿真分析，较真实地反映该支护***在侧向土压力作用下的应力分布情况以及结构变形情况。
Description
技术领域
本发明涉及支护体系施工方法领域，尤其涉及灌注桩顶部插设型钢结合搅拌桩基坑支护体系施工方法。
背景技术
近年来，随着我国城市化建设的加速推进，建筑正朝着高度密集化发展，传统的放坡开挖也逐渐退出城市化建设。而与地面高度相呼应，建筑物的地下基坑深度也日益增大，深基坑技术随之发展起来，基坑支护技术更是其中重要的内容。
基坑支护技术是指为满足地下结构的施工要求及保护深基坑周边环境的安全，对基坑侧壁采取的支挡、加固与保护措施。随着支护技术在安全、经济、工期等方面要求的提高和支护技术的不断发展，在实际工程中采用的支护结构形式也越来越多。
在灌注桩结合搅拌桩的基坑支护体系顶部***可回收 H 型钢，形成共同受力的基坑顶部复合支护体系，并汇集分析多个项目工程的应用经验，形成了灌注桩顶部插设型钢结合搅拌桩基坑支护体系施工技术，并形成施工工法。此工法技术达到国内了领先水平，有效解决了垂直开挖悬臂式支护***悬臂部分在土方回填前可能存在的安全隐患问题，确保了该支护形式施工的安全性，同时缩短了工期、降低了施工成本，对类似垂直开挖悬臂式支护灌注桩施工有较好的指导作用，具备较好的应用和推广前景。
发明内容
本发明的目的在于提供灌注桩顶部插设型钢结合搅拌桩基坑支护体系施工方法，以解决上述技术问题。
本发明为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：
灌注桩顶部插设型钢结合搅拌桩基坑支护体系施工方法，包括前期仿真分析与深化设计-场地平整-水泥搅拌桩施工-旋挖灌注桩施工-精确定位H型钢***-土方开挖至冠梁-冠梁施工-喷射混凝土护壁-回收H型钢工艺步骤，具体步骤如下:
（1）前期仿真分析与深化设计：借助有限元软件ANSYS 进行仿真分析，以SOLID65单元作混凝土结构，套入混凝土结构的弹性模量、泊松比，以SOLID45单元作搅拌桩和H型钢，以搅拌桩和H型钢的弹性模量、搅拌桩和H型钢的泊松比、H型钢的屈服强度、搅拌桩和H型钢的抗压强度设计值，建立基坑支护***模型,代入支护***悬挑段的土层参数，计算得出变形情况。
（2）场地平整：先对搅拌桩施工区域内地表淤泥、杂物进行清除及场地平整，加固做到地基坚实平整，保证施工场地沿线道路平整、畅通，以及场地路基能行走50t大型吊车为准，并做好排水工作。
（3）水泥搅拌桩施工：首先对桩基进行定位，使用钻进行切土，将制备好的水泥浆注入进行搅拌，边送浆边进行切土，并且重复下沉与提升，最后成功成桩，然后使用冲洗***进行冲洗，完成后将桩机移至下一桩位。
（4）旋挖灌注桩施工：首先定位桩位，在桩位外设置定位龙门桩，然后埋设护筒并且复测、校正桩位与护筒中心偏差，然后使用钻机钻入成孔，将制作好的钢筋笼放入孔中，用主筋电焊固定钢筋笼，下灌注导管，并且二次清孔，并灌注水下砼，并派专人测量导管埋入深度，从而完成对灌注桩的浇筑。
（5）精确定位H型钢***：首先对支护灌注桩完成后的施工场地进行二次整平，再利用全站仪根据设计图纸变更要求对型钢***位置进行放样，做好临时定位标记，采用吊机将 H 型钢就位，并用卷尺进行位置复核，当 H 型钢就位后，将其压入泥浆 30cm，利用线锤控制型钢的垂直度，保证其垂直度偏差在 0.5%以内。
（6）土方开挖至冠梁：当全部型钢安装就位后，即可进行土方开挖，开挖至腰梁底部标高，然后继续土方开挖至灌注桩顶部冠梁位置进行第二次开挖，先用机械开挖方式，开挖至冠梁底标高以上20cm时，停止机械开挖，人工挖土至冠梁底标高，进行压实。
（7）冠梁施工：整平冠梁底土层,支护灌注桩区域去渣、凿除桩顶松散的混凝土，并将桩顶的竖向钢筋全部伸进桩帽，进入长度不少于 50cm，与桩帽冠梁的钢筋焊在一起，清理杂物并搭设冠梁侧模板，浇筑冠梁及支撑梁混凝土。
（8）喷射混凝土护壁：拆除冠梁侧模，对顶部腰梁及冠梁之间的搅拌桩侧壁，做混凝土护壁进行保护。
（9）回收H型钢：换撑结构施工完成后，即可回收H型钢。
进一步的，所述***H型钢在***过程中，时刻用卷尺量测型钢翼缘到临时定位标记的距离，并控制其垂直度，当型钢的 2/3 进入泥浆下时，用卷尺控制其***泥浆下的深度。
进一步的，所述土方开挖方式有机械开挖和人工平槽方式进行开挖。
进一步的，所述腰梁的模板安装及混凝土的浇筑按方案定位安装腰梁模板，进行钢筋下料和绑扎。
进一步的，所述喷射悬臂段腰梁上部混凝土护壁 拆除腰梁侧模后，在腰梁上部水泥搅拌桩内侧喷射120mm混凝土护壁，混凝土强度等级C20。
进一步的，所述H型钢优选为H488*300*11*18。
进一步的，所述混凝土优选为C20。
本发明的有益效果是：
本发明支护体系灌注桩顶部插设 H 型钢，并浇筑腰梁连接***水泥搅拌桩，利用H 型钢、腰梁和外排水泥搅拌桩组合受力，共同抵抗土方侧压力，有效地避免了基坑回填前可能发生的安全隐患，利用大型有限元软件 ANSYS 对本技术支护方式进行仿真分析，较真实地反映该支护***在侧向土压力作用下的应力分布情况以及结构变形情况，为现场施工提供理论指导，基坑垂直开挖，通过悬臂 H 型钢提供侧向反力，有效地解决了基坑支护中常遇到的建筑密集、空间狭小的难题，H 型钢在支护灌注桩浇筑完成后施工不影响工期，腰梁从绑扎到安装，再到浇筑大约只需要 4 天，与传统的支护方式相比，工序衔接更为紧密，可有效加快施工进度，完成基坑土方回填后，支护 H 型钢可回收再利用，有效节省了施工成本。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
灌注桩顶部插设型钢结合搅拌桩基坑支护体系施工方法，包括前期仿真分析与深化设计-场地平整-水泥搅拌桩施工-旋挖灌注桩施工-精确定位H型钢***-土方开挖至冠梁-冠梁施工-喷射混凝土护壁-回收H型钢工艺步骤，具体步骤如下:
（1）前期仿真分析与深化设计：借助有限元软件ANSYS 进行仿真分析，以SOLID65单元作混凝土结构，套入混凝土结构的弹性模量、泊松比，以SOLID45单元作搅拌桩和H型钢，以搅拌桩和H型钢的弹性模量、搅拌桩和H型钢的泊松比、H型钢的屈服强度、搅拌桩和H型钢的抗压强度设计值，建立基坑支护***模型,代入支护***悬挑段的土层参数，计算得出变形情况。
（2）场地平整：先对搅拌桩施工区域内地表淤泥、杂物进行清除及场地平整，加固做到地基坚实平整，保证施工场地沿线道路平整、畅通，以及场地路基能行走50t大型吊车为准，并做好排水工作。
（3）水泥搅拌桩施工：首先对桩基进行定位，使用钻进行切土，将制备好的水泥浆注入进行搅拌，边送浆边进行切土，并且重复下沉与提升，最后成功成桩，然后使用冲洗***进行冲洗，完成后将桩机移至下一桩位。
（4）旋挖灌注桩施工：首先定位桩位，在桩位外设置定位龙门桩，然后埋设护筒并且复测、校正桩位与护筒中心偏差，然后使用钻机钻入成孔，将制作好的钢筋笼放入孔中，用主筋电焊固定钢筋笼，下灌注导管，并且二次清孔，并灌注水下砼，并派专人测量导管埋入深度，从而完成对灌注桩的浇筑。
（5）精确定位H型钢***：首先对支护灌注桩完成后的施工场地进行二次整平，再利用全站仪根据设计图纸变更要求对型钢***位置进行放样，做好临时定位标记，采用吊机将 H 型钢就位，并用卷尺进行位置复核，当 H 型钢就位后，将其压入泥浆 30cm，利用线锤控制型钢的垂直度，保证其垂直度偏差在 0.5%以内。
（6）土方开挖至冠梁：当全部型钢安装就位后，即可进行土方开挖，开挖至腰梁底部标高，然后继续土方开挖至灌注桩顶部冠梁位置进行第二次开挖，先用机械开挖方式，开挖至冠梁底标高以上20cm时，停止机械开挖，人工挖土至冠梁底标高，进行压实。
（7）冠梁施工：整平冠梁底土层,支护灌注桩区域去渣、凿除桩顶松散的混凝土，并将桩顶的竖向钢筋全部伸进桩帽，进入长度不少于 50cm，与桩帽冠梁的钢筋焊在一起，清理杂物并搭设冠梁侧模板，浇筑冠梁及支撑梁混凝土。
（8）喷射混凝土护壁：拆除冠梁侧模，对顶部腰梁及冠梁之间的搅拌桩侧壁，做混凝土护壁进行保护。
（9）回收H型钢：换撑结构施工完成后，即可回收H型钢。
实施例2
灌注桩顶部插设型钢结合搅拌桩基坑支护体系施工方法，包括前期仿真分析与深化设计-场地平整-水泥搅拌桩施工-旋挖灌注桩施工-精确定位H型钢***-土方开挖至冠梁-冠梁施工-喷射混凝土护壁-回收H型钢工艺步骤，具体步骤如下:
（1）前期仿真分析与深化设计：借助有限元软件ANSYS 进行仿真分析，以SOLID65单元作混凝土结构，套入混凝土结构的弹性模量、泊松比，以SOLID45单元作搅拌桩和H型钢，以搅拌桩和H型钢的弹性模量、搅拌桩和H型钢的泊松比、H型钢的屈服强度、搅拌桩和H型钢的抗压强度设计值，建立基坑支护***模型,代入支护***悬挑段的土层参数，计算得出变形情况。
（2）场地平整：先对搅拌桩施工区域内地表淤泥、杂物进行清除及场地平整，加固做到地基坚实平整，保证施工场地沿线道路平整、畅通，以及场地路基能行走50t大型吊车为准，并做好排水工作。
（3）水泥搅拌桩施工：首先对桩基进行定位，使用钻进行切土，将制备好的水泥浆注入进行搅拌，边送浆边进行切土，并且重复下沉与提升，最后成功成桩，然后使用冲洗***进行冲洗，完成后将桩机移至下一桩位。
（4）旋挖灌注桩施工：首先定位桩位，在桩位外设置定位龙门桩，然后埋设护筒并且复测、校正桩位与护筒中心偏差，然后使用钻机钻入成孔，将制作好的钢筋笼放入孔中，用主筋电焊固定钢筋笼，下灌注导管，并且二次清孔，并灌注水下砼，并派专人测量导管埋入深度，从而完成对灌注桩的浇筑。
（5）精确定位H型钢***：首先对支护灌注桩完成后的施工场地进行二次整平，再利用全站仪根据设计图纸变更要求对型钢***位置进行放样，做好临时定位标记，采用吊机将 H 型钢就位，并用卷尺进行位置复核，当 H 型钢就位后，将其压入泥浆 30cm，利用线锤控制型钢的垂直度，保证其垂直度偏差在 0.5%以内。
（6）土方开挖至冠梁：当全部型钢安装就位后，即可进行土方开挖，开挖至腰梁底部标高，土方开挖至灌注桩顶部冠梁位置进行第二次开挖，先用机械开挖方式，开挖至冠梁底标高以上20cm时，停止机械开挖，人工挖土至冠梁底标高，进行压实。
（7）冠梁施工：整平冠梁底土层,支护灌注桩区域去渣、凿除桩顶松散的混凝土，并将桩顶的竖向钢筋全部伸进桩帽，进入长度不少于 50cm，与桩帽冠梁的钢筋焊在一起，清理杂物并搭设冠梁侧模板，浇筑冠梁及支撑梁混凝土。
（8）喷射混凝土护壁：拆除冠梁侧模，对顶部腰梁及冠梁之间的搅拌桩侧壁，做混凝土护壁进行保护。
（9）回收H型钢：换撑结构施工完成后，即可回收H型钢。
***H型钢在***过程中，时刻用卷尺量测型钢翼缘到临时定位标记的距离，并控制其垂直度，当型钢的 2/3 进入泥浆下时，用卷尺控制其***泥浆下的深度。
土方开挖方式有机械开挖和人工平槽方式进行开挖。
腰梁的模板安装及混凝土的浇筑按方案定位安装腰梁模板，进行钢筋下料和绑扎。
喷射悬臂段腰梁上部混凝土护壁拆除腰梁侧模后，在腰梁上部水泥搅拌桩内侧喷射120mm混凝土护壁，混凝土强度等级C20。
H型钢优选为H488*300*11*18。
混凝土优选为C20。
工作原理：本工法是在灌注桩结合搅拌桩的基坑支护体系顶部***可回收H型钢，形成共同受力的基坑顶部复合支护体系，该工法关键技术实施以内排支护灌注桩中心为型钢***中心点，在支护灌注桩完成之后即可立即进行 H 型钢***，工序衔接紧密，保证型钢和灌注桩的紧密结合；型钢***后即可进行300×300mm 腰梁施工，这样即可通过H型钢、腰梁和外排水泥搅拌桩组合受力，共同抵抗土方侧压力，有效地避免了基坑回填前可能发生的安全隐患，相比传统悬臂式支护灌注桩直接开挖到冠梁底部，更具备经济性、安全性和适用性。
本工法在项目的实施过程中，基坑开挖前利用大型有限元软件 ANSYS 对支护***进行模拟是关键的第一步，对支护***的变形和内应力分布作一个提前的预演。采用灌注桩顶部插设型钢结合搅拌桩基坑支护体系施工技术，借助有限元软件ANSYS，建立建筑物的三维模型，可直观地计算 H 型钢变形和局部应力，根据模拟结果调整 H 型钢间距、尺寸和支护***细部构造，避免型钢因承载能力不足而发生屈曲，为***能否正常工作提供理论依据和技术指导。
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仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，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 (6)
1.灌注桩顶部插设型钢结合搅拌桩基坑支护体系施工方法，其特征在于：包括前期仿真分析与深化设计-场地平整-水泥搅拌桩施工-旋挖灌注桩施工-精确定位H型钢***-土方开挖至冠梁-冠梁施工-喷射混凝土护壁-回收H型钢工艺步骤，具体步骤如下:
（1）前期仿真分析与深化设计：借助有限元软件ANSYS 进行仿真分析，以SOLID65 单元作混凝土结构，套入混凝土结构的弹性模量、泊松比，以SOLID45单元作搅拌桩和H型钢，以搅拌桩和H型钢的弹性模量、搅拌桩和H型钢的泊松比、H型钢的屈服强度、搅拌桩和H型钢的抗压强度设计值，建立基坑支护***模型,代入支护***悬挑段的土层参数，计算得出变形情况；
（2）场地平整：先对搅拌桩施工区域内地表淤泥、杂物进行清除及场地平整，加固做到地基坚实平整，保证施工场地沿线道路平整、畅通，场地路基能行走50t大型吊车，并做好排水工作；
（3）水泥搅拌桩施工：首先对桩基进行定位，使用钻机进行切土，将制备好的水泥浆注入并进行搅拌，边送浆边进行切土，并且重复下沉与提升，直至成功成桩，然后使用冲洗***进行冲洗，完成后将桩机移至下一桩位；
（4）钻孔灌注桩施工：首先定位灌注桩桩位，在灌注桩桩位外设置定位龙门桩，然后埋设护筒并且复测、校正灌注桩桩位与护筒中心偏差，然后使用钻机钻入成孔，将制作好的钢筋笼放入孔中，用主筋电焊固定钢筋笼，下灌注导管，并且二次清孔，并灌注水下砼，并派专人测量导管埋入深度，从而完成对灌注桩的浇筑；
（5）精确定位H型钢***：首先对支护灌注桩完成后的施工场地进行二次整平，再利用全站仪根据设计图纸变更要求对型钢***位置进行放样，做好临时定位标记，采用吊机将H 型钢就位，并用卷尺进行位置复核，当 H 型钢就位后，将其压入泥浆 30cm，利用线锤控制型钢的垂直度，保证其垂直度偏差在 0.5%以内；
（6）土方开挖至冠梁：当全部型钢安装就位后，即可进行土方开挖，开挖至腰梁底部标高，然后继续土方开挖至灌注桩顶部冠梁位置进行第二次开挖，先用机械开挖方式，开挖至冠梁底标高以上20cm时，停止机械开挖，人工挖土至冠梁底标高，进行压实；
（7）冠梁施工：整平冠梁底土层,支护灌注桩区域去渣、凿除桩顶松散的混凝土，并将桩顶的竖向钢筋全部伸进桩帽，进入长度不少于 50cm，与桩帽冠梁的钢筋焊在一起，清理杂物并搭设冠梁侧模板，浇筑冠梁及支撑梁混凝土；
（8）喷射混凝土护壁：拆除冠梁侧模，对腰梁的顶部位置及冠梁之间的搅拌桩侧壁，做混凝土护壁进行保护；
（9）回收H型钢：换撑结构施工完成后，回收H型钢。
2.根据权利要求1所述的灌注桩顶部插设型钢结合搅拌桩基坑支护体系施工方法，其特征在于：所述***H型钢在***过程中，时刻用卷尺量测型钢翼缘到临时定位标记的距离，并控制其垂直度，当型钢的 2/3 进入泥浆下时，用卷尺控制其***泥浆下的深度。
3.根据权利要求1所述的灌注桩顶部插设型钢结合搅拌桩基坑支护体系施工方法，其特征在于：腰梁的模板安装及混凝土的浇筑按方案定位安装腰梁模板，进行钢筋下料和绑扎。
4.根据权利要求1所述的灌注桩顶部插设型钢结合搅拌桩基坑支护体系施工方法，其特征在于：所述喷射悬臂段腰梁上部混凝土护壁拆除腰梁侧模后，在腰梁上部水泥搅拌桩内侧喷射120mm混凝土护壁，混凝土强度等级C20。
5.根据权利要求1所述的灌注桩顶部插设型钢结合搅拌桩基坑支护体系施工方法，其特征在于：所述H型钢为H488*300*11*18。
6.根据权利要求1所述的灌注桩顶部插设型钢结合搅拌桩基坑支护体系施工方法，其特征在于：所述混凝土为C20。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
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Inventor after: Wu Haihong Inventor after: Wu Jianhua Inventor after: Jiang Xiaoxin Inventor after: Wu Jiang Inventor after: Ding Lingyun Inventor before: Jiang Xiaoxin Inventor before: Wu Jianhua Inventor before: Wu Haihong Inventor before: Wu Jiang Inventor before: Ding Lingyun |
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| GR01 | Patent grant | ||
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