CN110924401A - 一种搅拌桩与灌注桩联合成拱承载的施工基坑支护方式 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种搅拌桩与灌注桩联合成拱承载的施工基坑支护方式，充分利用搅拌桩墙承压和灌注桩的抗弯的性能，搅拌桩墙成拱形布置挡土并作为传力结构，将土压力传至连拱支座处的灌注桩，由灌注桩利用自身的抗弯和抗剪能力承担最终的侧向土压力等荷载,该支护方式受力结构体系合理，能解决传统基坑支护安全性能较差、操作不便以及且对周边建筑物安全影响较大等问题，同时可以根据基坑挡土高度灵活调整撑梁能适应更多施工环境，还可以作为永久挡土承压结构，节省工程投资。

Description

一种搅拌桩与灌注桩联合成拱承载的施工基坑支护方式

技术领域

本发明涉及工程建设领域，特别是涉及一种搅拌桩与灌注桩联合成拱承载的施工基坑支护方式。

背景技术

现有基坑支护技术多为钢板桩、排桩支护、地下连续墙支护、水泥挡土墙等临时支护方法，并大量配合大量的支撑梁或锚固结构等来维持支挡结构的的稳定。当基坑深度较大，地质条件差，施工基坑支护难度就很大，安全难以得到保证。既能保障工程安全又便于施工且能节省工程投资的基坑支护方式，是工程界一直在探索的课题。

专利号201810938479.1公布了一种基坑支护施工方法，但在实际施工中施工步骤较为繁琐，使用锚索，环形梁等方案成本较高，且对受到基坑外侧已有建筑等条件限制无法实现。

发明内容

一种搅拌桩与灌注桩联合成拱承载的施工基坑支护方式，所述支护方式为：在基坑边缘先进行水泥土搅拌桩施工，水泥土搅拌桩平面排列方式为半圆形连接成连拱，搅拌桩施工完成后，在拱趾处进行灌注桩施工，连拱拱圈直径及灌注桩直径，根据基坑深度和地质条件可适度调整；搅拌桩墙成拱承担挡土和将土压力传至连拱支座处的灌注桩，由灌注桩利用自身的抗弯和抗剪能力承担最终的侧向土压力等荷载；施工基坑深度大，侧向土压力大，需要借助横向撑梁来维持灌注桩的稳定。

优选的，所述搅拌桩平面排列方式为半圆形连接成连拱，其半圆形成拱半径1-2m,拱圈厚度0.4-0.5m。

优选的，所述灌注桩的直径0.8-1.0m,为钢筋混凝土结构，能够承担弯矩作用。。

优选的，所述基坑深度较深达到6m，跨度较小时，灌注桩顶部可设撑梁，撑梁宜采用钢管或工字钢，焊接于所述灌注桩顶部预设钢板支撑点处，支撑梁跨度大于10m时需在中部加强。

优选的，所述水泥搅拌桩的水泥搅拌配合比：水灰比0.48、水泥掺量12％、每米掺灰量46.25kg、高效减水剂0.5％。

有益效果：本发明提供了一种搅拌桩与灌注桩联合成拱承载的施工基坑支护方式，该支护充分利用搅拌桩墙承压和灌注桩的抗弯的性能，搅拌桩墙成拱形布置挡土并作为传力结构，将土压力传至连拱支座处的灌注桩，由灌注桩利用自身的抗弯和抗剪能力承担最终的侧向土压力等荷载,该支护方式受力结构体系合理，能解决传统基坑支护安全性能较差、操作不便以及且对周边建筑物安全影响较大等问题，同时可以根据基坑挡土高度灵活调整撑梁能适应更多施工环境，还可以作为永久挡土承压结构，节省工程投资，所述搅拌桩平面排列方式为半圆形连接成连拱，其半圆形成拱半径1-2m,拱圈厚度0.4-0.5m，所述灌注桩的直径0.8-1.0m，该结构能够将成拱的搅拌桩上的力传输至灌注桩，使得灌注桩的抗弯和抗剪能力充分发挥，且能够实现顶部水平位移可控制在6cm以内，竖直位移可控制在10cm以内，可有效防止周边建筑物等开裂，保证基坑的安全，所述基坑深度较深，跨度较小时，灌注桩顶部可设撑梁，撑梁宜采用钢管或工字钢，焊接于所述灌注桩顶部预设钢板支撑点处，支撑梁跨度大于10m时需在中部加强，该结构能够进一步加强灌注桩的支护作用，所述水泥搅拌桩的水泥搅拌配合比：水灰比0.48、水泥掺量12％、每米掺灰量46.25kg、高效减水剂0.5％，该原料配比的搅拌桩结构稳定，抗性良好，能够有效对基坑起到支护作用。

附图说明

图1是本发明的实施结构侧视图；

图2是本发明的实施结构俯视图；

其中，1、开挖基坑底边线；2、水泥土搅拌桩；3、灌注桩；4、开挖基坑底；5、撑梁；6、围挡；7、原地坪线。

具体实施方式

为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，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

一种搅拌桩与灌注桩联合成拱承载的施工基坑支护方式，其支护方式为：基于基坑为7.9m深基坑，在基坑边缘先进行水泥土搅拌桩施工，水泥土搅拌桩平面排列方式为半圆形连接成连拱，搅拌桩施工完成后，在拱趾处进行灌注桩施工，连拱拱圈直径及灌注桩直径，根据基坑深度和地质条件可适度调整；搅拌桩墙成拱承担挡土和将土压力传至连拱支座处的灌注桩，由灌注桩利用自身的抗弯和抗剪能力承担最终的侧向土压力等荷载；施工基坑深度大，侧向土压力大，需要借助横向撑梁来维持灌注桩的稳定；

搅拌桩平面排列方式为半圆形连接成连拱，其半圆形成拱半径1m,拱圈厚度0.45m，灌注桩的直径1.0m；

基坑深度较深达到6m，跨度较小时，灌注桩顶部可设撑梁，撑梁宜采用钢管或工字钢，焊接于所述灌注桩顶部预设钢板支撑点处，支撑梁跨度大于10m时需在中部加强，其中支撑用的圆钢管为400×12mm(外径×壁厚)型钢。

所述搅拌桩的施工包括以下步骤：

(1)施工区清障：拆除施工区房屋，障碍物清理，清理拆迁垃圾并开挖至作业面；

(2)桩位放样：根据模型将其划分为节点数:63603，单元数:58120，其中六面体单元数量为58080，梁单元数为40，列出桩位设计平面图进行测量放线，定出每一个桩位，误差要求小于钻机定位：依据放样点使钻机定位，钻头正对桩位中心，用经纬仪确定层向轨与搅拌轴垂直，调平底盘，保证桩机主轴倾斜度不大于1％，具体参数如下：

(3)水泥土配合比：根据水泥土搅拌桩特点，水泥土的参数是按20％的水泥掺量计算，配比为：水灰比为0.48，42.5级普通硅酸盐水泥掺量为12％，掺灰量46.25kg/m，高效减水剂0.5％，具体所需材料的物理力学参数如下；

(4)制备水泥浆：钻杆钻进前，严格按试验室确定的配合比拌制水泥浆，灰浆拌和机搅拌时间不得少于4min，以保证水泥浆液的均匀，备好的浆液要不停地搅拌，使其均匀稳定，不得离析或停置时间过长，待压浆前缓慢倒入集料斗，导入过程中需清除过滤杂物；

(5)钻进：水泥搅拌桩开钻之前，应用水清洗整个管道并检验管道中有无堵塞现象，待水排尽后方可下钻，为保证水泥搅拌桩桩体垂直度满足规范要求，在主机上悬挂一吊锤，通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等来进行控制；开动灰浆泵，证实浆液从喷嘴喷出时启动桩机向下旋转钻进，下沉速度1.0m/min，钻至设计深度提前50cm时，在钻进过程中同时启动喷浆泵，在桩底喷浆搅拌30秒，使水泥浆通过喷浆泵喷入被搅动桩底部，在搅拌过程中，记录人应记读数表变化情况；

(6)重复搅拌和提升：采用已有技术二喷四搅工艺，待重复搅拌提升到桩体顶部时，关闭喷浆泵，停止搅拌，桩体完成，桩机移至下一桩位重复上述过程，水泥搅拌桩完成后，需对竖向承载的水泥土在90天后、横向承载的水泥土在28天后，用钻芯取样的方法检查桩体完整性，搅拌均匀程度，桩体强度、桩体垂直度，钻芯取样频率为1.2％。

所述灌注桩的施工包括以下步骤：

(1)桩位放样：灌注桩桩位位于水泥土搅拌桩成拱的拱趾处，根据桩位设计平面图进行测量放线，定出每一个桩位，误差要求小于钻机定位：依据放样点使钻机定位，钻头正对桩位中心，用经纬仪确定层向轨与搅拌轴垂直，调平底盘，保证桩机主轴倾斜度不大于1％；

(2)埋设钢护筒：埋设钢护筒内径比桩径大20cm，护筒埋置深度符合下列规定：黏性土不小于1m，砂类土不小于1.5m，当表层土松软时将护筒埋置到较坚硬密实的土层中至少0.5m，岸滩上埋设护筒，在护筒四周回填黏土并分层夯实；护筒顶面中心与设计桩位偏差不大于5cm，倾斜度不大于1％；

(3)开挖泥浆池：选择和备足良好的造浆粘土或膨润土，造浆量为2倍的桩土体积，泥浆比重可根据钻进不同地层及时进行调整，泥浆性能指标为：泥浆比重：岩石不大于1.2，砂黏土不大于1.3，坚硬大漂石、卵石夹粗砂不宜大于1.4；粘度：一般地层18s，松散易坍地层19-25s；含砂率：新制泥浆不大于6％；胶体率：不小于95％；PH值：大于7；

(4)注水钻孔：安装钻机时要求底部应垫平，保持稳定，不得产生位移和沉陷，顶端用缆风绳对称拉紧，钻头在护筒中心偏差不得大于50mm，开始钻进时，进尺应适当控制，在护筒刃脚处，应短冲程钻进，使刃脚处有坚固的泥皮护壁；待钻进深度超过钻头全高加正常冲程后可按土质以正常速度钻进；如护筒外侧土质松软发现漏浆时，可提起钻锤，向孔中倒入粘土，再放下钻锤冲击，使胶泥挤入孔壁堵住漏浆孔隙，稳住泥浆继续钻进；在砂类土或软土层钻进时，易坍孔，宜选用平底钻锤、控制进尺、低冲程、稠泥浆钻进；

(5)泥浆补充与净化：开始前应调制足够数量的泥浆，钻进过程中，如泥浆有损耗、漏失，应予补充；并应按泥浆检查规定，按时检查泥浆指标，遇土层变化应增加检查次数，并适当调整泥浆指标；每钻进2m或地层变化处，应在泥浆槽中捞取钻渣样品，查明土类并记录，及时排除钻渣并置换泥浆，使钻锤经常钻进新鲜地层；同时注意土层的变化，在岩、土层变化处均应捞取渣样，判明土层并记入记录表中以便与地质剖面图核对；

(6)检孔：钻孔完成后，用电子孔斜仪或检孔器进行检孔，孔径、孔垂直度、孔深检查合格后，再拆卸钻机进行清孔工作，否则重新进行扫孔；

(7)清孔：清孔的目的是使孔底沉碴、泥浆相对密度、泥浆中含钻渣量等指标符合规范要求，钻孔达到要求深度后采用灌注桩孔径监测***进行检查，各项指标符合要求后立即进行清孔；

(8)制作钢筋笼加工：钢筋进场后，应做拉伸(抗拉强度、屈服点、伸长率)和冷弯试验；钢筋在加工之前，表面必须洁净、无油渍、漆污、水泥浆、铁锈等；钢筋应平直，无局部弯曲，成盘的钢筋和弯曲的钢筋必须调，用冷拉法矫直钢筋时，Ⅰ级钢筋的冷拉率不大于2％，Ⅱ级钢筋的冷拉率不大于1％；钢筋焊接前，必须首先做钢筋搭接头的搭接焊试验，合格后方可正式施焊；设置钢筋笼加工制作的工作平台，加工场地和制作平台必须平整；制作一圆形的加强筋作业盘，统一制作钢筋笼的加强箍筋，保证钢筋笼圆形一致；钢筋笼骨架根据设计长度制作，为了保证钢筋笼顺直，制作前先将主筋矫直并按照施工规范要求进行搭接焊，在加强箍筋上统一标定主筋间距，保证主筋顺直，主筋焊接采用双面焊，焊缝长度不小于5d(d为钢筋直径)；节与节之间采用单面焊，在1米长度范围内主筋搭接数量不大于50％；要求焊接饱满，无夹渣，焊缝长度、宽度、厚度满足规范要求；

(9)钢筋笼的运输、吊放：用平板车水平运输钢筋笼，并把钢筋笼固定牢固；吊车垂直运输，吊点设三个，在吊装过程中轻吊轻放；吊放之前再次检查钢筋笼的制作是否符合设计和施工规范要求；钢筋笼慢慢吊起移至孔口，在操作人员的扶持下将正位后的钢筋笼骨架慢慢吊入孔内；在骨架入孔时，应清除骨架上的泥土和杂物，修复变形或移动的箍筋，重焊或绑扎已开焊的焊点；如钢筋笼较长需要分段焊接时，上下两节钢筋笼必须保证在同一竖直线上，吊放钢筋笼时，现场设置多台焊机同时进行焊接，以缩短吊放钢筋笼时间；最上端设四根钢筋笼定位筋，由测定的孔口标高来计算定位筋长度，核对无误后再焊接定位；在钢筋笼的顶吊圈下插两根平行的槽钢，将整个笼体支托于护筒顶端两侧的枕木上，槽钢横放在枕木上，这样可防止钢筋受碰撞变位和落于孔中，也可以防止钢筋笼上浮；

(10)二次清孔：浇筑水下混凝土前应检查沉渣厚度，沉渣厚度应满足设计要求；当设计无要求时：柱桩不大于5cm；摩擦桩不大于10cm，如沉渣厚度超出规范要求，则利用导管进行二次清孔；

(11)***混凝土导管：导管采用φ22cm钢管，每节2.5m，配1节1.2m的短管；钢导管内壁光滑、圆顺，内径一致，接口严密；导管直径与桩径及混凝土浇筑速度相适应；使用前进行试拼和水密、承压和接头抗拉试验，按自下而上顺序编号和标示尺度。导管组装后轴线偏差，不超过钻孔深的0.5％并不大于10cm，试压力为孔底静水压力的1.5倍；导管长度按孔深和工作平台高度决定。漏斗底距钻孔上口，大于一节中间导管长度；导管接头法兰盘加锥形活套，底节导管下端不得有法兰盘；采用螺旋丝扣型接头，设防松装置；导管安装后，其底部距孔底有400mm的空间；

(12)浇筑混凝土：灌注水下砼采用钢导管灌注，采用导管内径为25cm，导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验，严禁用压气试压，进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.3倍的压力，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注砼时最大内压力的1.3倍，在两道钢管支撑支护下钻孔灌注桩身应力显示最大拉应力为34.89MPa，拆除第二道钢管支撑，钻孔灌注桩身应力显示最大拉应力为18.15MPa；

(13)拔出导管：导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升，如导管法兰卡挂钢筋骨架，可转动导管，使其脱开钢筋骨架后，再移到钻孔中心，拆除导管动作要快，时间一般不宜超过15min，要防止螺栓、橡胶垫和工具等掉入孔中；已拆下的管节要立即清洗干净，堆放整齐；循环使用导管6次后应重新进行水密性试验；

(14)成桩移机：灌注桩直径为1.0m，灌注桩间距4.2m每根，深度根据基坑深度及土层条件确定，建议深度18m，采用C25砼浇筑，灌注桩顶部设钢支撑点，埋设钢板；在灌注桩龄期到达后，以两根灌注桩为园直径，在挡土侧施工混凝土搅拌桩，搅拌桩施工分布成拱形，搅拌桩桩径0.55m，桩芯间距0.45m；其过程为：桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→正循环钻进至设计深度→打开高压注浆泵→反循环提钻并喷水泥浆→至工作基准面以下0.3m→重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度→反循环提钻至地表→成桩结束→施工下一根桩，整个施工过程中各结构所能承受力的极值及位置如下：

本发明提供了一种搅拌桩与灌注桩联合成拱承载的施工基坑支护方式，该支护充分利用搅拌桩墙承压和灌注桩的抗弯的性能，搅拌桩墙成拱形布置挡土并作为传力结构，将土压力传至连拱支座处的灌注桩，由灌注桩利用自身的抗弯和抗剪能力承担最终的侧向土压力等荷载,该支护方式受力结构体系合理，能解决传统基坑支护安全性能较差、操作不便以及且对周边建筑物安全影响较大等问题，同时可以根据基坑挡土高度灵活调整撑梁能适应更多施工环境，还可以作为永久挡土承压结构，节省工程投资，所述搅拌桩平面排列方式为半圆形连接成连拱，其半圆形成拱半径1-2m,拱圈厚度0.4-0.5m，所述灌注桩的直径0.8-1.0m，该结构能够将成拱的搅拌桩上的力传输至灌注桩，使得灌注桩的抗弯和抗剪能力充分发挥，且能够实现顶部水平位移可控制在6cm以内，竖直位移可控制在10cm以内，可有效防止周边建筑物等开裂，保证基坑的安全，所述基坑深度较深，跨度较小时，灌注桩顶部可设撑梁，撑梁宜采用钢管或工字钢，焊接于所述灌注桩顶部预设钢板支撑点处，支撑梁跨度大于10m时需在中部加强，该结构能够进一步加强灌注桩的支护作用，所述水泥搅拌桩的水泥搅拌配合比：水灰比0.48、水泥掺量12％、每米掺灰量46.25kg、高效减水剂0.5％，该原料配比的搅拌桩结构稳定，抗性良好，能够有效对基坑起到支护作用。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种搅拌桩与灌注桩联合成拱承载的施工基坑支护方式，其特征在于，所述支护方式为：在基坑边缘先进行水泥土搅拌桩施工，水泥土搅拌桩平面排列方式为半圆形连接成连拱，搅拌桩施工完成后，在拱趾处进行灌注桩施工，连拱拱圈直径及灌注桩直径，根据基坑深度和地质条件可适度调整；搅拌桩墙成拱承担挡土和将土压力传至连拱支座处的灌注桩，由灌注桩利用自身的抗弯和抗剪能力承担最终的侧向土压力等荷载；施工基坑深度大，侧向土压力大，需要借助横向撑梁来维持灌注桩的稳定。

2.根据权利要求1所述的搅拌桩与灌注桩联合成拱承载的施工基坑支护方式，其特征在于，所述搅拌桩平面排列方式为半圆形连接成连拱，其半圆形成拱半径1-2m,拱圈厚度0.4-0.5m。

3.根据权利要求1所述的搅拌桩与灌注桩联合成拱承载的施工基坑支护方式，其特征在于，所述灌注桩的直径0.8-1.0m，为钢筋混凝土结构，能够承担弯矩作用。

4.根据权利要求1所述的搅拌桩与灌注桩联合成拱承载的施工基坑支护方式，其特征在于，所述基坑深度较深达到6m，跨度较小时，灌注桩顶部可设撑梁，撑梁宜采用钢管或工字钢，焊接于所述灌注桩顶部预设钢板支撑点处，支撑梁跨度大于10m时需在中部加强。

5.根据权利要求1所述的搅拌桩与灌注桩联合成拱承载的施工基坑支护方式，其特征在于，所述搅拌桩的水泥搅拌配合比：水灰比0.48、水泥掺量12％、每米掺灰量46.25kg、高效减水剂0.5％。

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