CN111501772A - Smw工法桩结合注浆钢管支撑支护施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基坑支护的技术领域，公开了SMW工法桩结合注浆钢管支撑支护施工方法，包括以下步骤：1)设计施工SMW工法桩；2)施工钢管；3)钢管注浆；4)浇筑冠梁；5)分层分段挖开土体；6)施工预装式钢板、呸筋垫层以及止水钢板；在SMW工法桩支护的基础上，设置用于支撑SMW工法桩上端的钢管，而SMW工法桩为基坑侧壁土层提供支撑；钢管的另一端嵌入土体，形成对SMW工法桩顶部的支撑，且钢管的另一端具有多个出浆孔，当对钢管通过高压注入水泥浆液时，水泥浆液通过出浆孔流出，水泥浆液将土层硬化，提高该范围内土体的承载力，使钢管对SMW工法桩的支撑效果更佳，从而使SMW工法桩对基坑侧壁土层的支撑效果更佳，解决了基坑坑顶易变形的问题。

Description

SMW工法桩结合注浆钢管支撑支护施工方法

技术领域

本发明涉及基坑支护的技术领域，特别涉及SMW工法桩结合注浆钢管支撑支护施工方法。

背景技术

目前，在应对基坑开挖深度不大于8m的垂直支护方式，常采用支护桩结合预应力锚筋支护、支护桩结合对撑或角撑支护，或以大直径灌注桩悬臂支护等方式。

现有技术中，由于各地政府出台基坑支护结构严禁出用地红线的规定，导致大直径灌注桩结合预应力锚筋锚杆支护形式在用地红线与基坑开挖边线距离较近时无法应用，而采用大直径灌注桩悬臂支护方式，坑顶位移变形较大，在坑顶附近有建筑物等需严格控制坑顶变形时不适用。

发明内容

本发明的目的在于提供SMW工法桩结合注浆钢管支撑支护施工方法，旨在解决现有技术中，基坑坑顶易变形的问题。

本发明是这样实现的，SMW工法桩结合注浆钢管支撑支护施工方法，包括以下步骤：

1)设计施工SMW工法桩：通过搅拌桩机对所述搅拌桩进行施工，在设定位置进行喷浆下钻，然后通过吊机将H型钢下放，至设计标高，形成所述SMW工法桩，然后将所述SMW工法桩临时固定，直至水泥浆液硬化。

2)施工钢管；所述钢管的一端支撑所述SMW工法桩，所述钢管的另一端沿远离所述SMW工法桩的方向朝下延伸嵌入土体内，且所述钢管的另一端形成有多个出浆孔，所述出浆孔将所述钢管内部与外界相连通。

3)钢管注浆；往所述钢管内注浆，水泥浆液从所述出浆孔溢出，将所述钢管周围的土层硬化，使所述钢管周围的土层连成一体。

4)浇筑冠梁；将钢垫板焊接锚筋锚入冠梁内，浇筑冠梁，随后开挖沟槽为焊接所述钢管与所述钢垫板提供施工空间，将所述钢垫板与所述钢管的一端固定，使所述冠梁与所述钢管连成整体。

5)分层分段开挖土体；先开挖基坑边缘土体，再开挖基坑中的土体，使所述钢管的一端显露，所述钢管的另一端嵌入在土体内。

6)施工预装式钢板、配筋垫层以及止水钢板；当土体开挖至设计深度后，及时进行所述预装式钢板的施工，然后在所述预装式钢板上施工配筋垫层，最后施工所述止水钢板。

进一步的，步骤2)中，多个所述出浆孔呈梅花形布置，且所述出浆孔不少于8个。

进一步的，所述出浆孔上设有止回阀。

进一步的，步骤3)中，每间隔1.5h注浆一次，单根搅拌桩水泥用量不小于3000kg，且注浆压力控制在1.52Mpa。

进一步的，步骤4)中，所述冠梁具有朝向所述钢管的朝向面，所述朝向面与所述钢管垂直布置，所述锚筋与所述朝向面垂直，所述钢垫板与所述朝向面相贴合。

进一步的，多个所述锚筋间隔环绕焊接在所述钢垫板的外周。

进一步的，步骤4)中，所述钢管的外壁焊接有三角板，所述三角板呈三角形状，所述三角板的一边与所述钢管的外壁焊接固定，所述三角板的另一边与所述钢垫板焊接固定。

进一步的，所述钢管的另一端端部呈圆锥形，形成锥状端，所述锥状端上具有多个出浆条，所述出浆条沿所述钢管的长度方向延伸布置；且多个所述出浆条沿所述锥状端间隔环绕布置。

进一步的，步骤5)中，土体开挖完毕后，在所述H型钢的前后两侧设置排水沟。

进一步的，步骤2)中，所述SMW工法桩结合注浆钢管支撑支护施工方法包括多根所述钢管，多根所述钢管沿所述基坑侧壁的延伸方向间隔布置；在施工所述钢管前，先测试单根所述钢管注浆后的承载力，以此确定所述钢管之间的间隔。

与现有技术相比，本发明提供的SMW工法桩结合注浆钢管支撑支护施工方法，在SMW工法桩支护的基础上，设置用于支撑SMW工法桩上端的钢管，而SMW工法桩为基坑侧壁土层提供支撑；其中，钢管的另一端嵌入土体，形成对SMW工法桩顶部的支撑，且钢管的另一端具有多个出浆孔；当对钢管通过高压注入水泥浆液时，水泥浆液通过出浆孔流出，将出浆孔周围的土层硬化，提高该范围内土体的承载力，进一步固定钢管，使钢管对SMW工法桩的支撑效果更佳，从而使SMW工法桩对基坑侧壁土层的支撑效果更佳，解决了基坑坑顶易变形的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的SMW工法桩结合注浆钢管支撑支护施工方法步骤的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的SMW工法桩结合注浆钢管支撑支护的立体示意图；

图3是本发明实施例提供的钢管与冠梁连接的立体示意图；

图4是本发明实施例提供的图2中A处的放大示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

参照图1-4所示，为本发明提供较佳实施例。

本发明提供的SMW工法桩结合注浆钢管支撑支护施工方法，包括以下步骤：

1)设计施工SMW工法；测量放线，开挖导槽以及定位；根据围护中心线开挖工作槽沟，并在工作槽沟两侧铺设导向定位型钢，并用点焊进行固定。

根据定位，利用搅拌桩机对搅拌桩进行施工，喷浆下钻，将水泥喷入土体并充分搅拌，使水泥与土发生一系列物理化学反应，使软土硬结而提高地基强度，本实施例中使用三轴搅拌桩，由于钻孔深度大于孔铿深度，选用长螺旋引孔施工方案，待桩机就位，站稳调平，使钻头对准桩位，偏差不大于50mm，垂直度控制在1％以内，钻孔时，先慢后快，根据土层情况调整钻孔速度，并做好记录；待钻至预定深度后，钻杆提出地面、钻机移开后，及时清理钻孔周围的泥士，以防坍孔。

引孔完毕，立即压桩；沉桩过程中注意沉桩压力和沉桩速度控制，以压力控制为主，沉桩深度尽可能接近设计标高。

将钢板焊接加工成H型钢10，保证H型钢10质量合格后，使用吊机将H型钢10吊装下放，将H型钢10***水泥浆液中，与搅拌桩以及水泥浆液一同组成SMW工法桩，且SMW工法桩紧贴基坑侧壁土层布置，为基坑侧壁土层提供支撑，待SMW工法桩达至设定标高后，将其临时固定，直至水泥浆液硬化，并在水泥硬化前，将置换出来的水泥浆液集中清理回收。

位于基坑内的水泥浆液在H型钢10下放之前，需要对其进行搅拌，一般取用直径650mm的搅拌桩进行搅拌，对于基坑图纸条件较差或基坑周边环境对基坑开挖变形较为敏感的选用直径850mm或1000mm的搅拌桩进行搅拌，各个搅拌桩之间的桩间距根据计算以及抗渗要求选择。

进一步的，搅拌桩的水泥掺入比取值不低于24％，将土与水泥搅拌，使土层与水泥浆液固定，连成一体，对地基加固。

本实施例使用的H型钢10采用HN700x300x13x24，钢材为Q235B号的型钢，可根据计算选取符合强度要求的型钢；H型钢10在水泥浆液搅拌施工结束后30min内***，在水泥浆液凝固前***，有利于H型钢10***以及水泥浆液与H型钢10之间的固定，且在***H型钢10之前应先检验其平整度以及接头焊缝质量，并在H型钢10外侧涂上隔离剂。

2)施工钢管20；本实施例使用直径在200mm至350mm之间的Q345无缝钢管20，具体钢管20直径根据基坑深度与土体参数计算选取。钢管20的一端支撑SMW工法桩，另一端沿远离SMW工法桩的方向倾斜延伸嵌入土体内，且钢管20的另一端2000mm范围内布置有多个出浆孔21，本实施例中，出浆孔21的数量不少于8个，呈梅花形布置，直径为6mm至8mm，出浆孔21将钢管20内部与外界相连通，如此布置能确保从出浆孔21溢出的水泥浆液均匀散布在钢管20的另一端周围的土层，并且在出浆孔21上布置有止回阀22，防止水泥浆液倒灌；将钢管20安装完毕后，从钢管20的一端往钢管20内注浆，水泥浆液沿着钢管20流至钢管20的另一端，并从出浆孔21流出，与钢管20另一端接触的土层固定，形成硬化土层区，增强了固定支撑的效果。

施工前，先对钢管20进行试验，测试单根钢管20的承载力，计算单根钢管20的水平支撑力，以此确定钢管20之间的间距。

另外，钢管20的另一端呈圆锥状，形成锥状端23，锥状端23上形成有多个出浆条24，出浆条24沿钢管20的长度方向延伸布置，将钢管20内部与外界连通，多个出浆条24沿锥状端23间隔环绕布置，这样可以保证从钢管20内喷出的水泥浆液均匀分布，使钢管20周围的土层均成为硬化土层。

3)钢管20注浆；本实施例中的注浆液采用P.042.5普通水泥砂浆，注浆时分三次注浆，每间隔1.5h注浆一次，注浆水灰比控制在0.5至0.6，单根钢管20水泥量不小于3000kg，注浆流量精致在20～30L/min，注浆最终完成标准以单根水泥控制量和最终注浆压力控制在1.52Mpa，本实施例使用高压注浆，使水泥浆液通过高压剂入土体，在钢管20周围形成一定范围的硬化土区，提高该范围内土体的承载力，使支护效果更好。

4)浇筑冠梁11；钢管20注浆完成后，在SMW工法桩的一端设置冠梁11，将钢垫板14焊接锚筋13锚入冠梁11内，多根锚筋13间隔环绕布置在钢垫板14的周边，然后浇筑冠梁11，使钢垫板14与冠梁11固定，待冠梁11达到设计强度要求后，在钢管20上焊接三角板15，使钢管20与钢垫板14固定，从而使冠梁11与钢管20连成整体。

其中，冠梁11的端部朝向钢管20的方向延伸，并形成一朝向钢管20的朝向面12，朝向面12与钢管20垂直，钢垫板14贴合在朝向面12上，锚筋13的一端与钢垫板14焊接，另一端朝向面12的方向延伸，并垂直于朝向面12嵌入冠梁11内，将钢垫板14与冠梁11固定；而钢垫板14的另一端与钢管20抵接，通过三角板15将钢垫板14与钢管20固定，从而使冠梁11与钢管20连成整体。

三角板15呈三角状，三角板15的一边焊接固定钢管20的外侧壁，另一边与钢垫板14固定，多个三角板15环绕钢管20的外侧壁间隔布置，将钢管20与钢垫板14连成整体。

5)分层分段挖开土体；由于本实施例中的钢管20倾斜***土体内，导致基坑边垫层上方土体较难挖处，因此本实施例采用先开挖坑边土体，再开挖坑中土体，实行分层分段开挖，直至设计深度，为基坑开挖底标高，钢管20另一端嵌入在基坑开挖底标高下方土层。

6)施工预装式钢板、配筋垫层以及止水钢板；将土体开挖至设计深度后，及时进行预装式钢板的施工，钢板的尺寸可通过符合水泥垫层承载力和基坑分块区域范围综合确定，然后在预装式钢板上现浇配筋垫层，在本实施例中配筋垫层的施工厚度为100～200mm。

上述提供的SMW工法桩结合注浆钢管支撑支护施工方法，在SMW工法桩支护的基础上，设置用于支撑SMW工法桩上端的钢管20，而SMW工法桩为基坑侧壁土层提供支撑；其中，钢管20的另一端嵌入土体，形成对SMW工法桩上端的支撑，且钢管20的另一端具有多个出浆孔21；当对钢管20通过高压注入水泥浆液时，水泥浆液通过出浆孔21流出，将出浆孔21周围的土层硬化，提高该范围内土体的承载力，进一步固定钢管20，使钢管20对SMW工法桩的支撑效果更佳，从而使SMW工法桩对基坑侧壁土层的支撑效果更佳，解决了基坑坑顶易变形的问题。

在SMW工法桩的两侧土体设置有排水沟16，在排水沟16上安装止水钢板，通过止水钢板进行止水，防渗漏，避免水蔓延至施工区域。

沿基坑侧壁的方向，SMW工法桩将基坑侧壁支撑，而多个钢管20沿着基坑侧壁延伸的方向间隔布置，支撑SMW工法桩。

本发明具有如下优点：

1)SMW工法桩是将支撑与防渗结合起来，并同时具有支护土体所需的刚度与防渗功能的支护形式，对基坑侧壁土层进行支撑，现增加钢管20对SMW工法桩的上端进行支护，对SMW工法桩的上端增加一层支护，使SMW工法桩上端的支护效果更佳，解决了基坑土体顶部易变形的问题。

2)本发明使用的钢管20具有出浆孔21，往钢管20内注浆后，浆液会从出浆孔21流出，硬化钢管20周围的土层，大大提升了此区域内土体的承载力，使钢管20的支护效果更好。

3)本发明首先施工SMW工法桩，其次施工钢管20，注浆，待注浆体达到强度要求后即可开挖坑内土体，相教育桩撑、桩锚结构，施工工期约节约30～40％，无内支撑设计方便了挖土机械的施工，大大提升了挖土效率，能明显提升施工速度,便于挖土结束后主体结构的快速施工。

4)本技术中采用SMW工法桩作为基坑的围护桩结构，可与注浆钢管20组合支撑同步或异步施工，从而可实现坑内大面积土方整体开挖，相较于桩撑、桩锚结构，造价约节约15％～25％。

5)基坑施工结束后，注浆钢管20支撑可实现部分回收利用，相较于采用对、角撑设计，节省了大体量的支撑结构，成本降低，节约能耗约20％，低碳环保。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.SMW工法桩结合注浆钢管支撑支护施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)设计施工SMW工法桩：通过搅拌桩机对搅拌桩进行施工，在测定位置进行喷浆下钻，然后通过吊机将H型钢下放，至设计标高，形成所述SMW工法桩，然后将所述SMW工法桩临时固定，直至水泥浆液硬化。

2)施工钢管；所述钢管的一端支撑所述SMW工法桩，所述钢管的另一端沿远离所述SMW工法桩的方向朝下延伸嵌入土体内，且所述钢管的另一端形成有多个出浆孔，所述出浆孔将所述钢管内部与外界相连通。

3)钢管注浆；往所述钢管内注浆，水泥浆液从所述出浆孔溢出，将所述钢管周围的土层硬化，使所述钢管与周围的土层连成一体。

4)浇筑冠梁；将钢垫板焊接锚筋锚入冠梁内，浇筑冠梁，随后开挖沟槽为焊接所述钢管与所述钢垫板提供施工空间，将所述钢垫板与所述钢管的一端固定，使所述冠梁与所述钢管连成整体。

5)分层分段开挖土体；先开挖基坑边缘土体，再开挖基坑中的土体，使所述钢管的一端显露，所述钢管的另一端嵌入在土体内。

6)施工预装式钢板、配筋垫层以及止水钢板；当土体开挖至设计深度后，及时进行所述预装式钢板的施工，然后在所述预装式钢板上施工配筋垫层，最后施工所述止水钢板。

2.如权利要求1所述的SMW工法桩结合注浆钢管支撑支护施工方法，其特征在于，步骤2)中，多个所述出浆孔呈梅花形布置，且所述出浆孔不少于8个。

3.如权利要求1所述的SMW工法桩结合注浆钢管支撑支护施工方法，其特征在于，所述出浆孔上设有止回阀。

4.如权利要求1至3任一项所述的SMW工法桩结合注浆钢管支撑支护施工方法，其特征在于，步骤3)中，每间隔1.5h注浆一次，单根搅拌桩水泥用量不小于3000kg，且注浆压力控制在1.52Mpa。

5.如权利要求1至3任一项所述的SMW工法桩结合注浆钢管支撑支护施工方法，其特征在于，步骤4)中，所述冠梁具有朝向所述钢管的朝向面，所述朝向面与所述钢管垂直布置，所述锚筋与所述朝向面垂直，所述钢垫板与所述朝向面相贴合。

6.如权利要求5所述的SMW工法桩结合注浆钢管支撑支护结构，其特征在于，多个所述锚筋间隔环绕焊接在所述钢垫板的外周。

7.如权利要求5所述的SMW工法桩结合注浆钢管支撑支护施工方法，其特征在于，步骤4)中，所述钢管的外壁焊接有三角板，所述三角板呈三角形状，所述三角板的一边与所述钢管的外壁焊接固定，所述三角板的另一边与所述钢垫板焊接固定。

8.如权利要求1至3任一项所述的SMW工法桩结合注浆钢管支撑支护施工方法，其特征在于，所述钢管的另一端端部呈圆锥形，形成锥状端，所述锥状端上具有多个出浆条，所述出浆条沿所述钢管的长度方向延伸布置；且多个所述出浆条沿所述锥状端间隔环绕布置。

9.如权利要求1至3任一项所述的SMW工法桩结合注浆钢管支撑支护施工方法，其特征在于，步骤5)中，土体开挖完毕后，在所述H型钢的前后两侧设置排水沟。

10.如权利要求1至3任一项所述的SMW工法桩结合注浆钢管支撑支护施工方法，其特征在于，步骤2)中，所述SMW工法桩结合注浆钢管支撑支护施工方法包括多根所述钢管，多根所述钢管沿所述基坑侧壁的延伸方向间隔布置；在施工所述钢管前，先测试单根所述钢管注浆后的承载力，以此确定所述钢管之间的间隔。

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