CN111705786A - 一种复合地层地下连续墙与钻孔灌注桩竖向结合施工的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合地层地下连续墙与钻孔灌注桩竖向结合施工的方法，步骤如下：(1)槽壁加固及导墙施工：地下连续墙两侧采用双轴搅拌桩进行槽壁加固，导墙采用倒“L”型；(2)地连墙槽段和桩孔施工：利用成槽机和旋挖钻机循环施工，完成地连墙槽段和桩孔施工后，清理沉渣；(3)将制作完成的地连墙钢筋笼和桩钢筋笼整体吊装，吊装完成后，再次清除地连墙槽段和桩孔内沉渣；(5)采用导管法灌注混凝土，墙桩整体一次浇筑完成。本发明提供的施工方法，通过在地下连续墙底部设置钻孔灌注桩，墙桩竖向结合，用桩嵌岩深度，代替地下连续墙嵌岩深度，实现在软硬结合地层中快速成槽，解决了地下连续墙嵌岩施工的难题，经济、高效的完成施工。

Description

一种复合地层地下连续墙与钻孔灌注桩竖向结合施工的方法

技术领域

本发明属于地下工程技术领域，具体涉及一种复合地层地下连续墙与钻孔灌注桩竖向结合施工的方法。

背景技术

地下连续墙开挖技术起源于欧洲。它是根据打井和石油钻井使用泥浆和水下浇注混凝土的方法而发展起来的，1950年在意大利米兰首先采用了护壁泥浆地下连续墙施工，20世纪50～60年代该项技术在西方发达国家及前苏联得到推广，成为地下工程和深基础施工中有效的技术。

地下连续墙是基础工程在地面上采用一种挖槽机械，沿着深开挖工程的周边轴线，在泥浆护壁条件下，开挖出一条狭长的深槽，清槽后，在槽内吊放钢筋笼，然后用导管法灌筑水下混凝土筑成一个单元槽段，如此逐段进行，在地下筑成一道连续的钢筋混凝土墙壁，作为截水、防渗、承重、挡水结构。其施工振动小，墙体刚度大，整体性好，施工速度快，可省土石方，可用于密集建筑群中建造深基坑支护及进行逆作法施工。适用于建造建筑物的地下室、地下商场、停车场、地下油库、挡土墙、高层建筑的深基础、逆作法施工围护结构，工业建筑的深池、坑、竖井等。

随着我国经济的发展，各主要城市均在建设城市轨道交通工程，目前国内在软土层中施做地下连续墙的施工技术已经相当成熟，但是在软硬结合地层中，嵌岩式地下连续墙的施工技术仍处于初步的发展阶段，在应用和实践方面的资料非常有限。可以预期的是，为了适应城市化发展的要求，随着越来越多的地下空间的开发利用，将会有越来越多的地下连续墙，需要在嵌岩或更加困难的条件下进行施工。

参考国内软土地区入岩型地下连续墙施工中，以双轮铣槽机应用比较。双轮铣槽机成槽施工效率较高，但成槽成本以及进出场费用较高；冲孔桩机施工进尺慢，周期长，震动对槽壁的扰动较大，不适宜在紧邻建筑物处施工，特别是淤泥等软土地区不宜使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合地层地下连续墙与钻孔灌注桩竖向结合施工的方法，通过在地下连续墙底部设置两根钻孔灌注桩，用桩嵌岩深度，代替地下连续墙嵌岩深度，解决了地下连续墙嵌岩施工的难题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种复合地层地下连续墙与钻孔灌注桩竖向结合施工的方法，步骤如下：

(1)槽壁加固及导墙施工：地连墙槽段两侧采用双轴搅拌桩进行槽壁加固，导墙采用倒“L”型，导墙内设置0.3×0.3mC30砼支撑，水平间距3m，竖向间距1m，上下交叉布置；

(2)地连墙槽段和桩孔施工：结合每幅地下连续墙长度，在导墙面上准确定位出钻孔灌注桩的中心位置做好标记，采用成槽机分步骤开挖地连墙槽段，先抓至墙底设计标高以上3～5米位置停止开挖，预留3～5米厚黏土层作为旋挖钻的引导土层，以确保旋挖钻机成孔位置以及垂直度；然后利用旋挖钻机在岩石层钻孔，钻孔完成形成桩孔后再利用成槽机抓除剩余的引导土层，最后清除地连墙槽段和桩孔内的沉渣；

(3)钢筋笼吊装：将制作完成的地连墙钢筋笼和桩钢筋笼整体吊装，下放至地连墙槽段和桩孔内；吊放完成后，再次清除地连墙槽段和桩孔内的沉渣；地连墙钢筋笼和桩钢筋笼组成的一体式钢筋笼：包括固定连接的地连墙钢筋笼和桩钢筋笼，桩钢筋笼的上部嵌入地连墙钢筋笼内部；地连墙钢筋笼的顶部为喇叭口形状；桩钢筋笼的顶部固定有导向钢筋。地连墙钢筋笼包括交错设置的地连墙纵向主筋、地连墙横向分布筋、地连墙横向桁架以及地连墙纵向桁架。地连墙纵向桁架的内部焊接有连续设置的“X”型纵向加强钢筋，所述地连墙横向桁架的内部焊接有连续设置的“X”型横向加强钢筋；“X”型纵向加强钢筋和“X”型横向加强钢筋能够提高其结构的整体刚度。

桩钢筋笼包括若干个竖向主筋、环绕竖向主筋的螺旋筋以及加强箍筋。所述竖向主筋选用Φ32HRB400钢筋，螺旋筋选用@100～250Φ14HRB400钢筋；所述桩钢筋笼与地连墙钢筋笼之间焊接有连接钢筋，所述桩钢筋笼顶部锚固在地连墙钢筋笼内。

(4)混凝土浇筑：采用导管法灌注混凝土，地下连续墙与钻孔灌注桩一次整体浇筑成型，最终形成地下连续墙与钻孔灌注桩竖向结合的结构。

进一步方案，步骤(1)中，所述槽壁加固的深度为地面以下1m至9m，槽壁加固水泥采用普通硅酸盐水泥。水泥掺量为15％，水灰比为1.2～1.5，注浆压力0.4～0.6Mpa；导墙厚度为200～250mm，导墙深度为1.8～2.0m，导墙进入原状土中大于0.4m，导墙主筋采用HRB400Φ14@200,分布钢筋采用HRB400Φ12@200。

进一步方案，步骤(2)中，成槽机在地连墙槽段施工时，在其履带下铺设钢板，钢板下垫麻袋。以减少对地面震动影响，相应减少对槽壁的影响。施工过程中，抓斗应遵循原则即：轻提慢放、严禁蛮抓。地连墙槽段施工前，每10～12米在槽段内进行地质补勘，取芯至岩石层深处不少于1m，准确确定不同岩层深度；旋挖钻机钻孔过程中，在导墙两端设置临时型钢支撑，减少导墙变形。

进一步方案，步骤(2)中，清除槽底以及孔内的沉渣采用并列式气举反循环清孔方法。气举反循环清孔导管要做好密封，不得漏气。每一幅墙按三处清孔，先墙后桩，导管要逐步下放，防止清孔过程中沉渣堵塞导管，最终将管口下部至距槽底或孔底0.1m清孔效果最佳。清孔过程中，上下活动导管，提高清孔效率。

进一步方案，步骤(2)中，地连墙槽段和桩孔施工过程中，保持泥浆液面的稳定，泥浆液面保持在导墙面以下0.2～0.4m，过程中及时补充泥浆。泥浆储备满足2幅槽的用量。对于成孔后放置时间较长的孔，底部泥浆比重较大，用正循环将新泥浆于其混合均匀，再用反循环清孔，边清渣边加新泥浆，直至沉渣和泥浆指标都符合要求。

进一步方案，步骤(3)中，再次清除地连墙槽段和桩孔内沉渣采用内置式气举反循环和正循环相互结合清孔方法。

本发明提供的有益效果如下：

(1)本发明的目的是提供一种复合地层地下连续墙与钻孔灌注桩竖向结合施工的方法，通过在地下连续墙底部设置两根钻孔灌注桩，用桩嵌岩深度，代替地下连续墙嵌岩深度，通过地下连续墙与桩的结合构造措施，解决了地下连续墙嵌岩施工的难题，实现在软硬结合地层中快速成槽，经济、高效的完成施工。

(2)本方法提供地连墙槽段和桩孔施工参数，地下连续墙与钻孔灌注桩的结合构造措施，该方法经济合理，操作简单，成本费用低，为地下工程嵌岩围护体系的一种创新，为日后同类工程提供了技术参数。

附图说明

图1为地下连续墙与钻孔灌注桩结合体系断面图；

图2为钻孔灌注桩的桩孔定位示意图；

图3为地连墙槽段和桩孔施工第一阶段示意图；

图4为地连墙槽段和桩孔施工第二阶段示意图；

图5为地连墙槽段和桩孔施工第三阶段示意图；

图6为地连墙钢筋笼和桩钢筋笼组成的一体式钢筋笼的主视图；

图7为地连墙钢筋笼和桩钢筋笼组成的一体式钢筋笼的侧视图；

图8为地连墙钢筋笼和桩钢筋笼组成的一体式钢筋笼的俯视图；

图9为桩钢筋笼配筋图；

图10为图9中B-B方向的断面图；

图11为图9中A-A方向的断面图；

附图标记：1-地下连续墙，101-地连墙槽段，2-钻孔灌注桩，201-桩孔，3-槽钢，4-护桩点，5-成槽机液压抓头，6-膨润土泥浆，7-黏土层，8-岩石层，9-旋挖钻机，10-竖向主筋，11-螺旋筋，12-加强箍筋，13-地连墙纵向主筋，14-地连墙横向分布筋，15-连接钢筋，16-地连墙纵向桁架，17-地连墙横向桁架，18-导向钢筋，19-“X”型纵向加强钢筋，20-“X”型横向加强钢筋。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

工程背景

宁波市轨道交通2号线二期土建工程红联站为2号线和6号线的“T”型换乘车站，采用地下连续墙支护体系，其中最深地下连续墙达到55m，其中6号线共计25幅入岩，2号线共计15幅入岩，地下连续墙嵌入强风化岩不少于2m，桩嵌入强风化岩不少于3.5m，或嵌入中风化岩不少于2.5m。

强风化晶屑玻屑熔结凝灰岩，风化较强烈，节理裂隙发育，裂隙面见铁锰质浸染，岩芯呈碎块状、块状，敲击声哑，属极软岩，岩石天然抗压强度小于5.0MPa，岩体基本质量等级为V类。中等风化晶屑玻屑熔结凝灰岩，岩质坚硬，岩体较完整，平均值为62.04MPa，标准值为53.28MPa，属坚硬岩。上部分布淤泥层软土，具有天然含水量高，压缩性高、触变性强、流变性强、强度低，透水性低等特点，属于典型的上软下硬的复合地层。

针对上述复合地层，本发明根据基坑围护体系受力特点，采用地层地下连续墙与钻孔灌注桩竖向结合体系，如图1所示，即在地下连续墙1底部设置两根Φ1000钻孔灌注桩2，两根钻孔灌注桩2分别位于地下连续墙1长度的三分之一处，使其受力均匀；根据岩层强度、完整性，确定墙和桩嵌入不同岩层的深度，保证基坑整体稳定性。地下连续墙墙底嵌岩强风化岩2m，桩嵌入岩层。

本发明采用的地下连续墙与钻孔灌注桩竖向结合施工的方法，如图1-5所示，步骤如下：

(1)槽壁加固及导墙施工：

地连墙槽段两侧采取Φ700@500mm双轴搅拌桩加固，槽壁加固深度为地面以下1m至9m。槽壁加固水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水泥掺量为15％；

导墙采用倒“L”型，采用C25砼，导墙进入原状土中大于0.4m。导墙主筋采用HRB400Φ14@200，分布钢筋采用HRB400Φ12@200；导墙内设置0.3×0.3mC30砼支撑，水平间距3m，竖向间距1m，上下交叉布置。

(2)地连墙槽段和桩孔施工：

结合每幅地下连续墙1长度，在导墙面上准确定位出钻孔灌注桩2的中心位置，在地连墙槽段的槽口采用[10号槽钢3限位并做好标记；

地连墙槽段101采用成槽机成槽，按照三序成槽，先两侧后中间，成槽机液压抓头5先抓至墙底设计标高以上3～5米位置停止开挖，预留约3～5米厚黏土层7作为旋挖钻的引导土层，确保旋挖钻机9成孔位置以及垂直度；

旋挖钻机9在槽口，准确对位，误差小于5cm，然后垂直下放钻杆至槽底。旋挖钻机9在黏土层7按照正常速度与参数控制，钻至岩石层8时需要根据实际情况更换钻头，其中：在强风化岩采用截齿筒钻钻进，缓慢加压钻进，钻进压力控制在1～5MPa，钻进速度0.3～0.5m/h，每钻进30cm左右，提升钻头一次，循环钻进，直至钻进中风化岩面；

旋挖钻机钻进中风化岩面30cm以下，更换成合金牙轮钻头，继续在中风化岩中钻进，逐步加压钻进，钻进压力控制在25～30MPa，钻进速度0.1～0.2m/h,每钻进0.6～0.8m，然后筒钻取芯钻头取除岩层。循环最终至设计桩底标高；采用超声波对桩孔进行检测，根据超声波检测图像，并采用4米长，直径0.6m探笼进行验孔，准确确定桩孔201实际位置，并在导墙面进行标识；

利用成槽机液压抓头5抓除剩余的引导土层，采用成槽机抓除至设计墙趾标高，对成槽过程中，流入桩孔内沉渣，再次采用钻机进行清渣，在地连墙槽段101和桩孔201施工过程中保持泥浆液面的稳定，泥浆为膨润土泥浆6，采用优质钠级膨润土造浆，各项指标满足规范要求；最后清除地连墙槽段和桩孔内的沉渣，采用并列式气举反循环清孔方法，具体步骤如下：

按照先槽后孔的顺序清除沉渣，排渣管径为Φ250钢管，壁厚6mm，气管为Φ50，距离管底0.5m，气压控制在0.7～1MPa；清孔时，气举反循环清孔导管要做好密封，不得漏气。每一幅墙按三处清孔，先槽后孔，导管要逐步下放，防止清孔过程中沉渣堵塞导管，最终将管口下部至距槽底或孔底0.1m清孔效果最佳。清孔过程中，上下活动导管，提高清孔效率。

(3)钢筋笼吊装：将制作完成的地连墙钢筋笼和桩钢筋笼整体吊装，下放至地连墙槽段和桩孔内；吊放完成后，采用内置式气举反循环和正循环相互结合清除沉渣。地连墙钢筋笼和桩钢筋笼组成的一体式钢筋笼的结构如图6-11所示：包括固定连接的地连墙钢筋笼和桩钢筋笼，所述桩钢筋笼的上部嵌入地连墙钢筋笼内部；所述地连墙钢筋笼的顶部为喇叭口形状；所述桩钢筋笼的顶部固定有导向钢筋18。所述地连墙钢筋笼包括交错设置的地连墙横向分布筋14、地连墙纵向主筋13、地连墙横向桁架16以及地连墙纵向桁架17。所述地连墙纵向桁架16的内部焊接有连续设置的“X”型纵向加强钢筋19，所述地连墙横向桁架16的内部焊接有连续设置的“X”型横向加强钢筋20；“X”型纵向加强钢筋19和“X”型横向加强钢筋20能够提高其结构的整体刚度。

所述桩钢筋笼包括若干个竖向主筋10、环绕竖向主筋的螺旋筋11以及加强箍筋12。所述竖向主筋10选用Φ32HRB335钢筋，螺旋筋11选用@100～250Φ14HRB335钢筋；所述桩钢筋笼与地连墙钢筋笼之间焊接有连接钢筋15，所述桩钢筋笼顶部锚固在地连墙钢筋笼内。

(4)混凝土浇筑：

检测各项指标合格后，采用导管法水下灌注混凝土，导管直径为Φ250，采用丝扣连接，第一节导管底部斜向60°进行剖口处理；根据桩孔深度，合理配置导管，导管要伸入桩孔内，第一节导管长度与桩孔长度相同；混凝土浇筑确保连续性，首盘混凝土方量保证导管埋置在地下连续墙底以上2m，首盘混凝土浇筑完成后，及时拆除第一节导管；混凝土在灌注过程中，导管随混凝土灌注及时拆除；地下连续墙与钻孔灌注桩一次整体浇筑成型，最终形成地下连续墙与钻孔灌注桩竖向结合的结构。

作为优选的实施方式，本发明提供的方法在施工过程中，还需要注意一下几点：

(1)成槽机施工时，在其履带下铺设钢板，钢板下垫麻袋。以减少对地面震动影响，相应减少对槽壁影响。施工过程中，抓斗应遵循原则即：轻提慢放、严禁蛮抓。地连墙槽段施工前，每10～12米在槽段内进行地质补勘，取芯至岩石层深处不少于1m，准确确定不同岩层深度；旋挖钻机钻孔过程中，在导墙两端设置临时型钢支撑，减少导墙变形。

(2)旋挖钻机在岩层钻进过程中，特别是软硬交界面时，要慢速低压钻进，保证桩位的垂直度，每次钻进深度控制在0.3～0.6m，不易一次钻到底。

(3)地下连续墙幅宽不大于6m，采用双导管灌注混凝土，导管与桩孔位置保证一致，位于副宽的三分之一处，当幅宽大于6m，采用三根导管灌注混凝土，在两根桩孔中间增加一根导管，第三根导管采用汽车泵配合混凝土灌注。

(4)桩的钢筋笼，顶部设置Φ10引导钢筋，防止导管下放过程中挂住钢筋，桩的钢筋笼中心位置在地下连续墙钢筋上进行标识，在下放过程中，以便对位。

(5)地连墙槽段和桩孔施工过程中，采用优质膨润土造浆，保持泥浆液面的稳定，泥浆液面保持在导墙面以下0.2～0.4m，过程中及时补充泥浆。泥浆储备满足2幅槽的用量。对于成孔后放置时间较长的孔，底部泥浆比重较大，用正循环将新泥浆于其混合均匀，再用反循环清孔，边清渣边加新泥浆，直至沉渣和泥浆指标都符合要求。

(6)嵌岩地下连续墙施工，加强设备管理和保养工作，确保每幅施工的连续性，尽量缩短各工序之间的衔接时间。施工过程中，加强对周边环境监测。

Claims (6)

1.一种复合地层地下连续墙与钻孔灌注桩竖向结合施工的方法，其特征在于：步骤如下：

(1)槽壁加固及导墙施工：地连墙槽段两侧采用双轴搅拌桩进行槽壁加固，导墙采用倒“L”型，导墙内设置砼支撑；

(2)地连墙槽段和桩孔施工：结合每幅地下连续墙长度，在导墙面上准确定位出钻孔灌注桩的中心位置做好标记，采用成槽机分步骤开挖地连墙槽段，先抓至地下连续墙墙底设计标高以上3～5米位置停止开挖，预留3～5米厚黏土层作为旋挖钻的引导土层；然后利用旋挖钻机在岩石层钻孔，钻孔完成形成桩孔后再利用成槽机抓除剩余的引导土层，最后清除地连墙槽段和桩孔内的沉渣；

(3)钢筋笼吊装：将制作完成的地连墙钢筋笼和桩钢筋笼整体吊装，下放至地连墙槽段和桩孔内；吊放完成后，再次清除地连墙槽段和桩孔内的沉渣；

(4)混凝土浇筑：采用导管法灌注混凝土，地下连续墙与钻孔灌注桩一次整体浇筑成型，最终形成地下连续墙与钻孔灌注桩竖向结合的结构。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述槽壁加固的深度为地面以下1m至9m，槽壁加固水泥采用P.O42.5级的普通硅酸盐水泥；导墙厚度为200～250mm，导墙深度为1.8～2.0m，导墙进入原状土中大于0.4m。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中，成槽机施工时，在其履带下铺设钢板，钢板下垫麻袋；地连墙槽段施工过程前，每10～12米在地连墙槽段内进行地质补勘，取芯至岩石层深处不少于1m，准确确定不同岩层深度；旋挖钻机钻孔过程中，在导墙两端设置临时型钢支撑，减少导墙变形。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中，清除地连墙槽段和桩孔内的沉渣采用并列式气举反循环清孔方法。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中，地连墙槽段和桩孔施工过程中，保持泥浆液面的稳定，泥浆液面保持在导墙面以下0.2～0.4m，过程中及时补充泥浆。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)中，再次清除地连墙槽段和桩孔内的沉渣采用内置式气举反循环和正循环相互结合清孔方法。

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