CN114319388A - 一种在岩溶区既有建筑内部的基坑围护结构施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在岩溶区既有建筑内部的基坑围护结构施工方法，属于城市地下施工技术领域。该在岩溶区既有建筑内部的基坑围护结构施工方法包括：S101、对建筑物内岩溶地区进行勘察；S201、岩溶预处理，根据S101的勘察结果将洞体的大小、充填情况、埋深及地层条件将溶洞分为未填充的溶洞、部分填充的溶洞和全填充的溶洞，对地面洞体进行充填注浆；S301、洞体灌填填补，根据S101的勘察结果判断洞体所处的深度、地层条件，并采用钻孔埋管进行注浆。通过使用本在岩溶区既有建筑内部的基坑围护结构施工方法，减少对周围土体的扰动作用，大大减少了周边地表、建筑物的变形，大大增加了施工效率，减轻了施工成本。
Description
技术领域
本发明涉及城市地下施工技术领域，具体涉及一种在岩溶区既有建筑内部的基坑围护结构施工方法。
背景技术
随着我国经济的发展，城市化进程速度加快，越来越多的城市建筑需要改造增建地下空间，但从资源的利用及对城市环境的保护出发，地下空间的利用及开发不易大拆大建，需要更多在保护周边既有建筑的前提下进行安全且干扰小的施工。
同时，我国南方地区多为岩溶地区，在进行既有建筑内部基坑开挖施工作业时不可避免地将遇到各种不同规模的洞体，包括溶洞和土洞，由于洞体的存在，使得拟建场地地基承载力降低，围岩不稳定，施工作业过程中存在风险，危及施工机械及人员安全。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种在岩溶区既有建筑内部的基坑围护结构施工方法。
本发明提供了一种在岩溶区既有建筑内部的基坑围护结构施工方法，包括以下步骤：
S101、对建筑物内岩溶地区进行勘察；
S201、岩溶预处理，根据S101的勘察结果将洞体的大小、充填情况、埋深及地层条件将溶洞分为未填充的溶洞、部分填充的溶洞和全填充的溶洞，对地面洞体进行充填注浆；
S301、洞体灌填填补，根据S101的勘察结果判断洞体所处的深度、地层条件，并采用钻孔埋管进行注浆；
S401、对洞体进行支护桩施工，采用单浆液和混合黏土砂浆相结合进行填充施工，依次进行测量放样、支护桩桩基沿导向架搅拌下沉、开启灰浆泵边喷浆边提升工法桩桩基、清洗管路和搅拌头，关闭灰浆泵，最后重复步骤S401进行下一根桩的施工；
S501、基坑分层开挖。
较佳的，所述步骤S101中对岩溶地区的进行勘察，并对岩土层进行钻探施工，选用相应钻具、钻压、转速及冲洗液，对岩芯进行采样；记录洞体的位置、规模、埋深、填充物性状和地下水特征。
较佳的，所述步骤S201中对于所述未填充溶洞和部分填充的溶洞，采用水泥砂浆进行注浆填充；对于全填充的溶洞根据填充物的情况确定是否处理，当填充物呈现松散或软塑状时，直接进行注浆填充，当无法判断填充物性质时，填充物采用标准贯入击数进行检验，标准贯入击数大于等于10击的全填充的溶洞不进行注浆填充；标准贯入击数小于10击的全填充的溶洞进行注浆填充；对于规模较大的溶洞采用在安全限界钻孔、采用速凝浆控制边界、减少注浆的范围及注浆量的措施。
较佳的，所述步骤S301中埋深小于两倍的土洞直径、围岩为砂土层的土洞采用振动沉管方式进行充填注浆；溶洞须采用先成孔、后埋入注浆管、并封闭溶洞顶板及注浆管与孔壁间的间隙之后再注浆；溶洞高度大于等于3m的无填充的溶洞和部分填充的溶洞，采用PVC套管注水泥沙浆；对于溶洞高度小于3m的无填充的溶洞和部分填充的溶洞，采用充填封闭法填充溶洞，填料选取水泥砂浆或碎石、干砂。
较佳的，所述步骤S401中，对洞体高度大于等于2m的无填充的洞体和部分充填的洞体用水泥、沙、黏土和水体积配比为1：6：2：4的混合黏土砂浆进行充填和转换；再改用水和水泥体积配比为2：1的单液浆在原孔或原孔周围进行填充挤密；对洞体高度小于2m的部分充填的洞体和全充填的洞体先注水和水泥体积配比为2：1的单液浆进行充填和转换，再改注水和水泥体积配比为1：1的单浆液进行填充挤密。
较佳的，所述步骤S401中桩位遇到中风化岩层的岩芯强度大于15MPa时，需进行引孔，引孔直径200mm，完成引孔后按单孔微扰动工法桩施工工艺流程进行施工；中风化岩层的岩芯强度小于等于15MPa时，不需进行引孔。
较佳的，所述步骤S401中，测量放样，用于确定每一孔位以及注浆深度，接着移动支护桩桩基到达指定桩位、对中，搅拌轴达到设计深度后，将工法桩桩基边搅拌边提升，桩机主轴垂直度偏差不大于1/250。
较佳的，所述步骤S401中，启动支护桩桩基，使支护桩桩基沿导向架搅拌下沉，下沉速度由电气控制装置的电流监测表控制，工作电流不大于额定电流，期间从输浆***补给清水以利钻进；支护桩桩基下沉钻进速度小于1.0m/min，杂填土和粉质黏土的地层中下沉钻进速度小于0.8m/min，圆砾层中钻进速度为0.4m/min，中风化石灰岩岩芯强度小于15MPa时钻进速度为0.03m/min。
较佳的，所述步骤S401中，支护桩桩基下沉到设计深度，开启灰浆泵，待浆液到达喷浆口，按小于1.0m/min的提升速度边喷浆边提升工法桩桩基；配制水泥浆，停滞时间不得超过2小时，搭接施工的相邻支护桩施工间隔不得超过12小时。
较佳的，所述步骤S401中，支护桩桩基喷浆提升至设计顶面标高时，关闭灰浆泵，集料斗中的浆液正好排空，为使土体和浆液搅拌均匀，再次将工法桩桩基边搅拌边下沉，至出地面，向集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中残的水泥浆，直至基本干净，并将粘附在搅拌头的软土清洗干净，最后重复上述步骤进行下一根桩的施工；工法桩采用H型钢密插或隔一插一，同一排内按照打一跳一施工。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的在岩溶区既有建筑内部的基坑围护结构施工方法解决了岩溶发育区既有建筑内部基坑开挖的两大难点，一个是桩基施工过程中地下溶土洞进一步扩展至坍塌造成施工安全事故，二个是桩基施工过程中对既有建筑的扰动所造成的墙体开裂甚至桩基失稳；通过提前勘测地质地貌对地下溶土洞进行分类和预处理，对溶土洞进行填充注浆保证填充后的土体密实；通过使用本在岩溶区既有建筑内部的基坑围护结构施工方法，减少对周围土体的扰动作用，大大减少了周边地表、建筑物的变形，大大增加了施工效率，减轻了施工成本。
附图说明
图1为本发明的填充方案注浆管布置示意图；
图2为本发明的引孔和支护桩桩位布置示意图；
图3为本发明的支护桩法桩跳打示意图；
图4为本发明的流程图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的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。
本发明提供的一种在岩溶区既有建筑内部的基坑围护结构施工方法，包括以下步骤：
S101、对建筑物内岩溶地区进行勘察，并对岩土层进行钻探施工，选用相应钻具、钻压、转速及冲洗液，对岩芯进行采样；记录洞体的位置、规模、埋深、填充物性状和地下水特征；
S201、岩溶预处理，根据S101的勘察结果将洞体的大小、充填情况、埋深及地层条件将溶洞分为未填充的溶洞、部分填充的溶洞和全填充的溶洞，对地面洞体进行充填注浆，岩溶预处理完后，须对处理效果进行检查；注浆加固后的土体应该有良好的均匀性、自力性、密闭，性检查方法为在注浆固结体内钻孔取芯，测得其无侧限强度；取芯宜为注浆孔数的1％，每段不小于1孔；注浆固结体28d的单轴无侧限强度不小于0.2MPa。不满足时重复处理施工；
对于所述未填充溶洞和部分填充的溶洞，采用水泥砂浆进行注浆填充；对于全填充的溶洞根据填充物的情况确定是否处理，填充物采用标准贯入击数进行检验，标准贯入击数大于等于10击的全填充的溶洞不进行注浆填充；标准贯入击数小于10击的全填充的溶洞进行注浆填充；对于规模较大的溶洞采用在安全限界钻孔、采用速凝浆控制边界、减少注浆的范围及注浆量的措施，如图2所示，13为水泥泵车，14为地表，15为钻孔，16为溶洞假定边线，17为已注水泥砂浆，其中钻孔15为多个，钻孔内均设有注浆管，且相邻三个钻孔15在水平面上成三角形分布，钻孔15兼具注浆的功能，在钻孔15完成后，在钻孔15内注浆，其余的钻孔进行排气。
S301、洞体灌填填补，根据S101的勘察结果判断洞体所处的深度、地层条件，并采用钻孔埋管进行注浆；
埋深小于两倍的土洞直径、围岩为砂土层的土洞采用振动沉管方式进行充填注浆；溶洞须采用先成孔、后埋入注浆管、并封闭溶洞顶板及注浆管与孔壁间的间隙之后再注浆；溶洞高度大于等于3m的无填充的溶洞和部分填充的溶洞，采用PVC套管注水泥沙浆；对于溶洞高度小于3m的无填充的溶洞和部分填充的溶洞，采用充填封闭法填充溶洞，填料选取水泥砂浆或碎石、干砂。
S401、对洞体进行支护桩施工，采用单浆液和混合黏土砂浆相结合进行填充施工，依次进行测量放样、支护桩桩基沿导向架搅拌下沉、开启灰浆泵边喷浆边提升工法桩桩基、清洗管路和搅拌头，关闭灰浆泵，最后重复上述步骤进行下一根桩的施工；
溶洞预处理过程中突发事件应急措施归纳为以下两种：
发生掉钻及钻孔塌陷：应及时进行回填、封堵，若塌陷严重应立即撤出人员、机具，待封堵稳定后再避开此钻孔另行施做；
溶洞注浆时严重跑浆：①如果发现注浆压力由大变小，或注浆一段时间后压力无法上升，且注浆量远远大于计算量，则判断为该溶洞为开放性溶洞；②重新对溶洞边界进行探测，确定边界后，再周边采用双液浆做一道止水帷幕，止水帷幕采用间歇、分次压浆，间歇时间六到十小时，分为一到四次压浆；③施工止水帷幕后，再由外向内进行跳孔注浆。
对洞体高度大于等于2m的无填充的洞体和部分充填的洞体用水泥、沙、黏土和水体积配比为1：6：2：4的混合黏土砂浆进行充填和转换；再改用水和水泥体积配比为2：1的单液浆在原孔或原孔周围进行填充挤密；对洞体高度小于2m的部分充填的洞体和全充填的洞体先注水和水泥体积配比为2：1的单液浆进行充填和转换，再改注水和水泥体积配比为1：1的单浆液进行填充挤密；
桩位遇到中风化岩层的岩芯强度大于15MPa时，需进行引孔，引孔直径200mm，引孔设置见下图2，图2中10为引孔桩，11为型钢，12为支护桩，完成引孔后按单孔微扰动工法桩施工工艺流程进行施工；中风化岩层的岩芯强度小于等于15MPa时，不需进行引孔；
测量放样，用于确定每一孔位以及注浆深度，接着移动支护桩桩基到达指定桩位、对中，搅拌轴达到设计深度后，将工法桩桩基边搅拌边提升，桩机主轴垂直度偏差不大于1/250。
启动支护桩桩基，使支护桩桩基沿导向架搅拌下沉，下沉速度由电气控制装置的电流监测表控制，工作电流不大于额定电流，期间从输浆***补给清水以利钻进；支护桩桩基下沉钻进速度小于1.0m/min，杂填土和粉质黏土的地层中下沉钻进速度小于0.8m/min，圆砾层中钻进速度为0.4m/min，中风化石灰岩岩芯强度小于15MPa时钻进速度为0.03m/min；
支护桩桩基下沉到设计深度，开启灰浆泵，待浆液到达喷浆口，按小于1.0m/min的提升速度边喷浆边提升工法桩桩基；配制水泥浆，停滞时间不得超过2小时，搭接施工的相邻支护桩施工间隔不得超过12小时(初凝时间)；
支护桩桩基喷浆提升至设计顶面标高时，关闭灰浆泵，集料斗中的浆液正好排空，为使土体和浆液搅拌均匀，再次将工法桩桩基边搅拌边下沉，至出地面，向集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中残的水泥浆，直至基本干净，并将粘附在搅拌头的软土清洗干净，最后重复上述步骤进行下一根桩的施工，直至施工结束；工法桩采用H型钢密插或隔一插一，同一排内按照打一跳一施工，如图3所示的支护桩跳打顺序，图中为多个支护桩，同一排的支护桩按照1→3→2→5→4→7→6→9→8的顺序进行跳打；
S501、基坑分层开挖，遵循“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的原则，钢支撑根据土方施工进行同步跟进。
本发明的在岩溶区既有建筑内部的基坑围护结构施工方法解决了岩溶发育区既有建筑内部基坑开挖的两大难点，一个是桩基施工过程中地下溶土洞进一步扩展至坍塌造成施工安全事故，二个是桩基施工过程中对既有建筑的扰动所造成的墙体开裂甚至桩基失稳；通过提前勘测地质地貌对地下溶土洞进行分类和预处理，对溶土洞进行填充注浆保证填充后的土体密实；通过使用本在岩溶区既有建筑内部的基坑围护结构施工方法，减少对周围土体的扰动作用，大大减少了周边地表、建筑物的变形，大大增加了施工效率减轻了施工成本。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种在岩溶区既有建筑内部的基坑围护结构施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S101、对建筑物内岩溶地区进行勘察；
S201、岩溶预处理，根据S101的勘察结果将洞体的大小、充填情况、埋深及地层条件将溶洞分为未填充的溶洞、部分填充的溶洞和全填充的溶洞，对地面洞体进行充填注浆；
S301、洞体灌填填补，根据S101的勘察结果判断洞体所处的深度、地层条件，并采用钻孔埋管进行注浆；
S401、对洞体进行支护桩施工，采用单浆液和混合黏土砂浆相结合进行填充施工，依次进行测量放样、支护桩桩基沿导向架搅拌下沉、开启灰浆泵边喷浆边提升工法桩桩基、清洗管路和搅拌头，关闭灰浆泵，最后重复步骤S401进行下一根桩的施工；
S501、基坑分层开挖。
2.如权利要求1所述的在岩溶区既有建筑内部的基坑围护结构施工方法，其特征在于，所述步骤S101中对岩溶地区的进行勘察，并对岩土层进行钻探施工，选用相应钻具、钻压、转速及冲洗液，对岩芯进行采样；记录洞体的位置、规模、埋深、填充物性状和地下水特征。
3.如权利要求1所述的在岩溶区既有建筑内部的基坑围护结构施工方法，其特征在于，所述步骤S201中对于所述未填充溶洞和部分填充的溶洞，采用水泥砂浆进行注浆填充；对于全填充的溶洞根据填充物的情况确定是否处理，当填充物呈现松散或软塑状时，直接进行注浆填充，当无法判断填充物性质时，填充物采用标准贯入击数进行检验，标准贯入击数大于等于10击的全填充的溶洞不进行注浆填充；标准贯入击数小于10击的全填充的溶洞进行注浆填充；
对于面积水平投影范围超过10m2溶洞采用在安全限界钻孔、采用水泥浆控制边界、减少注浆的范围及注浆量的措施。
4.如权利要求1所述的在岩溶区既有建筑内部的基坑围护结构施工方法，其特征在于，所述步骤S301中埋深小于两倍的土洞直径、围岩为砂土层的土洞采用振动沉管方式进行充填注浆；溶洞须采用先成孔、后埋入注浆管、并封闭溶洞顶板及注浆管与孔壁间的间隙之后再注浆；
溶洞高度大于等于3m的无填充的溶洞和部分填充的溶洞，采用PVC套管注水泥沙浆；对于溶洞高度小于3m的无填充的溶洞和部分填充的溶洞，采用充填封闭法填充溶洞，填料选取水泥砂浆或碎石、干砂。
5.如权利要求1所述的在岩溶区既有建筑内部的基坑围护结构施工方法，其特征在于，所述步骤S401中，对洞体高度大于等于2m的无填充的洞体和部分充填的洞体用水泥、沙、黏土和水体积配比为1：6：2：4的混合黏土砂浆进行充填和转换；再改用水和水泥体积配比为2：1的单液浆在原孔或原孔周围进行填充挤密；
对洞体高度小于2m的部分充填的洞体和全充填的洞体先注水和水泥体积配比为2：1的单液浆进行充填和转换，再改注水和水泥体积配比为1：1的单浆液进行填充挤密。
6.如权利要求1所述的在岩溶区既有建筑内部的基坑围护结构施工方法，其特征在于，所述步骤S401中桩位遇到中风化岩层的岩芯强度大于15MPa时，需进行引孔，引孔直径200mm，完成引孔后按单孔微扰动工法桩施工工艺流程进行施工；中风化岩层的岩芯强度小于等于15MPa时，不需进行引孔。
7.如权利要求1所述的在岩溶区既有建筑内部的基坑围护结构施工方法，其特征在于，所述步骤S401中，测量放样，用于确定每一孔位以及注浆深度，接着移动支护桩桩基到达指定桩位、对中，搅拌轴达到设计深度后，将工法桩桩基边搅拌边提升，桩机主轴垂直度偏差不大于1/250。
8.如权利要求1所述的在岩溶区既有建筑内部的基坑围护结构施工方法，其特征在于，所述步骤S401中，启动支护桩桩基，使支护桩桩基沿导向架搅拌下沉，下沉速度由电气控制装置的电流监测表控制，工作电流不大于额定电流，期间从输浆***补给清水以利钻进；支护桩桩基下沉钻进速度小于1.0m/min，杂填土和粉质黏土的地层中下沉钻进速度小于0.8m/min，圆砾层中钻进速度为0.4m/min，中风化石灰岩岩芯强度小于15MPa时钻进速度为0.03m/min。
9.如权利要求1所述的在岩溶区既有建筑内部的基坑围护结构施工方法，其特征在于，所述步骤S401中，支护桩桩基下沉到设计深度，开启灰浆泵，待浆液到达喷浆口，按小于1.0m/min的提升速度边喷浆边提升工法桩桩基；配制水泥浆，停滞时间不得超过2小时，搭接施工的相邻支护桩施工间隔不得超过12小时。
10.如权利要求1所述的在岩溶区既有建筑内部的基坑围护结构施工方法，其特征在于，所述步骤S401中，支护桩桩基喷浆提升至设计顶面标高时，关闭灰浆泵，集料斗中的浆液正好排空，为使土体和浆液搅拌均匀，再次将工法桩桩基边搅拌边下沉，至出地面，向集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中残的水泥浆，直至基本干净，并将粘附在搅拌头的软土清洗干净，最后重复上述步骤进行下一根桩的施工；工法桩采用H型钢密插或隔一插一，同一排内按照打一跳一施工。
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