一种基坑不对称止水帷幕的施工方法与流程

本发明涉及一种基坑不对称止水帷幕的施工方法，尤其涉及一种富水淤泥质地层环境中基坑不对称止水帷幕的施工方法，属于基坑工程技术领域。

背景技术：

随着我国建筑市场的迅速发展，高铁及超高层建筑的大量涌现，在地下水位高地区、靠近填海地区、冲积三角洲地区、濒江及濒海及有淤泥或流沙等地质条件复杂两侧水文地质条件过大的基坑工程普遍存在。在施工过程中地下水对工程造成了很大的困扰，因此，止水帷幕施工进度、质量、资金的投入等已成为了一项主要施工控制工作。

因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的基坑不对称止水帷幕的施工方法，以克服现有技术中的所述缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种方便施工、安全有效且适用于水文条件相差过大的富水淤泥质软土地层的基坑不对称止水帷幕的施工方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种基坑不对称止水帷幕的施工方法，其用于水文条件相差过大的富水淤泥质软土地层，其包括如下施工步骤：

(1)设计参数的选择：首先根据以往施工经验对各参数进行初步设计，水泥搅拌桩和高压旋喷桩施工参数包括有旋转速度、提升速度、浆压、水压、浆液流量；然后对这些设计参数进行现场喷射试验，通过开挖和取芯检查成桩效果，修正设计选取的参数值，得出符合工程实际的施工工艺参数；

(2)外层采用三轴水泥搅拌桩止水帷幕施工；

(3)内层采用高压旋喷桩施工与钻孔灌注桩复合止水帷幕施工：钻孔灌注桩为承受弯矩和剪力的支护结构，同时和高压旋喷桩咬合起到止水的效果，基坑两侧都采用钻孔灌注桩和高压旋喷桩咬合的止水帷幕，作为外层三轴水泥搅拌桩止水帷幕的补充和加强，在一个施工段进行完三轴水泥搅拌桩止帷幕施工后，进行该段高压旋喷桩的施工，高压旋喷桩施工时不必咬合，待施工钻孔灌注桩时自然咬合。

本发明的基坑不对称止水帷幕的施工方法进一步为：在水文地质条件比较差的濒江或濒湖基坑一侧采用双排三轴水泥搅拌桩，在水文地质条件比较好的基坑一侧采用单排三轴水泥搅拌桩。

本发明的基坑不对称止水帷幕的施工方法进一步为：所述基坑为濒江、濒海、濒湖基坑；基坑临水一侧距离水面小于100m。

本发明的基坑不对称止水帷幕的施工方法进一步为：所述的地层为富水淤泥质软土地层的淤泥质土层厚度在5.0m以上，富水表示地下水位埋深小于2.0m，承压水头距离地表小于4.0m。

本发明的基坑不对称止水帷幕的施工方法进一步为：止水帷幕外层为三轴水泥搅拌桩，且基坑两侧设计参数不同，形成不对称止水帷幕；止水帷幕内层作为外层止水帷幕的补充和加强。

本发明的基坑不对称止水帷幕的施工方法进一步为：所述三轴搅拌桩止水帷幕的施工包括如下施工步骤：

1)、测量放线

根据坐标基准点、总平面布置图、围护工程施工图；按图放出桩位控制线，设立临时控制桩，做好技术复核单，提请监理验收；

2)、开挖沟槽

根据基坑围护边线用挖机开挖沟槽，并清除地下障碍物，开挖沟槽土体应及时处理，以保证三轴深搅正常施工；

3)、桩机就位

由当班班长统一指挥桩机就位，桩机下铺设钢板，移动前看清上、下、左、右各方面的情况，发现有障碍物应及时清除，移动结束后检查定位情况并及时纠正；桩机应平稳、平正，并用经纬仪或线锤进行观测以确保钻机的垂直度；三轴水泥搅拌桩桩位定位偏差应不小于1cm；成桩后桩中心偏位不得超过50mm，桩身垂直度偏差不得超过0.2％；

4)、制备水泥浆液及浆液注入

(1)在施工现场搭建拌浆施工平台，平台附近搭建水泥库，在开机前按要求进行水泥浆液的搅制；将配制好的水泥浆送入注浆桶内备用；

(2)水泥浆配制好后，停滞时间不得超过2h，搭接施工的相邻搅拌桩施工间隔不得超过24h；注浆时通过2台注浆泵2条管路同Y型接头从H口混合注入；注浆压力：4～6MPa,注浆流量：118～165L/min/台；

5)、钻进搅拌

三轴搅拌桩成桩采用“两喷两搅”的施工工艺，三轴搅拌桩采用跳打的施工方式；三轴水泥搅拌桩在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液，下沉速度与搅拌提升速度控制在0.6m/min以内，并保持匀速下沉和匀速提升；在桩底部分重复搅拌注浆，停留1min左右，并做好原始记录。

本发明的基坑不对称止水帷幕的施工方法进一步为：所述高压旋喷桩施工包括如下施工步骤：

1)、桩孔测量定位

依据测绘院提供的测量控制点，总平面图及悬喷桩位布置图，测量放出控制点轴线；

2)、引孔施工

将导孔钻机安置在设计的孔位上，使钻杆头对准孔位中心，桩位放样误差小于5cm；同时为保证钻孔达到设计要求的垂直度，钻机就位后，必须作水平校正，使其钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置；

旋喷桩位经放线定位复核合格后，用工程钻机成孔，钻头直径150mm，成孔深度大于设计深度0.5m，钻机应水平，钻进中不得发生倾斜、移动，垂直度偏差小于1/100；

3)、高压旋喷灌浆施工

a、地面试喷：钻孔验收、高喷台车就位并对准孔口后，为了直观检查高压系统的完好性以及是否能够满足使用要求，首先应进行地面试喷；

b、开喷：喷管先至指定深度后，拌制水泥浆液，即可供浆、供风、供水开喷；待各压力参数和流量参数均达到要求，且孔口已返出浆液时，即可按既定的提升速度进行喷射灌浆；

c、高喷灌浆保持全孔连续一次作业，作业中因拆卸喷射管而停顿后，重复高喷灌浆长度不小于0.3m；

d、在高喷灌浆过程中，出现压力突降或骤增、孔口回浆浓度和回浆量异常，甚至不返浆等情况时，查明原因后及时处理。

本发明的基坑不对称止水帷幕的施工方法还为：所述钻孔灌注桩的施工包括如下施工步骤：

1)、测量放线

现场派专职测量工程师负责测量放线和桩孔定位，进行测量放线定位，敷设工程的基轴线，做好永久性固定标记；

2)、护筒埋设

根据测量技术要求，用挖机开挖沟槽，然后进行护筒安放，用经纬仪校核护筒中心点，采用十字中心吊锤法将护筒(护筒直径为D+100mm，D为施工桩径)垂直固定于桩位处进行校正，桩位经复查无误后，进行护筒埋设；

3)、钻机就位

钻机安装必须水平、周正、稳固，保证桩架天车、转盘中心、护筒中心在同一铅垂线上，做到“三点一线”；机平台底座必须座落在较坚实的位置，否则用地板垫平，防止施工中倾斜，对各连接部位进行检查；

4)、泥浆管理

(1)泥浆配制：

用好泥浆是保障成孔顺利，保持桩孔不坍、不缩，保证混凝土灌注质量的重要环节；尤其对较厚的杂填土及砂性土更要采用优质泥浆；钻进成孔中，一般以孔内自然造浆为主，若孔内有漏失、垮孔现象，则需采用钠基膨润土人工配制优质泥浆；

(2)泥浆循环系统的设置：

在铺设硬地坪时即留出泥浆池及主要循环沟槽的位置，挖好后用砖或砌块砌好；泥浆池尽量放在桩位空隙处，泥浆池容量根据单桩方量及最多同时施工的桩数而定，一般在70－100m3左右，泥浆池内分沉淀池和循环池；

(3)废浆外运

设专人进行泥浆管理，随时跟踪、检查循环池内泥浆比重、粘度，以确保钻进需要，性能不合格泥浆不得使用，对于施工中产生的废浆均输送到废浆池(罐)中储存，再用密封罐车外运排放；

5)、试成孔施工

根据设计及规范要求，桩基施工前，需要进行试成孔施工，以便检查施工工艺的可行性和对地层情况的进一步掌握，同时为后续施工采集施工参数，本工程做2根试成孔；

6)、钻进成孔

根据地层和设计要求及前述确定的施工工艺，选用GPS-10/15型钻机，进行正循环成孔钻进；

7)、一次清孔

钻进终了，将钻具提离孔底0.2m左右，上、下活动，低速回转，全泵量冲孔，充分研磨孔底较大颗粒土块，待孔内返出浆液中无泥块泥皮可视为一次清孔完毕，实现“一次清孔为主，二次清孔为辅”的清孔排渣原则；时间一般不少于30分钟，用测锤测得孔深符合设计要求为止；

8)、钢筋笼制作与吊放

钢筋笼制作前，将主筋校直，清除钢筋表面污垢、锈蚀，钢筋下料准确控制下料长度；

钢筋笼采用环形模制作：

制作时，全孔笼在地面整笼制作，主筋连接采用直螺纹套筒对接；要求主筋与箍筋点焊牢固，并不得损伤主筋；每个钢筋笼在同一位置的一根主筋上做好标记，便于连接；

9)、下导管

选用Φ250/219mm灌浆导管，导管须内平、笔直；必须对导管进行检查，不合要求的不得使用，导管长度按实际孔深而定；下管前清点根数，检查联接处密封情况，每节使用“0”型密封圈，保证良好的密封性能，严防泥浆渗入管内；

孔口连接时，在丝扣处涂抹机油，便于拧卸；严禁使用铁锤打击导管，防止变形；

10)、二次清孔

下好导管即开始二次清孔；采用正循环清孔，首先往孔内注入低比重泥浆，将孔内泥块土屑携出孔外，清至孔底500mm以内泥浆比重小于1.25，其沉渣厚度≤100mm时视清孔符合要求；经现场监理工程师验收合格后方可进行下道工序施工；灌注前使用隔水塞将混凝土与泥浆隔离；

11)、商品混凝土及混凝土灌注

砼灌注是基桩施工的关键工序，开灌后必须做到连续灌注，从而保证灌注成桩质量；当灌注遇阻时，应上下轻轻活动，畅通后方可继续灌注；灌注混凝土面一般高于桩顶标高，高出部分高度以保证桩顶标高处砼质量。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明提供了一种施工方法能有效解决基坑不对称止水帷幕施工问题，其特征在于基坑两侧止水帷幕采用不同的支护参数，水文地质条件差的一侧通过增大桩径和搭接长度或增加止水桩排数等措施保证止水帷幕止水效果，是一种方便施工、安全有效的非常适合淤泥质地层的施工方法。

【附图说明】

图1为本发明所述施工方法的远离水侧基坑工程地质纵断面图。

图2为本发明所述施工方法的临水侧基坑工程地质纵断面图。

图3为本发明所述施工方法的远离水侧基坑止水帷幕桩长变化图。

图4为本发明所述施工方法的临水侧基坑止水帷幕桩长变化图。

图5为本发明所述施工方法的三轴搅拌桩施工的工艺流程图。

图6为本发明所述施工方法的三轴搅拌桩施工顺序图。

图7为本发明所述施工方法的基坑两侧桩位布置平面图。

图8为本发明所述施工方法的远离水侧止水帷幕大样图。

图9为本发明所述施工方法的临水侧止水帷幕大样图。

其中，图1和图2为本基坑工程的工程地质纵断面图，其中临水侧比远离水侧淤泥层厚，临水侧基坑岩层标高低，这都说明临水侧的工程地质条件更差。

图3和图4为本基坑工程的止水帷幕的桩长变化图，虽然桩长相差不大，但是止水帷幕的搭接布置排数是不同的。图中为了方便表示，没有搭接，实际工程为Φ850@600。其中远离水侧止水帷幕为单排搭接,临水侧止水帷幕为双排搭接，其大样图分别见图8和图9。

图7为两侧桩位平面布置图，南侧为临水结构水文地质条件差，采用双排三轴搅拌桩Φ850@600止水帷幕。北侧离水面较远，采用单排三轴搅拌桩Φ850@600止水帷幕，就可满足止水需要。

【具体实施方式】

请参阅说明书附图1至附图9所示，本发明为一种基坑不对称止水帷幕的施工方法，方法适用于水文条件相差过大的富水淤泥质软土地层；所述的地层为富水淤泥质软土地层，其中淤泥质土层厚度在5.0m以上，富水表示地下水位埋深小于2.0m，承压水头距离地表小于4.0m。

本发明的施工方法包括如下施工步骤：

(1)设计参数的选择

设计参数的确定，首先要根据以往施工经验对各参数进行初步设计，水泥搅拌桩和高压旋喷桩施工参数包括有旋转速度、提升速度、浆压、水压、浆液流量等，以保证固结体尺寸，保证达到桩径不小于初始设计的桩径；然后对这些设计参数进行现场喷射试验，通过开挖和取芯检查成桩效果，修正设计选取的参数值，得出符合工程实际的施工工艺参数。

(2)外层三轴水泥搅拌桩止水帷幕施工：在水文地质条件比较差的濒江或濒湖基坑一侧采用双排三轴水泥搅拌桩，在水文地质条件比较好的基坑一侧采用单排三轴水泥搅拌桩。本实施方式中，所述基坑为濒江、濒海、濒湖基坑，基坑临水一侧距离水面小于100m。所述止水帷幕外层为三轴水泥搅拌桩，且基坑两侧设计参数不同，形成不对称止水帷幕。

(3)内层高压旋喷桩施工与钻孔灌注桩复合止水帷幕，作为外层止水帷幕的补充和加强：钻孔灌注桩为承受弯矩和剪力的支护结构，同时可以和高压旋喷桩咬合起到止水的效果，基坑两侧都采用钻孔灌注桩和高压旋喷桩咬合的止水帷幕，作为外层三轴水泥搅拌桩止水帷幕的补充和加强，在一个施工段进行完三轴水泥搅拌桩止水帷幕施工后，就可以进行该段高压旋喷桩的施工，高压旋喷桩施工时不必咬合，待施工钻孔灌注桩时自然咬合。

进一步的，所述三轴搅拌桩止水帷幕的施工包括如下施工步骤：

1)、测量放线

根据坐标基准点、总平面布置图、围护工程施工图；按图放出桩位控制线，设立临时控制桩，做好技术复核单，提请监理验收；

2)、开挖沟槽

根据基坑围护边线用挖机开挖沟槽，并清除地下障碍物，开挖沟槽土体应及时处理，以保证三轴深搅正常施工；

3)、桩机就位

由当班班长统一指挥桩机就位，桩机下铺设钢板，移动前看清上、下、左、右各方面的情况，发现有障碍物应及时清除，移动结束后检查定位情况并及时纠正；桩机应平稳、平正，并用经纬仪或线锤进行观测以确保钻机的垂直度；三轴水泥搅拌桩桩位定位偏差应不小于1cm；成桩后桩中心偏位不得超过50mm，桩身垂直度偏差不得超过0.2％；

4)、制备水泥浆液及浆液注入

(1)在施工现场搭建拌浆施工平台，平台附近搭建水泥库，在开机前按要求进行水泥浆液的搅制；将配制好的水泥浆送入注浆桶内备用；

(2)水泥浆配制好后，停滞时间不得超过2h，搭接施工的相邻搅拌桩施工间隔不得超过24h；注浆时通过2台注浆泵2条管路同Y型接头从H口混合注入；注浆压力：4～6MPa,注浆流量：118～165L/min/台；

5)、钻进搅拌

三轴搅拌桩成桩采用“两喷两搅”的施工工艺，三轴搅拌桩采用跳打的施工方式；三轴水泥搅拌桩在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液，下沉速度与搅拌提升速度控制在0.6m/min以内，并保持匀速下沉和匀速提升；在桩底部分重复搅拌注浆，停留1min左右，并做好原始记录。

所述高压旋喷桩施工包括如下施工步骤：

1)、桩孔测量定位

依据测绘院提供的测量控制点，总平面图及悬喷桩位布置图，测量放出控制点轴线；

2)、引孔施工

将导孔钻机安置在设计的孔位上，使钻杆头对准孔位中心，桩位放样误差小于5cm；同时为保证钻孔达到设计要求的垂直度，钻机就位后，必须作水平校正，使其钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置；

旋喷桩位经放线定位复核合格后，用工程钻机成孔，钻头直径150mm，成孔深度大于设计深度0.5m，钻机应水平，钻进中不得发生倾斜、移动，垂直度偏差小于1/100；

3)、高压旋喷灌浆施工

a、地面试喷：钻孔验收、高喷台车就位并对准孔口后，为了直观检查高压系统的完好性以及是否能够满足使用要求，首先应进行地面试喷；

b、开喷：喷管先至指定深度后，拌制水泥浆液，即可供浆、供风、供水开喷；待各压力参数和流量参数均达到要求，且孔口已返出浆液时，即可按既定的提升速度进行喷射灌浆；

c、高喷灌浆保持全孔连续一次作业，作业中因拆卸喷射管而停顿后，重复高喷灌浆长度不小于0.3m；

d、在高喷灌浆过程中，出现压力突降或骤增、孔口回浆浓度和回浆量异常，甚至不返浆等情况时，查明原因后及时处理。

所述钻孔灌注桩的施工包括如下施工步骤：

1)、测量放线

现场派专职测量工程师负责测量放线和桩孔定位，进行测量放线定位，敷设工程的基轴线，做好永久性固定标记；

2)、护筒埋设

根据测量技术要求，用挖机开挖沟槽，然后进行护筒安放，用经纬仪校核护筒中心点，采用十字中心吊锤法将护筒(护筒直径为D+100mm，D为施工桩径)垂直固定于桩位处进行校正，桩位经复查无误后，进行护筒埋设；

3)、钻机就位

钻机安装必须水平、周正、稳固，保证桩架天车、转盘中心、护筒中心在同一铅垂线上，做到“三点一线”；机平台底座必须座落在较坚实的位置，否则用地板垫平，防止施工中倾斜，对各连接部位进行检查；

4)、泥浆管理

(1)泥浆配制：

用好泥浆是保障成孔顺利，保持桩孔不坍、不缩，保证混凝土灌注质量的重要环节；尤其对较厚的杂填土及砂性土更要采用优质泥浆；钻进成孔中，一般以孔内自然造浆为主，若孔内有漏失、垮孔现象，则需采用钠基膨润土人工配制优质泥浆；

(2)泥浆循环系统的设置：

在铺设硬地坪时即留出泥浆池及主要循环沟槽的位置，挖好后用砖或砌块砌好；泥浆池尽量放在桩位空隙处，泥浆池容量根据单桩方量及最多同时施工的桩数而定，一般在70－100m3左右，泥浆池内分沉淀池和循环池；

(3)废浆外运

设专人进行泥浆管理，随时跟踪、检查循环池内泥浆比重、粘度，以确保钻进需要，性能不合格泥浆不得使用，对于施工中产生的废浆均输送到废浆池(罐)中储存，再用密封罐车外运排放；

5)、试成孔施工

根据设计及规范要求，桩基施工前，需要进行试成孔施工，以便检查施工工艺的可行性和对地层情况的进一步掌握，同时为后续施工采集施工参数，本工程做2根试成孔；

6)、钻进成孔

根据地层和设计要求及前述确定的施工工艺，选用GPS-10/15型钻机，进行正循环成孔钻进；

7)、一次清孔

钻进终了，将钻具提离孔底0.2m左右，上、下活动，低速回转，全泵量冲孔，充分研磨孔底较大颗粒土块，待孔内返出浆液中无泥块泥皮可视为一次清孔完毕，实现“一次清孔为主，二次清孔为辅”的清孔排渣原则；时间一般不少于30分钟，用测锤测得孔深符合设计要求为止；

8)、钢筋笼制作与吊放

钢筋笼制作前，将主筋校直，清除钢筋表面污垢、锈蚀，钢筋下料准确控制下料长度；

钢筋笼采用环形模制作：

制作时，全孔笼在地面整笼制作，主筋连接采用直螺纹套筒对接；要求主筋与箍筋点焊牢固，并不得损伤主筋；每个钢筋笼在同一位置的一根主筋上做好标记，便于连接；

9)、下导管

选用Φ250/219mm灌浆导管，导管须内平、笔直；必须对导管进行检查，不合要求的不得使用，导管长度按实际孔深而定；下管前清点根数，检查联接处密封情况，每节使用“0”型密封圈，保证良好的密封性能，严防泥浆渗入管内；

孔口连接时，在丝扣处涂抹机油，便于拧卸；严禁使用铁锤打击导管，防止变形；

10)、二次清孔

下好导管即开始二次清孔；采用正循环清孔，首先往孔内注入低比重泥浆，将孔内泥块土屑携出孔外，清至孔底500mm以内泥浆比重小于1.25，其沉渣厚度≤100mm时视清孔符合要求；经现场监理工程师验收合格后方可进行下道工序施工；灌注前使用隔水塞将混凝土与泥浆隔离；

11)、商品混凝土及混凝土灌注

砼灌注是基桩施工的关键工序，开灌后必须做到连续灌注，从而保证灌注成桩质量；当灌注遇阻时，应上下轻轻活动，畅通后方可继续灌注；灌注混凝土面一般高于桩顶标高，高出部分高度以保证桩顶标高处砼质量。

以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。