一种新型止水预制离心矩形桩围护结构及其施工方法
【专利摘要】本发明涉及一种具有止水功能的预制高强度离心矩形桩围护结构及其施工方法，所述的离心矩形桩在侧边设有灌浆导槽，矩形桩以导槽相对接的方式连接，连接处可用低、高压注入水泥浆或其他固化材料用以止水，在桩体内可预埋钢板，并与桩体外部型钢焊接，在沉桩过程中可以让桩体保持咬合状态，形成一个兼备止水与挡土功能的围护体系，提高该体系的抗剪能力、沉桩定位功能及整体结构性能。本发明沉桩过程可通过混凝土管桩芯孔内掘土注浆封底技术（即CLP工法）、静压法、锤击法、振动法等来实现。与现有技术相比，本发明具有施工周期短、无污染、低噪音、围护结构稳定性强、工程造价低、对周围环境影响小等优点。
【专利说明】一种新型止水预制离心矩形粧围护结构及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种同时具备止水和挡土功能的新型基坑围护结构，一种采用新工艺施工的止水预制离心矩形桩围护结构及其施工方法，较之传统围护结构，能有效缩短工期、降低工程造价、对周围环境影响小。
【背景技术】
[0002]管桩于20世纪60年代起源于日本，80年代，首先在我国沿海一带得到应用，后逐步传入内陆省份。预应力混凝土方桩全称“先张法预应力混凝土空心方桩”，是在先张法预应力混凝土管桩的基础上衍生出来的一种桩基。目前预制管桩、方桩主要应用于工业与民用建筑的低承台桩基础。而在我国长三角等经济发达地区，每年用于基坑围护中的费用高达千亿万元以上，目前我国地基处理和基坑围护中所采用的挡土结构主要有地下连续墙、灌注桩、SMW工法桩、土钉墙及桩锚结构，这些结构的施工工艺各有优缺点。如灌注桩排桩围护墙的造价过大，且施工时需先施工外围的隔水帷幕，再施工灌注桩排桩，这样造成了工期的拖沓。另外，深层搅拌桩桩体本身强度较低，常常只能作为止水帷幕使用，而不能单个作为挡土结构使用。为了达到挡土的目的，需要在搅拌桩中插入H型钢，这样不仅给设计和施工造成较大困难，还使得施工成本过大。本发明所涉及的新型止水离心矩形桩围护结构，将预制方桩从建筑桩基领域带到了基坑围护领域，该结构解决了上述几种工艺的不足，融合了预制构件的抗弯及结构性能与搅拌桩的止水效果，较之传统的围护结构本发明能大幅度缩短施工工期、无污染、减少了造价。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的问题而提供一种无挤土效应、施工周期短、无污染、低噪音、造价减少，工期大幅度缩短的绿色环保施工工法。
[0004]本发明可以通过以下技术方案来实现:
[0005]一种新型离心矩形桩竖向围护结构，该矩形桩侧边留有灌浆导槽，该矩形桩内置配筋，该矩形桩在沉桩后通过焊接内置预埋钢板，该围护桩在基坑拐角处有专门的桩型处理，对部分环境要求较高地区会配合一排搅拌桩，如三、五(六)轴搅拌桩或TRD连续墙(如图6)。
[0006]所述的灌浆导槽其投影图案可为圆弧形、三角形、梯形等。
[0007]所述的新型离心矩形桩通过低压灌注或高压旋喷的施工方法在侧边所设的导槽可用以注入水泥浆液及其他可止水混合浆液。
[0008]所述的导槽注浆可通过以下技术方案来实现(以图8示例):
[0009]I)利用高压水枪对A1、A2桩之间的导槽进行清孔
[0010]2)将注浆管下至设计深度开始送入符合要求的水、气、浆；浆液反出孔口正常后开始提升
[0011]3)利用高压旋喷对A1、A2桩之间的导槽进行注浆
[0012]4)进行下一组桩施工
[0013]所述的配筋截面形式可为矩形或圆形。
[0014]所述的配筋材料为普通钢筋、高强钢筋或混合配筋钢筋。
[0015]所述的配筋预应力施加的模式可为先张法、后张法或先张法与后张法相结合的形式。
[0016]所述的配筋布置分为均匀配筋与非均匀配筋。
[0017]所述的止水导槽设置的方位是根据围护结构具体情况而定的，非拐角处的导槽是对称布置的，拐角处的导槽布置在桩体两相邻侧边上。
[0018]所述的新型离心矩形竖向围护结构在环境要求高的地区可配合其他围护结构，如三、五(六)轴搅拌桩或TRD连续墙。(如图6、7)
[0019]所述的新型离心矩形桩竖向围护结构在桩与桩搭接处有内置角钢，露出的部分在沉桩时以咬合的形式搭接，也可在后期焊接成为永久结构。
[0020]一种新型离心矩形桩竖向围护结构及施工方法，所述的施工方法包括以下几种:
[0021]采用混凝土管桩芯孔内掘土注浆封底施工技术(即CLP工法)机械设备施工工艺流程:
[0022]I)桩机就位Al桩位
[0023]2)吊桩及钻杆(图8)
[0024]3)钻杆与动力头连接
[0025]4)校正桩身垂直度
[0026]5)旋转掘进沉桩
[0027]6)桩沉至地表存土箱取土
[0028]7)焊接下一节桩
[0029]8)旋转掘进沉桩
[0030]9)直至该桩位的桩全部打完
[0031]10)移至A2桩位，Al与A2角钢搭接后重复上述2?9施工流程
[0032]静压法施工:
[0033]I)桩机就位Al桩位
[0034]2)插入桩体，同时经纬仪观测，重锤观测
[0035]3)校正桩身垂直度
[0036]4)沉桩
[0037]5)吊下一节桩
[0038]6)焊接接桩
[0039]7)沉桩至设计桩顶标高
[0040]8)直至该桩位的桩全部打完
[0041]9)卸出送桩器
[0042]10)移至A2桩位，Al与A2角钢搭接后重复上述2?9施工流程
[0043]锤击法施工:
[0044]I)桩机就位Al桩位
[0045]2)桩位底桩插入桩帽套内
[0046]3)桩位底桩对中、调直，两台经纬仪观测桩身垂直度
[0047]4)锤击沉桩
[0048]5)将桩尖打入设计持力层一定深度
[0049]6)收锤停打
[0050]7)焊接接桩，直至打到设计标高
[0051]8)直至该桩位的桩全部打完
[0052]9)卸出送桩器
[0053]10)移至A2桩位，Al与A2角钢搭接后重复上述2?9施工流程
[0054]振动法施工:
[0055]I)桩机就位Al桩位
[0056]2)起重机吊起桩体
[0057]3)将沉桩机装于桩顶
[0058]4)振动沉桩(视土层可配以水冲)
[0059]5)将桩尖打入设计持力层一定深度
[0060]6)收锤停打
[0061]7)焊接接桩，直至打到设计标高
[0062]8)直至该桩位的桩全部打完
[0063]9)卸出送桩器
[0064]10)移至A2桩位，Al与A2角钢搭接后重复上述2?9施工流程
[0065]较之传统工艺本发明所涉及的新型止水离心矩形桩围护结构，将预制方桩从建筑桩基领域带到了基坑围护领域，该结构解决了上述几种工艺的不足，融合了预制构件的抗弯及结构性能与搅拌桩的止水效果，较之传统的围护结构本发明能大幅度缩短施工工期、无污染、减少了造价。
【专利附图】
【附图说明】
[0066]图1桩体大样图
[0067]图2桩体配筋图
[0068]图3桩体导槽形式
[0069]图4桩体导槽及内置钢板分布形式
[0070]图5桩体通过角钢相连接的形式
[0071]图6几种围护结构组合形式
[0072]图7内嵌于其他围护结构(方桩可密插可间隔插，图中以密插为例)
[0073]图8桩体施工序列
【具体实施方式】
[0074]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0075]实施例
[0076]一种采用上述CLP工法施工的新型止水离心矩形桩围护结构，在单根桩沉桩以后，利用水冲法清理导槽间余土，然后灌入水泥浆以达到止水效果。
[0077]所述的施工方法具体步骤如下:
[0078]I)、场地平整
[0079]2)、测量放线
[0080]3)、桩机就位
[0081]4)、桩机复测
[0082]5)、吊第一节桩及钻杆
[0083]6)、钻杆与动力头连接
[0084]7)、校正桩身垂直度
[0085]8)、旋转掘进取土沉桩
[0086]9)、第一节桩沉至地表存土箱取土
[0087]10 )、直至最后一节桩沉至地面后安装送桩器接钻杆同时校正
[0088]11)、掘进沉桩至设计标高
[0089]12 )、关闭沉桩装置，打开注浆设备
[0090]13)、喷射浆液封堵桩底(要求封底时采用)
[0091]14)、提升螺旋钻杆至地面
[0092]15)、用水冲法清理导槽间余土
[0093]16 )、将注浆管下至设计深度，利用高压旋喷法进行施工
[0094]17)、送入符合要求的水、气、浆
[0095]18 )、浆液反出孔口正常后开始提升浆管直至地坪
[0096]本实施例的导槽采用弧形导槽，矩形桩内置型钢，靠近围护桩体的背土面，后期可进行焊接，以提高整个围护结构抗弯能力及结构性能。
【权利要求】
1.一种新型离心矩形桩竖向围护结构，其特征在于，该矩形桩侧边留有灌浆导槽，该矩形桩内置配筋，该矩形桩在沉桩后通过焊接内置预埋钢板，该围护桩在基坑拐角处有专门的桩型处理，对部分环境要求较高地区会配合一排搅拌桩，如三、五(六)轴搅拌桩或TRD连续墙(如图6)。
2.根据权利要求1所述的一种新型离心矩形桩围护结构，其特征在于，所述的灌浆导槽其投影图案可为圆弧形、三角形、梯形等。
3.根据权利要求1所述的一种新型离心矩形桩围护结构，其特征在于，所述的新型离心矩形桩通过低压灌注或高压旋喷的施工方法在侧边所设的导槽可用以注入水泥浆液及其他可止水混合浆液。
4.根据权利要求3所述的一种新型离心矩形桩围护结构，其特征在于，所述的导槽注浆可通过以下技术方案来实现(以图8示例): 1)利用高压水枪对A1、A2桩之间的导槽进行清孔 2)将注浆管下至设计深度开始送入符合要求的水、气、浆；浆液反出孔口正常后开始提升 3)利用高压旋喷对Al、A2桩之间的导槽进行注浆 4)进行下一组桩施工。
5.根据权利要求1所述的一种新型离心矩形桩竖向围护结构，其特征在于，所述的配筋截面形式可为矩形或圆形。
6.根据权利要求1所述的一种新型离心矩形桩竖向围护结构，其特征在于，所述的配筋材料为普通钢筋、高强钢筋或混合配筋钢筋。
7.根据权利要求1所述的一种新型离心矩形桩竖向围护结构，其特征在于，所述的配筋预应力施加的模式可为先张法、后张法或先张法与后张法相结合的形式。
8.根据权利要求1所述的一种新型离心矩形桩竖向围护结构，其特征在于，所述的配筋布置分为均匀配筋与非均匀配筋。
9.根据权利要求1所述的一种新型离心矩形桩竖向围护结构，其特征在于，所述的止水导槽设置的方位是根据围护结构具体情况而定的，非拐角处的导槽是对称布置的，拐角处的导槽布置在桩体两相邻侧边上。
10.根据权利要求1所述一种新型离心矩形桩竖向围护结构，其特征在于，所述的新型离心矩形竖向围护结构在环境要求高的地区可配合其他围护结构，如三、五(六)轴搅拌桩或TRD连续墙。(如图6、7)。
11.根据权利要求1所述一种新型离心矩形桩竖向围护结构，其特征在于，所述的新型离心矩形桩竖向围护结构在桩与桩搭接处有内置角钢，露出的部分在沉桩时以咬合的形式搭接，也可在后期焊接成为永久结构。
12.—种新型离心矩形桩竖向围护结构及施工方法，其特征在于，所述的施工方法包括以下几种: 采用混凝土管桩芯孔内掘土注浆封底施工技术(即CLP工法)机械设备施工工艺流程: 1)桩机就位Al桩位 2)吊桩及钻杆(图8) 3)钻杆与动力头连接4)校正桩身垂直度5)旋转掘进沉桩6)桩沉至地表存土箱取土7)焊接下一节桩8)旋转掘进沉桩9)直至该桩位的桩全部打完10)移至A2桩位，Al与A2角钢搭接后重复上述2?9施工流程静压法施工:1)桩机就位Al桩位2)插入桩体，同时经纬仪观测，重锤观测3)校正桩身垂直度4)沉桩5)吊下一节桩6)焊接接桩7)沉桩至设计桩顶标高8)直至该桩位的桩全部打完9)卸出送桩器10)移至A2桩位，Al与A2角钢搭接后重复上述2?9施工流程锤击法施工:1)桩机就位Al桩位2)桩位底桩插入桩帽套内3)桩位底桩对中、调直，两台经纬仪观测桩身垂直度4)锤击沉桩5)将桩尖打入设计持力层一定深度6)收锤停打7)焊接接桩，直至打到设计标高8)直至该桩位的桩全部打完9)卸出送桩器10)移至A2桩位，Al与A2角钢搭接后重复上述2?9施工流程振动法施工:1)桩机就位Al桩位2)起重机吊起桩体3)将沉桩机装于桩顶4)振动沉桩(视土层可配以水冲)5)将桩尖打入设计持力层一定深度6)收锤停打7)焊接接桩，直至打到设计标高8)直至该桩位的桩全部打完9)卸出送桩器
10)移至A2桩位，Al与A2角钢搭接后重复上述2?9施工流程。
【文档编号】E02D17/04GK104131567SQ201310159198
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年5月2日 优先权日:2013年5月2日
【发明者】谢晓东, 周玉石, 谢益飞, 赵伟明, 黄立伟, 鲍国强, 汤武, 张群, 施问知, 邢克伦 申请人:上海城地建设股份有限公司, 上海城地岩土设计有限公司