一种高水位既有地下室桩基施工工法的制作方法

本发明属于地下室结构拆改领域，具体涉及一种高水位既有地下室桩基施工工法。

背景技术：

随着建筑市场的多样化发展，对原有建筑进行功能改造的项目变得越来越多，与之伴随的结构拆改工作成了原有建筑功能改造过程中的施工难点。

目前行业内对已有地下室结构拆改的成熟施工工法不多，特别是所处区域地下水位较高，需要对原桩基设计承载力不能满足拆改后新结构需要的既有地下室结构补桩施工，最大的施工难点为控制地下水位，并且还存在着施工空间狭小、成桩垂直度不易控制、易对已建结构造成破坏等难点。因此，亟需发明一种高水位既有地下室桩基施工工法，以保证后期结构改建的整体施工质量。

技术实现要素：

本发明公开了一种高水位既有地下室桩基施工工法，通过设置套筒使承压水在管内达到自平衡，避免了持续降水，保护水资源，降低对周边环境的影响；且补桩施工位于地下室顶板解决了在地下室施工的空间狭小的难题。

具体的，本发明的技术方案如下：

本发明第一个方面公开了一种高水位既有地下室桩基施工工法，依次包括以下步骤：施工前准备步骤、楼板加固步骤、开孔步骤、套筒放置步骤、成桩施工步骤和回收套筒步骤。

优选的，所述施工前准备步骤包括：桩位复核、桩位定位和套筒选型。

更优选的，桩位定位方法为：根据桩位复核图纸，使用全站仪及钢尺测定桩位，在桩位处采用“十字栓桩法”作好标记，并加以保护。

优选的，所述套筒选型步骤包括：在施工前需要对套筒的长度进行计算，施工中套筒所需的最短长度l≥s+d1+d2+h，其中s为插入土壤深度，d1为垫层厚度，d2为底板厚度，h为地下室深度，且要求套筒插入土体深度不得小于1.0m。

优选的，所述套筒为钢套筒。

优选的，楼板加固步骤包括：对桩机施工荷载及结构顶板设计承载力进行复核，对需要加固的区域进行加固处理；优选的，采用盘扣式脚手架、型钢回顶和钢板加固的方式对钻机施工范围内的楼板进行加固。

优选的，开孔步骤包括：对楼板及底板开孔，采用水钻施工，若干个水钻孔以桩位点为圆心呈圆周布置。

优选的，套筒放置步骤包括：采用吊装的方式，将套筒竖立之后再插入底板下层，采用液压振动锤完成套筒下沉施工，下沉前用油漆在套筒上标记好预定位置，到位即停，然后进行止水处理。

更优选的，所述止水处理步骤包括：在套筒与底板交接处焊接环形止水环。

优选的，所述成桩施工步骤包括：在桩机钻进过程中，每前进5米测一次成桩垂直度，完成后复核成桩垂直度；

成桩后7-8小时内清水劈通注浆管，使注浆管保持畅通；注浆在成桩1.5-2.5天后进行。

优选的，在补桩施工完成，混凝土灌注后约4-5小时(混凝土初凝后)，拆除各层板位置对套筒的加固钢筋，凿除钢套筒与底板密封的混凝土墩，并割除止水环。采用液压振动锤对钢套筒进行拔除，拔除的钢套筒直接吊往下一孔位进行安装。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，而不超出本发明的构思与保护范围。

本发明相对于现有技术具有如下的显著优点及效果：

(1)楼板开孔采用水钻开孔，降低了噪音污染及扬尘污染；

(2)地下室采用led灯带提供照明，降低能源消耗；

(3)使用套筒引流，避免了传统补桩施工中泥浆对既有地下室结构产生的污染；

(4)补桩施工产生的泥浆通过泥水分离系统处理再运出厂，提高了处理效率并减少对环境的污染；

(5)产生的建筑垃圾较少，并通过集中清运的方式进行处理，保证施工现场的整洁；

(6)避免持续降水，保护地下水资源，同时降低对周边环境的影响。

附图说明

图1为本发明实施例中桩位定位示意图；

图2为本发明实施例中楼板加固示意图；

图3为本发明实施例中水钻孔的布置示意图；

图4为本发明实施例中密封处理示意图；

图中：

1-开孔部位，2-盘扣式脚手架，3-型钢，4-水钻孔，5-钢套筒，6-止水环，7-底板，8-混凝土。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细描述，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

本发明第一个方面公开了一种高水位既有地下室桩基施工工法，依次包括以下步骤：施工前准备步骤、楼板加固步骤、开孔步骤、套筒放置步骤、成桩施工步骤和回收套筒步骤。

具体的，方案如下：

一、施工准备

1、桩位复核

在接收设计单位的补桩定位图纸之后，组织相关技术人员对桩的定位图与原结构图纸进行叠图复核，查看是否存在桩基定位与原结构的主梁、柱、墙等主要受力构件发生碰撞的情况。针对此情况与设计协商沟通，在允许范围内对桩定位进行微调，减小因开孔导致对既有结构的损伤破坏，降低后期修补成本。

2、桩位定位

因补桩前需对原结构楼板和底板开孔，因此根据测量平面控制网和高程控制网，构建立体模型，根据桩位复核图纸，使用全站仪及钢尺测定桩位，在桩位处采用“十字栓桩位”(如图1所示)作好栓桩标记，并用钢筋三脚架加以保护。

3、钢套筒选型

在施工前需要对钢套筒的长度进行计算，施工中钢套筒所需的最短长度l≥s+d1+d2+h(其中s为插入土壤深度，d1为垫层厚度，d2为底板厚度，h为地下室深度)，要求钢套筒插入土体深度不得小于1.0m。在钢套筒顶部需要预留法兰盘，钢套筒长度若不能满足使用要求，需要通过焊接接缝的方式接长，钢套筒的材质要求为q235钢材，套筒壁厚根据实际使用情况计算得出。

钢套筒壁厚计算公式(5.2.1-1)取自《gb150.3-2011压力容器：设计》中p94中的圆筒计算公式，管内工作压力计算(5.2.1-2)主要考虑泥浆对钢套筒侧壁的压力以及在成孔钻进过程中施工机械产生的影响。

p＝(1+k)×ρgl(5.2.1-2)

式中：

t——钢套筒壁厚

p——工作压力

d——钢套筒外径

[σ]——钢材许用应力

——焊缝系数，取0.8。

c——壁厚附加量，视实际情况取值。

k——施工影响系数，取值范围0～1。

ρ——泥浆比重

l——钢套筒长度

四、楼板加固

对桩机施工荷载及结构顶板设计承载力进行复核，对需要加固的区域进行加固处理。采用满堂支撑盘扣式钢管脚手架(如图2所示，具体搭设横纵向间距、步距等参数视实际情况验算确定)、型钢回顶、钢板加固等方式对钻机施工范围内的楼板进行加固。图2中：1指开孔部位，2指盘扣式脚手架，3指型钢。

五、楼板及底板开孔

楼板及底板开孔采用水钻施工，以桩位点为圆心o，开孔半径r(规范查询)(r＝r1+r2+50mm，其中r1为桩半径、r2为水钻半径)进行小水钻孔的布置，具体示意图如图3所示，图3中4指水钻孔。

施工要点：

1)开孔施工务必确保同一根桩位上、中、下开孔的同心同径；

2)若在水钻孔钻进过程中出现较大的垂直度偏差，则应停止钻孔，用较大孔径的套筒重新套钻，确保垂直度满足施工要求；

3)每层板开孔完成后，采用1m长与准备安装的长套筒同径的模型钢套筒进行试安装，观察筒壁与板边界是否有卡蹭现象，若有问题重新修孔，以确保后续长套筒的顺利安装；

4)上中下三层板均开孔完成后，利用“十字栓桩位”的桩位控制点，采用线坠和钢尺进行同心度的检查。

六、放置钢套筒

1、钢套筒的吊装

使用50t汽车吊进行“两点起吊”，将钢套筒竖起之后再变为“单头吊装”，吊耳采用厚度为25mm的q235钢板，连接板尺寸为竖向20cm×环向15cm，耳板尺寸为径向20cm，环向10cm(耳宽)，孔径为5cm。套筒回直安装前割除吊耳，避免影响套筒下放，拆除顶部和段部内支撑。

套筒进入底板下原状土深度不得小于1m，采用液压振动锤完成钢套筒下沉施工，下沉前用油漆在套筒上标记好预定位置，到位即停，后续完成加固措施。套筒安装完成后采用钢筋以井字型焊接固定在每一层混凝土板面上，防止成孔过程中护筒滑落、平移。

2、钢套筒与底板间的密封处理

在钢套筒吊装到位之后，在钢套筒与底板交接处焊环形止水环(宽度100mm，厚度3mm)，并浇筑混凝土墩(实际施工尺寸由公式5.2.5-1计算确定)，如图4所示。图4中：5指钢套筒，6指止水环，7指底板，8指混凝土，涉及的计算公式如下：

其中：

v——混凝土墩体积

ρ1为泥浆比重；ρ2为底板下土体容重；ρ3为混凝土密度

l——钢套筒长度

s——套筒插入土壤深度

a——底板与钢套筒间隙，可近似按照计算，r为开孔半径，d为钢套筒外径

六、成桩及后续施工

成桩施工较常规钻孔灌注桩施工，由于桩机位于地下室顶板进行补桩施工，成桩垂直度是此类施工的控制要点，故要重点关注施工时钻头及钻杆的垂直度。在桩机钻进过程中，每前进5米测一次成桩垂直度，完成后复核成桩垂直度，确保桩基垂直度满足使用要求。

成桩后7～8小时内应清水劈通注浆管，使注浆管保持畅通。注浆应在成桩2天后进行。注浆应保持低压慢速。注浆应采用p.042.5级水泥浆液，水灰比控制在0.55～0.6。工程桩注浆量应根据静载试验结果相应调整。以注浆量为主控，注浆压力为辅控。终止注浆应符合下列条件：

1)注浆量达到设计要求；

2)注浆量不低于设计要求的80％，且压力不小于2mpa。

3)在混凝土浇筑完成28天之后进行桩身超声波检测。

七、回收套筒

在补桩施工完成混凝土灌注后约4-5小时(混凝土初凝后)，拆除各层板位置对套筒的加固钢筋，凿除钢套筒与底板密封的混凝土墩，并割除止水环。采用液压振动锤对钢套筒进行拔除，拔除的钢套筒直接吊往下一孔位进行安装。本实施例中地下室采用led灯带提供照明。

本实施例中涉及的材料和设备分别如表1和表2所示。

表1材料使用表

表2设备使用表

本实施例公开的施工工法具有以下优点：

(1)楼板开孔采用水钻开孔，降低了噪音污染及扬尘污染；

(2)地下室采用led灯带提供照明，降低能源消耗；

(3)使用套筒引流，避免了传统补桩施工中泥浆对既有地下室结构产生的污染；

(4)补桩施工产生的泥浆通过泥水分离系统处理再运出厂，提高了处理效率并减少对环境的污染；

(5)产生的建筑垃圾较少，并通过集中清运的方式进行处理，保证施工现场的整洁；

(6)避免持续降水，保护地下水资源，同时降低对周边环境的影响。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。