一种嵌岩型钢水泥搅拌墙及其施工方法与流程

本发明属于基坑支护工程领域，具体涉及一种水泥搅拌墙，尤其涉及一种嵌岩型钢水泥搅拌墙及其施工方法。

背景技术：

我国在80年代广泛应用搅拌桩于基坑支护工程中的围护结构和止水帷幕中。虽然搅拌桩施工操作简便、施工效率高，施工中无振动、无噪声、无泥浆废水污染，但搅拌桩大多只能在土中施工，在坚硬岩层中施工困难，并且水泥与土的结合，由于没有粗骨料在其中做主要承受载荷的材料，受力机理并不好，桩体强度不高。型钢水泥土搅拌桩，内插型钢提高了承载力，型钢的二次回收降低了造价，但是由于搅拌桩不容易在坚硬岩层中施工，一定程度上限制了smw工法的广泛应用。地下连续墙刚度大，整体性好，变形相对较小，有较好的抗渗性能，但在岩层中成槽，采用常规工艺成槽困难，效率较低，如果选用铣槽机，则能满足其在岩石成槽工效，但造价更高。

因此为了解决以上问题，在国家自然科学基金项目(编号:41372288)的资助下，开展了大量资料搜索、现场调研和相关实验来进行研究，发明一种既可以在坚硬岩层中施工，又能够大幅度提高桩体承载力、加快施工速度，而且造价较低的嵌岩型钢水泥搅拌墙及其施工方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种嵌岩型钢水泥搅拌墙及其施工方法，采用凿岩产生的岩石碎屑作为粗细骨料，内插型钢，可以在坚硬岩层中施工，大幅度提高桩体的承载力；传统smw工法不能很好的满足基坑支护需要的嵌固深度要求，而本发明可应用于土层较薄的基坑支护工程中，工程适用性更广；其操作简单易行，采用荤素桩长短结合，与地下连续墙相比，凿岩量大大降低，可以达到既提高工效、缩短施工工期，又相应的降低工程造价的目的。

本发明所采取的技术方案是：一种嵌岩型钢水泥搅拌墙，它由冠梁、型钢、水泥土搅拌桩和入岩搅拌桩组成；所述的冠梁设在地表以上，为钢筋混凝土结构；所述的型钢连接冠梁和入岩搅拌桩；所述的水泥土搅拌桩咬合在入岩搅拌桩之间，作为搅拌墙的止水结构；所述的入岩搅拌桩为上部是水泥与土搅拌、下部是水泥与岩石碎屑搅拌的搅拌桩。

此外，本发明同时提供该搅拌墙的施工方法，按照如下步骤进行：

步骤1：利用特殊的施工机械施工入岩搅拌桩，钻机沉钻搅动并穿过土层，进入岩层钻孔，产生的岩石碎屑留在工作面上方，待钻至设计标高后，钻机提钻喷浆并搅拌，使水泥浆液与岩石碎屑充分混合，提钻至土层则将水泥浆液与土体充分搅拌混合，最终形成一根上部桩体为水泥与土结合、下部桩体为水泥与岩石碎屑结合的入岩搅拌桩；

步骤2：使用水泥土搅拌桩机施工与入岩搅拌桩咬合的水泥土搅拌桩，并将入岩搅拌桩在土层中的上部桩体与水泥土桩联合搅拌，使其成为一体；

步骤3：在入岩搅拌桩中插入型钢，插入入岩搅拌桩的下部桩体时振动型钢，通过型钢的振动使桩体中的岩石碎屑与水泥浆液密实结合，消除桩体中的气泡、蜂窝麻面等现象；

步骤4：施工冠梁，将桩体连接成一个整体，冠梁位于水泥搅拌墙顶，高度500mm左右，冠梁顶面应在型钢顶面500mm以下，以便基坑支护结束以后拔出型钢。

本发明的工作原理是：一种嵌岩型钢水泥搅拌墙及其施工方法，施工入岩搅拌桩时，钻机凿岩产生的大小不一的岩石碎屑在提钻喷浆搅拌的过程中与水泥浆液结合，岩石碎屑作为粗细骨料，水泥浆液作为粘合剂，型钢作为主要的受力结构，并且插入型钢时振动其中的岩石碎屑，形成高强度的桩体；由于有入岩的型钢水泥搅拌桩作为承受荷载的结构，水泥土搅拌桩与之咬合，并在施工中搅拌成一个整体，组成的搅拌墙在抵抗土压力、止水等方面都有不错的效果；采用荤素桩长短结合，与地下连续墙相比，凿岩量大大降低，可以达到既提高工效、缩短施工工期，又相应的降低工程造价的目的。

本发明的有益效果是：一种嵌岩型钢水泥搅拌墙及其施工方法，采用凿岩产生的岩石碎屑作为粗细骨料，内插型钢，可以在坚硬岩层中施工，大幅度提高桩体的承载力；与传统smw工法相比，可以应用于土层较薄的基坑支护工程中，工程适用性更广；其操作简单易行，采用荤素桩长短结合，与地下连续墙相比，凿岩量大大降低，可以达到既提高工效、缩短施工工期，又相应的降低工程造价的目的。

附图说明

图1为本发明一种嵌岩型钢水泥搅拌墙的总体结构示意图。

图2为本发明一种嵌岩型钢水泥搅拌墙的入岩搅拌桩的施工示意图。

图3为本发明一种嵌岩型钢水泥搅拌墙的入岩搅拌桩施工完成图。

图4为本发明一种嵌岩型钢水泥搅拌墙的水泥土搅拌桩机的施工示意图。

图5为本发明一种嵌岩型钢水泥搅拌墙的水泥土搅拌桩施工完成图。

图6为本发明一种嵌岩型钢水泥搅拌墙的安插型钢的施工示意图。

图7为本发明一种嵌岩型钢水泥搅拌墙的安插型钢的施工完成图。

图例说明：(1)-冠梁；(2)-型钢；(3)-水泥土搅拌桩；(4)-入岩搅拌桩；(5)-岩石碎屑；(6)-土层；(7)-岩层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，一种嵌岩型钢水泥搅拌墙，它由冠梁(1)、型钢(2)、水泥土搅拌桩(3)和入岩搅拌桩(4)组成；所述的冠梁(1)设在地表以上，为钢筋混凝土结构；所述的型钢(2)连接冠梁(1)和入岩搅拌桩(4)；所述的水泥土搅拌桩(3)咬合在入岩搅拌桩(4)之间，作为搅拌墙的止水结构；所述的入岩搅拌桩(4)为上部是水泥与土搅拌、下部是水泥与岩石碎屑(5)搅拌的搅拌桩。

如图1-7所示，一种嵌岩型钢水泥搅拌墙施工方法，按照如下步骤进行：

步骤1：利用特殊的施工机械施工入岩搅拌桩(4)，钻机沉钻搅动并穿过土层(6)，进入岩层(7)钻孔，产生的岩石碎屑(5)留在工作面上方，待钻至设计标高后，钻机提钻喷浆并搅拌，使水泥浆液与岩石碎屑(5)充分混合，提钻至土层(6)则将水泥浆液与土体充分搅拌混合，最终形成一根上部桩体为水泥与土结合、下部桩体为水泥与岩石碎屑(5)结合的入岩搅拌桩(4)；

步骤2：使用水泥土搅拌桩机施工与入岩搅拌桩(4)咬合的水泥土搅拌桩(3)，并将入岩搅拌桩(4)在土层(6)中的上部桩体与水泥土桩联合搅拌，使其成为一体；

步骤3：在入岩搅拌桩(4)中插入型钢(2)，插入入岩搅拌桩(4)的下部桩体时振动型钢(2)，通过型钢(2)的振动使桩体中的岩石碎屑(5)与水泥浆液密实结合，消除桩体中的气泡、蜂窝麻面等现象；

步骤4：施工冠梁(1)，将桩体连接成一个整体，冠梁(1)位于水泥搅拌墙顶，高度500mm左右，冠梁(1)顶面应在型钢(2)顶面500mm以下，以便基坑支护结束以后拔出型钢(2)。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种嵌岩型钢水泥搅拌墙及其施工方法，属于基坑支护工程领域，由冠梁、型钢、水泥土搅拌桩和入岩搅拌桩组成；所述的冠梁设在地表以上，为钢筋混凝土结构；所述的型钢连接冠梁和入岩搅拌桩；所述的水泥土搅拌桩咬合在入岩搅拌桩之间，作为搅拌墙的止水结构；所述的入岩搅拌桩为上部是水泥与土搅拌、下部是水泥与岩石碎屑搅拌的搅拌桩。本发明结构简单、施工速度快，配合该嵌岩型钢水泥搅拌桩设计一整套施工方法，能够有效地解决水泥搅拌桩不能很好的与岩体相结合的问题，提高了水泥土搅拌桩的适用性，使水泥搅拌桩的应用得到大幅提高，有效促进地下工程的不断发展。

技术研发人员：邓美旭;蒋宗南;张杰;刘一;吴艳崇;李亚洲
受保护的技术使用者：山东科技大学
技术研发日：2018.01.03
技术公布日：2018.04.20