一种适用于上软下硬地层的钢花管桩围护结构及施工方法与流程

本发明涉及基建
技术领域：
，具体涉及一种钢花管桩围护结构，适用于上部软土基底位于中微风化岩层的浅基坑工程。
背景技术：
：基坑围护结构主要有地下连续墙、钻孔灌注桩、smw工法桩、钢板桩、放坡+土钉墙等形式。地下连续墙是于基坑开挖前，用特殊挖槽设备、在泥浆护壁下开挖深槽，然后下钢筋笼浇注混凝土形成的地下土中的混凝土墙。其缺点在于成本较高，而且施工时需泥浆护壁，泥浆要妥善处理，否则影响环境。钻孔灌注桩是应用比较广泛的一种基坑支护型式，支护结构是钢筋混凝土桩体。对于一般粘性土、填土、淤泥质土及砂土等，穿越方便，成孔效果较好，而对于碎石粘土则不宜采用。其缺点是自身没有止水能力，需要通过辅助止水帷幕止水，且深基坑的止水效果与止水帷幕的施工工艺、土质条件有很大关系，施工风险相对较大。smw桩是在相互咬合的深层搅拌桩内插入h型钢后形成的连续挡土止水结构，在h型钢的表面涂刷减摩剂后可回收再利用，在透水性大的砂性地层中使用效果较好。放坡+土钉墙方案采用土钉墙作为主要支护体系，土钉采用φ25钢筋(回填土及砂层可用φ48钢花管代替)，端头采用φ16“井”字钢筋与φ8钢筋网焊接相连，采用大口井降水辅助施工。钢板桩支护结构属板式支护结构之一，是一种带锁口或钳口的热轧(或冷弯)型钢，靠锁口或钳口相互连接咬合，形成连续的钢板桩墙，用来挡土和挡水，不适用硬岩地层。地下连续墙、钻孔灌注桩作为围护结构，其刚度大、变形小，对邻近建筑与地下管线影响小，一般用于深度大于15米的基坑，适用于大部分土层，造价高；smw工法桩、钢板桩作为围护结构，其刚度小、变形大，对邻近建筑与地下管线有一定影响，一般用于深度小于10米的基坑，适用于软土地层，造价较高；土钉墙刚度小、变形大，对邻近建筑与地下管线有较大影响，基坑深度不宜大于12m，适用于大部分土层，造价低，但是占地空间大。在上部为素填土，下部为中、微风化岩的地层中，一些中小规模基坑的开挖如使用地下连续墙或钻孔灌注桩作为围护结构成本高，在硬岩地层施工地下连续墙及钻孔灌注桩需要增加入岩费用，工程造价非常高。采用钢板桩或smw工法桩作为围护结构，会出现硬岩地层钻进、插打困难等问题，施工速度慢，且钢板桩及smw工法桩中的型钢容易产生大变形，不利于基坑安全。若基坑周边道路狭窄、地下管线密集，采用放坡+土钉墙方案开挖，会占用大量施工场地，交通疏解及管线迁改难以实施，导致工程无法推进。基于上述缺陷，在基建
技术领域：
，对于受场地空间限制的位于中微风化岩层的浅基坑工程的围护结构存在改进需求。技术实现要素：本发明目的是提供一种适用于上软下硬地层的钢花管桩围护结构，以解决地连墙、钻孔桩等围护结构工程造价高、施工场地受限无放坡条件、硬岩地层钢板桩或smw工法桩打设困难等诸多问题。本发明提供了如下的技术方案：适用于上软下硬地层的钢花管桩围护结构，包括冠梁；沿冠梁交叠设置有高压旋喷桩，所述高压旋喷桩内设有钢花管；所述钢花管内插有钢筋笼，所述钢筋笼包括沿钢花管竖向设置的钢花管内插主筋和与钢花管垂直设置的钢花管内插箍筋；钢花管顶部伸入冠梁内，且钢花管与冠梁箍筋及拉筋在平面上交错布置；钢花管内插主筋伸出钢花管并在钢花管顶部向水平方向弯折，相邻钢花管上水平弯折的钢花管内插主筋相互焊接连接，并在水平弯折的平面上相互垂直交错布置，钢花管内插主筋的水平弯折的平面位于冠梁内。通过上述钢花管与钢花管内插主筋及冠梁之间的架构设计，能够为整个围护结构提供足够的结构稳定性，整体围护刚度大且不易变形。其中，所述每个高压旋喷桩内设置至少一根钢花管，钢花管沿冠梁呈至少两排均布；优选的，钢花管的截面中心位置位于高压旋喷桩截面上垂直于冠梁延伸方向的直径上，并在该直径上对称设置为两个(下述实施例1)或者在该直径上两个对称位置上交替设置(下述实施例2)。其中，所述钢花管内插箍筋内接于钢花管内插主筋，使钢花管内插主筋紧贴钢花管内壁四周均匀布置，钢花管内插箍筋沿钢花管竖向均匀布置；优选的，钢花管内插主筋为4～8根，钢花管内插箍筋竖向间距150～300mm。其中，由于围护结构要求足够的支撑强度，要求钢花管嵌固深度为0.3～0.6倍基坑深度，且钢花管桩入中、微风化岩面不小于3m，旋喷桩长度大于钢花管桩长度不小于1m；进一步，所述钢花管内灌注水泥砂浆，所述冠梁处设有一道支撑(可以为混凝土支撑或钢支撑)；所述高压旋喷桩桩间网喷混凝土，相邻高压旋喷桩的交叠部分上沿交点位置设有锚杆，锚杆深入高压旋喷桩桩间网喷混凝土中，进一步提高支撑强度。其中，所述钢花管竖向分节，每节钢花管连接处采用焊接辅以加劲板的方式进行连接，连接处焊缝接头优选的位于岩层中。其中，所述钢花管垂直度误差在1/200以内，变形量在10mm以内。其中，所述钢花管上设有注浆孔，注浆孔呈梅花形布置，开孔直径20mm；通过深入钢花管中心的注浆管以及钢花管上的注浆孔完成钢花管内水泥砂浆的注浆。其中，所述冠梁上方沿冠梁外周设有挡土墙。本发明还提供了上述适用于上软下硬地层的钢花管桩围护结构的施工方法，包括下述步骤：首先，高压旋喷桩桩位测设，钻喷一体机就位，按照设计桩位钻孔，形成钻孔；其次高压喷射灌浆，按照设计深度施工高压旋喷桩；在高压旋喷桩未结硬前，确定钢花管中心线，钻出钢花管孔；钢花管内插入钢花管内插主筋及钢花管内插箍筋组成的钢筋笼，节点焊接牢靠，沉入钢花管孔内；钢花管内插入注浆管，并进行注浆至设计标高；割除钢花管设计标高以上部分，钢花管内插主筋顶部水平弯折后相互焊接；最后绑扎冠梁钢筋，并浇筑冠梁，施作冠梁上部挡土墙；开挖土体至第一道支撑下方，施作第一道支撑；开挖土体至基坑底，施作主体结构。与现有技术相比，本发明提供的适用于上软下硬地层的钢花管桩围护结构具有以下优点：1、本围护结构形式中相钢花管内插主筋顶部水平弯折后沿冠梁纵向及横向分别相互焊接，可增强围护结构稳定性。2、本围护结构形式中冠梁钢花管与冠梁箍筋及拉筋在平面上交错布置，可共同承担竖向及水平方向剪力，整体协同受力，可提高围护结构刚度。3、与地连墙或钻孔桩相比，本围护结构形式在保证结构强度的基础上综合造价低，运用于深度小于10米的浅基坑工程，可极大降低工程成本。4、与钢板桩、smw工法桩相比，本围护结构更适应中风化及微风化岩层，施工速度更快，刚度更大，对变形控制效果更好。5、与放坡开挖相比，本围护结构占用场地范围小，交通疏解及管线迁改压力小。6、本围护结构形式施工便捷，可节省工期。7、本围护结构形式具有发展空间与经济效益，可实现产业化，市场应用前景广泛。附图说明图1是本发明实施例1的钢花管桩围护结构横剖面图；图2是本发明实施例1的高压旋喷桩与钢花管平面布置图；图3是本发明实施例1的冠梁与钢花管平面布置图；图4是本发明的钢花管断面示意图；图5是本发明的钢花管注浆孔示意图；图6是本发明的钢花管与冠梁连接示意图；图7是本发明实施例2的高压旋喷桩与钢花管平面布置图；图8是本发明实施例2的冠梁与钢花管平面布置图；附图标记：1—高压旋喷桩，2—钢花管，3—钢花管内插主筋，4—注浆管，5—冠梁，6—喷射混凝土，7—钢筋网，8—冠梁主筋及腰筋，9—冠梁箍筋及拉筋，10—挡土墙，11—支撑，12-锚杆，13-钻孔，14—钢花管内插箍筋，15—注浆孔。具体实施方式以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。实施例1：如图1所示，该围护结构包括高压旋喷桩、钢花管及内插钢筋笼、钢花管内水泥砂浆、冠梁、喷射混凝土、钢筋网、挡土墙等，每个高压旋喷桩内包含2根钢花管；高压旋喷桩桩径800mm，桩间网喷混凝土，钢花管直径219mm，钢花管壁厚12mm，冠梁宽1000mm，高1000mm。在旋喷桩未结硬前，确定钢花管中心线，钻出钢花管孔；钢花管内插入主筋及箍筋组成的钢筋笼，节点焊接牢靠，沉入钻孔内；钻孔过程中，如发现偏孔应回填水泥浆至偏孔上方300mm～500mm处，然后重新钻进，确保结构限界满足要求。钢花管桩垂直度误差应控制在1/200以内，变形量应控制在10mm以内。每节钢花管连接处，采用焊接辅以加劲板的方式进行连接。为避免焊缝受力过大，钢花管焊缝接头宜位于岩层中。钢花管桩露出桩顶设计标高不宜小于800mm，浇筑冠梁前，应将超过钢花管桩设计桩顶标高部分割除。如图2所示，钢花管内插主筋顶部水平弯折后沿冠梁纵向及横向分别相互焊接，采用搭接焊或帮条焊，单面焊不小于10倍钢筋直径，双面焊不小于5倍钢筋直径。如图3所示，钢花管与冠梁箍筋及拉筋在平面上交错布置，箍筋及拉筋间距结合钢管直径确定，间距范围200～300mm。如图4所示，钢花管直径219mm，钢花管壁厚12mm，螺纹钢筋直径22mm，注浆管直径50mm；钢花管内插钢筋笼，并灌注水泥砂浆，内插钢筋笼主筋紧贴钢花管内壁四周均匀布置，该主筋根数为4根，内侧钢筋笼箍筋沿竖向均匀布置，竖向间距150～300mm，灌注水泥砂浆的注浆管置于钢花管中心。如图5所示，钢花管的注浆孔呈梅花形布置，开孔直径20mm。如图6所示，钢花管位于冠梁主筋及腰筋内侧，钢花管与冠梁钢筋紧密结合。本发明围护结构嵌固深度为0.3～0.6倍基坑深度，且钢花管桩入中、微风化岩面不小于3m，旋喷桩长度大于钢花管桩长度不小于1m，冠梁位置处设置一道混凝土支撑或钢支撑。若基坑深度接近10米，可增设第二道支撑。实施例2：相比实施例1，如图7和图8所示，实施例2中钢花管呈梅花型布置。对于10米深(其中上部4米为素填土，下部6米为中风化泥质粉砂岩)、8米宽基坑，该基坑不宜采用smw工法桩、钢板桩作为围护结构。当该基坑分别采用地下连续墙、钻孔灌注桩、放坡+土钉墙、钢花管桩作为围护结构时，其土石方量、工程费用、占地面积、地表沉降对比如下表所示，其中以地下连续墙方案数据为基数并按照1考虑。方案对比地下连续墙钻孔灌注桩放坡+土钉墙钢花管桩土石方量1.001.002.251.00工程费用1.000.920.720.66占地面积1.001.133.420.81地表沉降1.001.151.551.23通过上述分析可知，上软下硬地层10米深基坑采用钢花管桩不仅工程造价低，而且占地面积小，地表沉降控制较好。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易先到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。当前第1页12