一种适应于多种地层的型钢水泥土桩施工方法
【技术领域】
[0001]本发明及基坑支护和地基临时处理等技术领域，尤其涉及一种适应于多种地层的型钢水泥土桩施工方法。
【背景技术】
[0002]基坑、地下通道、竖井等施工时其支护结构很多为临时性的，工程完工后就可以拆除，有些支护工程还会给后续工程建设带来很大的障碍。如何既满足临时性的工程安全需要，又降价成本、减少环境污染、合理利用资源，是一项非常重要的技术课题。随着国家对建设资源节约型和环境友好型社会的要求越来越高，实现类似上述临时支护工程的经济、环保是实现良好经济和社会效益的迫切需求。
[0003]基坑等临时支护工程中，桩是使用最为广泛可靠的方案之一。因此，对桩体材料的重复利用和低成本使用方法，受到了一些工程建设者的关注。现有专利对绿色环保的桩支护技术有所涉及。例如:
1、秦浩发明的一种深基坑内置型钢可拔式无筋灌注桩(ZL:CN201410007380),包括型钢和素混凝土，型钢可回收并重复使用。不足之处是采用素混凝土作为桩内回填料，在基坑周边土体内形成大量废弃混凝土，影响后续地下工程的建设；使用混凝土的成本偏高。
[0004]2、何世鸣发明的一种长螺旋旋喷搅拌水泥土型钢桩基坑止水支护方法(ZL:CN201210509637)，利用长螺旋钻头成孔，就地旋喷搅拌原状土层与水泥浆，随后插入型钢等形成具有一定强度及抗渗能力的水泥土型钢桩体。优点在于能在较硬土层中形成闭合连续的较高强度的桩墙体，型钢、锚杆或内支撑可回收重复利用。缺点在于成桩方法仅限应用于软硬适中的地层，对于较软或较硬的地层均不适应；采用旋喷搅拌的方法效率不高，容易产生水泥浆污染。
[0005]3、何世鸣发明的人工挖孔水泥土型钢桩基坑支护方法(ZL:CN201210509644)，采用人工挖出桩孔，吊入型钢后灌入水泥土浆液形成水泥土型钢桩。此发明的优点是适应北方地区较硬及无地下水的土层，型钢等材料可回收。缺点是人工挖孔方式不适应有地下水的情况，并且由于安全原因被越来越多的省区禁用；水泥土在地面搅拌，需要专门的搅拌池和搅拌机械，均匀性也难以保证。
[0006]上述支护方法均应用了绿色支护技术，除了以上分述的优缺点外，由于成孔方法的单一，一个共同的缺点就是适应的地层很单一，难于大面积推广使用。
[0007]为此，本发明提出的技术方案，采用旋挖钻机(或螺旋钻机或回转钻机或冲击钻机)进行钻孔并形成泥浆护壁，再采用水泥土搅拌桩机将回填土与水泥进行孔内搅拌，插入工字型钢后形成型钢水泥土桩，大大扩展了可回收型钢水泥土桩的适用地层，提升了施工效率，降低了施工成本，能产生显著的经济和社会效益。
【发明内容】
[0008]本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种适应于多种地层的型钢水泥土桩施工方法。该方法施工工艺简单方便，质量可靠，所用型钢全部回收以重复利用，具有显著的低成本和资源节约优势，适用于流塑一坚硬的粘土层、粉土层及砂卵石层、风化岩层等多种地层，有利于推广应用。
[0009]一种适应于多种地层的型钢水泥土桩施工方法，其步骤是:
A、螺旋钻机、普通工程钻机或反循环钻机成孔:
采用钻机从地基土的地表上钻孔，采用钻机从地基土的地表上钻孔，地基土为流塑一硬塑的土层、粉土层、砂层或强风化岩层时，可采用旋挖钻机(任何一种均可)或回转钻机(任何一种均可)钻进，地基土为可塑一硬塑的土层、粉土层、砂层或风化岩层时，可采用螺旋钻机(桩径较小时，任何一种均可)或回转钻机(任何一种均可)钻进，地基土为卵石、漂石层或硬岩层时，可采用冲击钻机(任何一种均可)钻进。钻进至设计深度后，形成钻孔；钻孔过程中为防止垮孔，可采用泥浆护壁，在钻孔壁上形成一层保护钻孔壁的泥皮；
B、填充搅拌水泥土:
将钻孔开挖出来的土料或周边土料填入钻孔内，并采用水泥土搅拌桩机(任何一种均可)在钻孔中就地搅拌，边搅拌边加入水泥粉(任何一种均可)，地基土含水量较低时同时加入清水，形成流塑状的水泥搅拌土；
C、放置型钢:
准备好表面涂抹凡士林(满足润滑的任何一种均可，市场均有购置)或脱模剂(满足脱模要求的任何一种均可，市场均有购置)的型钢，采用挖掘机(任何一种均可)将型钢移送至钻孔口，并将型钢缓慢放入充填了流塑状水泥搅拌土的钻孔内，水泥土在钻孔中凝固后便形成型钢水泥土桩；型钢水泥土桩之间部分搭接；
D、与加强构件相连接:
根据工程需要，可以在型钢水泥土桩的桩顶连接圈梁(冠梁)等加强构件，使每一排型钢水泥土桩形成整体支护体系。
[0010]E、回收型钢:
基坑回填至±0 (专业术语，地表的意思)标高后，型钢水泥土桩的支护功能已经完成，即可回收型钢，将露出地表的型钢用装有卡瓦的用短钢梁紧固连接，然后采用电动液压千斤向上顶短钢梁，将型钢顶松以后，用挖掘机直接将型钢吊出桩体。用水泥土回填型钢拔出后留下的孔洞。实现型钢的快速无损回收。
[0011]所述的多种地层为粘土层、粉土层、砂卵石层、风化岩层等。
[0012]工作机理:
采用多种可选钻进方法在不同地基土中成孔，大大扩展了型钢水泥土桩的应用范围，同时通过泥浆护壁，形成短时间稳定的钻孔，有利于型钢顺利放入钻孔中；采用常用的水泥土搅拌桩机，对钻孔内的填土边加入水泥边进行孔内搅拌，搞高了工效，保证了搅拌效果，有利于形成均匀性较好的呈流塑状的水泥搅拌土 ；采用挖掘机将制作好的型钢放入钻孔，对机械的要求不高，操作也很方便；型钢上涂抹凡士林或脱模剂，在不影响型钢水泥土桩强度的同时，使型钢回收时容易拔出；采用电动液压千斤顶向上顶装有卡瓦的短钢梁，可以将型钢快速方便的顶松，然后通过挖掘机直接将型钢吊出钻孔，实现型钢的快速无损回收。
[0013]本发明具有下列优点和积极效果:
①施工过程与工艺简单方便，施工质量可靠； ②型钢全部回收，具有显著的成本优势和资源节约效益；
③适用于流塑一硬塑的粘土层、粉土层及砂卵石层、强风化层等多种地层，适应面广。
[0014]武汉市某基坑开挖深度为15-17m，从上至下地层分别为填土(2_3m厚)、淤泥质亚粘土(5_7m厚)、中一细砂层(6_9m厚)、砂卵石层(厚度大于3_5m),地下水位为地表下3_5m。设计采用本发明方法提出的型钢水泥土桩方法+锚杆支护。型钢水泥土桩的桩径为900mm，桩长为22.0-23.0m，采用旋挖钻机成孔；设置3层锚杆，锚杆长度为12_15m。该工程实例表明，与传统钻孔灌注桩相比，采用旋挖钻机成孔的型钢水泥土桩，可节省工期约1/6，节约成本约15-20%。基坑工作期间，变形均小于控制标准，是稳定安全的。
【附图说明】
[0015]图1为一种适应于多种地层的型钢水泥土桩施工方法的平面示意图。
[0016]图2为一种适应于多种地层的型钢水泥土桩施工方法的立面示意图。
[0017]图中:
I一地表，2—型钢，3—凡士林或脱模剂，4 —水泥土， 5 —泥皮，6 —钻孔，7—地基土， 8—千斤