专利名称：插y型预制桩的水泥搅拌桩基坑支护及施工方法
技术领域：
本发明涉及建筑领域，特别涉及插Y型预制桩的水泥搅拌桩基坑支护及施工方法。
背景技术：
传统的基坑支护方式采用带撑式排桩墙结合止水帷幕，如钻孔灌注桩加混凝土支 撑，桩后采用水泥搅拌桩形成止水帷幕的围护方式，可以较好的控制围护结构变形，保证围 护体系的稳定，对于施工面狭小的场地，桩基施工不易进行且质量难以保证，而且这种支护 方式采用了钻孔灌注桩和水泥搅拌桩两种桩型，造价相对较高。钻孔灌注桩一般在水泥搅 拌桩施工后再行施工，施工工期较长。
发明内容
本发明的目的提供一种插Y型预制桩的水泥搅拌桩基坑支护及施工方法，不必要 施工钻孔灌注桩，解决传统基坑支护中钻孔灌注桩施工受条件限制、造价高、工期慢的问 题。本发明施工步骤包括(1)开挖沟槽根据基坑围护内边控制线，清除地下障碍物并开挖沟槽。(2)水泥搅拌桩就位搅拌桩桩架垂直度偏差不大于1 %。在桩架上焊接一半径为5cm的铁圈，IOm高处 悬挂一铅锤，利用经纬仪校直钻杆垂直度，使铅锤正好通过铁圈中心。每次施工前必须适当 调节钻杆，使铅锤位于铁圈内，即把钻杆垂直度误差控制在0. 5%内。(3)水泥搅拌桩施工搅拌机提升速度为0. 8 lm/min，喷浆泵压力控制在0. 4 0. 6MPa。对于砂质粉 土层土质，先压入按一定比例配置的膨胀土浆液，再喷入水泥浆。对于标贯值小于50的土层，采用间隔式复搅拌法；对于用于标贯值大于50的土 层，采用连续式复搅拌法。相邻水泥搅拌桩搭接时间不应大于24h，如超过24h，则在第二根水泥搅拌桩施工 时增加注浆量20%，同时减慢提升速度。施工过程中发现水泥搅拌桩喷浆不正常等异常情况时，可以在异常水泥搅拌桩外 围补桩，搭接厚度大于10cm。(4) Y型预制桩插入在沟槽上设置Y型预制桩定位卡进行固定，Y型预制桩定位卡必须牢固、水平，而 后将Y型预制桩底部中心对准桩位中心并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土搅拌桩内，使用经 纬仪或线锤控制Y型预制桩插入的垂直度。插入搅拌桩内的Y型预制桩施工必须在搅拌桩 成桩后4h内完成。
(5)围檩制作插Y型预制桩的水泥搅拌桩通过围檩连接，围檩采用C30混凝土。(6)钢支撑施工将支撑接至坑边围檩，施加预应力固定。支撑的架设顺序，必须按基坑变形大的位 置先施工的原则进行，最大限度减小基坑变形。挖土、支撑严格按施工工况要求坚决做到先撑后挖。每根支撑两端同时架设，两端 同时施加预应力，在24h内同时完成。钢支撑预应力施加做到分段加荷，持荷时间为2min。通过应力值与围护墙向外位 移值两个指标控制预应力施加。当钢支撑距离长于20m时，预应力施加端采用八字撑以外的可调节型装置。本发明中水泥挡土墙厚度按下式确定
(1)式中Es为Y型预制桩弹性模量；Is为Y型预制桩惯性矩；E。为混凝土弹性模量，H 为Y型预制桩竖直段长度；R为水泥挡土墙厚度。本发明具有挡水、挡土、工艺简单、操作方便等特点，适用于各类土层，且施工周期 短、抗渗能力较强，降低工程造价。与同类型单排水泥搅拌桩止水帷幕+钢筋混凝土钻孔灌 注桩围护体单位延长米上的成本比较，本发明能节约成本20%，获得了良好的经济效益。
图1工艺流程图2基坑平面示意3间隔式复搅拌法图4连续式复搅拌法1、插Y型预制桩的水泥墙，2、钢管支撑，3、八字撑，4、可调节型预应力装置
具体实施例方式工程概况明丰大厦基坑呈长方形，占地面积约为1. 14万m2。由13层主楼和裙房组成。基 坑长68m、宽23m，围护总长度约为182m，基坑深度为7m，挡土墙采用水泥搅拌桩内插Y型预 制桩。基坑围护的支撑系统采用两道钢支撑，支撑平面布置形式为井字对撑的形式，混凝土 围檩的强度等级为C30。地质状况土层物理力学指标如表1所示。表1 土层物理力学指标 Y型预制桩是根据等截面周边扩大的原理发展起来的。众所周知，圆形与正方形、 正三角形的等截面积周边比率为1 1. 13 1.30，而与Y形相比可达1 1.60。周边长 增加，相应侧摩力增加，等截面、等桩长的Y形桩与方桩、圆桩相比与外侧水泥搅拌桩结合 较好。钢支撑采用对撑结合角撑的形式，这样布置具有如下优点①对撑杆件受力明确， 易于控制基坑变形；②由基坑内的挖土空间较大，挖土施工方便。施工步骤包括(1)开挖沟槽根据基坑围护内控制线，清除地下障碍物并开挖沟槽，沟槽深度为0. 5 0. 7m,宽 度为1 1. 2mO(2)水泥搅拌桩就位搅拌桩桩架垂直度偏差不大于1 %。在桩架上焊接一半径为5cm的铁圈，IOm高处 悬挂一铅锤，利用经纬仪校直钻杆垂直度，使铅锤正好通过铁圈中心。每次施工前必须适当 调节钻杆，使铅锤位于铁圈内，即把钻杆垂直度误差控制在0. 5%内。(3)水泥搅拌桩施工加筋水泥挡土墙厚度按式1确定，厚度为0. 9m,轴心距为600mm，搅拌桩搭接 250mm。搅拌机提升速度为0. 8m/min,喷浆泵压力控制在0. 4 0. 6MPa,防止出现夹心层或 断浆情况。砂质粉土层土质不易搅拌均勻，在不易搅透的土层中进行多次复搅，先压入按一 定比例配置的膨胀土浆液，再喷入水泥浆。此种方法的优点是成本投入较小，但浆液的配比 需按实际土层情况予以调整。陶土粉与水重量比为0. 08 0. 1，浆液拌制后应放置24h，使 其物理性能更趋稳定。根据地质情况，采用间隔式复搅拌法，如图3所示。相邻水泥搅拌桩搭接时间不应大于24h，如超过24h，则在第二根水泥搅拌桩施工 时增加注浆量20%，同时减慢提升速度。
施工过程中发现水泥搅拌桩喷浆不正常等异常情况时，可以在异常水泥搅拌桩外 围补桩，搭接厚度大于10cm。(4) Y型预制桩插入为确保Y型预制桩插入搅拌桩居中和垂直，在沟槽上应先放置Y型预制桩定位架， 定位架按现场和Y型预制桩有关尺寸制作、放置并固定好。吊机起吊Y型预制桩后，应用经 纬仪调整其垂直度，然后将垂直的Y型预制桩底部中心对正插入，沿定位架徐徐插入搅拌 桩内，当插入搅拌桩内1/3后可快放，直放至设计标高位置；如不能下放到位，可借助挖掘 机或振动器将Y型预制桩送到位，此时必须确保Y型预制桩居中垂直，利用水准仪控制Y型 预制桩的顶部标高；Y型预制桩插入过程中应随时调整Y型预制桩的水平误差和垂直误差。 插入搅拌桩内的Y型预制桩施工必须在搅拌桩成桩后4h内完成。(5)围檩制作作为挡土的支护结构，插Y型预制桩的水泥搅拌桩通过围檩连接，围檩采用C30混 凝土，宽度为700mm，高度为700mm。(6)钢支撑施工将支撑接通至坑边围檩，施加预应力固定。支撑的架设顺序，必须按基坑变形大的 位置先施工的原则进行，最大限度减小基坑变形。挖土、支撑严格按施工工况要求坚决做到先撑后挖。每根支撑两端同时架设，两端 同时施加预应力，支撑施工在24h内同时完成。钢支撑预应力施加严格按要求进行，并做到分段加荷，持荷时间为2min。支撑两端 共用2只油泵，4只千斤顶，由专人统一指挥，同步协调，并用双控即应力值与围护墙向外位 移值控制。本工程支撑预应力分两次施加到位。在达到设计预加应力值后，随着挖土面的深 入，根据基坑周边的监测数据和轴力计数据，确定是否需复加应力，如监测数据达到报警 值，则需复加应力，使支撑应力始终在受控状态下。支撑的设计预应力为800kN，分两次加 载。除角撑外，支撑均为两端同时施加预应力。由于本工程钢支撑距离长，为弥补可能由于支撑体系单方向过长造成的预应力损 失，预应力施加端采用八字撑以外的可调节型预应力装置。
权利要求
插Y型预制桩的水泥搅拌桩基坑支护及施工方法，其特征包括以下施工步骤(1)开挖沟槽根据基坑围护内边控制线，清除地下障碍物并开挖沟槽。(2)水泥搅拌桩就位搅拌桩桩架垂直度偏差不大于1％。在桩架上焊接一半径为5cm的铁圈，10m高处悬挂一铅锤，利用经纬仪校直钻杆垂直度，使铅锤正好通过铁圈中心。每次施工前必须适当调节钻杆，使铅锤位于铁圈内，即把钻杆垂直度误差控制在0.5％内。(3)水泥搅拌桩施工搅拌机提升速度为0.8～1m/min，喷浆泵压力控制在0.4～0.6MPa。施工过程中发现水泥搅拌桩喷浆不正常等异常情况时，可以在异常水泥搅拌桩外围补桩，搭接厚度大于10cm。(4)Y型预制桩插入在沟槽上设置Y型预制桩定位卡进行固定，将Y型预制桩底部中心对准桩位中心并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土搅拌桩内，使用经纬仪或线锤控制Y型预制桩插入的垂直度。(5)围檩制作插Y型预制桩的水泥搅拌桩通过围檩连接，围檩采用C30混凝土。(6)钢支撑施工将支撑接至坑边围檩，施加预应力固定。支撑的架设顺序，必须按基坑变形大的位置先施工的原则进行，最大限度减小基坑变形。挖土、支撑严格按施工工况要求做到先撑后挖。每根支撑两端同时架设，两端同时施加预应力，在24h内同时完成。
2.按照权利要求1所述的插Y型预制桩的水泥搅拌桩基坑支护及施工方法，其特征是 水泥挡土墙厚度按下式确定 式中Es为Y型预制桩弹性模量；Is为Y型预制桩惯性矩；E。为混凝土弹性模量，H为Y 型预制桩竖直段长度；R为水泥挡土墙厚度。
3.按照权利要求1或权利要求2所述的插Y型预制桩的水泥搅拌桩基坑支护及施工方 法，其特征是步骤(3)水泥搅拌桩施工中，对于砂质粉土层土质，先压入按一定比例配置的 膨胀土浆液，再喷入水泥浆。
4.按照权利要求1或权利要求2所述的插Y型预制桩的水泥搅拌桩基坑支护及施工 方法，其特征是步骤(3)水泥搅拌桩施工中，对于标贯值小于50的土层，采用间隔式复搅拌 法；对于用于标贯值大于50的土层，采用连续式复搅拌法。
5.按照权利要求1或权利要求2所述的插Y型预制桩的水泥搅拌桩基坑支护及施工方 法，其特征是步骤(3)水泥搅拌桩施工中，相邻水泥搅拌桩搭接时间不应大于24h，如超过 24h，则在第二根水泥搅拌桩施工时增加注浆量20%，同时减慢提升速度。
6.按照权利要求3所述的插Y型预制桩的水泥搅拌桩基坑支护及施工方法，其特征是 步骤(4) Y型预制桩插入施工中，插入搅拌桩内的Y型预制桩插入施工必须在搅拌桩成桩后 4h内完成。
7.按照权利要求1或权利要求2所述的插Y型预制桩的水泥搅拌桩基坑支护及施工方 法，其特征是步骤(6)钢支撑施工中，钢支撑预应力施加做到分段加荷，持荷时间为2min。 通过应力值与围护墙向外位移值两个指标控制预应力施加。
8.按照权利要求3所述的插Y型预制桩的水泥搅拌桩基坑支护及施工方法，其特征是 步骤(6)钢支撑施工中，当钢支撑距离长于20m时，预应力施加端采用八字撑以外的可调节 型装置。
全文摘要
本发明公开一种插Y形桩的水泥搅拌桩基坑支护及施工方法，其特征是包括以下施工步骤(1)开挖沟槽；(2)水泥搅拌桩就位；(3)水泥搅拌桩施工；搅拌机提升速度为0.8～1m/min，喷浆泵压力控制在0.4～0.6MPa。对于砂质粉土层土质，先压入按一定比例配置的膨胀土浆液，再喷入水泥浆；(4)Y型预制桩插入，插入搅拌桩内的Y型预制桩施工必须在搅拌桩成桩后4h内完成；(5)围檩制作；(6)钢支撑施工，将支撑接至坑边围檩，施加预应力固定；当钢支撑距离长于20m时，预应力施加端采用八字撑以外的可调节型装置。本发明具有挡水、挡土、工艺简单、操作方便等特点，适用于各类土层，且施工周期短、抗渗能力较强，降低工程造价。
文档编号E02D5/20GK101871214SQ20091017322
公开日2010年10月27日 申请日期2009年9月11日 优先权日2009年9月11日
发明者朱奎 申请人:朱奎