专利名称：上钉下桩组合的深基支护方法
技术领域：
本发明涉及一种深基支护方法，具体地，涉及一种上钉下桩组合的深基支护方法。
背景技术：
基坑支护是为了满足地下结构的施工要求及保护基坑周边环境的安全，对基坑侧壁采取的支挡、加固与保护措施。为了在基坑支护工程中做到技术先进、经济合理，确保基坑边坡、基坑周边建筑物、道路和地下设施的安全，应综合场地工程地质与水文地质条件、 地下室的要求、基坑开挖深度、降排水条件、周边环境和周边荷载、施工季节、支护结构使用期限等因素，因地制宜地选择合理的支护结构形式。随着支护技术在安全、经济、工期等方面要求的提高和支护技术的不断发展，在实际工程中采用的支护结构形式也越来越多。基坑支护工程中的常用支护形式有各种成桩工艺的悬臂护坡桩或地下连续墙、护坡桩或地下连续墙与锚杆组成的桩墙锚杆结构、护坡桩或地下连续墙与钢筋混凝土或钢材支撑组成的桩墙内支撑结构、环形内支撑桩墙结构、 土钉与喷射混凝土组成的土钉墙、土钉墙与搅拌桩或旋喷桩组成的复合土钉墙、土钉墙与微型桩组成的复合土钉墙、搅拌桩或旋喷桩形成的水泥土重力挡墙、逆作拱墙、双排护坡桩、钢板桩支护、SMW工法的搅拌桩支护、逆作或半逆作法施工的地下结构支护、各种支护结构基坑内软土加固、土体冻结法等。在实际工程中已采用的单独或组合支护形式目前已不下十几种。虽然具体的支护形式很多，但按照支护结构的受力特点划分可归并为桩锚支护结构(排桩或地下连续墙)、土钉墙结构、重力式结构(水泥土墙)、拱墙结构几种基本类型。 这几种支护结构的基本形式具有各自的受力特点和适用条件，应根据具体工程情况合理选用。支护结构选型时，还应考虑结构的空间效应和受力条件的改善，采用有利于支护结构材料受力性状的形式。在软土场地可采用深层搅拌、高压喷射注浆等方法，局部或整体对基坑底土体进行加固，或在不影响基坑周边环境的情况下，采用降水措施提高土的抗剪强度和减小水土压力。其中，常用的技术是桩锚支护结构，图1是表示现有技术涉及的桩锚支护结构的剖视图，如图1所示，该桩锚支护结构采用一根灌注桩两道锚杆实现基坑支护，此支护技术优点为技术成熟，安全可靠，缺点是工期长，费用高。
发明内容
针对现有支护技术中工期长、费用高的缺点，结合本发明的实施例，本发明提出一种上钉下桩组合的深基支护方法，不仅保证了施工质量，而且在保证工期的情况下节省了费用，取得良好的社会效益。本发明提供的一种上钉下桩组合的深基支护方法，其特征在于，包括以下步骤护壁桩施工采用泥浆护壁钢筋混凝土灌注桩，螺旋钻机钻进工艺成孔，导管水下灌注法浇注砼，其具体过程是首先进行放线定位，然后是钻机就位，钻机就位完成后进行钻孔，接着进行钢筋笼的制作及安装、然后进行混凝土灌注，最后是冠梁施工；土钉喷锚支护，在所述土钉喷锚支护中，按设计要求定出钉位并进行复测，土钉施工在土体中或易于人工成孔的部位采用洛阳铲成孔，置入螺纹钢筋，注入水泥砂浆，在卵石、泥岩或洛阳铲不易成孔的部位采用打入型土钉，用冲击锚杆机将锚管打入，锚管上设置出浆孔，其具体过程是首先设置土钉或锚管，接着进行注浆，然后进行铺设面层钢筋网片，最后是喷射混凝土面层；以及排水挖土及流砂和卵石层处理，包括排水挖土过程和桩间流砂及卵石层处理过程。此外，优选地是，其中，在所述护壁桩施工过程中，所述放线定位过程中的定位孔的误差不大于5cm。此外，优选地是，其中，在所述护壁桩施工的过程中，所述钻机就位过程中的钻机位置偏差不大于5cm。此外，优选地是，其中，在所述护壁桩施工的过程中，所述钢筋笼的制作及安装过程中的钢筋笼焊接接头不超过主筋总数的1/2，钢筋笼保护层厚度不小于km。此外，优选地是，其中，在所述护壁桩施工的过程中，所述混凝土灌注中的沉渣厚度小于20cm。此外，优选地是，其中，在所述护壁桩施工的过程中，所述冠梁施工过程中桩顶钢筋伸入冠梁中的长度不小于700mm。此外，优选地是，其中，在所述土钉喷锚支护的过程中，所述注浆的注浆材料为水泥浆，水灰比不超过0. 4至0. 45，浆液搅拌均勻并立即使用，注浆前和注浆中途停顿及作业完毕后，用水冲洗管路。此外，优选地是，其中，在所述土钉喷锚支护的过程中，所述铺设面层钢筋网片过程中的钢筋网片的网格偏差为士 10mm，在钢筋网铺设时每边的搭接长度不小于200mm。此外，优选地是，其中，在所述土钉喷锚支护的过程中，所述喷射混凝土面层过程中的喷射混凝土厚度为80mm，强度等级为C20，经验配合比为水泥砂石=1 2 2，粗骨料最大粒径不大于16mm，水灰比不大于0. 45。
图1是表示现有技术涉及的桩锚支护结构的剖视图。图2是表示本发明的实施例涉及的基坑与周围建筑物之间的位置关系的示意图。图3是表示本发明的实施例涉及的上钉下桩组合的深基支护方法的结构的剖视图。图4是图示了根据本发明的实施例的上钉下桩组合的深基支护方法的流程图。图5是图示了根据本发明的实施例的上钉下桩组合的深基支护方法中土钉或锚管规格的示意图。图6是图示了本发明的实施例的上钉下桩组合的深基支护方法中面层钢筋网片与土钉端头连接结点的示意图。图7是图示了根据本发明的实施例的上钉下桩组合的深基支护方法中桩间流砂及卵石层处理过程的剖视图。
具体实施例下面结合具体实施例和附图详细描述本发明的上钉下桩组合的深基支护方法。
以某换热站水池工程为例，具体说明本发明的上钉下桩组合的深基支护方法。该工程中水池长35. 2m,宽30m，深13. 5m，壁厚1. 0m。基坑场地狭小，东有已运行的高炉、焦炉煤气管道，南有氧气调压站，西有热风炉风机及80m高砼烟囱，以上建筑物与基坑关系如图 1所示，因此必须选择科学合理的基坑支护技术。首先对该工程的土层进行分析，其土层分布如下杂填土、粉质粘土、细砂层、卵石层、高风化粘土岩。地下水位在-5. Om，主要含水层为细砂层及卵石层，均为承压水层，粘土层为不透水层。图3和图4分别表示该工程应用本发明的上钉下桩组合的深基支护方法的工程剖面图和流程图。如图3和图4所示，根据本发明的上钉下桩组合的深基支护方法主要包括三个方面的施工过程，按照施工顺序分别为护壁桩施工过程(步骤1)、土钉喷锚支护(步骤 2)以及排水挖土及流砂和卵石层处理(步骤幻，下面分别对这三部分的施工过程作详细介绍。首先介绍本发明的上钉下桩组合的深基支护方法中护壁桩施工(步骤1)过程。护壁桩施工(步骤1)的过程采用泥浆护壁钢筋混凝土灌注桩，螺旋钻机钻进工艺成孔，导管水下灌注法浇注砼。其详细施工过程为首先进行放线定位(步骤11)，然后是钻机就位(步骤12)，钻机就位完成后进行钻孔(步骤13)，接着进行钢筋笼的制作及安装(步骤14)、然后进行混凝土灌注(步骤15)，最后是冠梁施工(步骤16)。下面按照施工顺序具体详细介绍每个步骤的施工要点，如下所述放线定位(步骤11)根据基坑开挖边线，用仪器及钢尺进行放线定井孔位，其中误差不得大于5cm。钻机就位(步骤12)钻机安装要求平稳牢固，钻机就位的偏差不得大于5cm。钻孔(步骤13)经现场检查合格后，才能进行钻孔，井孔钻进达到设计深度后，进行检查，检验井孔深度。钢筋的制作及安装(步骤14)过程，具体包括七个要点，详细介绍如下①钢筋笼要在现场进行制作和绑扎；②钢筋笼焊接接头采用双面搭接焊，搭接长度为5d，同一截面上焊接接头不超过主筋总数的1/2 ；③加强筋与主筋点焊牢固，在钢筋笼吊点处应加强焊接，避免放下时开焊；④保证钢筋笼保护层厚度不小于km，应在钢筋笼上每4. Om处绑扎一道混凝土垫块；⑤箍筋与主筋在每个交点处均应绑扎牢固；⑥将起吊点位置设置在笼两端的1/4处，以防钢筋笼起吊时变形过大；⑦吊放钢筋笼时，注意主筋方向，钢筋笼绑扎时要在笼子同一侧涂有明显标志，钢筋笼要求垂直入孔，不能触碰钻孔孔壁。混凝土灌注(步骤15)①开始灌注前清孔，使得沉渣厚度小于20cm ；②整个灌注过程中做好各项记录，包括灌注起止时间，停待料时间、天气及灌注中的非正常因素等，记录要完整、准确、及时；
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③混凝土采用导管法连续灌注，避免灌注过程中对孔壁的冲刷，导管为法兰连接， 导管底口与孔底距离控制在0. 5m左右；④灌注混凝土至桩顶时，适当超过桩顶设计标高30cm，以保证在凿除浮浆后，桩顶标高和质量能符合设计要求；⑤随混凝土灌注高度的上升，要保证灌注的连续不间断，并保证单桩灌入量。如有特殊情况受限，灌注时间间断不应超过30分钟，优选的，将混凝土从罐车中直接均勻投入到导管的料斗中；⑥混凝土的检测试验，每一批混凝土均需按规范出据混凝土试件报告。每个台班制备混凝土试块一组，以供检验需要；⑦浇筑桩顶连梁混凝土前，桩顶清理干净残渣、浮土和积水，以保证护坡桩与桩顶连梁连接牢固。冠梁施工(步骤16)，该步骤具体包括五个要点，详细介绍如下①将桩顶浮浆凿净，使桩头保持成水平；②桩顶钢筋伸入冠梁中的长度不小于700mm，以使冠梁浇注后与桩身浇注成为一个整体；③冠梁钢筋必须绑扎牢固；④模板安装应平整、牢固、严防灌注中变形或混凝土外泄；⑤检查合格后方可浇注混凝土，浇注中应边浇边振捣。至此，由上述六个步骤完成第一部分护壁桩施工过程(1)。在第一部分的护臂桩施工过程(1)中，主要工序质量控制标准如下(1)护坡桩桩径偏差士 50_垂直度充许偏差桩位充许偏差 50mm桩长偏差+200mm(2)钢筋笼制作充许偏差主筋间距士 10讓箍筋间距士 20mm钢筋笼直径士 IOmm钢筋笼长度士 50mm并且，在施工中的注意事项有下面两项(1)钢筋笼制作时，注意全部环筋要求与立筋点焊，而内架立筋要与主筋满焊，钢筋连接采用竖向压力焊接，确保钢筋笼成为一个整体，保证吊装过程中不变形，不解体。(2)砼灌注时，导管口与钻孔底距离控制在0. 5m左右。第一罐砼要确保封底砼至导管口以上lm，同时上提导管时要检查，导管始终埋在砼内Im以上，以确保不断桩，并在桩顶超灌500mm以上，以保证凿除浮浆后桩顶标高和质量能达到要求。根据本发明的上钉下桩组合的深基支护方法，第二步骤是进行土钉喷锚支护(步骤2)，具体地是，按设计要求定出钉位并进行复测，土钉施工在土体中或易于人工成孔的部位采用洛阳铲成孔，孔径为100mm，置入Φ 18螺纹钢筋，注浆材料为1 2水泥砂浆；在卵石、泥岩或洛阳铲不易成孔的部位采用打入型土钉，用冲击锚杆机将DN40锚管打入，锚管上设置出浆孔，土钉倾角为10°至15°。土钉墙施工与土方开挖施工相互交叉，自上而下分段、分层(步)进行。在土钉施工过程中，首先是开挖工作面以及休整边坡，如图4所示，其后的施工流程是首先设置土钉或锚管(步骤21)，接着进行注浆(步骤22)，然后进行铺设面层钢筋网片(步骤23)，最后是喷射混凝土面层(步骤24)，具体详细步骤如下所述设置土钉或锚管(步骤21)图5是表示本实施例中土钉或锚管规格的示意图，如图5所示，为使土钉或锚管倾角满足设计要求，应调整好导轨倾角。施工时做好成孔记录，按土钉编号逐一记载取出的土体特征、成孔质量、问题处理等，洛阳铲成孔后进行清孔检查，孔内局部塌孔及松土应立即处理。在设置锚管或土钉的施工过程中，应避开周边地下管线及其他障碍物，如遇地下障碍物致使锚管不能满足设计要求，届时视具体情况作适当调整。注浆(步骤22)注浆施工使用85NS型注浆泵，注浆材料为水泥浆，水灰比不宜超过0. 4至0. 45，浆液应搅拌均勻并立即使用，注浆前和注浆中途停顿及作业完毕后，必须用水冲洗管路。注浆可采用0. 4MPa至0. 6MPa的低压注浆，水平孔采用低压或高压方法。注浆时， 注浆管应插入孔底，出浆口始终处在孔中浆体的表面以内，在注浆的同时将导管勻速、缓慢地拔出，待浆液回流到孔口时，用水泥袋纸等捣入孔内、再用湿粘土封堵孔口，保持压力数分钟。向孔内注浆时，应预先计算所需的浆体体积并与实际注浆量进行对比，向孔内注入浆体的充盈系数必须大于1。铺设面层钢筋网片(步骤23)图6是表示本实施例中面层钢筋网片与土钉端头连接结点的示意图，如图6所示， 钢筋网片采用Φ6. 50250X250绑扎而成，网格允许偏差为士 10mm，保护层厚度应符合设计要求。钢筋网铺设时每边的搭接长度不小于200mm。支护面翻过基坑顶部部位，混凝土护顶内的钢筋宜与坡面钢筋网连接成整体，坡顶如果不足Im则将坡面内的钢筋网向上翻过坡顶即可。加强筋采用1Φ16横向通长设置，在土钉端头将土钉弯钩采用七字型与加强钢筋焊接，在锚管端头采用Φ 16钢筋帮焊连接，加强筋的焊接长度为10d。喷射混凝土面层(步骤在喷射混凝土面层的施工过程中，喷射混凝土面层采用HPZU-5B混凝土喷射机。 喷射混凝土厚度80mm，强度等级为C20，水泥、砂、石的经验配合比为水泥砂石= 1:2: 2，粗骨料最大粒径不宜大于16mm，水灰比不宜大于0.45。喷射顺序应自下而上， 喷头与受喷面距离控制在0. 8m至1. 5m范围内，射流方向垂直指向喷射面，在钢筋部位，应先喷填钢筋后方，再喷填钢筋前方，以防止在钢筋背面出现空隙。为控制混凝土喷射层厚度，在本实施例的一个优选实施方式中，在边壁上垂直打入短钢筋做标志，局部凸凹部位面层厚度超过IOcm时，分两次喷射，每次宜为50分钟至70 分钟，再进行下步混凝土喷射前，应清除结合面上的浮浆和松散碎屑并喷水使之潮湿。喷射混凝土终凝后应喷水养护，养护时间根据气温确定，一般为3至7天。根据本发明的上钉下桩组合的深基支护方法，最后一步是进行排水挖土及流砂和卵石层处理(步骤幻，按照如图4所示的施工流程，这一步骤包括排水挖土(步骤31)过程和桩间流砂及卵石层处理(步骤3 过程两个部分，下面分别介绍这两部分的处理过程。排水挖土(步骤31):排水与挖土，尤其排水，直接影响支护结构成功与否，故该工程中的水池挖土采用先挖6. Om并放坡道，同时进行降水，然后将东西南三面先挖宽2. 0m、深2. Om的沟槽作排水沟，排水沟兼做东西两侧冠梁及南侧土钉墙工作面，一边降水一边施工东西两面桩顶冠梁， 同时进行南侧土钉第三步土钉施工。施工完以上部分进行3至5天的养护，然后在东南角开始挖土，并在此做排水坑。用两台反铲挖土机同时施工，从东南向西北推，一次将土方挖到位，开挖时要随时观察边坡稳定性，并监测基坑四周地面及建筑物和构筑物的稳定性，如果发现问题应及时处理。桩间流砂及卵石层处理(步骤32)由于地下水丰富，用六台流量45m3/小时的4寸水泵同时不间断作业才能抽完，在东侧开挖后部分流砂、卵石随着地下水涌出，造成桩间成为空洞，存在巨大安全隐患。图7 是表示本实施例中桩间流砂及卵石层处理过程的剖视图，如图7所示，处理方法如下停止挖土，用厚50mm、宽300mm、长1500mm的木板先横于两桩间，然后用透水性较好碎石子袋填满洞穴，使地下水涌出，而砂、石等不再涌出，直至流出的是清水，保证了边坡安全。最后在本发明的实施例中，需要注意的保证施工质量和安全的注意事项，主要包括以下几个方面①控制混凝土灌注桩孔径，采用适当的验孔器逐一检查每个桩孔，防止缩颈现象。②灌注桩安装钢筋笼时要有导向筋，以便控制灌注桩的保护层。③灌注桩浇筑要达到一定的超灌500mm至800mm，保证凿出桩头后混凝土密实。④灌注桩混凝土浇筑前要制定备用措施，保证混凝土的连续浇筑，防止混凝土因供应不及时造成断桩。⑤混凝土运输车及泵车站的位置距离基坑边大于3米，确保基坑边坡稳定，如果夜间不进行施工，大型设备应移至坑上面，防止基坑意外坍塌而掩埋设备。⑥土钉施工时，制作特制马凳，保证钢筋在孔中。⑦土钉压浆时做好记录，控制好压浆压力，确保砼密实度。⑧土钉墙钢筋网片不宜采用梅花绑，宜采用十字绑，并每根都要绑扎。要随机抽查喷射面混凝土厚度，如果达不到设计厚度，要加喷一遍。⑨做好周围建筑物观测及护壁桩的变形观测，降水时做好土体的沉降观测。采用本发明的上钉下桩组合的深基支护方法的施工过程，水池已经回填完成，基坑边坡变形很小，详细观测记录如表2所示，并且四周建筑物和道路未发生任何问题。与图2所示的传统的桩锚支护法对比，传统的桩锚支护法中锚杆施工相对困难， 另外施工管线时的回填土层也影响锚杆拉力，采用桩锚支护周期长，费用高，实际效果也不理想。本发明克服了现有的桩锚支护结构中存在的上述缺点。下表1所示是对这两种支护结构的工期对比表和费用计算。表 权利要求
1.一种上钉下桩组合的深基支护方法，其特征在于，包括以下步骤护壁桩施工采用泥浆护壁钢筋混凝土灌注桩，螺旋钻机钻进工艺成孔，导管水下灌注法浇注砼，其具体过程是首先进行放线定位，然后是钻机就位，钻机就位完成后进行钻孔， 接着进行钢筋笼的制作及安装、然后进行混凝土灌注，最后是冠梁施工；土钉喷锚支护在所述土钉喷锚支护中，按设计要求定出钉位并进行复测，土钉施工在土体中或易于人工成孔的部位采用洛阳铲成孔，置入螺纹钢筋，注入水泥砂浆，在卵石、泥岩或洛阳铲不易成孔的部位采用打入型土钉，用冲击锚杆机将锚管打入，锚管上设置出浆孔，其具体过程是首先设置土钉或锚管，接着进行注浆，然后进行铺设面层钢筋网片，最后是喷射混凝土面层；以及排水挖土及流砂和卵石层处理包括排水挖土过程和桩间流砂及卵石层处理过程。
2.如权利要求1所述的上钉下桩组合的深基支护方法，其特征在于，其中，在所述护壁桩施工的过程中，所述放线定位过程中的定位孔的误差不大于5cm。
3.如权利要求1所述的上钉下桩组合的深基支护方法，其特征在于，其中，在所述护壁桩施工的过程中，所述钻机就位过程中的钻机位置偏差不大于5cm。
4.如权利要求1所述的上钉下桩组合的深基支护方法，其特征在于，其中，在所述护壁桩施工的过程中，所述钢筋笼的制作及安装过程中的钢筋笼焊接接头不超过主筋总数的 1/2，钢筋笼保护层厚度不小于km。
5.如权利要求1所述的上钉下桩组合的深基支护方法，其特征在于，其中，在所述护壁桩施工的过程中，所述混凝土灌注中的沉渣厚度小于20cm。
6.如权利要求1所述的上钉下桩组合的深基支护方法，其特征在于，其中，在所述护壁桩施工的过程中，所述冠梁施工过程中桩顶钢筋伸入冠梁中的长度不小于700mm。
7.如权利要求1所述的上钉下桩组合的深基支护方法，其特征在于，其中，在所述土钉喷锚支护的过程中，所述注浆的注浆材料为水泥浆，水灰比不超过0. 4至0. 45，浆液搅拌均勻并立即使用，注浆前和注浆中途停顿及作业完毕后，用水冲洗管路。
8.如权利要求1所述的上钉下桩组合的深基支护方法，其特征在于，其中，在所述土钉喷锚支护的过程中，所述铺设面层钢筋网片过程中的钢筋网片的网格偏差为士 10mm，在钢筋网铺设时每边的搭接长度不小于200mm。
9.如权利要求1所述的上钉下桩组合的深基支护方法，其特征在于，其中，在所述土钉喷锚支护的过程中，所述喷射混凝土面层过程中的喷射混凝土厚度为80mm，强度等级为 C20，水泥、砂、石的配合比为水泥砂石=1 2 2，粗骨料最大粒径不大于16mm，水灰比不大于0. 45。
全文摘要
本发明提供一种上钉下桩组合的深基支护方法，包括护壁桩施工过程、土钉喷锚支护、以及排水挖土及流砂和卵石层处理的过程。采用本发明的上钉下桩组合的深基支护方法进行施工，不仅保证了工期，而且节省费用，并且取得了良好的社会效益。
文档编号E02D5/34GK102235007SQ20101015631
公开日2011年11月9日 申请日期2010年4月27日 优先权日2010年4月27日
发明者谭福生, 郑宇 , 陈国会 申请人:中国华冶科工集团有限公司