專利名稱：長螺旋壓灌水泥土型鋼樁基坑止水支護方法
長螺旋壓灌水泥土型鋼粧基坑止水支護方法技術領域
本發明屬于建筑地基基礎施工中基坑支護方法，特別涉及長螺旋壓灌水泥土型鋼 樁及其施工工藝。用于止水(隔水或截水)帷幕及護坡樁或其母樁。在北方地區較硬土層 例如密實砂卵石地層中有明優勢。同時在遇到泥炭土等不能與水泥發生反應的地層，或地 下水與水泥反應后不能形成有效的水泥土凝結體情況下，該方法就將成為最有效的方法。
背景技術：
目前SMW (水泥土攪拌墻)工法以其節能環保質量可靠而在軟土地區廣泛應用，其 設計施工技術也日趨成熟，包括型鋼起拔回收技術也變得成熟，不少工程型鋼回收達100%。 三軸攪拌機設備應用也日益廣泛，效率高，施工可靠。但在如北京地區這樣的硬土地層應用 還極為有限，到目前為止，在北京地區采用三軸攪拌機施工水泥土連續墻采用鋼管內支撐 僅有一個案例，而且未涉及到北京的砂卵石地層。
如果是遇到泥炭土等不能與水泥發生反應的情況，或地下水與水泥反應后不能形 成有效的水泥土凝結體情況下，該壓灌水泥土型鋼樁方法就將成為最有效的基坑止水支護 方法。
水泥土攪拌樁由于其施工簡便、成本低廉，而被廣泛應用于地基處理、基坑支護及 止水帷幕等領域，但攪拌樁在現有設備條件下施工較硬土層，受到極大限制，尤其攪拌砂層 或砂卵石層更是無法實施。例如河北省廊坊市銀河逸景小區基坑支護設計攪拌帷幕樁施 工，開始采用了普通攪拌，不能有效穿透7m厚砂層達到14m的設計深度。
水泥土旋噴樁包括單管、雙管和三管，雖然在軟土地區基坑支護、止水帷幕及地基 處理等領域也得到成功應用，但在施工較硬土層時，同樣受到極大限制，尤其遇到密實的砂 層或砂卵石層同樣無法實施。
現有水泥土攪拌樁及SMW工法是軟土地區帷幕及基坑支護的一種常用方法，但在 北方地區硬土層中施工就顯得力不從心，可以概括為“攪不動”，尤其遇到砂層、砂卵石地 層，更是不能達到設計深度，不再適用。長螺旋旋噴攪拌樁技術較好的解決了硬土地區成孔成樁問題，但當遇到泥炭土等不能 與水泥發生反應的地層，或地下水與水泥反應后不能形成有效的水泥土凝結體情況下，以 上這些方法就都變得無能為力了。發明內容
為了克服以上技術的不足，發明了本長螺旋壓灌水泥土型鋼樁基坑支護施工方 法，能克服較硬土層鉆進，同時在遇到泥炭土等有機質含量高的土不能與水泥發生反應的 地層，或地下水與水泥反應后不能形成有效的水泥土凝結體情況下(例如含有高的HCO3 一)， 壓灌水泥土型鋼樁方法就將成為最有效的基坑止水支護方法。
本發明的技術方案是一種長螺旋壓灌水泥土型鋼樁基坑止水支護方法，其特征 在于施工流程為長螺旋壓灌水泥土樁施工形成水泥土樁；在水泥土樁插入型鋼形成水泥土型鋼樁；在水泥土型鋼的樁頂做連梁；開挖基坑，隨著基坑開挖在水泥土型鋼樁形成的止水帷幕內側分步掛網噴射混凝土 ；基坑肥槽回填；最后拔除型鋼，回收重復利用；填充型鋼拔出后留下的空洞。
長螺旋壓灌水泥土樁施工時水泥土樁一根咬合一根，或實施間隔跳打樁孔并在完成每一樁孔后進行水泥土樁施工；在水泥土樁施工時，其水泥土漿采用帶有計量裝置的強制式攪拌機攪制。
在長螺旋壓灌的水泥土樁中插入型鋼，型鋼首先采用自重下入，當不能達到設計深度時米用震動錘震入。
做樁頂連梁后，在基坑較深時采用內支撐或可拆式錨桿進行復合支護。
基坑肥槽回填達到要求時拆除錨桿或內支撐。
隨著基坑開挖，在水泥土型鋼樁形成的止水帷幕內側分步掛網噴射混凝土。
本發明的優點是由于采用了現場強制式攪拌機，配比更容易控制，其漿液質量更加均勻可靠，更能達到節約水泥的目的。提高了止水(隔水或截水)的可靠性，克服了硬土層，能達到設計深度，同時也達到設計樁徑，保證其咬合可靠，從而保證其止水可靠。在其中插入型鋼后即形成壓灌水泥土型鋼樁基坑止水支護方式。在北方地區較硬土層例如密實砂卵石地層中有明優勢。同時在遇到泥炭土等不能與水泥發生反應的地層，或地下水與水泥反應后不能形成有效的水泥土凝結體情況下，該方法最有效。同時由于型鋼回收重復利用， 大大降低基坑支護施工的成本；同時由于錨桿或內支撐的拆除，使得基坑支護更加環保。


圖1是本發明長螺旋壓灌水泥土型鋼樁基坑止水支護方法施工工藝流程圖； 圖2是本發明采用順序施工打樁孔的示意圖；圖3是本發明采用跳躍施工打樁孔的示意圖。
具體實施方式
參見圖1-圖3，本發明長螺旋壓灌水泥土型鋼樁基坑止水支護方法施工工藝流程包括設備配備主要包括現場帶計量裝置的強制式攪拌機，裝載機及混凝土輸送泵等。并對現場進行常規的三通一平。
以下結合具體實施例進行詳細介紹。
測量放線定樁位首先在平整場地上測量放線定樁位，兩端用測量儀器做好定位樁，防止樁位出現偏差時隨時復核；定樁位通常是用鋼釬或打孔器在地上打一深孔，灌入白石灰粉，在樁位處插上鋼筋棍等明顯標志。
長螺旋鉆機就位利用雙線錘法分別從兩側對鉆機調平，保證鉆機水平，同時保證鉆具的垂直度偏差在O. 5%范圍之內。視土層、水位、周邊環境情況可采取挨個鉆孔或“跳打”(可以跳一個孔或多個孔)。
水泥土漿的配制依據不同地層、地下水位，選擇不同類型水泥，確定不同的水灰 t匕，一般情況下水灰比可選O. 8^1. 2，選擇好土，進行現場強制式攪拌機計量配制。塌落度為If22cm。為保證土中粗顆粒不堵管，過粗孔篩。冬季施工時尚需用熱水拌制水泥土漿，必要時尚需加入防凍劑或速凝劑等外加劑。為更節約環保可摻入粉煤灰等工業廢料。
鉆進壓灌水泥土漿成樁鉆至孔底后鉆具提離孔底5 20cm，開泵泵送水泥土漿， 均勻緩慢連續提升鉆具，保證不出現斷樁，直至孔口位置。由于采用強制式攪拌機攪拌水泥土漿，配方及拌制工藝更易控制，可使全孔水泥土體更均勻，便于型鋼插入。
型鋼插入型鋼為了減小下沉阻力，下端加工成“尖”形。同時在型鋼外側涂抹脫模油。用起重設備將型鋼吊起，利用其自重下沉，不能達到設計深度時，開動振動錘，振動插入，在插入過程中采取可靠導正措施保證型鋼的垂直度。型鋼可以是H型鋼，也可依據坑深及受力大小選擇其他型鋼，如工字鋼、槽鋼、角鋼、圓鋼等。一般情況下，型鋼上端高出樁頂連梁O. 5^1. Om,并在型鋼上打孔，以利起拔。
樁頂連梁施工如采用鋼筋混凝土連梁，鋼筋綁扎應避開型鋼，型鋼用泡沫及油氈等包裹，便于起拔拆除。如采用預制連梁，則可在完成其功效后一并拆除回收，重復使用。
內支撐或錨桿施工依據坑深坑寬及土層情況，設計采用常規的內支撐或錨桿支護，錨桿采用現有的可拆式錨桿。
內支撐或錨桿拆除主體建筑達到一定階段時，臨時性基坑支護將失去其作用，可以對其進行拆除，重復利用，也使基坑支護錨桿不再留在地下，更環保。
型鋼起拔回收，重復利用待基坑回填完成后，可將型鋼起拔回收，起拔工具可采用專用起拔機，或基 坑不深時，型鋼摩擦力不大，地方又較狹窄時，可用千斤頂預先起拔，待達到一定高度后，可采用起重設備吊起，回收，重復利用。確保集約環保。
空洞回填型鋼起拔后，留下的空洞，可用水泥漿或水泥土漿液灌滿，必要時上部 f 2m范圍用粘土封住。保證不會流入水。
工程實例 I工程概況鑫嶺家園地下車庫基坑支護工程位于河北省邯鄲市陵西大街與水院北路交叉口東南角，擬建1#、2#樓為地下室3層，地上32層，3#樓為地下3層，地上6層，地下車庫為2層。 ±0. 00按現地面計算，基坑長約90m,寬約80m,深度10. 6m。
2工程地質條件本勘察場地位于河北省邯鄲市陵西大街與水院北路街交叉口東南角，屬太行山東麓山前沖洪積扇平原地貌，地形稍有起伏，地面標高57. 94m 58. 44m,高差O. 50m左右。
本次勘察在60. OOm深度范圍內，所揭露地層按地基土的成因類型、土質特征并從建筑工程評價的要求出發將本場地地基土分為13個巖土單元，現分述如下⑴雜填土( Q42ml)灰褐色，松散-稍密，濕，由爐渣、建筑垃圾及粘性土組成，堆積時間短，均勻性差。
本層分布整個場地，層厚O. 80 3. 40m,層底標高55. 03 57. 53m。
(2)粉質粘土(Q42(al+Pl)):褐黃色，可塑，無搖振反應，稍有光澤，韌性中等，干強度中等，粘粒含量低，夾粉土薄層，含少量小鈣質結核。
本層分布整個場地，層厚1. 50 4. OOm,層底標高53. 04 54. 53m。
⑶粉土(Q42(al+Pl)):黃褐色，稍密，濕要，搖振反應中等，無光澤，干強度、韌性低，含少量小鈣質結核，夾粉 質粘土塊、薄層。
本層分布整個場地，層厚1. 10 2. 80m,層底標高5L 14 52. 47m。
(4)粉質粘土(Q42(al+Pl)):灰褐色，可塑塑，無搖振反應，稍有光澤，韌性中等，干強度中等，上部夾粉土薄層，含少 量青瓦片及有機質團塊。
本層分布整個場地，粉質粘土，層厚1. 10 3. OOm,層底標高47. 67 50. 83m。
(5)粉質粘土(Q41(al+Pl))淺黃色，可塑，無搖振反應，稍有光澤，韌性低-中等，干強度中等，夾粉土薄層，含少量 小鈣質結核，頂部含量較多。
本層分布整個場地粉質粘土，層厚1. 00 5. 40m,層底標高44. 45 48. 37m。
(6)粉質粘土(Q41(al+Pl)):棕黃色，可塑，無搖振反應，稍有光澤，韌性低-中等，干強度中等，夾粉土薄層，含少量 小鈣質結核，下部含少量細砂粒。
本層分布整個場地粉質粘土，層厚4. 70 7. 40m,層底標高39. 14 41. 67m。
(7)細砂(Q41(al+Pl)):黃褐色，稍密，很濕-飽和，由長石、石英細砂及粉質粘土組成，砂粒為亞圓形，不均勻， 下部含粉質粘土薄層，含少量小礫石，底部含量增加。
本層分布整個場地細砂，層厚1. 60 5. 40m,層底標高34. 94 38. 27m。
(8)碌砂(Q41(al+Pl))黃褐色，稍密-中密，很濕-飽和，含20-30%礫石，徑5-20mm，最大200mm，為長石石英 砂巖，亞圓形，中等風化，部分風化成砂狀，礫石分布不均勻，充填物為可塑-硬塑狀態粉質 粘土、中細砂，分布不均勻。
本層分布整個場地，本層土只有部分鉆孔完全揭露，揭露厚度3. 90 6. 70m,層底 標聞 27. 05 34. 74m。
(8-1)粉質粘土(Q41(al+Pl)):棕黃色，可塑-硬塑，無搖振反應，稍有光澤，韌性中等，干強度中等，含少量小礫石、砂粒本層主要分布分布于場地西南部，層厚O. 50 2. 40m，層底標高29. 64 32. 94m。
(9)粉質粘土(Q41(al+Pl)):棕黃色，可塑-硬塑，無搖振反應，稍有光澤，韌性中等，干強度中等，含少量小鈣質結 核及小礫石、砂粒，下部沙粒含量增大，局部相變為細砂薄層本層分布整個場地，層厚O. 50 6. 70m，層底標高24. 74 28. 43m。
(10)圓碌(Q41 (al+pl))黃褐色，稍密_中密，很濕-飽和，含65%左右碌石,徑5-20mm,最大200mm,為長石石英 砂巖，亞圓形，中等風化，部分風化成砂狀，礫石分布不均勻，充填物為可塑-硬塑狀態粉質 粘土、中細砂夾硬塑粉質粘土薄層。
本層分布整個場地，層厚6. 30 9. 90m,層底標高16. 53 18. 71m。
(11)粉質粘土(Q41 (al+pl))棕黃色，硬塑，無搖振反應，稍有光澤，韌性中等，干強度中等，含少量砂粒及褐色團塊。
本層分布整個場地，層厚4. 30 8. 20m,層底標高8. 74 13. 53m。
(12)礫砂(Q41 (al+pl))黃褐色，稍密-中密，很濕-飽和，含20%左右礫石，徑5-20mm，最大200mm，為長石石英砂巖，亞圓形，中等風化，部分風化成砂狀，礫石分布不均勻，充填物為可塑-硬塑狀態粉質粘土、中細砂。
本層分布整個場地，層厚2. 00 5. 50m,層底標高6. 34 8. 44m。
(I3)粉質粘土(N fgl):棕黃色，硬塑，無搖振反應，稍有光澤，韌性中等，干強度中等，含少量褐色團塊及淺綠色團塊，頂部夾少量小礫石。
本層分布全場區,未揭穿,揭露最大厚度8. 80m,層底標高-2. 06m。·
3水文地質條件本次勘察在鉆孔控制深度范圍見地下水，穩定水位埋深8. 00 8. 50m (k3、k4勘探點處因地表明溝水下滲,水位較高)穩定地下水位標高49. 54 50. 34m，年內水位變化幅度為1.00 m, 3 5年年內最高水位在6. 50m。第四層粉質粘土、第五層粉質粘土、第六層粉質粘土、第七層細砂、第八層礫砂為含水層，各含水層互通，屬同一層水，為潛水。水位升降主要受大氣降水及生活用水補給。場地環境類型為II類，根據Kl、k2水質分析報告綜合評價，地下水對混凝土結構具微腐蝕性；在干濕交替作用下，地下水對鋼筋混凝土結構中鋼筋具微腐蝕性。長期浸水條件下，地下水對鋼筋混凝土結構中鋼筋具微腐蝕性。
4.基坑支護設計4.1基坑支護方案確定根據基坑各部位的開挖深度、周邊工作面的影響、場區內地質條件及現場周邊實際情況，本工程的基坑支護方案采用長螺旋壓灌水泥土型鋼樁+錨桿聯合支護方案，實現止水與支護合二為一。
4. 2基坑支護方案設計長螺旋壓灌水泥土樁+型鋼樁設計參數長螺旋壓灌水泥土型鋼樁樁頂位于地表以下2. Om處(其上按1:0. 5自然放坡)，樁徑為Φ600mm,樁間距為O. 45m,樁長為16. Om,水灰比為O. 8 1. 2,選擇好土,塌落度為18 22cm。為保證土中粗顆粒不堵管，過粗孔篩。冬季施工時尚需用熱水拌制水泥土漿，必要時尚需加入防凍劑或速凝劑等外加劑。為更節約環保可摻入粉煤灰等工業廢料。在施工完畢后在水泥土樁中插入型鋼，1-1剖面隔一根樁插入一根型鋼，2 - 2剖面隔兩根樁插入一根型鋼，H型鋼經計算選為服388*402。
面層和錨桿設計參數面層墻面掛Φ6. 5 @ 200X200的鋼筋網片，并噴射80mm厚的混凝土面層，噴射混凝土的強度為C20。錨桿設計參數如下1-1剖面錨桿設計參數(北側)
權利要求
1.一種長螺旋壓灌水泥土型鋼樁基坑止水支護方法，其特征在于施工流程為長螺旋壓灌水泥土樁施工形成水泥土樁；在水泥土樁插入型鋼形成水泥土型鋼樁；在水泥土型鋼的樁頂做連梁；開挖基坑，隨著基坑開挖在水泥土型鋼樁形成的止水帷幕內側分步掛網噴射混凝土 ；基坑肥槽回填；最后拔除型鋼，回收重復利用；填充型鋼拔出后留下的空洞。
2.根據權利要求1所述的長螺旋壓灌水泥土型鋼樁基坑止水支護方法，其特征在于長螺旋壓灌水泥土樁施工時水泥土樁一根咬合一根，或實施間隔跳打樁孔并在完成每一樁孔后進行水泥土樁施工；在水泥土樁施工時，其水泥土漿采用帶有計量裝置的強制式攪拌機攪制。
3.根據權利要求1所述的長螺旋壓灌水泥土型鋼樁基坑止水支護方法，其特征在于在長螺旋壓灌的水泥土樁中插入型鋼，型鋼首先采用自重下入，當不能達到設計深度時采用震動錘震入。
4.根據權利要求1所述的長螺旋壓灌水泥土型鋼樁基坑止水支護方法，其特征在于做樁頂連梁后，在基坑較深時采用內支撐或可拆式錨桿進行復合支護。
5.根據權利要求4所述的長螺旋壓灌水泥土型鋼樁基坑止水支護方法，其特征在于基坑肥槽回填達到要求時拆除錨桿或內支撐。
6.根據權利要求1所述的長螺旋壓灌水泥土型鋼樁基坑止水支護方法，其特征在于隨著基坑開挖，在水泥土型鋼樁形成的止水帷幕內側分步掛網噴射混凝土。
全文摘要
一種長螺旋壓灌水泥土型鋼樁基坑止水支護方法，施工流程為長螺旋壓灌水泥土樁施工形成水泥土樁；在水泥土樁插入型鋼形成水泥土型鋼樁；在水泥土型鋼的樁頂做連梁；開挖基坑，隨著基坑開挖在水泥土型鋼樁形成的止水帷幕內側分步掛網噴射混凝土；基坑肥槽回填；最后拔除型鋼，回收重復利用；填充型鋼拔出后留下的空洞。本發明的優點是克服了硬土層，能達到設計深度，同時也達到設計樁徑，保證其咬合可靠，從而保證其止水可靠。在其中插入型鋼后即形成壓灌水泥土型鋼樁基坑止水支護方式。在遇到泥炭土等不能與水泥發生反應的地層，或地下水與水泥反應后不能形成有效的水泥土凝結體情況下最有效。型鋼回收重復利用，大大降低基坑支護施工的成本。
文檔編號E02D19/18GK103015430SQ201210509638
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月4日 優先權日2012年12月4日
發明者何世鳴, 劉戌辰, 梁洪啟, 李江, 武尚忠, 梁成華, 周與誠, 馬玉成, 張明中, 王之軍, 李德福, 花力臻, 張寶河, 賈城, 王建明, 程金霞, 黃鑫峰, 杜高恒 申請人:北京建材地質工程公司, 中冶地勘巖土工程有限責任公司, 北京城建科技促進會