超深人工挖孔樁護壁止水結構及其施工方法
【專利摘要】一種超深人工挖孔樁護壁止水結構及其施工方法，每根挖孔樁的護壁是由一段一段現場澆注的鋼筋混凝土護壁施工段上下連接而成，止水帷幕深入強透水的土層以下，護壁施工段的內側面下口內徑大于上口內徑，上下兩段護壁施工段的相接處形成一環狀凸臺，凸臺與前序護壁施工段形成的陰角處填有密封止水漿。護壁施工段澆注的鋼筋混凝土是普通鋼筋混凝土或加入抗滲劑的抗滲鋼筋混凝土。密封止水漿是聚合物水泥漿或由水玻璃、水泥和水混合而成的漿體。解決了人工挖孔樁穿越地下水豐富、強透水的砂礫層或水流量大、砂礫流動性大等復雜地層時，人工挖孔樁的護壁滲水影響挖孔樁的質量，工期較長，因破壞地層結構而導致周邊建筑物損毀造成安全隱患的技術問題。
【專利說明】超深人工挖孔粧護壁止水結構及其施工方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于基坑支護工程領域，特別是一種超深大基坑的人工挖孔樁的護壁止水結構及其施工方法。
【背景技術】
[0002]人工挖孔樁是一種非擠土樁，單樁承載力較高，還具有施工簡便、施工速度較快、不需要大型機械設備的優點。同時，人工挖孔樁的抗震能力強于木樁和混凝土打入樁，造價相比傳統的沖錐沖孔、沖擊錐沖孔、沖擊鉆機沖孔、回旋鉆機鉆孔、沉井基礎低廉，因而在工程建設中得到廣泛應用。
[0003]一般人工挖孔樁適用于無地下水的地層或含地下水較少的粘土層、粉質粘土層，還可以用于含少量砂、砂卵石、礫石的粘土地層。不適用于有流沙或地下水位較高的地層、涌水量大的沖積地帶、近代沉積的含水量高的淤泥、淤泥質土層。
[0004]按《建筑樁基技術規范》(JGJ 94-94) 6.2.10的規定，一般樁孔深度不宜超過40米，人工挖孔樁的深度為6?20米左右。在挖孔樁井下作業條件差，勞動強度大，因此一般超深大基坑一般不采用人工挖孔樁，而是采用機械成孔樁或者擠壓樁，保證使用工人的安全和成樁質量。
[0005]但是在城市中心棚戶區改造工程中，為了不造成噪音擾民，同時避免因機械施工的強大震動，影響周邊建筑物的安全，即使是深基礎工程樁施工，仍然不可避免地選用了噪聲小，擾動低的人工挖孔樁。對于使用在復雜地層的超深人工挖孔樁，保證成孔的施工安全顯得尤為重要。
[0006]影響人工挖孔樁施工安全和質量最大的原因是地下水對基坑的滲透，其中護壁滲水會直接影響挖孔樁質量；工人在孔內受滲水的影響，施工不便影響工期；護壁受滲水長時間的擠壓造成破損，是重大的安全隱患；砂礫層隨滲水還會出現涌泥、涌砂；滲水會造成地下水流失，降低地下水位，破壞地層結構，造成周邊建筑物下沉、倒塌等，還會造成周邊道路開裂、沉陷、空洞等。
[0007]所以超深人工挖孔樁在強透水的砂礫層掘進時，護壁止水是保證挖孔樁施工質量、安全，以及保護周邊建筑物、道路的關鍵。如何采取措施，保證護壁施工質量，防止護壁滲水是此類工程中亟待解決的問題。
【發明內容】
[0008]本發明的目的是提供一種超深人工挖孔樁護壁止水結構及其施工方法，要解決人工挖孔樁穿越地下水豐富、強透水的砂礫層或水流量大、砂礫流動性大等復雜地層時，人工挖孔樁的護壁滲水影響挖孔樁的質量，工期較長，因破壞地層結構而直接導致周邊建筑物損毀造成重大安全隱患的技術問題。
[0009]為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
一種超深人工挖孔樁護壁止水結構，其挖孔樁密布在基坑周圍，每根挖孔樁的內側與腰梁連接，兩根挖孔樁之間有自腰梁向斜下方土層內植入的錨桿，每根挖孔樁的護壁是由一段一段現場澆注的鋼筋混凝土護壁施工段上下連接而成，所述基坑周圍樁孔的外側迎水面施工有由排樁組成的止水帷幕，所述止水帷幕深入強透水的土層以下，所述護壁施工段的內側面自下而上向樁芯傾斜，即下口內徑大于上口內徑，后序護壁施工段的上端凸出于前序護壁施工段的下端，上下兩段護壁施工段的相接處形成一環狀凸臺，所述凸臺與前序護壁施工段形成的陰角處填有密封止水漿。
[0010]所述護壁施工段位于強透水的土層中的管壁最小厚度不小于250mm。
[0011]所述護壁施工段澆注的鋼筋混凝土是普通鋼筋混凝土或加入抗滲劑的抗滲鋼筋混凝土。
[0012]所述密封止水漿是聚合物水泥漿或由水玻璃、水泥和水混合而成的漿體。
[0013]一種應用上述的超深人工挖孔樁護壁止水結構的施工方法，施工步驟如下: 步驟一、在基坑外圍結合圖紙，定位并施工排樁支護中的止水帷幕；
步驟二、止水帷幕施工完成后再進行超深人工挖孔樁的測量定位；
步驟三、施工一段護壁施工段的鋼筋和模板:人工掘進樁孔至擬澆注第一段護壁施工段的深度，在樁孔中安裝護壁施工段的鋼筋，并采用內支撐法安裝護壁施工段的模板，護壁施工段的外側模板豎向支設，內側模板呈上口小下口大的八字傾斜支設；
步驟四、對護壁施工段的混凝土進行配比，現場澆注混凝土 ；
步驟五、護壁施工段混凝土的強度達到要求后，拆除護壁施工段的模板；
步驟六、繼續向下掘進樁孔第二段護壁施工段的深度，施工第二段護壁施工段，后序護壁施工段的內側模板長于外側模板，使澆筑后的上、后序護壁施工段的相接處形成環形凸臺；
步驟七、在上、后序護壁施工段相接處的凸臺上填充密封止水漿，直至漿液凝固；步驟八、不斷重復步驟三至步驟七，直至開挖至設計樁底標高，并報監理做成孔驗收。繼續施工排樁支護中的其它支護結構。
[0014]所述步驟四中，混凝土要分層分段澆筑:由上至下依次分層人工連續澆筑各段護壁施工段的混凝土，每層混凝土的澆筑厚度為200mm?400mm，并插搗密實；每段護壁施工段的管壁厚度不小于150_。
[0015]所述步驟六中，向下掘進挖至強透水的土層中時，掘進深度由每次IOOOmm減少至每次500mm,護壁施工段的管壁厚度增至不小于250mm,凸臺的高度由50mm增至100mm。
[0016]所述強透水的土層包括粉細砂層和中粗砂層。
[0017]與現有技術相比本發明具有以下特點和有益效果:
本發明的超深人工挖孔樁護壁采用在強透水的砂礫層中，將傳統護壁的管壁厚度由150mm增至250mm,開挖的深度也由傳統的IOOOmm減小至500mm,上下護壁接口處即凸臺的高度由50mm增至100mm，在容易發生滲水的區域有針對性的增大管壁厚度，減小開挖深度，增加凸臺的高度保證挖孔樁的施工質量和施工安全，防止周邊建筑物、道路的損毀。
[0018]本發明的超深人工挖孔樁護壁采用抗滲混凝土進行澆筑，并在上、后序護壁施工段的相接處形成的凸臺上填充密封止水漿，增強護壁的防滲能力，做到護壁自防水。
[0019]本發明的施工方法中，采用先進行止水帷幕的施工方法，將基坑內外的地下水由止水帷幕進行分隔，防止外部水先滲透至基坑內，保證基坑外部的地下水位在安全范圍內。【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]下面結合附圖對本發明做進一步詳細的說明。
[0021]圖1是本發明中超深人工挖孔樁設置在基坑中的結構示意圖。
[0022]圖2是圖1中A-A剖面的示意圖。
[0023]圖3是本發明中護壁施工段的結構示意圖。
[0024]圖4是圖3中B-B剖面的示意圖。
[0025]附圖標記:1 一樁頂冠梁、2 —超深人工挖孔樁、3 —腰梁、4 一止水帷幕、5 —市政道路、6 —錨桿、7 —回填土層、8 —淤泥質粉質粘土層、9 一粉質粘土層、10 —粉細砂層、11 一中粗砂層、12 —粉質粘土層、13 —強風化泥質粉砂巖層、14 一中風化泥質粉砂巖層、15 一基坑、16 —內側面、17 —護壁施工段、17.1 一前序護壁施工段、17.2 —后序護壁施工段、18 —凸臺、19 一護壁施工段的鋼筋、20 —密封止水漿、21 —地下水位線。
【具體實施方式】
[0026]實施例參見圖1?2所示,位于城市中央施工超深大基坑,市政道路5旁有一基坑15，挖孔樁密布在基坑15的周圍，每根挖孔樁的內側與腰梁3連接，兩根挖孔樁之間有自腰梁向斜下方土層內植入的錨桿6，結合樁頂冠梁I使腰梁3和錨桿6形成排樁支護，該挖孔樁的設計直徑D為1.4m,設計深度L為40.0m?45.0 m,由上至下依次穿過回填土層7、游泥質粉質粘土層8、粉質粘土層9、粉細砂層10、中粗砂層11、粉質粘土層12、強風化泥質粉砂巖層13、中風化泥質粉砂巖層14，圖中地下水位線21較高，地下水位比對人工開挖影響比較大，開挖深度大，穿越地層復雜，開挖位置離湘江近，地下水位線21高，地下水豐富。所述強透水的土層包括粉細砂層10和中粗砂層11。
[0027]該挖孔樁為超深人工挖孔樁2，成孔采用人工開挖，參見圖3?4所示，每根挖孔樁的護壁是由一段一段現場澆注的鋼筋混凝土護壁施工段17上下連接而成，所述基坑周圍樁孔的外側迎水面施工有由排樁組成的止水帷幕4，所述止水帷幕4深入強透水的土層以下，所述護壁施工段17的內側面16自下而上向樁芯傾斜，即下口內徑大于上口內徑，后序護壁施工段17.2的上端凸出于前序護壁施工段的下端，上下兩段護壁施工段的相接處形成一環狀凸臺18，所述凸臺18與前序護壁施工段17.1形成的陰角處填有密封止水漿20。
[0028]所述密封止水漿20是聚合物水泥漿或由水玻璃、水泥和水混合而成的漿體，本實施例中密封止水漿20是由水玻璃、水泥和水混合而成的漿體,水玻璃一般選用波美度為46-48，水泥一般選用P.042.5，P.0是指普通硅酸鹽水泥，42.5指的是水泥的強度(28天)，水泥:水玻璃:水的重量比為=1:0.05:0.08。
[0029]所述護壁施工段17位于強透水的土層中的管壁最小厚度不小于250mm。
[0030]所述護壁施工段澆注的鋼筋混凝土是普通鋼筋混凝土或加入抗滲劑的抗滲鋼筋混凝土，抗滲混凝土可采用C30-S6，配合比可以由有資質的實驗室出具，混凝土攪拌嚴格按照配合比施工。
[0031]一種應用上述的超深人工挖孔樁護壁止水結構的施工方法，施工步驟如下: 步驟一、在基坑外圍結合圖紙，定位并施工排樁支護中的止水帷幕4 ;相比超深人工挖
孔樁先進行帷幕止水施工的原因是:城市中央施工超深大基坑，只有將基坑內外的地下水由止水帷幕進行分隔后，才能抽取基坑內地下水。在整個基坑施工過程當中，需要全程監測基坑外地下水位，一旦發現基坑外地下水下降明顯，必須采用回灌法，抬高地下水位。止水帷幕4可以采用三重管高壓旋噴樁、高壓擺噴樁、素混凝土樁等。如圖2所示，本實施例中使用的是雙排旋噴樁止水樁做止水帷幕。
[0032]步驟二、止水帷幕4施工完成后再進行超深人工挖孔樁2的測量定位；
步驟三、施工一段護壁施工段的鋼筋和模板:人工掘進樁孔至擬澆注第一段護壁施工段的深度，在樁孔中安裝護壁施工段的鋼筋19，并采用內支撐法安裝護壁施工段的模板，護壁施工段的外側模板豎向支設，內側模板呈上口小下口大的八字傾斜支設；
步驟四、對護壁施工段的混凝土進行配比，現場澆注混凝土；混凝土要分層分段澆筑:由上至下依次分層人工連續澆筑各段護壁施工段的混凝土，每層混凝土的澆筑厚度為200mm?400mm,并插搗密實；每段護壁施工段的管壁厚度不小于150_。
[0033]步驟五、護壁施工段混凝土的強度達到要求后，拆除護壁施工段的模板；
步驟六、繼續向下掘進樁孔第二段護壁施工段的深度，施工第二段護壁施工段，后序護
壁施工段的內側模板長于外側模板，使澆筑后的上、后序護壁施工段的相接處形成環形凸臺18 ;向下掘進挖至強透水的土層中時,掘進深度由每次IOOOmm減少至每次500mm,護壁施工段的管壁厚度增至不小于250mm,凸臺的高度由50mm增至100mm。
[0034]步驟七、在上、后序護壁施工段相接處的凸臺18上填充密封止水漿20，使用時邊配邊用，直至漿液凝固；
步驟八、不斷重復步驟三至步驟七，直至開挖至設計樁底標高，并報監理做成孔驗收。繼續施工排樁支護中的其它支護結構。
【權利要求】
1.一種超深人工挖孔樁護壁止水結構，其挖孔樁密布在基坑周圍，每根挖孔樁的內側與腰梁連接，兩根挖孔樁之間有自腰梁向斜下方土層內植入的錨桿(6)，每根挖孔樁的護壁是由一段一段現場澆注的鋼筋混凝土護壁施工段(17)上下連接而成，其特征在于:所述基坑周圍樁孔的外側迎水面施工有由排樁組成的止水帷幕(4)，所述止水帷幕(4)深入強透水的土層以下，所述護壁施工段(17)的內側面(16)自下而上向樁芯傾斜，即下口內徑大于上口內徑，后序護壁施工段(17.2)的上端凸出于前序護壁施工段(17.1)的下端，上下兩段護壁施工段的相接處形成一環狀凸臺(18)，所述凸臺(18)與前序護壁施工段(17.1)形成的陰角處填有密封止水漿(20 )。
2.根據權利要求1所述的超深人工挖孔樁護壁止水結構，其特征在于:所述護壁施工段(17)位于強透水的土層中的管壁最小厚度不小于250_。
3.根據權利要求1所述的超深人工挖孔樁護壁止水結構，其特征在于:所述護壁施工段澆注的鋼筋混凝土是普通鋼筋混凝土或加入抗滲劑的抗滲鋼筋混凝土。
4.根據權利要求1所述的超深人工挖孔樁護壁止水結構，其特征在于:所述密封止水漿(20)是聚合物水泥漿或由水玻璃、水泥和水混合而成的漿體。
5.一種應用權利要求1?4任意一項所述的超深人工挖孔樁護壁止水結構的施工方法，其特征在于，施工步驟如下: 步驟一、在基坑外圍結合圖紙，定位并施工排樁支護中的止水帷幕(4); 步驟二、止水帷幕(4)施工完成后再進行超深人工挖孔樁(2)的測量定位； 步驟三、施工一段護壁施工段的鋼筋和模板:人工掘進樁孔至擬澆注第一段護壁施工段的深度，在樁孔中安裝護壁施工段的鋼筋(19)，并采用內支撐法安裝護壁施工段的模板，護壁施工段的外側模板豎向支設，內側模板呈上口小下口大的八字傾斜支設； 步驟四、對護壁施工段的混凝土進行配比，現場澆注混凝土 ； 步驟五、護壁施工段混凝土的強度達到要求后，拆除護壁施工段的模板； 步驟六、繼續向下掘進樁孔第二段護壁施工段的深度，施工第二段護壁施工段，后序護壁施工段的內側模板長于外側模板，使澆筑后的上、后序護壁施工段的相接處形成環形凸α(18)； 步驟七、在上、后序護壁施工段相接處的凸臺(18)上填充密封止水漿(20)，直至漿液凝固； 步驟八、不斷重復步驟三至步驟七，直至開挖至設計樁底標高，并報監理做成孔驗收； 繼續施工排樁支護中的其它支護結構。
6.根據權利要求5所述的超深人工挖孔樁護壁止水結構的施工方法，其特征在于:所述步驟四中，混凝土要分層分段澆筑:由上至下依次分層人工連續澆筑各段護壁施工段的混凝土，每層混凝土的澆筑厚度為200mm?400mm，并插搗密實；每段護壁施工段的管壁厚度不小于150mm。
7.根據權利要求5所述的超深人工挖孔樁護壁止水結構的施工方法，其特征在于:所述步驟六中，向下掘進挖至強透水的土層中時，掘進深度由每次IOOOmm減少至每次500mm，護壁施工段的管壁厚度增至不小于250mm,凸臺的高度由50mm增至100mm。
8.根據權利要求5所述的超深人工挖孔樁護壁止水結構的施工方法，其特征在于:所述強透水的土層包括粉細砂層(10)和中粗砂層(11)。
【文檔編號】E02D19/18GK103572764SQ201310480551
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年10月15日 優先權日:2013年10月15日
【發明者】陳星 , 石立國, 丁威, 徐永選, 馮金波, 鄧江權, 余德浩, 陳博 申請人:中國建筑第二工程局有限公司