超深人工挖孔桩护壁止水结构及其施工方法
【专利摘要】一种超深人工挖孔桩护壁止水结构及其施工方法，每根挖孔桩的护壁是由一段一段现场浇注的钢筋混凝土护壁施工段上下连接而成，止水帷幕深入强透水的土层以下，护壁施工段的内侧面下口内径大于上口内径，上下两段护壁施工段的相接处形成一环状凸台，凸台与前序护壁施工段形成的阴角处填有密封止水浆。护壁施工段浇注的钢筋混凝土是普通钢筋混凝土或加入抗渗剂的抗渗钢筋混凝土。密封止水浆是聚合物水泥浆或由水玻璃、水泥和水混合而成的浆体。解决了人工挖孔桩穿越地下水丰富、强透水的砂砾层或水流量大、砂砾流动性大等复杂地层时，人工挖孔桩的护壁渗水影响挖孔桩的质量，工期较长，因破坏地层结构而导致周边建筑物损毁造成安全隐患的技术问题。
【专利说明】超深人工挖孔粧护壁止水结构及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明属于基坑支护工程领域，特别是一种超深大基坑的人工挖孔桩的护壁止水结构及其施工方法。
【背景技术】
[0002]人工挖孔桩是一种非挤土桩，单桩承载力较高，还具有施工简便、施工速度较快、不需要大型机械设备的优点。同时，人工挖孔桩的抗震能力强于木桩和混凝土打入桩，造价相比传统的冲锥冲孔、冲击锥冲孔、冲击钻机冲孔、回旋钻机钻孔、沉井基础低廉，因而在工程建设中得到广泛应用。
[0003]一般人工挖孔桩适用于无地下水的地层或含地下水较少的粘土层、粉质粘土层，还可以用于含少量砂、砂卵石、砾石的粘土地层。不适用于有流沙或地下水位较高的地层、涌水量大的冲积地带、近代沉积的含水量高的淤泥、淤泥质土层。
[0004]按《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-94) 6.2.10的规定，一般桩孔深度不宜超过40米，人工挖孔桩的深度为6?20米左右。在挖孔桩井下作业条件差，劳动强度大，因此一般超深大基坑一般不采用人工挖孔桩，而是采用机械成孔桩或者挤压桩，保证使用工人的安全和成桩质量。
[0005]但是在城市中心棚户区改造工程中，为了不造成噪音扰民，同时避免因机械施工的强大震动，影响周边建筑物的安全，即使是深基础工程桩施工，仍然不可避免地选用了噪声小，扰动低的人工挖孔桩。对于使用在复杂地层的超深人工挖孔桩，保证成孔的施工安全显得尤为重要。
[0006]影响人工挖孔桩施工安全和质量最大的原因是地下水对基坑的渗透，其中护壁渗水会直接影响挖孔桩质量；工人在孔内受渗水的影响，施工不便影响工期；护壁受渗水长时间的挤压造成破损，是重大的安全隐患；砂砾层随渗水还会出现涌泥、涌砂；渗水会造成地下水流失，降低地下水位，破坏地层结构，造成周边建筑物下沉、倒塌等，还会造成周边道路开裂、沉陷、空洞等。
[0007]所以超深人工挖孔桩在强透水的砂砾层掘进时，护壁止水是保证挖孔桩施工质量、安全，以及保护周边建筑物、道路的关键。如何采取措施，保证护壁施工质量，防止护壁渗水是此类工程中亟待解决的问题。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种超深人工挖孔桩护壁止水结构及其施工方法，要解决人工挖孔桩穿越地下水丰富、强透水的砂砾层或水流量大、砂砾流动性大等复杂地层时，人工挖孔桩的护壁渗水影响挖孔桩的质量，工期较长，因破坏地层结构而直接导致周边建筑物损毁造成重大安全隐患的技术问题。
[0009]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种超深人工挖孔桩护壁止水结构，其挖孔桩密布在基坑周围，每根挖孔桩的内侧与腰梁连接，两根挖孔桩之间有自腰梁向斜下方土层内植入的锚杆，每根挖孔桩的护壁是由一段一段现场浇注的钢筋混凝土护壁施工段上下连接而成，所述基坑周围桩孔的外侧迎水面施工有由排桩组成的止水帷幕，所述止水帷幕深入强透水的土层以下，所述护壁施工段的内侧面自下而上向桩芯倾斜，即下口内径大于上口内径，后序护壁施工段的上端凸出于前序护壁施工段的下端，上下两段护壁施工段的相接处形成一环状凸台，所述凸台与前序护壁施工段形成的阴角处填有密封止水浆。
[0010]所述护壁施工段位于强透水的土层中的管壁最小厚度不小于250mm。
[0011]所述护壁施工段浇注的钢筋混凝土是普通钢筋混凝土或加入抗渗剂的抗渗钢筋混凝土。
[0012]所述密封止水浆是聚合物水泥浆或由水玻璃、水泥和水混合而成的浆体。
[0013]一种应用上述的超深人工挖孔桩护壁止水结构的施工方法，施工步骤如下: 步骤一、在基坑外围结合图纸，定位并施工排桩支护中的止水帷幕；
步骤二、止水帷幕施工完成后再进行超深人工挖孔桩的测量定位；
步骤三、施工一段护壁施工段的钢筋和模板:人工掘进桩孔至拟浇注第一段护壁施工段的深度，在桩孔中安装护壁施工段的钢筋，并采用内支撑法安装护壁施工段的模板，护壁施工段的外侧模板竖向支设，内侧模板呈上口小下口大的八字倾斜支设；
步骤四、对护壁施工段的混凝土进行配比，现场浇注混凝土 ；
步骤五、护壁施工段混凝土的强度达到要求后，拆除护壁施工段的模板；
步骤六、继续向下掘进桩孔第二段护壁施工段的深度，施工第二段护壁施工段，后序护壁施工段的内侧模板长于外侧模板，使浇筑后的上、后序护壁施工段的相接处形成环形凸台；
步骤七、在上、后序护壁施工段相接处的凸台上填充密封止水浆，直至浆液凝固；步骤八、不断重复步骤三至步骤七，直至开挖至设计桩底标高，并报监理做成孔验收。继续施工排桩支护中的其它支护结构。
[0014]所述步骤四中，混凝土要分层分段浇筑:由上至下依次分层人工连续浇筑各段护壁施工段的混凝土，每层混凝土的浇筑厚度为200mm?400mm，并插捣密实；每段护壁施工段的管壁厚度不小于150_。
[0015]所述步骤六中，向下掘进挖至强透水的土层中时，掘进深度由每次IOOOmm减少至每次500mm,护壁施工段的管壁厚度增至不小于250mm,凸台的高度由50mm增至100mm。
[0016]所述强透水的土层包括粉细砂层和中粗砂层。
[0017]与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果:
本发明的超深人工挖孔桩护壁采用在强透水的砂砾层中，将传统护壁的管壁厚度由150mm增至250mm,开挖的深度也由传统的IOOOmm减小至500mm,上下护壁接口处即凸台的高度由50mm增至100mm，在容易发生渗水的区域有针对性的增大管壁厚度，减小开挖深度，增加凸台的高度保证挖孔桩的施工质量和施工安全，防止周边建筑物、道路的损毁。
[0018]本发明的超深人工挖孔桩护壁采用抗渗混凝土进行浇筑，并在上、后序护壁施工段的相接处形成的凸台上填充密封止水浆，增强护壁的防渗能力，做到护壁自防水。
[0019]本发明的施工方法中，采用先进行止水帷幕的施工方法，将基坑内外的地下水由止水帷幕进行分隔，防止外部水先渗透至基坑内，保证基坑外部的地下水位在安全范围内。【专利附图】
【附图说明】
[0020]下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
[0021]图1是本发明中超深人工挖孔桩设置在基坑中的结构示意图。
[0022]图2是图1中A-A剖面的示意图。
[0023]图3是本发明中护壁施工段的结构示意图。
[0024]图4是图3中B-B剖面的示意图。
[0025]附图标记:1 一桩顶冠梁、2 —超深人工挖孔桩、3 —腰梁、4 一止水帷幕、5 —市政道路、6 —锚杆、7 —回填土层、8 —淤泥质粉质粘土层、9 一粉质粘土层、10 —粉细砂层、11 一中粗砂层、12 —粉质粘土层、13 —强风化泥质粉砂岩层、14 一中风化泥质粉砂岩层、15 一基坑、16 —内侧面、17 —护壁施工段、17.1 一前序护壁施工段、17.2 —后序护壁施工段、18 —凸台、19 一护壁施工段的钢筋、20 —密封止水浆、21 —地下水位线。
【具体实施方式】
[0026]实施例参见图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，挖孔桩密布在基坑15的周围，每根挖孔桩的内侧与腰梁3连接，两根挖孔桩之间有自腰梁向斜下方土层内植入的锚杆6，结合桩顶冠梁I使腰梁3和锚杆6形成排桩支护，该挖孔桩的设计直径D为1.4m,设计深度L为40.0m?45.0 m,由上至下依次穿过回填土层7、游泥质粉质粘土层8、粉质粘土层9、粉细砂层10、中粗砂层11、粉质粘土层12、强风化泥质粉砂岩层13、中风化泥质粉砂岩层14，图中地下水位线21较高，地下水位比对人工开挖影响比较大，开挖深度大，穿越地层复杂，开挖位置离湘江近，地下水位线21高，地下水丰富。所述强透水的土层包括粉细砂层10和中粗砂层11。
[0027]该挖孔桩为超深人工挖孔桩2，成孔采用人工开挖，参见图3?4所示，每根挖孔桩的护壁是由一段一段现场浇注的钢筋混凝土护壁施工段17上下连接而成，所述基坑周围桩孔的外侧迎水面施工有由排桩组成的止水帷幕4，所述止水帷幕4深入强透水的土层以下，所述护壁施工段17的内侧面16自下而上向桩芯倾斜，即下口内径大于上口内径，后序护壁施工段17.2的上端凸出于前序护壁施工段的下端，上下两段护壁施工段的相接处形成一环状凸台18，所述凸台18与前序护壁施工段17.1形成的阴角处填有密封止水浆20。
[0028]所述密封止水浆20是聚合物水泥浆或由水玻璃、水泥和水混合而成的浆体，本实施例中密封止水浆20是由水玻璃、水泥和水混合而成的浆体,水玻璃一般选用波美度为46-48，水泥一般选用P.042.5，P.0是指普通硅酸盐水泥，42.5指的是水泥的强度(28天)，水泥:水玻璃:水的重量比为=1:0.05:0.08。
[0029]所述护壁施工段17位于强透水的土层中的管壁最小厚度不小于250mm。
[0030]所述护壁施工段浇注的钢筋混凝土是普通钢筋混凝土或加入抗渗剂的抗渗钢筋混凝土，抗渗混凝土可采用C30-S6，配合比可以由有资质的实验室出具，混凝土搅拌严格按照配合比施工。
[0031]一种应用上述的超深人工挖孔桩护壁止水结构的施工方法，施工步骤如下: 步骤一、在基坑外围结合图纸，定位并施工排桩支护中的止水帷幕4 ;相比超深人工挖
孔桩先进行帷幕止水施工的原因是:城市中央施工超深大基坑，只有将基坑内外的地下水由止水帷幕进行分隔后，才能抽取基坑内地下水。在整个基坑施工过程当中，需要全程监测基坑外地下水位，一旦发现基坑外地下水下降明显，必须采用回灌法，抬高地下水位。止水帷幕4可以采用三重管高压旋喷桩、高压摆喷桩、素混凝土桩等。如图2所示，本实施例中使用的是双排旋喷桩止水桩做止水帷幕。
[0032]步骤二、止水帷幕4施工完成后再进行超深人工挖孔桩2的测量定位；
步骤三、施工一段护壁施工段的钢筋和模板:人工掘进桩孔至拟浇注第一段护壁施工段的深度，在桩孔中安装护壁施工段的钢筋19，并采用内支撑法安装护壁施工段的模板，护壁施工段的外侧模板竖向支设，内侧模板呈上口小下口大的八字倾斜支设；
步骤四、对护壁施工段的混凝土进行配比，现场浇注混凝土；混凝土要分层分段浇筑:由上至下依次分层人工连续浇筑各段护壁施工段的混凝土，每层混凝土的浇筑厚度为200mm?400mm,并插捣密实；每段护壁施工段的管壁厚度不小于150_。
[0033]步骤五、护壁施工段混凝土的强度达到要求后，拆除护壁施工段的模板；
步骤六、继续向下掘进桩孔第二段护壁施工段的深度，施工第二段护壁施工段，后序护
壁施工段的内侧模板长于外侧模板，使浇筑后的上、后序护壁施工段的相接处形成环形凸台18 ;向下掘进挖至强透水的土层中时,掘进深度由每次IOOOmm减少至每次500mm,护壁施工段的管壁厚度增至不小于250mm,凸台的高度由50mm增至100mm。
[0034]步骤七、在上、后序护壁施工段相接处的凸台18上填充密封止水浆20，使用时边配边用，直至浆液凝固；
步骤八、不断重复步骤三至步骤七，直至开挖至设计桩底标高，并报监理做成孔验收。继续施工排桩支护中的其它支护结构。
【权利要求】
1.一种超深人工挖孔桩护壁止水结构，其挖孔桩密布在基坑周围，每根挖孔桩的内侧与腰梁连接，两根挖孔桩之间有自腰梁向斜下方土层内植入的锚杆(6)，每根挖孔桩的护壁是由一段一段现场浇注的钢筋混凝土护壁施工段(17)上下连接而成，其特征在于:所述基坑周围桩孔的外侧迎水面施工有由排桩组成的止水帷幕(4)，所述止水帷幕(4)深入强透水的土层以下，所述护壁施工段(17)的内侧面(16)自下而上向桩芯倾斜，即下口内径大于上口内径，后序护壁施工段(17.2)的上端凸出于前序护壁施工段(17.1)的下端，上下两段护壁施工段的相接处形成一环状凸台(18)，所述凸台(18)与前序护壁施工段(17.1)形成的阴角处填有密封止水浆(20 )。
2.根据权利要求1所述的超深人工挖孔桩护壁止水结构，其特征在于:所述护壁施工段(17)位于强透水的土层中的管壁最小厚度不小于250_。
3.根据权利要求1所述的超深人工挖孔桩护壁止水结构，其特征在于:所述护壁施工段浇注的钢筋混凝土是普通钢筋混凝土或加入抗渗剂的抗渗钢筋混凝土。
4.根据权利要求1所述的超深人工挖孔桩护壁止水结构，其特征在于:所述密封止水浆(20)是聚合物水泥浆或由水玻璃、水泥和水混合而成的浆体。
5.一种应用权利要求1?4任意一项所述的超深人工挖孔桩护壁止水结构的施工方法，其特征在于，施工步骤如下: 步骤一、在基坑外围结合图纸，定位并施工排桩支护中的止水帷幕(4); 步骤二、止水帷幕(4)施工完成后再进行超深人工挖孔桩(2)的测量定位； 步骤三、施工一段护壁施工段的钢筋和模板:人工掘进桩孔至拟浇注第一段护壁施工段的深度，在桩孔中安装护壁施工段的钢筋(19)，并采用内支撑法安装护壁施工段的模板，护壁施工段的外侧模板竖向支设，内侧模板呈上口小下口大的八字倾斜支设； 步骤四、对护壁施工段的混凝土进行配比，现场浇注混凝土 ； 步骤五、护壁施工段混凝土的强度达到要求后，拆除护壁施工段的模板； 步骤六、继续向下掘进桩孔第二段护壁施工段的深度，施工第二段护壁施工段，后序护壁施工段的内侧模板长于外侧模板，使浇筑后的上、后序护壁施工段的相接处形成环形凸α(18)； 步骤七、在上、后序护壁施工段相接处的凸台(18)上填充密封止水浆(20)，直至浆液凝固； 步骤八、不断重复步骤三至步骤七，直至开挖至设计桩底标高，并报监理做成孔验收； 继续施工排桩支护中的其它支护结构。
6.根据权利要求5所述的超深人工挖孔桩护壁止水结构的施工方法，其特征在于:所述步骤四中，混凝土要分层分段浇筑:由上至下依次分层人工连续浇筑各段护壁施工段的混凝土，每层混凝土的浇筑厚度为200mm?400mm，并插捣密实；每段护壁施工段的管壁厚度不小于150mm。
7.根据权利要求5所述的超深人工挖孔桩护壁止水结构的施工方法，其特征在于:所述步骤六中，向下掘进挖至强透水的土层中时，掘进深度由每次IOOOmm减少至每次500mm，护壁施工段的管壁厚度增至不小于250mm,凸台的高度由50mm增至100mm。
8.根据权利要求5所述的超深人工挖孔桩护壁止水结构的施工方法，其特征在于:所述强透水的土层包括粉细砂层(10)和中粗砂层(11)。
【文档编号】E02D19/18GK103572764SQ201310480551
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年10月15日 优先权日:2013年10月15日
【发明者】陈星 , 石立国, 丁威, 徐永选, 冯金波, 邓江权, 余德浩, 陈博 申请人:中国建筑第二工程局有限公司