一种钢板桩结合搅拌桩支护的施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及地下结构支护的施工方法，属建筑领域，具体涉及一种钢板粧结合搅拌粧支护的施工方法。
【背景技术】
[0002]钢板粧作为制作基坑支护的一种型材，它具有高强、轻质、隔水性好、使用寿命长、安全性高、对空间要求低、环保效果显著等优点，还具有施工简单、工期短等特点。在永久性构筑物方面，它可用于码头、挡土墙、防洪堤等;在临时性构筑物方面，它可用于防洪断流、建桥围堰以及市政基础设施工程中的挡水、挡土墙等。
[0003]但是，当地下存在深层砂层含水层时，钢板粧需要打入更深层才能隔断含水层，形成封闭止水帷幕，钢板粧的沉粧深度一般为基坑开挖深度的2.5?3倍;且由于钢板粧的抗弯性能相较于其它柱形粧要差，为控制其变形和减少拔除时对相邻建筑的影响，一般需在钢板粧外侧作深层搅拌粧加固，并作局部注浆处理，这种采用深层搅拌粧加固的方法可有效地对钢板粧的不足进行补充，但却增加了基坑的施工费用。
[0004]而且，钢板粧的施工通常采用锤击法、振动法或静压法，锤击法和振动法在施工时，噪声和振动较大，环境污染较大，不适合在城市和人口密集区施工，静压法虽然低噪声和低振动，但其只适合于较软的土质，因此目前，锤击法和振动法还是钢板粧施工时的主要方法，因此如何有效地降低钢板粧施工时的噪声和振动是目前业界比较关心的一个问题。
[0005]另外，在打粧过程中，当地下土质结构复杂，存在土层结构比较密实，或者土中存在大颗粒的砂土和砾土时，钢板粧沉粧比较困难，且钢板粧的粧头容易遭到损害，有时还会使钢板粧产生粧身变形等现象，从而影响到钢板粧的施工质量。
[0006]另一种造价较为便宜的基坑支护技术是加劲水泥土搅拌粧，我国称之为SMW工法地下墙，SMff工法地下墙是将水泥固化剂与地基土反复混合搅拌，然后在水泥土混合体未结硬之前插入H型钢或钢板粧作为芯材，至水泥土结硬后形成一道具有一定强度和刚度的地下墙体;在地下结构施工完成后，将H型钢或钢板粧进行回收，SMff工法地下墙的优点很大一部分体现在H型钢或钢板粧的回收重复利用，但是，要将H型钢或钢板粧顺利地拔出回收并非易事，首先要确保H型钢或钢板粧平整、垂直、无扭曲等条件，在沉粧时尽可能依靠其自重插入到位外，其次要在H型钢或钢板粧表面涂刷减磨剂，以利于H型钢或钢板粧的拔出，在上述条件得到保证后，在基坑开挖过程中，还要尽可能地减少地下墙在地下土体的挤压下所产生的变形，在基坑内的土体逐渐被开挖的过程中，虽然有围檩的支撑，但是加劲水泥土搅拌粧还是会产生一定的变形，由于水泥土具有较大强度以及对H型钢或钢板粧有较强的粘结握裹力，H型钢或钢板粧的拔出并不容易，这也是目前的工程中，常常放弃将加劲水泥土搅拌粧中的H型钢或钢板粧拔出，而将其保留在原地的原因。
【发明内容】
[0007]为解决上述问题，本发明提出了一种钢板粧结合搅拌粧支护的施工方法，该方法是利用水泥土搅拌粧兼有的挡土性能和良好的抗渗透性，以及钢板粧的防水和抗弯性能来制作地下深基坑的支护结构。
[0008]本发明的具体技术方案具有如下步骤:
[0009](I)用搅拌粧机向地下搅动，形成上部为松散土质、下部为水泥土搅拌粧的结构，水泥土搅拌粧的粧顶距离基坑设计底面±0.5米;搅拌粧机为制作水泥土搅拌粧的专用设备，在本申请中，在形成松散土质时，搅拌粧机的搅拌机头不喷射水泥浆，仅将土搅松，在形成水泥土搅拌粧时，搅拌粧机的搅拌机头喷射水泥浆;制作水泥土搅拌粧的技术已非常成熟，不再赘述；
[0010](2)在水泥土搅拌粧未结硬之前，将钢板粧沉入上述松散土质内，并使钢板粧相互咬合形成封闭的钢板粧墙，且钢板粧向下与水泥土搅拌粧进行搭接;钢板粧在沉粧前涂刷减摩剂;在现有技术中，当用于基坑支护的型钢需要回收时，为减少拔除时的摩阻力一般均需要在型钢的表面涂刷减摩剂，上述减摩剂有时也称为减摩材料;现有的减摩剂已有多种，例如市场上的H型钢减摩剂或SMff工法粧减摩剂均能满足本申请的要求，在此不再赘述。
[0011](3)在钢板粧墙所圈围的区域内进行基坑开挖并安装围檩，基坑开挖与围檩的安装交替进行。
[0012]在本发明中，钢板粧和水泥土搅拌粧相结合形成一种复合粧体，其中水泥土搅拌粧位于钢板粧的下端，水泥土搅拌粧的粧顶距离基坑设计底面± 0.5米;搅拌粧机在形成水泥土搅拌粧的过程中，在水泥土搅拌粧的粧顶距离地面的一段空间内，搅拌粧机只是将土搅松，在搅拌过程中，不喷射水泥浆。由于土被搅松，钢板粧在插入水泥土搅拌粧的过程中，仅需较少的压力就可完成下沉。
[0013]在钢板粧的沉粧过程中，避免了采用锤击法和振动法等噪声和振动较大的打粧法，搅拌粧机在施工时噪音低、无振动，对环境污染小，尤其适合在城市和人口密集区等需要低噪声和低振动的区域内施工。在搅拌粧机的施工过程中，可同时将土中的大颗粒的砂土或砾土以及密实较硬土层进行破碎，避免了钢板粧在下沉过程中遇到较大阻力，不能顺利沉粧，粧头受到损害，或者粧身产生变形等不利现象。
[0014]采用水泥土搅拌粧作为基坑支护下部的粧体，利用水泥土搅拌粧的钢性，使由水泥土搅拌粧所形成的连续墙起到挡土作用，同时利用水泥土良好的防渗漏性能，兼作为止水帷幕。
[0015]将水泥土搅拌粧的粧顶设置在基坑底部的附近，还兼顾到基坑内底板的支撑，在基坑底部浇注底板时，底板可浇注在水泥土搅拌粧的粧顶上，以减少底板的下沉幅度;如果水泥土搅拌粧的粧顶太高或太低，则底板周边主要受到基坑底部土体的支撑力，基坑底部的土体在受到底板的压力后，会产生一定的沉降，降低了底板的稳定性。
[0016]采用钢板粧作为基坑支护上部的粧体，以充分利用钢板粧防水及抗弯性能较好的特性，钢板粧主要用于抵抗基坑侧壁土体的压力，即使钢板粧生产小的变形，仍能保证支护的安全，并可在主体施工完成后，进行回收重复利用。
[0017]除此以外，采用水泥土搅拌粧作为基坑支护的一部分，较单独使用钢板粧作为支护粧时的沉粧深度要浅。单独使用钢板粧作为基坑支护粧时，由于钢板粧的横截面较少，土体对钢板粧下端面的支持力较少，钢板粧主要依靠土体对其侧面的摩擦力保持在土体中，在设置了水泥土搅拌粧后，相当于扩大了钢板粧的下端的横截面，增大了土体对支护粧的支持力，由此可降低基坑支护粧的沉粧深度，由此可降低基坑支护的施工难度，并提高了基坑支护的施工效率。
[0018]在本申请中，支护粧的下部采用水泥土搅拌粧，还解决了基坑抗渗流稳定性问题，根据施工区域的地质结构，选择适当的水泥土搅拌粧的直径，可保证支护的稳定性，使基坑底部土体依然处于稳定状态下，保证支护的坑底稳定。
[0019]在基坑开挖过程中，要按照设计要求及时安装围檩，基坑的开挖与围檩的安装需交替进行，在基坑开挖过程中，在到达围檩安装位置后，暂停基坑的开挖，在将围檩安装到位后，继续基坑的开挖，在到达下一围檩安装位置后，再次停止基坑的开挖，并进行围檩的安装，如此循环直到完成基坑的开挖和围檩的安装。避免单次基坑开挖深度过大，产生不必要的安全隐患。钢板粧处于基坑外部土体和水体的压力下，而且随着基坑开挖深度的增加，这种压力也会快速上升，极易使钢板粧产生扭曲、变形，严重时，钢板粧将会产生弯曲，使支护崩溃，围檩的及时安装，可有效限制钢板粧变形，增加支护结构的稳定性。
[0020]本申请将水泥土搅拌粧与钢板粧综合利用，充分利用两者的优点，以克服两者的缺点，在保证基坑支护安全有效的情况下，充分提高施工效率和降低施工费用。
[0021]进一步，本施工方法还包括步骤(4):在地下结构主体完成施工以及基坑侧壁间隙回填完成后，将钢板粧拔出。根据设计的要求，钢板粧可以进行回收以重复利用，降低基坑支护的建造成本，充分利用钢板粧的可回收重复利用的优势。
[0022]钢板粧与水泥土搅拌粧的搭接长度优选在I?4米，以使钢板粧与水泥土搅拌粧有牢固的连接，避免水泥土搅拌粧由于受力较大而产生崩塌现象。
[0023]钢板粧也可以采用长钢板粧与短钢板粧结合的方式，使长钢板粧与短钢板粧间隔布置，其中长钢板粧与水泥土搅拌粧的搭接长度为2?4米，短钢板粧与水泥土搅拌粧的搭接长度为I?2米。
[0024]水泥土搅拌粧与传统的钢筋混凝土粧以及钢粧等刚性粧有着本质的区别，属于柔性粧，其抗剪切强度较低，为增强其抗剪切强度，可将部分钢板粧的长度延长，使该部分钢板粧插入水泥土搅拌粧的更深处，使部分水泥土搅拌粧形成类似加劲水泥土搅拌粧的结构，以增强支护的整体强度;采用长短钢板粧间隔布置的方式，是在保证支护强度要求的前提下，尽量减少长钢板粧的使用量，以降低拔粧时的工作量。
[0025]在基坑支护的施工过程中，当基坑局部存在强透水层时，可在钢板粧墙的内表面喷射混凝土面层，以增强支护的防水性能。
[0026]进一步，水泥土搅拌粧的横截面大于钢板粧的横截面，使钢板粧的下端面完全包裹在水泥土搅拌粧中。为了避免钢板粧在下沉过程中碰到没有搅松的土，水泥土搅拌粧的横截面最好要大于钢板粧的横截面，以使钢板粧的下端面能够完全被包裹在水泥土搅拌粧中，比较好的是，水泥土搅拌粧的直径要比钢板粧相互锁合后所形成的钢板粧墙的厚度大100?350毫米。
[0027]目前，钢板粧的沉粧方式一般为:先将数块钢板粧预先拼装在一起，相邻的钢板粧通过两侧锁口咬合在一起，形成一面屏风，然后将形成屏风的钢板粧作为一个整体进行沉粧，该打粧方法被称为屏风式打粧，屏风式打粧可加快钢板粧的沉粧深度，还可最大限度地确保了粧的精度;但采用屏风式打粧有一个缺点，就是当基坑支护呈圆弧形时，数块钢板粧在连接后形成的屏风要有一个弧度，该弧度要与基坑支护的弧度相符，但在实际的工程中，屏风的弧度往往与基坑支护的弧度有小的偏差，为防止上述小的偏差而使钢板粧无法顺利地下沉到规定的深度，或在下沉过程中产生倾斜，使水泥土搅拌粧的直径比钢板粧墙的厚度大100?350毫米，以此可保证钢板粧顺利地下沉。<