CN104818713A - 一种适应于多种地层的型钢水泥土桩施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适应于多种地层的型钢水泥土桩施工方法，其步骤：A、钻机成孔：采用旋挖或螺旋或回转、冲击钻机在地层中成孔，泥浆护壁形成保护泥皮；B、填充搅拌水泥土：将土料填入钻孔内，用水泥土搅拌桩机在钻孔中加入水泥粉就地搅拌，形成流塑状水泥搅拌土；C、放置型钢：备好表面涂抹凡士林的型钢，用挖掘机将型钢放入钻孔内；D、与加强构件相连接：在型钢水泥土桩的桩顶连接圈梁加强构件，使每排型钢水泥土桩形成整体支护体系；E、回收型钢：将外露的型钢与装有卡瓦的短钢梁连接，用千斤顶使型钢与水泥土松脱，用挖掘机吊出型钢后用水泥土回填留下的空洞。方法施工方便，质量可靠，型钢全部回收，适用于多种地层，有利于推广应用。

Description

一种适应于多种地层的型钢水泥土桩施工方法

技术领域

本发明及基坑支护和地基临时处理等技术领域，尤其涉及一种适应于多种地层的型钢水泥土桩施工方法。

背景技术

基坑、地下通道、竖井等施工时其支护结构很多为临时性的，工程完工后就可以拆除，有些支护工程还会给后续工程建设带来很大的障碍。如何既满足临时性的工程安全需要，又降价成本、减少环境污染、合理利用资源，是一项非常重要的技术课题。随着国家对建设资源节约型和环境友好型社会的要求越来越高，实现类似上述临时支护工程的经济、环保是实现良好经济和社会效益的迫切需求。

基坑等临时支护工程中，桩是使用最为广泛可靠的方案之一。因此，对桩体材料的重复利用和低成本使用方法，受到了一些工程建设者的关注。现有专利对绿色环保的桩支护技术有所涉及。例如：

1、秦浩发明的一种深基坑内置型钢可拔式无筋灌注桩（ZL：CN201410007380），包括型钢和素混凝土，型钢可回收并重复使用。不足之处是采用素混凝土作为桩内回填料，在基坑周边土体内形成大量废弃混凝土，影响后续地下工程的建设；使用混凝土的成本偏高。

2、何世鸣发明的一种长螺旋旋喷搅拌水泥土型钢桩基坑止水支护方法（ZL：CN201210509637），利用长螺旋钻头成孔，就地旋喷搅拌原状土层与水泥浆，随后插入型钢等形成具有一定强度及抗渗能力的水泥土型钢桩体。优点在于能在较硬土层中形成闭合连续的较高强度的桩墙体，型钢、锚杆或内支撑可回收重复利用。缺点在于成桩方法仅限应用于软硬适中的地层，对于较软或较硬的地层均不适应；采用旋喷搅拌的方法效率不高，容易产生水泥浆污染。

3、何世鸣发明的人工挖孔水泥土型钢桩基坑支护方法（ZL：CN201210509644），采用人工挖出桩孔，吊入型钢后灌入水泥土浆液形成水泥土型钢桩。此发明的优点是适应北方地区较硬及无地下水的土层，型钢等材料可回收。缺点是人工挖孔方式不适应有地下水的情况，并且由于安全原因被越来越多的省区禁用；水泥土在地面搅拌，需要专门的搅拌池和搅拌机械，均匀性也难以保证。

上述支护方法均应用了绿色支护技术，除了以上分述的优缺点外，由于成孔方法的单一，一个共同的缺点就是适应的地层很单一，难于大面积推广使用。

为此，本发明提出的技术方案，采用旋挖钻机（或螺旋钻机或回转钻机或冲击钻机）进行钻孔并形成泥浆护壁，再采用水泥土搅拌桩机将回填土与水泥进行孔内搅拌，插入工字型钢后形成型钢水泥土桩，大大扩展了可回收型钢水泥土桩的适用地层，提升了施工效率，降低了施工成本，能产生显著的经济和社会效益。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种适应于多种地层的型钢水泥土桩施工方法。该方法施工工艺简单方便，质量可靠，所用型钢全部回收以重复利用，具有显著的低成本和资源节约优势，适用于流塑―坚硬的粘土层、粉土层及砂卵石层、风化岩层等多种地层，有利于推广应用。

一种适应于多种地层的型钢水泥土桩施工方法，其步骤是：

A、螺旋钻机、普通工程钻机或反循环钻机成孔：

采用钻机从地基土的地表上钻孔，采用钻机从地基土的地表上钻孔，地基土为流塑--硬塑的土层、粉土层、砂层或强风化岩层时，可采用旋挖钻机（任何一种均可）或回转钻机（任何一种均可）钻进，地基土为可塑--硬塑的土层、粉土层、砂层或风化岩层时，可采用螺旋钻机（桩径较小时，任何一种均可）或回转钻机（任何一种均可）钻进，地基土为卵石、漂石层或硬岩层时，可采用冲击钻机（任何一种均可）钻进。钻进至设计深度后，形成钻孔；钻孔过程中为防止垮孔，可采用泥浆护壁，在钻孔壁上形成一层保护钻孔壁的泥皮；

B、填充搅拌水泥土：

将钻孔开挖出来的土料或周边土料填入钻孔内，并采用水泥土搅拌桩机（任何一种均可）在钻孔中就地搅拌，边搅拌边加入水泥粉（任何一种均可），地基土含水量较低时同时加入清水，形成流塑状的水泥搅拌土；

C、放置型钢：

准备好表面涂抹凡士林（满足润滑的任何一种均可，市场均有购置）或脱模剂（满足脱模要求的任何一种均可，市场均有购置）的型钢，采用挖掘机（任何一种均可）将型钢移送至钻孔口，并将型钢缓慢放入充填了流塑状水泥搅拌土的钻孔内，水泥土在钻孔中凝固后便形成型钢水泥土桩；型钢水泥土桩之间部分搭接；

D、与加强构件相连接：

根据工程需要，可以在型钢水泥土桩的桩顶连接圈梁（冠梁）等加强构件，使每一排型钢水泥土桩形成整体支护体系。

E、回收型钢：

基坑回填至±0（专业术语，地表的意思）标高后，型钢水泥土桩的支护功能已经完成，即可回收型钢，将露出地表的型钢用装有卡瓦的用短钢梁紧固连接，然后采用电动液压千斤向上顶短钢梁，将型钢顶松以后，用挖掘机直接将型钢吊出桩体。用水泥土回填型钢拔出后留下的孔洞。实现型钢的快速无损回收。

所述的多种地层为粘土层、粉土层、砂卵石层、风化岩层等。

工作机理：

采用多种可选钻进方法在不同地基土中成孔，大大扩展了型钢水泥土桩的应用范围，同时通过泥浆护壁，形成短时间稳定的钻孔，有利于型钢顺利放入钻孔中；采用常用的水泥土搅拌桩机，对钻孔内的填土边加入水泥边进行孔内搅拌，搞高了工效，保证了搅拌效果，有利于形成均匀性较好的呈流塑状的水泥搅拌土；采用挖掘机将制作好的型钢放入钻孔，对机械的要求不高，操作也很方便；型钢上涂抹凡士林或脱模剂，在不影响型钢水泥土桩强度的同时，使型钢回收时容易拔出；采用电动液压千斤顶向上顶装有卡瓦的短钢梁，可以将型钢快速方便的顶松，然后通过挖掘机直接将型钢吊出钻孔，实现型钢的快速无损回收。

本发明具有下列优点和积极效果：

①  施工过程与工艺简单方便，施工质量可靠；

②  型钢全部回收，具有显著的成本优势和资源节约效益；

③  适用于流塑―硬塑的粘土层、粉土层及砂卵石层、强风化层等多种地层，适应面广。

武汉市某基坑开挖深度为15-17m，从上至下地层分别为填土（2-3m厚）、淤泥质亚粘土（5-7m厚）、中－细砂层（6-9m厚）、砂卵石层（厚度大于3-5m），地下水位为地表下3-5m。设计采用本发明方法提出的型钢水泥土桩方法＋锚杆支护。型钢水泥土桩的桩径为900mm，桩长为22.0-23.0m，采用旋挖钻机成孔；设置3层锚杆，锚杆长度为12-15m。该工程实例表明，与传统钻孔灌注桩相比，采用旋挖钻机成孔的型钢水泥土桩，可节省工期约1/6，节约成本约15-20%。基坑工作期间，变形均小于控制标准，是稳定安全的。

附图说明

图1为一种适应于多种地层的型钢水泥土桩施工方法的平面示意图。

图2为一种适应于多种地层的型钢水泥土桩施工方法的立面示意图。

图中：

1—地表，  2—型钢，  3—凡士林或脱模剂，  4－水泥土，  5－泥皮，  6－钻孔，  7－地基土，  8－千斤顶，  9－油管，  10－装有卡瓦的短钢梁，  11－吊钩，  12－钢丝绳。

具体实施方式

      实施例      1      ：

下面结合图1、图2对本发明作进一步详细说明：

一、型钢水泥土桩：

如图1、图2可知，置于地基土1中的型钢水泥土桩，由型钢2、水泥土4、凡士林或脱模剂3、泥皮5、钻孔6组成；

自下而上，钻孔6与泥皮5连接，泥皮5与水泥土4连接，水泥土4与凡士林或脱模剂3连接，凡士林或脱模剂3与型钢2连接，型钢2与装有卡瓦的短钢梁10和吊钩11连接，装有卡瓦的短钢梁10与千斤顶8连接，千斤顶通过油管9与自动油泵相连，吊钩11与钢丝绳12连接，钢丝绳12与挖掘机的挖头相连。

二、方法：

如图1、图2可知，本方法施工简单，利用旋挖或普通工程钻机或反循环钻机施工钻孔6后，将钻孔挖出的土回填后用水泥土搅拌桩机进行孔内就地搅拌，同时加入水泥粉或水泥浆，形成水泥土4，采用挖机通过钢丝绳12和型钢2上焊接的吊钩11将涂有凡士林或脱模剂3的型钢2吊入钻孔6内，型钢2在重力作用下在流塑状的水泥土4中自行下沉，型钢2的底部与钻孔底部接触，顶部露出地面1.0m，即形成水泥土搅拌桩。当水泥土搅拌桩作用完成，通过在露出地表的型钢2上连接装有卡瓦的短钢梁10，利用千斤顶8向上顶装有卡瓦的短钢梁10，使型钢2与水泥土4松脱，使用挖掘机通过钢丝绳12和型钢2上的吊钩，将型钢2吊离钻孔6，即完成一种适应于多种地层的型钢水泥土桩施工。

一种适应于多种地层的型钢水泥土桩施工方法，其步骤是：

①  钻孔及回填：

采用旋挖或普通工程钻机或反循环钻机，在粘土层、粉土层、砂卵石层、风化岩层等多种地基土7中施工钻孔6，当地基土7自稳能力较差时，钻孔时采用泥浆护壁，在钻孔6的孔壁上形成泥皮5。

钻孔6及泥皮5为水泥土4的填充和型钢2的顺利安放提供了前提条件。

②  施工型钢水泥土桩：

将钻机排出的地基土7或其他土料采用人工或挖掘机回填到钻孔6内，钻孔6的直径可以根据工程需要并结合型钢2的尺寸进行设计，然后采用水泥土搅拌桩机，在钻孔6中就地搅拌，边搅拌边加入按配比设计的水泥粉，当孔内土含水率较低时可采用水桶或水管从钻孔6的孔口注入清水，经过充分搅拌以后，回填的土料与水泥在钻孔6内均匀混合，在钻孔内形成流塑状水泥土4；

采用挖掘机将涂有凡士林或脱模剂3的型钢2吊放到钻孔口，型钢2在重力作用下在流塑状的水泥土4中自行下沉，型钢2的底部与钻孔6的底部接触，待水泥土4凝固后形成型钢水泥土桩，型钢水泥土桩之间部分搭接；

水泥搅拌桩机在孔内的快速搅拌，形成了均匀且呈流塑状的水泥土4，有利于型钢2的自行下沉且在水泥土4凝固前完成安装，型钢2上涂抹凡士林或脱模剂3，有利于减小型钢回收时与水泥土之间的摩擦力与粘结力，型钢水泥土桩的形成为基坑、地下通道、竖井等开挖过程的侧向稳定和防渗发挥重要作用。

③  型钢回收：

当基坑回填至±0标高后，型钢2即可以拆除。首先在露出地表的型钢2上紧固连接装有卡瓦的短钢梁10，使装有卡瓦的短钢梁10与型钢22连成整体，承受将型钢2顶松的拉力，然后利用安装在装有卡瓦的短钢梁10下方的千斤顶8（底部可设置钢垫板，以提供充足的反力）及通过油管9与自动油泵相连，当千斤顶8的活塞在油压的作用下往上抬升时，将型钢2从水泥土4中向上顶，待型钢2与水泥土4松脱后，使用挖掘机通过钢丝绳12和型钢2上的吊钩11，将型钢2吊离钻孔6，最后用人工方法将土料回填钢钢2拆除后形成的孔洞。

采用千斤顶8及装有卡瓦的短钢梁10，能使型钢2与水泥土4松脱，有利于挖掘机将型钢2从水泥土4中顺利的吊离，达到回收的目的，回填型钢2拆除后形成的孔洞，以保证场地的安全性。

所述的该方法适用于粘土层、粉土层、砂卵石层、风化岩层中的任何一种。

武汉市某基坑开挖深度为16m，从上至下地层分别为填土（3m厚）、淤泥质亚粘土（7m厚）、中－细砂层（8m厚）、砂卵石层（厚度大于6m），地下水位为地表下4m。设计采用本发明方法提出的型钢水泥土桩方法＋锚杆支护。型钢水泥土桩的桩径为900mm，桩长为22.0-23.0m，采用旋挖钻机成孔；设置3层锚杆，锚杆长度为12-15m。该工程实例表明，与传统钻孔灌注桩相比，采用旋挖钻机成孔的型钢水泥土桩，可节省工期约1/6，节约成本约15-20%。基坑工作期间，变形均小于控制标准，是稳定安全的。

Claims (1)

1.一种适应于多种地层的型钢水泥土桩施工方法，其步骤是：

A、旋挖钻机或螺旋钻机或回转钻机或冲击钻机成孔：采用钻机从地基土的地表上钻孔，地基土为流塑--硬塑的土层、粉土层、砂层或强风化岩层时，采用旋挖钻机或回转钻机钻进，地基土为可塑--坚硬的粘土层、粉土层、砂层或风化岩层时，采用螺旋钻机或回转钻机钻进，地基土为卵石、漂石层或硬岩层时，采用冲击钻机钻进，钻进至设计深度后，形成钻孔；钻孔过程中为防止垮孔，采用泥浆护壁，在钻孔壁上形成一层保护钻孔壁的泥皮；

B、搅拌水泥土：将钻孔排挖出来的土料或周边土料填入钻孔内，采用水泥土搅拌桩机在钻孔中就地搅拌，边搅拌边加入水泥粉，地基土含水量较低时同时加入清水，在钻孔内形成流塑状的水泥搅拌土；

C、放置型钢：准备好表面涂抹凡士林或脱模剂的型钢，采用挖掘机将型钢移送至钻孔口，将型钢放入充填了流塑状水泥搅拌土的钻孔内，水泥土在钻孔中凝固后便形成型钢水泥土桩；型钢水泥土桩之间部分搭接；

D、与加强构件相连接：在型钢水泥土桩的桩顶连接圈梁加强构件，使每一排型钢水泥土桩形成整体支护体系；

E、回收型钢：基坑回填至±0标高后，型钢水泥土桩的支护功能已经完成，回收型钢，将露出地表的型钢用装有卡瓦的短钢梁紧固连接，然后采用电动液压千斤向上顶短钢梁使型钢与水泥土松脱，再用挖掘机直接将型钢吊出桩体，后用水泥土回填型钢拔出后留下的空洞。