一种用于基坑支护的筒体浆芯桩施工方法.pdf

本发明一种用于基坑支护的筒体浆芯桩支护方法，属市政工程基坑施工方法和机具领域，本发明方法是在基坑开挖前，根据施工设计，沿基坑两墙体间隔设置由中心预置空心芯材及外壁连接的现场浆料成型体组成的筒体浆芯桩，即经桩孔定位，机械钻进成桩孔，将芯材预置定位该桩孔中，在芯材与桩孔间孔隙灌注胶性浆料，浆料凝固后即与芯材形成单个筒体浆芯桩，按设计在基坑两侧墙体完成浆芯桩桩列支护后，开挖基坑，施工完毕回填土方后，拔出桩中预置芯材，并以砂土回填桩孔，本方法是针对较好土质的一种简易空心筒体桩支护方法，采用机械成孔，占用场地小，无需大开挖施工，有利环境保护，钢管芯材可重复使用，节约资源，本方法应用范围广泛。

1、  一种用于基坑支护的筒体浆芯桩施工方法，是根据预先设计的桩体高度和设置密度，在基坑开挖前，通过在基坑两侧墙体间隔设置由中心预置空心芯材及其外壁连接的现场浆料成型体组成的规定高度的筒体浆芯桩，先行在待施工基坑的两侧墙形成筒体浆芯桩支护桩列，于基坑内部施工完成后，拔出该浆芯桩内部预置的空心芯材并回填桩孔的一种基坑支护方法。

2、  实施权利要求1的一种用于基坑支护的浆芯桩施工方法的工艺步骤如下：
一、根据基坑支护桩体的分布设计，先行桩孔定位；
二、在桩体定位处，根据土质条件，采用适用钻机或其它机械，干钻或套管护壁成孔；
三、以定位器定位，将圆形截面或矩形截面的空心芯材预置上述桩孔中；
四、在空心芯材(4)的外壁与桩孔内壁(5)之间的孔隙，采用水泥浆或其它胶性浆料填充，浆料凝固后的浆料成型体(6)与空心芯材(4)形成单个筒体浆芯桩；
五、按设计在基坑两侧完成筒体浆芯桩支护后，进行基坑挖掘施工及其相应的内支撑设施施工；
六、基坑施工完毕并完成土方回填后，拔出该浆芯桩内的预置空心芯材；
七、以砂土回填桩孔，并恢复地面。

一种用于基坑支护的筒体浆芯桩施工方法
技术领域
本发明是一种用于基坑支护的筒体浆芯桩施工方法，属市政工程和建筑工程领域的基坑支护施工技术。
背景技术
目前，在市政工程和建筑工程基坑施工中，对于管道和箱涵基坑，通常是根据基坑周边环境和工程地质条件选择不同的支护方法。当周边环境开阔且工程地质条件较好时，较长时间以来是采用大开挖方式。但是，为了保护环境，保护并合理开发及有效利用宝贵的土地资源，在城市建设的法规中，对于众多管道和箱涵基坑施工不允许采用大开挖方式。由于市政管道和箱涵基坑，其埋深通常达到5.0m以上，并且其周边建筑环境复杂，即使工程地质条件允许采用大开挖方式施工，实际上也没有进行大开挖方式施工的可能性。因此，当前管道和箱涵基坑施工时多数采用了不同桩体的支护方法。
图1为现有普通钢板桩基坑支护示意图，基坑宽度B通常为3.0m-5.0m，基坑深度通常4.0m-7.0m，当工程地质条件适宜，即基坑的上层土和下层土都相对较为软弱，其地基承载力特征值不超过130kPa时，一般即可采用相对经济的普通槽钢钢板桩和拉森钢板桩沿基坑墙外作为支护桩1，并在基坑内采用内支撑装置支护，相邻内支撑2的间距D通常3.0m-5.0m。但是，在很多情况下，基坑的上层土和下层土不属软弱土质，其两者或两者之一为老粘土、碎石土或岩石等坚硬土质时，出于环境和安全风险原因，不能采用直接直槽开挖方式施工，并且也无法依靠现有方法以振动或静压机械方式采用普通槽钢钢板桩或拉森钢板桩支护。其它如灌注桩、树根桩等支护方式和SMW工法连续墙等，由于工程费用高和相关协调工作量大等因素也难以采用。
此外，申请人也注意到某些新近公开的专利方法，如王平的一项专利(专利号：00114586.X)提出一种钻孔后注浆连续墙工法，该工法将连续墙分为若干个依次相邻的单元，每个单元先采用单头或多头钻孔设备成孔，泥浆护壁；然后自桩孔底部对桩孔注入由泥浆和水泥系土壤固化剂配制的水泥土浆，从而将桩孔中的泥浆置换出来；各单元施工完毕后即形成具有止水功能的连续墙。这种方法施工设备多，需要较为开阔的施工场地，施工繁琐，施工周期长，并且工程造价高，因此不适用市政管道和箱涵基坑支护。
为此，对于具有较为坚硬地质条件的土层，寻求一种实施方便、安全可靠、经济实用的基坑支护方法，成为业内关注的重要问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于基坑支护的浆芯桩施工方法使在市政管道和箱涵基坑施工中，避免直接直槽大开挖，针对坚硬土质实施的简易筒体桩支护方法，并且该方法实施方便、安全可靠、经济实用，应用范围广泛。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
本发明用于基坑开挖施工的浆芯桩支护方法，是根据施工设计的桩体高度和设置密度，在基坑开挖前，通过在基坑两侧墙体间隔设置由中心预置空心芯材及其外壁连接的现场浆料成型体组成的规定高度的筒体浆芯桩，先行在待施工基坑的两侧墙形成筒体浆芯桩支护桩列3，如图2所示，并于基坑内部施工完成后，拔出该浆芯桩内部预置的空心芯材并回填桩孔的一种基坑支护方法。
实施该方法包括如下步骤：
一、根据基坑支护桩体的分布设计，先行桩孔定位；
二、在桩体定位处，根据土质条件，采用适用钻机或其它机械，干钻或套管护壁成孔；
三、以定位器定位，将圆形截面或矩形截面的空心芯材预置上述桩孔中；
四、在空心芯材外壁4与桩孔内壁5之间的孔隙，采用水泥浆或其它胶性浆料6填充，浆料凝固后即与芯材形成单个筒体浆芯桩，如图3所示；
五、按设计在基坑两侧完成筒体浆芯桩支护后，进行基坑挖掘施工及其相应的内支撑设施施工；
六、基坑施工完毕并完成土方回填后，拔出该浆芯桩内的预置空心芯材；
七、以砂土回填桩孔，并恢复地面。
本发明浆芯桩的施工方法不同于现有的灌注桩及其它施工方法主要表现为两点。
第一：现有的灌注桩及其它施工方法其最终形成的支护桩体一般为实心桩，对于实心桩，其中心材料一般不参与受力或对受力的贡献很小，因此实心桩浪费了桩体中心范围的材料和施工时间；而浆芯桩由于设置了空心芯材，因此使用的材料的功能能够得到充分的发挥，节约了桩体中心范围对支护体系贡献较小的材料。这一点是与干作业灌注桩、湿作业灌注桩、微型集束钢管桩和钻孔后注浆连续墙工法(专利号：00114586.X)等施工工艺的最主要区别之一。
第二：现有的灌注桩及其它施工方法其最终形成的支护桩体一般为临时性支护，即当管道、箱涵等建(构)筑物施工完毕后，这些桩体一般不在发挥作用，然而这些支护桩体中的钢筋、钢管等刚性材料由于与混凝土、水泥浆等胶结性材料混合粘结在一起而不能拔出重复使用，因此浪费了钢筋、钢管等刚性材料。而浆芯桩在后期可以拔出钢管、钢筋混凝土管材等空心芯材，因此使用的刚性材料可以重复使用。这一点是与干作业灌注桩、湿作业灌注桩、微型集束钢管桩等施工工艺的最主要区别之二。
本发明浆芯桩支护方法是一种超越现有技术的创新成桩方法，工艺简捷，施工方便，基坑施工完成后，取出预置芯材可重复使用，节约资源、工程造价低，而且应用范围宽广，实用性强。具体表现以下两方面：
一、本发明浆芯桩施工方法与现有相关施工方法比较，具有如下突出特点：
(1)实施本发明浆芯桩，其空心芯材内腔则不必填充水泥浆料或其它胶性浆料，仅在芯材外壁与桩孔内壁之间的孔隙内灌注水泥浆料或其它胶性浆料，实为一种空心筒体桩，与现行的实心柱体桩相比，工艺简单、作业人员少，省工、省时、省料；
(2)可采用钻机成孔，需要的施工设备少，设备占用空间小，施工相对灵活；
(3)勿需大开挖施工，对作业环境要求不高，且对周边环境影响小，有利于环境保护；
(4)作为支护使用的预置空心芯材如钢管、钢筋混凝土管材等，可以重复使用，节约资源；
二、由于本浆芯桩施工方法的固有特点，所以在基坑施工中有广泛的应用：
(1)用于管道基坑：
在工程地质条件良好、而又不能放坡必须进行直槽开挖的情况下，筒体浆芯桩具有用武之地；其工程造价与拉森钢板桩相近，但由于其采用的机械小，施工较为灵活，并且其对周边环境的干扰明显小于拉森钢板桩，因此具有应用前景。
(2)用于箱涵基坑、泵站基坑、通道基坑：
在工程地质条件良好的情况下筒体浆芯桩可以代替灌注桩和微型集束钢管桩等；在工程地质条件一般、对止水要求不高的情况下，筒状浆芯桩可以代替SMW工法连续墙和钻孔后注浆连续墙等。
附图说明
图1是现有钢板桩基坑支护示意图
图2是本发明筒体浆芯桩基坑支护示意图
图3是本发明筒体浆芯桩示意图
具体实施方式
现结合附图进一步说明本发明是如何实施的：
例1老粘性土管道基坑施工作业，筒体浆芯桩桩位中心间距500mm，基坑深度6.0m，筒体浆芯桩高度9.0m。
1)整平场地，排除地面和地下障碍物，桩孔定位，桩机就位；
2)对于老粘性土，采用干钻方式钻孔，孔直径一般为250mm；
3)孔深达到设计高度，若孔中有水，抽排孔中水，置换出来的土体置于孔口边3.0m以外；
4)利用反铲或钻机将下端封口直径一般为210mm-230mm的钢管芯材置入钻孔中，利用定位器定位；
5)钢管芯材4与孔壁5之间的孔隙注入水泥浆料，注浆完毕凝固为浆料成型体6，即由钢管空心芯材4与浆料成型体6形成单个筒体浆芯桩桩体；
6)如此按设计，在基坑两侧土体分别等间距筑成由上所述的单个筒体浆芯桩体组成的筒体浆芯桩桩列，从而对基坑两侧土体形成有力的桩体支护；
7)开挖基坑，施加内支撑等；
8)基坑内作业完毕，拆除内支撑，完成土方回填；
9)拔出筒体浆芯桩中的预置钢管芯材，再以砂土回填桩孔，恢复地面。例2某坚硬岩石土质基坑施工作业，筒体浆芯桩桩位中心间距500mm，基坑深度6.0m，筒体浆芯桩高度9.0m。
全部施工作业与例1。
例3上层土为相对软弱粘性土、下层土为坚硬岩石土质的基坑施工作业，筒体浆芯桩桩位中心间距400mm，基坑深度5.0m，筒体浆芯桩高度8.0m。
1)整平场地，排除地面和地下障碍物，桩孔定位，桩机就位；
2)对于上层的相对软弱粘性土采用套管护壁成孔，对于下层的坚硬岩石土质采用干钻成孔，孔径皆为180mm-250mm；
3)孔深达到设计高度，抽排孔中水，置换出来的土体置于孔口边3.0m以外；
4)利用反铲或钻机将下端封口的钢筋混凝土管材芯材置入钻孔中，利用定位器定位；
5)钢管芯材4与孔壁5之间的孔隙注入水泥浆料，注浆完毕凝固前取出护壁套管，凝固后浆体6与芯材4一起形成单个筒体浆芯桩桩体；
以下施工工序同例1。
例4上层土为坚硬岩石土质、下层土为相对软弱粘性土的基坑施工作业，
筒体浆芯桩桩位中心间距400mm，基坑深度5.0m，筒体浆芯桩高度9.0m。
1)整平场地，排除地面和地下障碍物，桩孔定位，桩机就位；
2)对于上层的坚硬岩石土质采用干钻成孔，对于下层的相对软弱粘性土采用套管护壁成孔，孔径皆为180mm-250mm；
以下施工工序与例3相同。