一种杂填土超深基坑固结注浆结合双排钢管桩支护方法及结构与流程

本发明涉及建筑安装技术领域,尤其是一种杂填土超深基坑固结注浆结合双排钢管桩支护方法及结构。

背景技术：

随着城市建筑物密度日益增大，各种复杂地质条件的深基坑支护难度逐渐加大，工程中经常会遇到具有较厚、松散系数高的松散回填土层，开挖易造成边坡不稳，对临近建筑物影响大，临近建筑物支护一般采用排桩、连续墙等刚度大的支护结构，以确保临近结构安全。若遇到上部填土、下部坚硬岩石的情况，排桩及连续墙也难以施工。对于填土地层的锚杆施工，往往采用套管钻进或自进式锚杆，对于含有块石、混凝土块等障碍物的杂填土，由于成分复杂，障碍多，空隙率大，水冲式套管钻进易造成地面下沉，风动跟管式套管钻进效率低，且均造价较高，而常规自进式锚杆难以钻进。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是提供一种杂填土超深基坑固结注浆结合双排钢管桩支护方法及结构。

为解决上述技术问题，本发明的杂填土超深基坑固结注浆结合双排钢管桩支护方法，包括下列步骤，

（1）定位放线；

（2）钢管桩钻孔、安装；

（3）钢管桩压力注浆；

（4）花管注浆；

（5）冠连梁浇筑；

（6）分层开挖；

（7）后冲击自进式锚杆施工；

（8）面层及腰梁施工。

所述钢管桩钻孔、安装步骤中，包括下列步骤：定位，钻机就位，钻孔，钢管桩制作、安装，钢管四周封孔，注浆袋封孔压力注浆。

所述花管注浆步骤中，包括下列步骤：定位，钻机就位，钻孔，花管安装，花管四周封孔，花管压力注浆。

所述冠连梁浇筑步骤中，包括下列步骤：凿桩头，钢筋绑扎，支模板，浇筑混凝土，拆模，养护。

所述后冲击自进式锚杆施工步骤中，包括下列步骤：开挖，定位，钻机就位，安装后置风动冲击器，自进式锚杆加工安装，逐节打入，压力注浆，端头锁定。

本发明还涉及一种杂填土超深基坑固结注浆结合双排钢管桩支护结构，包括设置在开挖里面上的双排钢管桩、设置在双排钢管桩之间的注浆花管，所述双排钢管桩顶端通过冠连梁连接，开挖里面上设置锚杆，所述锚杆上设置腰梁。

靠近基坑一侧钢管桩嵌入基底以下1.5m，远离基坑一侧钢管桩嵌入基岩以下1.5m。

所述锚杆为后冲击自进式锚杆。

所述锚杆包括钻机钻杆、风动冲击器、冲击钻头、连接件、自进式杆体。接箍、出浆孔和钻头。

采用这样的结构后，本发明解决了临近建筑物上部杂填土下部基岩条件下的支护难题，在处理松散杂填土深大基坑边坡支护方面效果明显，技术先进，行业内首创，国内领先，具有明显的社会效益和经济效益。

本发明解决了临近建筑物在上半部杂填土、下半部岩石的超深基坑的情况下，支护桩、墙无法施工的问题，利用组合支护技术，极大减轻了对基坑的扰动，有效地保护了既有建筑物的安全。采用双排钢管桩结合压力注浆和花管注浆技术，形成了厚度较大、刚度较好的挡土结构，代替了传统的排桩、连续墙挡土结构，工艺相对简单。采用注浆袋封孔新技术，在钢管桩内压力注浆通过钢管岀浆孔向周边回填土渗透注浆，使封孔注浆快速简单，成本费用低，加快了施工速度。采用后冲击自进式锚杆新技术，解决了杂填土锚杆难以成孔的问题，同时对填土进行压力注浆固结加固，起到良好的锚固和加固作用。避免了常规桩锚成孔大量水的使用，对原土进行注浆加固后作为支护结构的一部分，避免了大量泥浆污染，满足了节能和环保要求。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明锚杆的结构示意图。

图3的实施例的结构示意图。

开挖立面1、双排钢管桩2、注浆花管3、冠连梁4、锚杆5、腰梁6、钻机钻杆61、风动冲击器62、冲击钻头63、连接件64、自进式杆体65、接箍66、出浆孔67、钻头68。

具体实施方式

杂填土固结注浆结合双排钢管桩支护施工工法，首先施工双排竖向钢管桩，靠近基坑一侧钢管桩嵌入基底以下1.5m，远离基坑一侧钢管桩嵌入基岩以下1.5m，钢管桩采用泥浆护壁成孔后安装钢管，钢管周圈梅花状打设注浆孔，钢管下放安装好后，管外壁与土体之间空隙采用速凝砂浆封孔，在钢管内采用注浆袋封孔压力注浆，固结加固钢管桩周围松散回填土。两排钢管桩之间设一定密度的注浆花管，采用渗透压力注浆技术，固结钢管桩之间的松散回填土，使花管注浆体与钢管桩注浆体相互咬合联接.双排钢管桩顶采用现浇钢筋混凝土冠连梁联系，使双排钢管桩范围的回填土得以固结加固，与钢管桩一起形成一道厚度较大、刚度强、抗弯抗剪能力强的挡土结构。

分层开挖支护时，由于杂填土松散，障碍物多，水平斜向下的锚杆施工一方面塌孔，另一方面遇障碍物难以处理，若水冲式套管钻进容易造成地面下沉，若风动跟管式套管钻进效率极低，且均造价较高，而常规自进式锚杆难以钻进。经技术人员研究探索，我们现场采用后冲击自进式锚杆技术，利用常规工程钻机（地质钻机、潜孔钻机等）配以风动冲击器，冲击器钻头改造后使之能够与自进式锚杆连接，自进式锚杆设合金钻头可以冲击破碎块石等障碍物，冲击器将自进式锚杆逐节打入杂填土层，打至设计深度后，压力注浆使锚杆四周形成不规则锚固体，同时对回填土了进行加固固结。

施工工艺流程

定位放线→钢管桩钻孔、安装→钢管桩压力注浆→花管注浆→冠连梁浇筑→分层开挖→后冲击自进式锚杆施工→面层及腰梁施工

1、钢管桩施工工艺流程

定位→钻机就位→钻孔→钢管桩制作、安装→钢管四周封孔→注浆袋封孔压力注浆

2、花管注浆施工工艺流程

定位→钻机就位→钻孔→花管安装→花管四周封孔→花管压力注浆。

3、冠连梁施工工流程

凿桩头→钢筋绑扎→支模板→浇筑混凝土→拆模→养护

操作要点

1）钢管材料及加工：钢管桩采用ф146*5钢管，花管采用ф50*3钢管，钢管周圈梅花状设置出浆孔，间距30cm，直径10mm。

2）竖向钢管桩和花管成孔采用潜孔钻配以潮湿黄泥护壁，成孔深度需要超深50cm，钢管桩安装采用吊车配以人工安放，对下不到位的钢管采用振动锤配合振捣至设计深度。双排钢管桩与花管注浆示意图见图1。

封孔措施：钢管桩顶部四周与钻孔的间隙采用速凝水泥砂浆填塞，填塞深度不少于0.5m，速凝水泥砂浆配比水泥:砂:速凝剂=1:1:0.05，封孔砂浆凝固2h后可在钢管内进行压力注浆。注浆时先将注浆管插入到钢管底部将钢管注满，然后采用实用新型简易封孔注浆袋放进孔内，距离孔口不少于30cm，注浆泵将浆液通过进浆口进入注浆管后，自里端出浆口和注浆袋内的出浆孔出浆，逐渐充满注浆袋，充满到一定程度后，使袋体四周紧密贴紧孔壁，形成密封效果，继续注浆形成压力注浆，注浆压力可达到0.5-1.0mpa，使钻孔内空隙、软弱部位全部充满浆液并向周边回填土渗透，加固周边回填土，达到良好的注浆加固效果。

花管注浆采用焊接接头的方式与注浆管相连。

后冲击自进式锚杆施工工艺流程：

开挖→定位→钻机就位→安装后置风动冲击器→自进式锚杆加工安装→逐节打入→压力注浆→端头锁定

后冲击自进式锚杆施工操作要点

1）采用地质钻机或潜孔钻进，钻机前端安设风动冲击器，冲击器钻头加工与自进式锚杆丝扣连接，动力采用13-17m3/min空压机，将锚杆边冲击边旋转打入杂填土层。自进式锚杆采用高强地质管加工，每节2-3m，方形扣外接箍连接，钢管四周设梅花形出浆孔，前端头设合金钻头。钻进利用钻机旋转顶进力和后端冲击器高频冲击力，细颗粒回填成分部分钻进速度加快，遇块石等障碍物时，高频冲击配以合金钻头将块石破碎或穿过块石继续钻进，直至实现钻进至设计深度。后冲击自进式锚杆结构图如图2。

2）后冲击自进式锚杆打设到位后，注浆机通过丝扣连接自进式锚杆外端头，压力注浆，注浆采用纯水泥浆，根据地层孔隙率确定注浆压力和注浆量，注浆压力一般不大于1mpa，靠近重要建筑物、构筑物、管线部位不大于0.5mpa，并密切观察注浆时的周边反映。注浆液可由稀变浓，起初可采用1:1，后期注浆加浓至0.5:1，注浆量一般50-200kg/m，连续10min注浆量小于1l/min可停止注浆。

3）端部浇筑腰梁或安装钢梁，面层喷射混凝土。

4）安装螺杆、钢垫板，螺母采用长臂扭力扳手锁定。

应用实例

该工程地上4～16层，地下3层，基底绝对标高12.45～15.45m。基坑总长约590m，开挖深度10～16m。基坑北侧为现状门诊和病房楼，临近基坑多层建筑采用独立基础，以花岗岩强风化带为持力层，开挖线距离建筑物最近处仅有700mm。建筑室内标高为31.95m，独立基础基底标高为23.5～25.5m，即室内坪以下杂填土厚度6.45～8.45m，独立基础以下为中等风化花岗岩和微风化花岗岩。

工程地质和水文地质条件：场区地貌类型为侵蚀～侵蚀堆积缓坡，表层后经人工改造。水文地质条件：拟建场地的地下水类型以回填土上层滞水和基岩裂隙水为主，主要接受大气降水补给，以侧向迳流排汇为主。

设计方案

该部位上部地质条件很差，开挖极易塌方和下沉，环境条件恶劣，建筑物临边开挖深基坑，极易造成建筑物开裂、下沉，影响结构安全和使用。若采用支护桩，由于地层条件限制，只能使用冲击灌注桩，采用冲击钻灌注桩一则空间不够，二则冲击振动对建筑物结构和使用有很大影响。经分析，结合以往施工经验，该部位采用了双排钢管桩结合锚杆支护的方案，其中上部回填土地质条件极为复杂，试验段采用的常规成孔方式均无法成孔，根据技术人员的研究最终确定采用了“杂填土固结注浆结合双排钢管桩支护工法”，即竖向双排注浆钢管桩+花管注浆+斜向后冲击自进式锚杆注浆固结回填土的支护方式，典型支护剖面见图3。