一种泥岩地质环境下毫米级沉降控制方法与流程

1.本发明属于建筑领域，具体涉及一种泥岩地质环境下毫米级沉降控制方法。


背景技术：

2.砂质泥岩地质环境主要以砂、泥岩层形式存在于地层中，此类地质强度低，在荷载的作用下不仅仅表现出弹性与塑性，而且还具有与时间相关的流变性，建筑施工开孔桩时，因为岩石流变所造成的孔桩下沉危害不容忽视。
3.质子治疗系统属于高精密仪器设备，要求10m范围相对沉降＜0.2m/年，否则会将高能质子打偏造成人体正常细胞损伤或造成不必要的辐射。
4.而现有常规工法主要有如下缺点：
5.①
钻孔灌注沉降大，根据规范规定沉渣厚度控制≤5cm《建筑地基基础工程施工规范》gb51004-2015，容许沉降量为12cm～35cm《建筑桩基技术规范》jgj 94－2008；
6.②
泥岩特性受水浸泡后强度下降极快，湿作业工艺对沉降控制不利，而干作业需要确定好封底时限和强度下降关系受控平衡点；
7.③
钻孔灌注桩不能形成扩大头，对沉降控制提升不明显；
8.④
干作业桩基浇筑砼采用串桶直浇工艺，砼容易离析且不密实，为了控制沉降采用的其他工艺成本高。


技术实现要素：

9.为了解决上述存在的技术问题，本发明提供一种泥岩地质环境下毫米级沉降控制方法。
10.本发明提供的技术方案为：提供一种泥岩地质环境下毫米级沉降控制方法，包括以下步骤：
11.s01:人工挖孔桩入岩：在泥岩地质环境下由人工采用分节方式向下挖孔桩，所述分节方式为由人工向下挖深第一节深度距离h后，浇筑钢筋砼护壁，再接着向下挖深第二节深度距离h，浇筑钢筋砼护壁，依次循环施工；
12.s02：对孔桩端部做扩大头：待人工挖孔桩到施工要求的深度时，对孔桩端部进行鉴定，待其符合鉴定标准要求时，对孔桩端部做扩大头；
13.s03：限时封底：采用钻孔电视成像仪对孔底验收，同步放置钢筋笼入孔，并在12小时内完成孔底浇筑砼。
14.优选的，为防止孔底泥岩层受扰动承载力下降在钢筋笼上后注浆孔用于孔底后注浆以便加固孔底受扰动的泥岩，根据实际需求，该后注浆孔可设置为一对或者多对进行对称设置在钢筋笼上。
15.优选的，步骤s02所述的对孔桩端部做扩大头方式为：先人工开挖桩身，再按照扩大头扩底尺寸从上到下削土修成扩底形。
16.优选的，步骤s01所述的人工向下挖孔桩时，若遇到少量流沙层区段时，则缩短每
节挖深的深度距离；若遇到大量流沙层区段时，则缩短每节挖深的深度距离时，同步下钢护筒护壁。
17.优选的，缩短挖深后的每节深度距离是30％h-50％h。
18.优选的，步骤s03采用水下灌注桩混凝土浇筑方式对孔底浇筑砼。
19.优选的，所述孔桩累计沉降量为-2.6mm，相对沉降量差值最大处差异沉降值为0.2mm。
20.本发明带来的有益效果为：采用本发明所述的一种泥岩地质环境下毫米级沉降控制方法，在荷载比较大的情况下，通过人工挖孔桩入岩、对孔桩端部做扩大头、限时封底并进行水下混凝土浇筑工艺方式，可以有效的控制泥岩地质环境下孔桩的下沉量，使得中风化泥岩的单桩承载力最高可达到12000kn，孔桩累计沉降量为-2.6mm，相对沉降量差值最大处差异沉降值为0.2mm。
附图说明
21.图1是采用本发明一种泥岩地质环境下毫米级沉降控制方法实现的孔桩结构示意图；
22.图2是本发明所述人工挖孔桩入岩中分节方式挖孔桩的流程示意图；
23.图3是本发明实施例中z1孔u-δ(荷载-位移)曲线图；
24.图4是本发明实施例中z1孔δ-lgt(位移-时间对数)曲线；
25.图5是本发明实施例中z2孔u-δ(荷载-位移)曲线图；
26.图6是本发明实施例中z2孔δ-lgt(位移-时间对数)曲线图
27.图7是本发明实施例中z1与z2孔的荷载-位移曲线对比图；
28.图8是本发明实施例中z2孔内具有集水坑的结构示意图；
29.图9是本发明实施例对z1孔与z2孔之间距离采集观测点观察后的沉降量变化图；
30.图10是本发明实施例对z1孔与z2孔之间距离采集观测点观察后的相对沉降量变化图。
具体实施方式
31.以下结合具体附图对本发明作进一步的说明。
32.如图1所示，提供一种泥岩地质环境下毫米级沉降控制方法，包括以下步骤：
33.s01:人工挖孔桩入岩：在泥岩地质环境下由人工采用分节方式向下挖孔桩，所述分节方式为由人工向下挖深第一节深度距离h后，浇筑钢筋砼护壁，再接着向下挖深第二节深度距离h，浇筑钢筋砼护壁，依次循环施工；
34.如图2所示，为具体建筑工程施工时，对多个孔桩采用分节方式进行人工挖孔工艺作业，具体包括：首先，人工向下挖深,桩1第一层成孔,然后对桩1第一层成孔浇筑钢筋砼护壁；同步的，人工向下挖深，桩2第一层成孔，然后对桩2第一层成孔浇筑钢筋砼护壁，依次类推，完成桩3第一层成孔，桩3第一层护壁，桩4第一层成孔，桩4第一层护壁，等等；在完成了所有孔桩第一层作业施工后，接着在所有孔桩施工后的第一层基础上进行第二层作业：人工向下挖深，桩1第二层成孔，对桩1第二层成孔浇筑钢筋砼护壁，同步的，人工向下挖深，桩2第二层成孔，然后对桩2第二层成孔浇筑钢筋砼护壁，依次类推，完成桩3第二层成孔，桩3
第二层护壁，桩4第二层成孔，桩4第二层护壁，等等，直至达到孔桩施工要求深度。
35.在上述孔桩挖深过程中，每一节深度距离h优选为1m，若遇到少量流沙层区段时，则缩短至0.3m-0.5m；若遇到大量流沙层区段时，则缩短至0.3m-0.5m时，同步下钢护筒护壁。
36.s02：对孔桩端部做扩大头：待人工挖孔桩到施工要求的深度时，对孔桩端部进行鉴定，待其符合鉴定标准要求时，对孔桩端部做扩大头；所述的对孔桩端部做扩大头方式为：先人工开挖桩身，再按照扩大头扩底尺寸从上到下削土修成扩底形。
37.s03：限时封底：采用钻孔电视成像仪对孔底验收，同步放置钢筋笼入孔，待对孔桩验收成功后在12小时内对孔桩采用水下灌注桩混凝土浇筑方式浇筑砼。
38.为防止孔底泥岩层受扰动承载力下降在钢筋笼上对称设置一对或者多对后注浆孔用于孔底注浆以便加固孔底受扰动的泥岩。
39.如图1所示，为采用上述方法实现的孔桩结构示意图；其包括中风化泥岩1，开设在该泥岩上的孔2，所述孔2的底端为扩大头状21，在孔中下放有钢筋笼3，所述钢筋笼3上设置有后注浆孔4，整个孔桩通过水下灌注桩混凝土浇筑方式浇筑而成。
40.为了进一步说明采用本发明所述方法对孔桩沉降量的控制效果，以下结合z1孔和z2孔为例，进行对比说明，所述z1孔和z2开设在泥岩地质环境，两者相距10m。
41.如图3所示，为采用上述沉降控制方法施工完成的z1孔，对该z1孔实际测量，获得的其在不同荷载下位移变化图，根据图3曲线可知，z1孔最大沉降量为11.175mm，最大回弹量是9.317mm，满足设计要求。
42.如图4所示，为z1孔位移与时间对数曲线变化图，根据沉降随时间的变化特征确定极限承载力,取曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值确定为极限承载力，对数曲线起伏太大表明沉降大。
43.如图5所示，为采用上述沉降控制方法施工完成的z2孔，对该z2孔实际测量，获得其在不同荷载下位移变化图，根据图5曲线可知，z2孔最大沉降量为19.531mm，最大回弹量8.296mm，满足设计要求。
44.如图6所示，为z2孔位移与时间对数曲线变化图，同理，根据沉降随时间的变化特征确定极限承载力,取曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值确定为极限承载力，对数曲线起伏太大表明沉降大。
45.如图7所示，为z1孔、z2孔的荷载-位移曲线对比图，由图中可知，加压荷载达到280kn前，z1、z2孔岩层沉降值相差不大。加压超过280kn后，z2孔沉降量显著增大，地基变形呈现明显塑性，最终沉降量较z1孔增加明显。
46.下述表一为影响z1孔与z2孔沉降量的因素对比分析表。
[0047] 泥岩暴露时间水量集水坑与传力柱距离z1孔2天受水影响小远z2孔3天受水影响大近
[0048]
(表一)
[0049]
如图8所示，为z2孔内具有集水坑的结构示意图，所述z2孔内设置有传力柱5，所述传力柱5用于传递外部荷载力，所述z2孔内具有一开挖面6，所述开挖面6下方侧面设置有集水坑7，所述集水坑7距离传力柱5较近，由于集水坑7距离传力柱5较近使得其减少了周边地
层对泥岩的侧向约束，加大了泥岩的沉降变形。
[0050]
由表一和图8可知，影响孔桩的沉降量情况分析：泥岩暴露时间越长，则沉降量越大；泥岩中水量降水越少，浸泡时间越长，桩孔中水量就越大，泥岩不可避免发生软化，则沉降量就会越大；孔桩中的集水坑距离传力柱越近，会使得其周边的地层对泥岩的侧向约束越弱，则会使沉降量加大。
[0051]
为了进一步测量z1孔、z2孔之间泥岩的沉降情况测试，在z1孔、z2孔上表面铺设一层底板，在底板上分别取采集观察点进行泥岩沉降量的测量。
[0052]
如图9和图10所示，为对z1孔与z2孔间的采集观测点观察后的累计沉降量与相对沉降量变化，对z1孔与z2孔上表面铺设的底板取18个观测点位观测，观察到其累计沉降量在-2.6mm～-2.2mm之间，最大累计沉降量为-2.6mm(见图9)；对图9中的18个观测点位的累计沉降量相邻两观测点数据进行对比可知，该孔桩相邻两观测点位的相对沉降量在0～0.2mm之间，最大相对沉降量为0.2mm(见图10)。由此可知，z1孔与z2孔间施工后的泥岩地质满足质子治疗建筑施工要求。
[0053]
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。