夹硬层软土地质刚柔组合桩基坑支护施工方法

摘要

本发明公开了一种夹硬层软土地质刚柔组合桩基坑支护施工方法，其特征是利用回旋钻孔穿过硬夹层，钻到设计深度时，借助回旋叶片切割软土，边旋转喷水泥浆边提钻杆，从而形成柔性桩。利用回旋钻孔穿过硬夹层，钻到设计深度时，借助回旋叶片将混凝土由钻头底部泵出，边灌注边提钻杆到地面，从而形成泵压素混凝土桩。随后吊起连接好的振动装置、大刚度芯管及钢筋笼，把钢筋笼下端插入混凝土桩体中，依靠重力和振动装置带动大刚度芯管对钢筋笼下端进行振动，使钢筋笼下沉至设计深度，从而形成刚性桩。先施工柔性桩，然后施工刚性桩，刚性桩和柔性桩咬合布置，形成止水帷幕，刚性桩不仅起到止水的效果，还起到了护坡的作用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基坑支护的施工方法，特别涉及一种夹硬层软土地质刚柔 组合桩基坑支护施工方法。

背景技术

软土地区止水帷幕常常采用水泥土搅拌桩或者旋喷桩，但在遇到碎石、卵石 等地层，水泥土搅拌桩或者旋喷桩钻头不能穿透硬层从而不能达到设计深度。传 统基坑支护方法通常采用止水帷幕和护坡桩分离设置的方法，止水帷幕一般设在 外侧，护坡桩再设在内侧，桩的数量会很多，基坑支护成本较高。本发明对此进 行了改进，柔性桩置于相邻刚性桩的中间，一方面柔性桩和刚性桩协同变形作为 支护结构，另一方面柔性桩和刚性桩咬合后形成止水帷幕，止水效果可靠。从经 济角度考虑，显然桩数量比传统要低的多，从而节省了工程造价。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种夹硬层软土地质刚柔组合桩基坑支 护施工方法，解决传统基坑造价高的问题。

本发明工艺原理采用如下：

利用回旋钻孔穿过硬夹层，钻到设计深度时，借助回旋叶片切割软土，边旋 转喷水泥浆边提钻杆，从而形成柔性桩。利用回旋钻孔穿过硬夹层，钻到设计深 度时，借助回旋叶片将混凝土由钻头底部泵出，边灌注边提钻杆到地面，从而形 成泵压素混凝土桩。随后吊起连接好的振动装置、大刚度芯管及钢筋笼，把钢筋 笼下端插入混凝土桩体中，依靠重力和振动装置带动大刚度芯管对钢筋笼下端进 行振动，使钢筋笼下沉至设计深度，从而形成刚性桩。先施工柔性桩，然后施工 刚性桩，刚性桩和柔性桩咬合布置，形成止水帷幕，刚性桩不仅起到止水的效果， 还起到了护坡的作用。

本发明施工步骤包括：

1测量放线定位

清理施工场地后，应复测甲方提供的基点和基线，确定无误后，再根据基点 和基线放出具体桩位，桩位测放顺序按施工顺序进行，桩位应固定好，桩中心线 偏差小10mm，并做好测量记录，准确无误后方可施工。

2钻机就位

钻机应保持平稳，确保施工中不发生任何倾斜移动。为准确控制钻孔深度， 应在机架上设置控制标尺，以便观测。

3钻机引孔

桩垂直度达不到要求，桩下部止水帷幕会出现渗漏，达不到止水的效果。为 了控制桩垂直度，采取如下措施：在钻机桩架的滑道上，设置两个具有定向作用 的护筒，内径仅大于钻杆直径10mm，解决了钻杆的摩擦与摆动问题。在挺杆底 部设置自制重力垂直度仪。桩位对中后，在挺杆底部垫枕木并压实，保证在挺杆 受力摆动时，靠钻机绕轴自锁装置和挺杆与枕木产生的摩擦力抵抗摆动，使桩位 不产生变化。在桩中心对位、钻杆调垂直度后，用经纬仪再检测钻杆垂直度，并 在钻孔过程中随时监测，确保定位误差小于5mm，施工误差小于10mm。

4边钻进泵送水泥浆

钻到预定深度后，必须在孔底处进行空转清土，然后停止转动，边泵送水泥 浆边提钻至地面，提钻时进行匀速转动，使泵送水泥浆和土均匀拌合，形成柔性 桩。软土层钻进速度为0.8～1m/min，硬夹层部位钻进速度要放慢，钻进速度为 0.2～0.4m/min，如果钻机出现摇晃现象则钻进速度还要放慢。

5压灌混凝土

柔性桩施工完毕后马上在刚性桩设计部位钻孔，钻到预定深度后，必须在孔 底处进行空转清土，然后停止转动，边泵送混凝土边提钻至地面，提钻时不得转 动，并保持匀速提升，确保钻头始终埋在混凝土中，防止断桩。由于刚性桩和柔 性桩咬合部位可能会有一定的强度，钻进速度要放慢，软土层钻进速度为 0.5～0.7m/min，硬夹层部位钻进速度还要放慢，钻进速度为0.1～0.3m/min，如果 钻机出现摇晃现象则钻进速度再放慢。

6插入钢筋笼

浇筑混凝土后，通过振动装置将钢筋笼插入混凝土，形成刚性桩。振动装置 采用中低频率振动锤，并安装了隔振装置；振动锤顶部有一个吊环，用于起吊振 动装置和大刚度芯管；钢筋笼对正圈是用来固定和对正钢筋笼的；吊绳系于振动 锤上，用于吊车起吊，同时用人来操纵确保钢筋笼安放的垂直度；振动锤下部及 钢筋笼上焊有2个～4个钢环，穿入钢丝绳卡紧，起吊钢筋笼并定位。大刚度芯 管用法兰盘连接在振动装置上，大刚度芯管下端压在钢筋笼末端，钢筋笼上端与 振动装置柔性连接，大刚度芯管下端开口，中部、上部开通气孔。

7做桩顶混凝土压顶梁

桩顶混凝土压顶梁强度采用C25或者C30，桩顶混凝土压顶梁在锚杆部位设 置预留孔，以便于钻机进行钻孔。

8锚杆施工

采用潜孔钻机根据设计倾角进行钻孔，孔距误差不大于150mm，孔深误差不 大于50mm。钻孔完成后用灰浆泵向孔内灌注水泥浆，注浆压力为0.1～0.2MPa。 注浆时注浆管应插入距孔底约100mm处，随水泥浆注入缓缓拔出，至钻孔饱满为 止。然后将钢筋杆体插入注满水泥浆的钻孔中。

9第一次喷射混凝土

埋设控制厚度标志的φ6短钢筋，用高压水冲洗边坡，湿润边坡表面。先将 水泥、砂、碎石按配合比干拌均匀后再过筛装入喷射机，然后开始喷射第一层混 凝土。喷射作业应分段分片、自上而下依次进行，喷射时喷头与受喷面应垂直， 保持0.8m～1.0m的距离，喷射手持喷枪做均匀旋转运动，以保证喷射出的混凝土 密实均匀。同时控制好水灰比，回弹率不应大于15％，喷射混凝土终凝2h后喷 水养护。

10挂钢丝网

用细铁丝将经调直的φ6钢筋绑扎成钢筋网片，钢筋网的交叉点应绑扎结 实。

11第二次喷射混凝土

用高压水将第一层喷射混凝土面冲洗干净并湿润表面。第二层混凝土喷射顺 序和操作方法与第一层相同。开始喷射时应减小喷头与受喷面的距离，并调整喷 射角度，以保证第二层喷射混凝土的密实性。喷射中若有被钢筋网架住出现混凝 土脱落应及时清除。喷射人员应调整喷枪的供水阀门，控制水灰比，使混凝土表 面平整，湿润光泽，无流淌干斑现象。喷射混凝土终凝2h后喷水养护7d。每天 喷水的次数应能保持喷射混凝土表面湿润。

用于柔性桩的水泥采用普通硅酸盐水泥，标号为42.5，掺入量为15％，水 灰比为1.0。水泥浆用水必须清洁、无污染，在注浆前30min左右开始制备水泥 浆。在搅拌器中充分搅拌，搅拌均匀后从出浆口流出，经过滤网过滤，除去浆液 中没有水化的颗粒和杂志。滤过的浆液进入泥浆泵，再泵送入注浆管。

用于刚性桩的水泥采用普通硅酸盐水泥，标号为42.5，水灰比为0.45～0.5。 细骨料选用级配合理、质地坚硬、颗粒纯净的天然中、粗砂；粗骨料选用坚硬的 卵石或碎石，粒径为5mm～15mm。

施工过程质量控制措施采用如下：

1钻机就位时必须平整稳固，垂直偏差不大于1％。

2钢筋笼由主筋和横向箍筋组成，每隔2m左右设置加强筋。钢筋笼主筋 保护层厚度不应小于35mm，主筋保护层允许偏差为10mm，钢筋笼主筋外侧 加滑靴，以保证钢筋保护层。

3钢筋笼底部将6根主筋加长，内弯连接形成碗状，作为振动芯管与钢筋 笼的连接，同时底部横向箍筋与主筋焊点加强。设置2个～4个起吊点，起吊点 横向箍筋应做成双箍加强，避免出现吊放时开焊。

4刚性桩混凝土浇筑后混凝土强度应满足设计要求，混凝土凝结良好，不得 有蜂窝、空洞、离析、裂隙、夹层等不良现象，混凝土不得有脱粘露钢筋笼现象。

5刚性桩混凝土坍落度满足180mm～220mm，具有良好的和易性、粘结性 和保水性，初凝时间以满足灌注时间为原则。

本发明有显著的经济效益，传统方法是止水结构和挡土结构是分离的，通常 采用柔性桩形成止水帷幕，而在柔性桩内侧设置刚性桩进行挡土，而本发明中刚 性桩一方面可以挡土，又可以止水，刚性桩和柔性桩数量远远小于传统方法，具 有明显的经济效益。本发明中刚性桩和柔性桩施工时不产生挤土效应，在施工时 对地基基础几乎不产生任何附加应力，从而减少土体扰动，对周边环境影响很小。

本发明具有以下特点：施工质量容易得到保证，工程成本低。施工振动、噪 声小，对周边环境影响小施工周期短，支护效果较好。本发明适用于浅层有碎石 或卵石等硬夹层的软土地质情况下的基坑支护。

附图说明

图1为工艺流程图，图2为刚性桩和柔性桩布置平面示意图。

附图标记：1、刚性桩，2、柔性桩。

具体实施方式

以下结合附图对本实施例进行详细描述。

温州承丰大厦高度为33m，总建筑面积57880m²，采用框架剪力墙结构，该 工程基坑开挖深度5.3m，基坑开挖面积约为5330m²，地质报告反映场地土在8m 左右有厚度约0.8～1.5m的碎石夹层，基坑支护采取刚柔组合桩基坑支护施工方 法。

图1为工艺流程图，施工步骤包括：

1测量放线定位

清理施工场地后，应复测甲方提供的基点和基线，确定无误后，再根据基点 和基线放出具体桩位，桩位测放顺序按施工顺序进行，桩位应固定好，桩中心线 偏差小10mm，并做好测量记录，准确无误后方可施工。

2钻机就位

钻机应保持平稳，确保施工中不发生任何倾斜移动。为准确控制钻孔深度， 应在机架上设置控制标尺，以便观测。

3钻机引孔

桩垂直度达不到要求，桩下部止水帷幕会出现渗漏，达不到止水的效果。为 了控制桩垂直度，采取如下措施：在钻机桩架的滑道上，设置两个具有定向作用 的护筒，内径仅大于钻杆直径10mm，解决了钻杆的摩擦与摆动问题。在挺杆底 部设置自制重力垂直度仪。桩位对中后，在挺杆底部垫枕木并压实，保证在挺杆 受力摆动时，靠钻机绕轴自锁装置和挺杆与枕木产生的摩擦力抵抗摆动，使桩位 不产生变化。在桩中心对位、钻杆调垂直度后，用经纬仪再检测钻杆垂直度，并 在钻孔过程中随时监测，确保定位误差小于5mm，施工误差小于10mm。

4边钻进泵送水泥浆

钻到预定深度后，必须在孔底处进行空转清土，然后停止转动，边泵送水泥 浆边提钻至地面，提钻时进行匀速转动，使泵送水泥浆和土均匀拌合，形成柔性 桩。软土层钻进速度为0.8～1m/min，硬夹层部位钻进速度要放慢，钻进速度为 0.2～0.4m/min，如果钻机出现摇晃现象则钻进速度还要放慢。

5压灌混凝土

柔性桩施工完毕后马上在刚性桩设计部位钻孔，钻到预定深度后，必须在孔 底处进行空转清土，然后停止转动，边泵送混凝土边提钻至地面，提钻时不得转 动，并保持匀速提升，确保钻头始终埋在混凝土中，防止断桩。由于刚性桩和柔 性桩咬合部位可能会有一定的强度，钻进速度要放慢，软土层钻进速度为 0.5～0.7m/min，硬夹层部位钻进速度还要放慢，钻进速度为0.1～0.3m/min，如果 钻机出现摇晃现象则钻进速度再放慢。

6插入钢筋笼

浇筑混凝土后，通过振动装置将钢筋笼插入混凝土，形成刚性桩。刚性桩和 柔性桩布置平面示意图如图2所示。振动装置采用中低频率振动锤，并安装了隔 振装置；振动锤顶部有一个吊环，用于起吊振动装置和大刚度芯管；钢筋笼对正 圈是用来固定和对正钢筋笼的；吊绳系于振动锤上，用于吊车起吊，同时用人来 操纵确保钢筋笼安放的垂直度；振动锤下部及钢筋笼上焊有2个～4个钢环，穿 入钢丝绳卡紧，起吊钢筋笼并定位。大刚度芯管用法兰盘连接在振动装置上，大 刚度芯管下端压在钢筋笼末端，钢筋笼上端与振动装置柔性连接，大刚度芯管下 端开口，中部、上部开通气孔。

7做桩顶混凝土压顶梁

桩顶混凝土压顶梁强度采用C25或者C30，桩顶混凝土压顶梁在锚杆部位设 置预留孔，以便于钻机进行钻孔。

8锚杆施工

采用潜孔钻机根据设计倾角进行钻孔，孔距误差不大于150mm，孔深误差不 大于50mm。钻孔完成后用灰浆泵向孔内灌注水泥浆，注浆压力为0.1～0.2MPa。 注浆时注浆管应插入距孔底约100mm处，随水泥浆注入缓缓拔出，至钻孔饱满为 止。然后将钢筋杆体插入注满水泥浆的钻孔中。

9第一次喷射混凝土

埋设控制厚度标志的φ6短钢筋，用高压水冲洗边坡，湿润边坡表面。先将 水泥、砂、碎石按配合比干拌均匀后再过筛装入喷射机，然后开始喷射第一层混 凝土。喷射作业应分段分片、自上而下依次进行，喷射时喷头与受喷面应垂直， 保持0.8m～1.0m的距离，喷射手持喷枪做均匀旋转运动，以保证喷射出的混凝土 密实均匀。同时控制好水灰比，回弹率不应大于15％，喷射混凝土终凝2h后喷 水养护。

10挂钢丝网

用细铁丝将经调直的φ6钢筋绑扎成钢筋网片，钢筋网的交叉点应绑扎结 实。

11第二次喷射混凝土

用高压水将第一层喷射混凝土面冲洗干净并湿润表面。第二层混凝土喷射顺 序和操作方法与第一层相同。开始喷射时应减小喷头与受喷面的距离，并调整喷 射角度，以保证第二层喷射混凝土的密实性。喷射中若有被钢筋网架住出现混凝 土脱落应及时清除。喷射人员应调整喷枪的供水阀门，控制水灰比，使混凝土表 面平整，湿润光泽，无流淌干斑现象。喷射混凝土终凝2h后喷水养护7d。每天 喷水的次数应能保持喷射混凝土表面湿润。

施工过程中对基坑进行监测，监测结果表明基坑变形量在规定范围内，周围 道路及地面未出现沉降现象，实施效果理想。