利用空间效应对深基坑桩锚支护体系角部结构优化施工方法

摘要

本发明公开了一种利用空间效应对深基坑桩锚支护体系角部结构优化施工方法，包括下列步骤：（一）旋喷桩施工；（二）锚杆施工；（三）挂网、喷射混凝土。本发明通过研究空间效应对深基坑桩锚支护体系角部结构的影响，对桩锚支护体系进行角部优化，大大节约了工程成本，优化了桩锚支护体系结构。采用本发明施工，确保了基坑边坡稳定，防止基坑开挖过程中塌方现象的出现，确保了基坑施工的安全。施工不扰动邻近土体，不会产生邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施移位等危害。

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用空间效应对深基坑桩锚支护体系角部结构优化施工方法。

背景技术

当一个建筑物的基坑进行施工时，如果需要开挖的基础深度很深，基坑周边的土容易坍塌。为了保证基坑的稳定性，就必须对基坑进行支护。利用空间效应优化基坑支护设计方案，根据Plaxis3D分析及理正深基坑结构设计研究可知，基坑角部受空间效应影响范围较大，可以通过减小桩径、增大桩间距的方案降低角部支护结构的刚度进行优化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种利用空间效应对深基坑桩锚支护体系角部结构优化施工方法

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的利用空间效应对深基坑桩锚支护体系角部结构优化施工方法，包括下列步骤：

（一）旋喷桩施工

（1）施工准备

1）场地平整

正式进场施工前，进行管线调查后，清除施工场地地面以下2米以内的障碍物，不能清除的做好保护措施，然后整平、夯实；同时布置施工机械、输送管路和电力线路位置，确保施工场地的“三通一平”；

2）桩位放样

施工前用全站仪测定旋喷桩施工的控制点，埋石标记，经过复测验线合格后，用钢尺和测线实地布设桩位，并用竹签钉紧，一桩一签，保证桩孔中心移位偏差小于50mm；

3）修建排污和灰浆拌制系统

旋喷桩施工过程中将会产生10～20%的返浆量，将废浆液引入沉淀池中，沉淀后的清水根据场地条件可进行无公害排放；沉淀的泥土则在开挖基坑时一并运走；沉淀和排污统一纳入全场污水处理系统；

灰浆拌制系统设置在水泥附近，便于作业，灰浆拌制系统由灰浆拌制设备、灰浆储存设备、灰浆输送设备组成；

（2）钻机就位

钻机就位后，对桩机进行调平、对中，调整桩机的垂直度，保证钻杆应与桩位一致，偏差在10mm以内，钻孔垂直度误差小于0.3%；钻孔前应调试空压机、泥浆泵，使设备运转正常；校验钻杆长度，并用红油漆在钻塔旁标注深度线，保证孔底标高满足设计深度；

（3）引孔钻进

钻机施工前，首先在地面进行试喷，在钻孔机械试运转正常后,开始引孔钻进；钻孔过程中要详细记录好钻杆节数，保证钻孔深度的准确；

（4）拔出岩芯管、插入注浆管

引孔至设计深度后，拔出岩芯管，并换上喷射注浆管插入预定深度；在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，要边射水边插管，水压不超过1Mpa，以免压力过高，将孔壁射穿，高压水喷嘴要用塑料布包裹，以防泥土进入管内；

（5）旋喷提升

当喷射注浆管插入设计深度后，接通泥浆泵，然后由下向上旋喷，同时将泥浆清理排出；喷射时，先达到预定的喷射压力、喷浆后再逐渐提升旋喷管，以防扭断旋喷管；为保证桩底端的质量，喷嘴下沉到设计深度时，在原位置旋转10秒钟左右，待孔口冒浆正常后再旋喷提升；钻杆的旋转和提升应连续进行，不得中断，为提高桩底端质量，在桩底部1.0m范围内增加钻杆喷浆旋喷时间5-30秒钟；

（6）H型钢加工及下插H型钢施工

三轴水泥搅拌桩施工完毕后，吊机应立即就位，准备吊放H型钢；若所需H型钢长度不够，需采用10mm厚钢板进行双面拚焊，焊缝应均为破口满焊，焊好后用砂轮打磨焊缝至与型钢面一样平，焊好后用砂轮打磨焊缝至与型钢面一样平；装好吊具和固定钩，然后用25吨吊机起吊H型钢，用线锤校核垂直度；在沟槽定位型钢上设H型钢定位卡，型钢定位卡用点焊与定位型钢连接固定；型钢定位卡位置准确，要求H型钢平面度平行基坑方向L±4cm(L为型钢间距)，垂直于基坑方向S±4cm(S为型钢朝基坑面保护层)；将H型钢底部中心对正桩位中心并沿定位卡靠型钢自重徐徐垂直插入水泥土搅拌桩体内，垂直度控制用线锤控制偏差不大于0.5％；用槽钢穿过吊筋搁置在定位型钢上，待水泥土搅拌桩硬化后，将吊筋与沟槽定位型钢撤除；若H型钢插放达不到设计标高时，则采用提升H型钢，重复下插使其插到设计标高，下插过程中始终用线锤跟踪控制H型钢垂直度；

（7）钻机移位

旋喷提升到设计桩顶标高时停止旋喷，提升钻头出孔口，清洗注浆泵及输送管道，然后将钻机移位；

（二）锚杆施工

（1）锚杆工艺流程

锚杆采用2Фs15.2钢绞线作为杆体，成孔直径130mm，倾角20度，压力灌浆水泥采用P.C32.5复合硅酸盐水泥浆，采用二次注浆；

1）成孔：锚杆钻孔水平方向孔距在垂直方向误差不大于100mm，偏斜度不大于3%；

2）锚杆放置：注浆管宜与锚杆杆体绑扎在一起，杆体每隔1.5米用定位支座固定；

3）压力灌浆：采用注浆泵，通过高压注浆管安接在注浆管上，并采用低压慢灌工艺，压入水泥浆，用P.C32.5水泥，按水灰比0.50配制水泥浆液，一次灌浆压力达到0.6MPa-0.8MPa压力，并稳压3min-5min时间，二次高压注浆压力控制在2.5-5.0MPa之间,注浆时间为一次注浆锚固体强度达到5MPa后进行；

4）锚杆预应力张拉：锚固段强度大于15MPa并达到设计强度等级的75%后方可进行张拉；锚杆张拉顺序考虑对邻近锚杆的影响，采用隔二拉一张拉法；锚杆张拉至设计荷载的0.9-1.0倍后，再按设计要求锁定；锚杆张拉控制应力不超过锚杆杆体强度标准值的0.75倍；

（三）挂网、喷射混凝土

（1）挂网

网筋采用φ6.5＠2O0×2O0mm（一级盘圆钢）双向钢筋，钢筋网搭接部分不小于3Ocm；加强筋采用1φ14（二级螺纹钢）钢筋纵横通长连接，焊牢于花管端部紧压面层钢筋网；

（2）喷射混凝土施工

采用高强度混凝土进行喷射施工，高强度混凝土包括下列重量份数的成分：水泥100份，水80-100份，粉煤灰15-30份，纤维水镁石10-25份，玄武岩纤维21-30份，硅澡土9-17份，三氧化钼5-12份，氯化钠8-14份，氰尿酸三聚氰胺5-13份，减水剂10-13份。

所述减水剂包括下列重量份数的组分：三异三聚氰酸脂25-30份，氰尿酸三聚氰胺盐10-13份，六偏磷酸钠15-25份，氨基磺酸钠10-17份。

制备方法，包括下列步骤:

1）、先将水泥、水、粉煤灰、纤维水镁石、玄武岩纤维搅拌使其混合均匀；

2）、将硅澡土、三氧化钼、氯化钠和一半重量份数的减水剂搅拌使其混合均匀，然后将其加入步骤（1）得到的混合组分中，搅拌使其混合均匀；

3）、将氰尿酸三聚氰胺、减水剂和一半重量份数的减水剂加入步骤（2）得到的混合组分中，搅拌使其混合均匀，即得高强度混凝土。

（3）养护：终凝两小时后喷水养护，养护时间不得少于7昼夜。

本发明的有益效果：

通常的深基坑桩锚支护体系不考虑空间效应对基坑角部结构的影响，支护结构设计较保守，浪费材料造成成本增加。本发明通过研究空间效应对深基坑桩锚支护体系角部结构的影响，对桩锚支护体系进行角部优化，大大节约了工程成本，优化了桩锚支护体系结构。

采用本发明施工，确保了基坑边坡稳定，防止基坑开挖过程中塌方现象的出现，确保了基坑施工的安全。施工不扰动邻近土体，不会产生邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施移位等危害。

1经济方面：本工法施工，构造简单，施工速度快，可大幅缩短工期，经济效益十分明显，通过采用本工法进行基坑支护角部优化，节约材料及人工费用，缩短工期，型钢可以回收重复使用，降低了成本。

2安全方面：本技术施工不扰动邻近土体，不会产生邻近地面下沉、房屋倾斜、道路裂损及地下设施移位等危害。

3技术方面：采用本工法施工，确保了基坑边坡稳定，防止基坑开挖过程中塌方现象的出现，确保了基坑施工的安全。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供的利用空间效应对深基坑桩锚支护体系角部结构优化施工方法，包括下列步骤：

（一）旋喷桩施工

（1）施工准备

1）场地平整

正式进场施工前，进行管线调查后，清除施工场地地面以下2米以内的障碍物，不能清除的做好保护措施，然后整平、夯实；同时布置施工机械、输送管路和电力线路位置，确保施工场地的“三通一平”；

2）桩位放样

施工前用全站仪测定旋喷桩施工的控制点，埋石标记，经过复测验线合格后，用钢尺和测线实地布设桩位，并用竹签钉紧，一桩一签，保证桩孔中心移位偏差小于50mm；

3）修建排污和灰浆拌制系统

旋喷桩施工过程中将会产生10～20%的返浆量，将废浆液引入沉淀池中，沉淀后的清水根据场地条件可进行无公害排放；沉淀的泥土则在开挖基坑时一并运走；沉淀和排污统一纳入全场污水处理系统；

灰浆拌制系统设置在水泥附近，便于作业，灰浆拌制系统由灰浆拌制设备、灰浆储存设备、灰浆输送设备组成；

（2）钻机就位

钻机就位后，对桩机进行调平、对中，调整桩机的垂直度，保证钻杆应与桩位一致，偏差在10mm以内，钻孔垂直度误差小于0.3%；钻孔前应调试空压机、泥浆泵，使设备运转正常；校验钻杆长度，并用红油漆在钻塔旁标注深度线，保证孔底标高满足设计深度；

（3）引孔钻进

钻机施工前，首先在地面进行试喷，在钻孔机械试运转正常后,开始引孔钻进；钻孔过程中要详细记录好钻杆节数，保证钻孔深度的准确；

（4）拔出岩芯管、插入注浆管

引孔至设计深度后，拔出岩芯管，并换上喷射注浆管插入预定深度；在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，要边射水边插管，水压不超过1Mpa，以免压力过高，将孔壁射穿，高压水喷嘴要用塑料布包裹，以防泥土进入管内；

（5）旋喷提升

当喷射注浆管插入设计深度后，接通泥浆泵，然后由下向上旋喷，同时将泥浆清理排出；喷射时，先达到预定的喷射压力、喷浆后再逐渐提升旋喷管，以防扭断旋喷管；为保证桩底端的质量，喷嘴下沉到设计深度时，在原位置旋转10秒钟左右，待孔口冒浆正常后再旋喷提升；钻杆的旋转和提升应连续进行，不得中断，为提高桩底端质量，在桩底部1.0m范围内增加钻杆喷浆旋喷时间5-30秒钟；

（6）H型钢加工及下插H型钢施工

三轴水泥搅拌桩施工完毕后，吊机应立即就位，准备吊放H型钢；若所需H型钢长度不够，需采用10mm厚钢板进行双面拚焊，焊缝应均为破口满焊，焊好后用砂轮打磨焊缝至与型钢面一样平，焊好后用砂轮打磨焊缝至与型钢面一样平；装好吊具和固定钩，然后用25吨吊机起吊H型钢，用线锤校核垂直度；在沟槽定位型钢上设H型钢定位卡，型钢定位卡用点焊与定位型钢连接固定；型钢定位卡位置准确，要求H型钢平面度平行基坑方向L±4cm(L为型钢间距)，垂直于基坑方向S±4cm(S为型钢朝基坑面保护层)；将H型钢底部中心对正桩位中心并沿定位卡靠型钢自重徐徐垂直插入水泥土搅拌桩体内，垂直度控制用线锤控制偏差不大于0.5％；用槽钢穿过吊筋搁置在定位型钢上，待水泥土搅拌桩硬化后，将吊筋与沟槽定位型钢撤除；若H型钢插放达不到设计标高时，则采用提升H型钢，重复下插使其插到设计标高，下插过程中始终用线锤跟踪控制H型钢垂直度；

（7）钻机移位

旋喷提升到设计桩顶标高时停止旋喷，提升钻头出孔口，清洗注浆泵及输送管道，然后将钻机移位；

（二）锚杆施工

（1）锚杆工艺流程

锚杆采用2Фs15.2钢绞线作为杆体，成孔直径130mm，倾角20度，压力灌浆水泥采用P.C32.5复合硅酸盐水泥浆，采用二次注浆；

1）成孔：锚杆钻孔水平方向孔距在垂直方向误差不大于100mm，偏斜度不大于3%；

2）锚杆放置：注浆管宜与锚杆杆体绑扎在一起，杆体每隔1.5米用定位支座固定；

3）压力灌浆：采用注浆泵，通过高压注浆管安接在注浆管上，并采用低压慢灌工艺，压入水泥浆，用P.C32.5水泥，按水灰比0.50配制水泥浆液，一次灌浆压力达到0.6MPa-0.8MPa压力，并稳压3min-5min时间，二次高压注浆压力控制在2.5-5.0MPa之间,注浆时间为一次注浆锚固体强度达到5MPa后进行；

4）锚杆预应力张拉：锚固段强度大于15MPa并达到设计强度等级的75%后方可进行张拉；锚杆张拉顺序考虑对邻近锚杆的影响，采用隔二拉一张拉法；锚杆张拉至设计荷载的0.9-1.0倍后，再按设计要求锁定；锚杆张拉控制应力不超过锚杆杆体强度标准值的0.75倍；

（三）挂网、喷射混凝土

（1）挂网

网筋采用φ6.5＠2O0×2O0mm（一级盘圆钢）双向钢筋，钢筋网搭接部分不小于3Ocm；加强筋采用1φ14（二级螺纹钢）钢筋纵横通长连接，焊牢于花管端部紧压面层钢筋网；

（2）喷射混凝土施工

采用高强度混凝土进行喷射施工，高强度混凝土包括下列重量份数的成分：水泥100份，水90份，粉煤灰21份，纤维水镁石19份，玄武岩纤维26份，硅澡土14份，三氧化钼8份，氯化钠12份，氰尿酸三聚氰胺8份，减水剂11份。

所述减水剂包括下列重量份数的组分：三异三聚氰酸脂27份，氰尿酸三聚氰胺盐12份，六偏磷酸钠22份，氨基磺酸钠16份。

制备方法，包括下列步骤:

1）、先将水泥、水、粉煤灰、纤维水镁石、玄武岩纤维搅拌使其混合均匀；

2）、将硅澡土、三氧化钼、氯化钠和一半重量份数的减水剂搅拌使其混合均匀，然后将其加入步骤（1）得到的混合组分中，搅拌使其混合均匀；

3）、将氰尿酸三聚氰胺、减水剂和一半重量份数的减水剂加入步骤（2）得到的混合组分中，搅拌使其混合均匀，即得高强度混凝土。

（3）养护：终凝两小时后喷水养护，养护时间不得少于7昼夜。