專利名稱：砂礫層擴(kuò)底墩樁化學(xué)注漿帷幕護(hù)壁成孔工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種砂礫層擴(kuò)底墩樁化學(xué)注漿帷幕護(hù)壁成孔工藝，屬于建筑地基基礎(chǔ)工程施工砂層，砂卵礫石層中擴(kuò)底墩樁人工挖孔灌注樁領(lǐng)域。
隨著城市建筑向高層發(fā)展，地基基礎(chǔ)工程越來越多的采用承載力高的擴(kuò)底墩樁。擴(kuò)底墩樁按地層類別分，又分為粘土地層中擴(kuò)底墩樁和砂層擴(kuò)底墩樁。粘土層中擴(kuò)底墩樁，擴(kuò)大部分全部在粘土中進(jìn)行，一般樁尖座在下伏砂層上即可，樁端承載力低；砂層擴(kuò)底墩樁整個(gè)擴(kuò)大部分全部位于砂層中，而且樁端要求進(jìn)入卵礫層0.5—1m，承載力可提高數(shù)倍，所以越來越多的高層建筑地基基礎(chǔ)采用砂層擴(kuò)底墩樁。
國內(nèi)以往設(shè)計(jì)的擴(kuò)底墩樁大都屬于第一種類型，即在粘土地層中擴(kuò)挖，靠粘土層較大的內(nèi)聚力支持，擴(kuò)大頭部不需護(hù)壁，施工工藝簡單，一般的人工挖孔單位都能承接。而砂層擴(kuò)底墩樁，擴(kuò)大頭部全部在砂層，砂卵礫石層中進(jìn)行，人工擴(kuò)底，安全支護(hù)是頭等重要的問題，不解決這一問題，就無法擴(kuò)挖，傳統(tǒng)的作法有的采用鋼板或混凝土作護(hù)壁材料，不是成本高，就是周期長，安全系數(shù)低，向下擴(kuò)挖幾十公分，尚未來得及采取支護(hù)措施，暴露的砂層即片邦垮塌，造成事故，有的設(shè)想采用予插鋼釬的辦法，但鋼釬的密度大，成本高，密度小，擋不住砂，而且砂卵礫石層根本無法予插鋼釬；還有在鋼護(hù)筒掩護(hù)下擴(kuò)挖，直筒尚可以，但對于大直徑擴(kuò)底，則無法實(shí)施。
在機(jī)械擴(kuò)底方面，國內(nèi)現(xiàn)有機(jī)具和工藝可以達(dá)到2 m左右，但在砂層中采用機(jī)擴(kuò)大直徑擴(kuò)底墩樁尚未見報(bào)導(dǎo)，國外機(jī)擴(kuò)比較普及，但在砂礫層中采用機(jī)擴(kuò)實(shí)例也不多，日本曾采用專門鉆機(jī)在砂礫層中擴(kuò)底3.1m，有一套成功的經(jīng)驗(yàn)，但工藝復(fù)雜，按所用機(jī)具材料分析，成本高，工期長。
綜上所述，人工挖孔擴(kuò)底樁不受場地限制，投入機(jī)具少，許多樁孔可以同時(shí)施工，工期短，擴(kuò)底尺寸質(zhì)量高，是國內(nèi)采用最普遍的擴(kuò)底樁施工方法，但由于砂層極易坍塌，傳統(tǒng)的支護(hù)方法，保證不了擴(kuò)底的安全，很多設(shè)計(jì)部門和施工單位不得不放棄砂層擴(kuò)底墩樁的設(shè)計(jì)與施工。
本發(fā)明的目的是提供一種能夠確保工人在極易坍塌的砂礫層中擴(kuò)挖作業(yè)安全、成孔質(zhì)量高、施工工期短、經(jīng)濟(jì)上合理的砂礫層擴(kuò)底墩樁化學(xué)注漿帷幕護(hù)壁成孔工藝。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種砂礫層擴(kuò)底墩樁化學(xué)注漿帷幕護(hù)壁成孔工藝，在擴(kuò)大頭部分進(jìn)行先支護(hù)后挖土，其具體工藝步驟如下(1)沿樁身圓周等間距設(shè)置及施工注漿孔當(dāng)樁身筒挖至距擴(kuò)大頭上口30cm時(shí)即停止下挖，吊中心線、劃出樁身外徑邊界，沿樁身圓周等間距放射狀設(shè)置并施工注漿孔，每個(gè)注漿孔水平投影都應(yīng)通過樁身中心，上下端投影點(diǎn)成正圓，內(nèi)切圓分別不小于樁身直徑和擴(kuò)底直徑，注漿孔下端要超過墩尖25—35cm。
(2)在注漿孔中下帷幕配筋及注漿當(dāng)在砂層擴(kuò)底墩樁注漿孔完工后，先下帷幕配筋，然后利用泥漿泵和注漿管由孔底向上返注漿液。
當(dāng)用錨桿機(jī)在砂礫層中施工注漿孔時(shí)，鉆頭上設(shè)有注漿孔，先強(qiáng)力鉆至設(shè)計(jì)深度，然后邊壓力注漿，邊徐徐旋轉(zhuǎn)提鉆，注滿漿后立即下帷幕配筋。
漿液采用水玻璃—水泥漿液，水玻璃摻入量為水泥重量的1—5％。
注漿后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
(3)設(shè)置圈梁將帷幕配筋上部、樁身護(hù)壁縱筋及圈梁環(huán)形配筋綁扎在一起，沿樁身半外切圓支模板，澆注混凝土。
(4)擴(kuò)底擴(kuò)挖要按設(shè)計(jì)尺寸由上到下循序進(jìn)行，一次擴(kuò)挖成孔。
在擴(kuò)底之后，進(jìn)行噴漿固砂，即擴(kuò)大頭部分開挖結(jié)束后，在帷幕滲入注漿的基礎(chǔ)上，向周壁噴撒水玻璃—水泥漿液1—3次。
注漿孔底端間距為0.5—0.6m，注漿孔直徑為120—150mm，注漿孔傾角當(dāng)人工施工時(shí)，施工角度要比擴(kuò)壁設(shè)計(jì)角度大3°，當(dāng)機(jī)械施工時(shí)，施工角度要比擴(kuò)壁設(shè)計(jì)角度大2°。
水玻璃—水泥漿液中所采用的水玻璃濃度為40°(Be)，水泥為425#普通硅酸鹽水泥，水灰比由稀到濃依次為3、2、1、0.5，為使?jié){液向注漿孔壁周圍砂層中滲透，泵壓調(diào)至0.5MPa，第一次注漿采用稀的水玻璃—水泥漿液，水灰比不小于3，水玻璃摻入量采用高限5％，第二、第三次補(bǔ)漿水灰比用2、1或0.5，水玻璃摻入量依次降低，直至漿液不再滲失。
帷幕配筋采用三角鋼筋籠形式，三角鋼筋籠長出注漿孔深30cm。
在砂層中完成第一帷幕護(hù)壁的基礎(chǔ)上，接著在卵礫石含量多、粒徑大的卵礫石層中施工第二帷幕護(hù)壁，將上下兩段帷幕用第二道圈梁聯(lián)接起來。
本發(fā)明實(shí)際上是超前支護(hù)、化學(xué)注漿帷幕護(hù)壁工藝。即在擴(kuò)挖前，先通過注漿孔注入水玻璃—水泥漿液，水玻璃及部分水泥漿在泵壓的推動(dòng)下，滲入到注漿孔周壁砂層中，對砂層起膠結(jié)固化作用，另一部分水玻璃及水泥漿液在注漿孔中形成水泥柱體，加上配制的三角鋼筋籠，沿?cái)U(kuò)大頭的周壁構(gòu)成一圈傘形帷幕，工人在帷幕保護(hù)傘下挖擴(kuò)作業(yè)，安全得到了保證。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是確保了高層建筑基礎(chǔ)工程施工的安全、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)，為在砂卵礫石層中擴(kuò)底墩樁人工擴(kuò)挖開創(chuàng)了一條新路。
下面是
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一在砂層中擴(kuò)底墩樁
1、注漿孔的布置與施工(1)當(dāng)樁身直筒挖至距擴(kuò)大頭上口30公分時(shí)即停止下挖，吊中心線、劃出樁身外徑邊界，沿樁身圓周等間距放射狀布置注漿孔，根據(jù)滲入灌槳柱形擴(kuò)散理論和所采用的漿液配比，注漿量；注漿孔底端間距為0.5—0.6m，以0.5m為宜，最大不應(yīng)超過0.6m，這樣能使注漿孔間的砂體受到化學(xué)漿液不同程度的膠結(jié)固化，增強(qiáng)內(nèi)聚力。
(2)施工時(shí)，鉆頭或鏟頭必須沿樁體的外切線以外進(jìn)行，孔徑120—150mm，傾角人工施工，施工角度要比擴(kuò)壁設(shè)計(jì)角度大3°，機(jī)械施工，施工角度要比擴(kuò)壁設(shè)計(jì)角度大2°，每個(gè)注漿孔水平投影都應(yīng)通過樁身中心，上下端投影畫成正圓，內(nèi)切圓分別不小于樁身直徑和擴(kuò)底直徑。
(3)注漿孔下端要超過墩尖30公分，以確保擴(kuò)挖時(shí)帷幕處于牢固的支撐狀態(tài)。
(4)注漿孔不論是人工施工還是機(jī)械施工，都要力求一步達(dá)到墩底設(shè)計(jì)位置，這樣形成的漿液擴(kuò)散暈和鋼筋水泥柱構(gòu)成的帷幕，根基牢固，整體性強(qiáng)，節(jié)省材料，工期短。
(5)用錨桿機(jī)在砂礫層中施工帷幕注漿孔，由于阻力大，鉆具震動(dòng)強(qiáng)烈，孔壁一般會(huì)坍塌，不易成孔，遇此情況，鉆頭上要設(shè)置注漿孔，先強(qiáng)力鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度，然后邊壓力注漿邊徐徐旋轉(zhuǎn)提鉆，鉆頭在孔內(nèi)要上下串動(dòng)幾次，使?jié){液與孔內(nèi)殘留砂、礫石充分拌和成混凝土漿，注滿漿后立即下入三角鋼筋籠，使注漿孔形成一個(gè)鋼筋混凝土柱體。
2、注漿(1)注漿主要設(shè)備泥漿泵、泥漿攪拌機(jī)、高壓膠管、注漿管、水源箱等。
(2)漿液配制及注漿方法本工藝采用水玻璃—水泥漿液，水玻璃濃度為40°(Be)，水泥為425#普通硅酸鹽水泥，水玻璃摻入量為水泥重量的1—5％，水灰比由稀到濃，依次為3、2、1、0.5；為了使?jié){液向注漿孔壁周圍砂層中滲透，要合理調(diào)整泵壓，以0.5MPa為宜，第一次注漿采用稀的水玻璃—水泥漿液，水灰比不小于3，水玻璃摻入量采用高限，第二、第三次補(bǔ)漿水灰比用2、1或0.5，水玻璃摻入量依次降低，直至漿液不再滲失，注漿孔形成水泥柱為止。采用化學(xué)漿液和壓力注漿，目的一是使孔間砂層受到水玻璃的膠結(jié)，增強(qiáng)內(nèi)聚力，二是水泥留在孔內(nèi)形成水泥柱，增強(qiáng)抗剪強(qiáng)度。
注漿前必須先下入帷幕三角鋼筋籠，并置于注漿孔中心，注漿管要隨三角鋼筋籠一起下入注漿孔底，使?jié){液由孔底向上返注，絕對禁止由上向下沖灌，防止沖垮注漿孔壁造成塌孔注漿不連續(xù)事故。
注漿與補(bǔ)漿完成后，一般要養(yǎng)護(hù)35—48小時(shí)方可開挖。
3、帷幕配筋前已述及，采用水玻璃—水泥漿液注漿，一是膠結(jié)砂層，起到固砂作用，二是靠注漿后形成的鋼筋水泥柱體，抵抗上覆及側(cè)壁土壓力，二者形成一個(gè)傘形帷幕，即對擴(kuò)大頭部進(jìn)行先支護(hù)后挖土。
注漿孔配筋采用三角籠形式有利于留足保護(hù)層及充分發(fā)揮鋼筋的抗剪作用，三角鋼筋籠一般要長出注漿孔深30cm，便于與圈梁環(huán)筋連接，三角鋼筋籠外徑視注漿孔大小而定，以不露筋為準(zhǔn)，配筋規(guī)格要通過土壓力計(jì)算而定，安全系數(shù)采用2，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，擴(kuò)底直徑4 m左右，配筋采用3φ10mm；擴(kuò)底直徑4—5m，采用3φ12mm；擴(kuò)底直徑5m以上，配筋采用3φ14mm或3φ16mm。三角鋼筋籠三根主筋每間隔1m左右，用φ6—φ10mm的正三角箍筋定位焊牢，但上下自由端長度不少于30cm。
4、圈梁制作本工藝作圈梁有兩個(gè)作用一是作為帷幕護(hù)壁抗剪上端支點(diǎn)，二是支撐樁身混凝土護(hù)壁防止其脫落。即上部樁身混凝土護(hù)壁、下部擴(kuò)大頭周圍的帷幕鋼筋水泥柱與圈梁三者牢固的連為一個(gè)整體，帷幕形似一個(gè)鐵筒般的空心圓臺(tái)，工人可以從容的在圓臺(tái)內(nèi)作業(yè)。圈梁制作一定要嚴(yán)格按鋼筋混凝土現(xiàn)澆工藝，混凝土強(qiáng)度不低于C25，高度不少于300mm，徑間厚度不少于200mm，環(huán)筋不低于4φ10mm；制作時(shí)，先吊好中心線，按規(guī)格向壁內(nèi)挖好澆注圈梁位置，將占位的水泥柱及其上的浮土、砂清除干凈，將帷幕鋼筋籠鋼筋、上部樁身護(hù)壁縱筋及圈梁環(huán)形配筋綁扎在一起，沿樁身半徑外切圓支模板，即可澆注混凝土，注意混凝土圈梁一定要圓、正，內(nèi)徑略大于樁身直徑。
為了縮短工期，圈梁混凝土須加1—1.5％的DH6早強(qiáng)劑，養(yǎng)護(hù)24—48小時(shí)，強(qiáng)度達(dá)到4MPa時(shí)方可開挖。
5、擴(kuò)底本工藝突出優(yōu)點(diǎn)就是在擴(kuò)底前，先把整個(gè)擴(kuò)大頭用帷幕圍護(hù)起來，然后按設(shè)計(jì)要求一次擴(kuò)挖成孔，如一個(gè)基坑有幾十個(gè)擴(kuò)底樁，只要樁中心距不少于樁身直徑的三倍，所有擴(kuò)底樁樁身部分可以同時(shí)開挖至擴(kuò)大頭上口，然后全部做好帷幕，擴(kuò)底工程可以實(shí)現(xiàn)安全、可靠、快速。
擴(kuò)挖要按著設(shè)計(jì)尺寸由上到下循序進(jìn)行，當(dāng)擴(kuò)高、擴(kuò)底直徑達(dá)到要求后，找準(zhǔn)中心，再直擴(kuò)和修整墩底。
6、噴漿固砂擴(kuò)大部開挖結(jié)束后，可以在帷幕滲入注漿的基礎(chǔ)上，向周壁噴撒水玻璃一水泥漿液1—3次，以增強(qiáng)側(cè)壁砂的凝聚強(qiáng)度，確保澆灌混凝土?xí)r砂體不被震落。
實(shí)施例二在卵礫石含量多、粒徑大，用人工洛陽鏟打不進(jìn)，受孔深及樁徑小的限制不能采用鉆機(jī)成孔，帷幕要分兩步進(jìn)行施工，做兩道圈梁，具體施工工藝如下1、注漿孔先施工至卵礫石層頂面，用本工藝施作第一步帷幕護(hù)壁，養(yǎng)護(hù)24—48小時(shí)進(jìn)行第一步擴(kuò)挖至卵礫層頂面上10公分。
2、在上部第一段帷幕水泥柱體中間，在卵礫石層中順擴(kuò)角施工第二步帷幕護(hù)壁，直至墩尖下30公分，下入三角鋼筋籠和注漿管進(jìn)行帷幕注漿。
3、將上下兩段帷幕用第二道圈梁聯(lián)接起來，第二道圈梁施工方法及配筋同第一道圈梁。內(nèi)徑除要求圓、正外，可以略大干擴(kuò)底直徑，外徑要包裹帷幕柱體2/3以上。
權(quán)利要求
1.一種砂礫層擴(kuò)底墩樁化學(xué)注漿帷幕護(hù)壁成孔工藝，其特征在于在擴(kuò)大頭部分進(jìn)行先支護(hù)后挖土，其具體工藝步驟如下(1)沿圓周等間距設(shè)置及施工注漿孔當(dāng)樁身筒挖至距擴(kuò)大頭上口30cm時(shí)即停止下挖，吊中心線、劃出樁身外徑邊界，沿圓周等間距放射狀設(shè)置并施工注漿孔，每個(gè)注漿孔水平投影都應(yīng)通過中心，上下端投影點(diǎn)成正圓，內(nèi)切圓分別不小于樁身直徑和擴(kuò)底直徑，注漿孔下端要超過墩尖25—35cm，(2)在注漿孔中下帷幕配筋及注漿當(dāng)在砂層擴(kuò)底墩樁注漿孔完工后，先下帷幕配筋，然后利用泥漿泵和注漿管由孔底向上返注漿液，當(dāng)用錨桿機(jī)在砂礫層中施工注漿孔時(shí)，鉆頭上設(shè)有注漿孔，先強(qiáng)力鉆至設(shè)計(jì)深度，然后邊壓力注漿，邊徐徐旋轉(zhuǎn)提鉆，注滿漿后立即下帷幕配筋，漿液采用水玻璃一水泥漿液，水玻璃摻入量為水泥重量的1—5％，注漿后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，(3)設(shè)置圈梁將帷幕配筋上部、樁身護(hù)壁縱筋及圈梁環(huán)形配筋綁扎在一起，沿樁身半徑外切圓支模板，澆注混凝土，(4)擴(kuò)底擴(kuò)挖要按設(shè)計(jì)尺寸由上到下循序進(jìn)行，一次擴(kuò)挖成孔，
2.根據(jù)權(quán)處要求1所述的工藝，其特征在于在擴(kuò)底之后，進(jìn)行噴漿固砂，即擴(kuò)大頭部分開挖結(jié)束后，在帷幕滲入注漿的基礎(chǔ)上，向周壁噴撒水玻璃—水泥漿液1—3次。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于注漿孔底端間距為0.5—0.6m，注漿孔直徑為120—150mm，注漿孔傾角當(dāng)人工施工時(shí)，施工角度要比擴(kuò)壁設(shè)計(jì)角度大3°，當(dāng)機(jī)械施工時(shí)，施工角度要比擴(kuò)壁設(shè)計(jì)角度大2°。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工藝，其特征在于水玻璃—水泥漿液中所采用的水玻璃濃度為40°(Be)，水泥為425#普通硅酸鹽水泥，水灰比由稀到濃依次為3、2、1、0.5，為使槳液向注漿孔壁周圍砂層中滲透，泵壓調(diào)至0.5MPa，第一次注漿采用稀的水玻璃—水泥漿液，水灰比不小于3，水玻璃摻入量采用高限5％，第二、第三次補(bǔ)漿水灰比用2、1或0.5，水玻璃摻入量依次降低，直至漿液不再滲失。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工藝，其特征在于帷幕配筋采用三角鋼筋籠形式，三角鋼筋籠長出注漿孔深30cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的工藝，其特征在于在砂層中完成第一帷幕護(hù)壁的基礎(chǔ)上，接著在卵礫石含量多、粒徑大的卵礫石層中施工第二帷幕護(hù)壁，將上下兩段帷幕用第二道圈梁聯(lián)接起來。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種砂礫層擴(kuò)底墩樁化學(xué)注漿帷幕護(hù)壁成孔工藝，屬于建筑地基基礎(chǔ)工程施工領(lǐng)域。其特征是在擴(kuò)大頭部進(jìn)行先支護(hù)后挖土。其具體工藝為第一，沿樁身圓周等間距放射狀設(shè)置并施工注漿孔；第二，在注漿孔中下帷幕配筋及注漿，漿液采用水玻璃—水泥漿液；第三，在帷幕配筋上部與樁身下部聯(lián)接處設(shè)置圈梁；第四，擴(kuò)底；第五，噴漿固砂。使用本工藝，漿液通過注漿孔壁滲入到擴(kuò)大頭側(cè)壁砂層中去，使砂層得到一定程度的內(nèi)聚力形成帷幕，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是能確保施工的安全、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)。
文檔編號(hào)E02D5/34GK1127820SQ9511650
公開日1996年7月31日 申請日期1995年9月27日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月27日
發(fā)明者賈永祥, 靳曉晨, 董及祥 申請人:化學(xué)工業(yè)部地質(zhì)勘探公司河北地質(zhì)勘探大隊(duì)