圓形深基坑無內(nèi)撐設(shè)計與施工方法-專利申請

實用圓形深基坑無支撐施工方法1、背景：隨著中國經(jīng)濟的騰飛和都市化進程的加快，土地資源越來越緊張，為了充分利用土地資源，緩解城市用地困難，建筑向高空和地下發(fā)展已經(jīng)成為必然，在地下空間的開發(fā)利用過程中，深基坑工程成為不可回避的問題，基坑是高層建筑與大型市政工程的重要組成部分，在老城市的改造中，基坑工程往往集中于城市中心地帶?；庸こ淌谴笮偷耐馏w開挖工程，其最直接的后果是引起周圍土體應(yīng)力應(yīng)變的重分布，導(dǎo)致周圍地層的移動，產(chǎn)生較大的地表沉降與不均勻沉降，對周圍建筑環(huán)境不利。輕則產(chǎn)生建筑物裂縫，導(dǎo)致用戶的不便，重則出現(xiàn)管線破裂、房屋倒塌的現(xiàn)象，造成人力、物力、財力的巨大損失。現(xiàn)今的基坑工程日益向著“深、難、險、大”方向發(fā)展，對環(huán)境的影響也日益嚴(yán)重。如何確?；颖倔w安全和減少對周邊環(huán)境的保護已經(jīng)成為我國工程界面臨的難題。目前對于深基坑普遍采取攪拌樁止水，灌注樁擋土加內(nèi)撐的施工方法，或者采用地下連續(xù)墻擋土止水加內(nèi)撐支撐的施工方法。內(nèi)支撐影響基坑內(nèi)挖土速度，且需要換撐拆撐，施工速度慢，造價高。2、發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于為平面形狀為圓形或近似圓形的深基坑工程提供一種新的圍護方法。3、發(fā)明創(chuàng)造改進創(chuàng)新點：為實現(xiàn)本發(fā)明目的，應(yīng)采取以下步驟：（1）場地平整：三軸攪拌機施工前，必須先進行場地平整，清除施工區(qū)域的表層硬物和地下障礙，為了加強承重荷載可采用墊鋼板方法便于樁架行走；（2）測量放線：根據(jù)建設(shè)單位提供的測點為基準(zhǔn)點，布置現(xiàn)場測量控制點，標(biāo)高控制點；測量控制點布置在基坑圍護結(jié)構(gòu)平面的圓心；對每一幅三軸攪拌樁、每一根鉆孔灌注支護樁均逐樁進行位置測放；三軸攪拌樁放中心軸線，按圓開槽，然后測放中軸氣孔為控制樁位；（3）三軸攪拌樁施工a.根據(jù)三軸攪拌樁放線定位，采用挖機 開挖導(dǎo)槽，導(dǎo)槽尺寸如圖 1，導(dǎo)槽尺寸要文檔實用求中心線兩側(cè)寬各 0.5～0.7米，深1.0～1.5米；12樁位中心線圖1 導(dǎo)向溝開挖和定位型鋼設(shè)置參考1-上定位型鋼 2- 下定位型鋼b.設(shè)置定位型鋼：垂直導(dǎo)槽方向放置兩根下定位型鋼，規(guī)格為 H200mm×200mm，長約2.5m，在平行導(dǎo)槽方向放置兩根上定位型鋼規(guī)格 H300mm×300mm，H350mm×350mm或者H400mm×400mm，長約8～20m，根據(jù)樁機大小進行選擇，在上定位型鋼上作出標(biāo)記，標(biāo)記距離根據(jù)樁徑進行選擇，以便于施工中找樁位， H型鋼定位卡具體位置見圖 2（視實際情況而定）。1 2樁位中心線導(dǎo)溝邊線圖2 H型鋼定位裝置參考1-定位型鋼 2- 型鋼定位卡樁機就位:應(yīng)根據(jù)圓形特征，每幅三軸樁調(diào)整步履走向，同時注意套打搭接，做到穩(wěn)定、平正。龍門立柱垂直度要確保樁機的垂直度≤1/250。樁機定位后再進行定位復(fù)核，偏差值小于5cm。水泥漿制備：一般情況下水灰比為1.5～2.0，水泥采用以上普通硅酸鹽水泥，水泥摻入量為被攪拌加固土體質(zhì)量的15～23%左右；文檔實用e.鉆進攪拌噴漿:啟動電機，樁機攪拌下沉，在下沉鉆進噴漿時下沉速度為0.5m/min～1.0m/min，噴漿量控制在噴漿量的60%左右，在樁底部分適當(dāng)持續(xù)攪拌噴漿。提升攪拌噴漿:提升攪拌噴漿時提升速度為1.0m/min～2.0m/min，噴漿量控制在總噴漿量的40%左右；樁機移位并就位，采取如圖3所示單側(cè)擠壓方式或者圖4所示跳打方式進行施工；第二單元第四單元ABCABC第一單元第三單元第五單元ABCABCABC圖3單側(cè)擠壓方式施工順序第三單元 第五單元A B C A B C第一單元 第二單元 第四單元A B C A B C A B C圖4 跳打方式施工順序（4）鉆孔灌注樁施工根據(jù)控制點對鉆孔灌注逐根進行位置測放；護筒埋設(shè):以樁位中心點為圓心，挖出比設(shè)計樁徑大300mm左右的圓坑，將護筒垂直固定于樁位處進行校正， 達到要求后四周用粘土填實， 確保穩(wěn)定，并做好記錄進行復(fù)測；鉆機安裝就位：鉆機安裝必須水平、周正、穩(wěn)固，同時保證鉆桿、轉(zhuǎn)盤、文檔實用護筒中心在同一鉛垂線上，做到三點一線；d.泥漿制備：泥漿性能要求 :項 目 比重 粘度(S)注入孔口泥漿 ≤1.15 18～22排出孔口泥漿 ≤1.3 20～26e.鉆進成孔: 根據(jù)設(shè)計樁型，選用鉆機，進行鉆進成孔施工, 鉆頭直徑應(yīng)等于樁的設(shè)計直徑，鉆頭錐形夾角應(yīng)大于 120°，施工中要經(jīng)常核驗鉆頭尺寸，發(fā)現(xiàn)磨損過大應(yīng)及時修復(fù)、更換，保證成樁直徑滿足設(shè)計要求。一次清孔:鉆進至設(shè)計深度后，將鉆具提離孔底0.2m左右，上下往復(fù)升降，低速回轉(zhuǎn)，全泵量沖孔，充分研磨孔底較大顆粒土塊，待孔內(nèi)返出漿液中無泥塊可視為一次清孔完畢；下導(dǎo)管；二次清孔；澆筑混凝土；（5）三軸攪拌樁和鉆孔灌注樁間土體采用注漿加固；（6）淺層土方開挖，進行第一道圍檁（冠梁）施工并養(yǎng)護至設(shè)計強度，要保證圓形圍檁一次澆筑完成，不得分多次澆筑；（7）第一道圍檁標(biāo)高至第二道圍檁標(biāo)高位置土方開挖：可設(shè)置通到坑內(nèi)的汽車坡道，采取從一邊開始，邊退邊開挖的方式，最后收口于汽車坡道與基坑邊緣交界；（8）第二道圍檁施工：進行第二道圍檁施工并養(yǎng)護至設(shè)計強度，要保證圓形圍檁一次澆筑完成，不得分多次澆筑，第二道及其以下的各道圍檁與主體結(jié)構(gòu)間的連接方式如下圖所示；文檔實用（9）第二道圍檁標(biāo)高至第三道圍檁標(biāo)高位置土方開挖：用小型挖機將土方運到基坑內(nèi)靠近土方外運汽車坡道一側(cè)，長臂挖機停靠在地面基坑邊靠近坡道一側(cè)取土并放在土方車上外運；（10）第三道圍檁施工：進行第三道圍檁施工并養(yǎng)護至設(shè)計強度，要保證圓形圍檁一次澆筑完成，不得分多次澆筑；（11）第三道圍檁標(biāo)高至第四道圍檁標(biāo)高位置土方開挖：采用中心島開挖方式，用小型挖機將土方堆到基坑中間，用塔吊將土方吊至土方車外運；（12）第四道圍檁施工：在第三道和第四道圍檁之間中心島土方外運的同時，進行第四道圍檁施工并養(yǎng)護至設(shè)計強度，要保證圓形圍檁一次澆筑完成，不得分多次澆筑；（13）重復(fù)（11）和（12）????????（14）第N道圍檁標(biāo)高至坑底標(biāo)高位置土方開挖：采用中心島開挖方式，用小型挖機將土方堆到基坑中間，用塔吊將土方吊至土方車外運；文檔實用進行墊層和底板施工；進行主體施工；4、效果優(yōu)點：圓形深基坑無支撐結(jié)構(gòu)施工技術(shù)利用了土體的拱形效應(yīng)，降低了作用在圍護結(jié)構(gòu)上的土壓力，同時也利用了圍檁的拱形效應(yīng)將外部荷載轉(zhuǎn)化為作用在圍檁的內(nèi)部壓力，充分發(fā)揮了混凝土抗壓性能好的特點。由于省去了支撐和換撐，使得基坑圍護費用降低，施工速度加快。5、舉例：以通力電梯（昆山）測試塔基坑（該基坑于2012年3月15日完成底板澆筑，現(xiàn)正進行主體結(jié)構(gòu)施工）為例，該項目位于江蘇省昆山市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園內(nèi)，塔身地面以上高約235m，建成后將成為世界最高的電梯試驗塔。本工程基坑開挖深度為15.10m，平面形狀為圓形，直徑45.8m。采取以下施工步驟：（1）場地平整：進行場地平整，清除施工區(qū)域的表層硬物和地下障礙；（2）測量放線：根據(jù)建設(shè)單位提供的測點為基準(zhǔn)點，布置現(xiàn)場測量控制點，標(biāo)高控制點；測量控制點布置在基坑圍護結(jié)構(gòu)平面的圓心，并進行固定并做好保護；測量儀器采用全站儀，按全圓觀測方法測量，對每一幅三軸攪拌樁、每一根鉆孔灌注支護樁均逐樁進行位置測放；三軸攪拌樁放中心軸線，按圓開槽，然后測放中軸氣孔為控制樁位；（3）三軸攪拌樁施工a.根據(jù)三軸攪拌樁放線定位，采用挖機開挖導(dǎo)槽，中心線兩側(cè)寬各0.6米，深1.0米；b.設(shè)置定位型鋼：垂直導(dǎo)槽方向放置兩根定位型鋼，規(guī)格為 200mm×200mm，長2.5m，在平行導(dǎo)槽方向放置兩根定位型鋼規(guī)格 300mm×300mm，長約12m，在型鋼上每隔 1.2米用紅色油漆做出標(biāo)記，便于施工中找樁位， H型鋼定位卡要小于導(dǎo)槽邊線。樁機就位:本工程采用ZLD150/85-3型三軸機，根據(jù)圓形特征，每幅三軸樁調(diào)整步履走向（每樁調(diào)整2度48分45秒），然后用線錘觀測龍門立柱垂直度以確保樁機的垂直度≤1/250。樁機定位后再進行定位復(fù)核，偏差值小于5cm。文檔實用d. 水泥漿制備：水灰比為 1.5，水泥采用 普通硅酸鹽水泥，水泥摻入量為被攪拌加固土體質(zhì)量的 20%；e.鉆進攪拌噴漿:啟動電機，樁機攪拌下沉，在下沉鉆進噴漿時下沉速度為0.8m/min，噴漿量控制在噴漿量的60%左右，在樁底部分適當(dāng)持續(xù)攪拌噴漿。f.提升攪拌噴漿:提升攪拌噴漿時提升速度為 1.5m/min，噴漿量控制在總噴漿量的40%左右；樁機移位并就位，采取單側(cè)擠壓方式進行施工；（4）鉆孔灌注樁施工根據(jù)控制點對鉆孔灌注逐根進行位置測放；護筒埋設(shè):以樁位中心點為圓心，挖出比設(shè)計樁徑大300mm左右的圓坑，采用十字中心吊錘法將護筒(護筒直徑為樁徑+100mm)垂直固定于樁位處進行校正，達到要求后四周用粘土填實，確保穩(wěn)定，并做好記錄進行復(fù)測；鉆機安裝就位：本工程采用GPS-15型鉆機，鉆機安裝必須水平、周正、穩(wěn)固，同時保證鉆桿、轉(zhuǎn)盤、護筒中心在同一鉛垂線上，做到三點一線；泥漿制備：泥漿性能要求:項 目 比重 粘度(S)注入孔口泥漿 ≤1.15 18～22排出孔口泥漿 ≤1.3 20～26e.鉆進成孔: 根據(jù)設(shè)計樁型，選用鉆機，進行鉆進成孔施工, 鉆頭直徑應(yīng)等于樁的設(shè)計直徑，鉆頭錐形夾角 120°，施工中要經(jīng)常核驗鉆頭尺寸，發(fā)現(xiàn)磨損過大應(yīng)及時修復(fù)、更換，保證成樁直徑滿足設(shè)計要求。一次清孔:正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進成孔，鉆進至設(shè)計深度后，將鉆具提離孔底0.2m左右，上下往復(fù)升降，低速回轉(zhuǎn)，全泵量沖孔，充分研磨孔底較大顆粒土塊，待孔內(nèi)返出漿液中無泥塊可視為一次清孔完畢；下導(dǎo)管；二次清孔；澆筑混凝土；（5）三軸攪拌樁和鉆孔灌注樁間土體注漿加固： 壓密注漿漿液注入率為20%，文檔實用采用級普通硅酸鹽水泥，水泥:粉煤灰:水玻璃=1:0.5:0.04，水灰比為0.55，撥管高度0.33m，采用跳孔間隔注漿，注漿位置為兩根灌注樁之間的空隙；（6）淺層土方開挖至-0.500m，進行第一道圍檁（冠梁）施工并養(yǎng)護至設(shè)計強度，要保證圓形圍檁一次澆筑完成，不得分多次澆筑；（7）第一道圍檁標(biāo)高至第二道圍檁底標(biāo)高（-5.950m）位置土方開挖：設(shè)置通到坑內(nèi)的汽車坡道，并鋪設(shè)厚度為5mm的鋼板，采取從南向北開始，邊退邊開挖的方式，最后收口于北側(cè)汽車坡道與基坑邊緣交界；（8）第二道圍檁施工：進行第二道圍檁施工并養(yǎng)護至設(shè)計強度，要保證圓形圍檁一次澆筑完成