圆形深基坑无内撑设计与施工方法-专利申请

实用圆形深基坑无支撑施工方法1、背景：随着中国经济的腾飞和都市化进程的加快，土地资源越来越紧张，为了充分利用土地资源，缓解城市用地困难，建筑向高空和地下发展已经成为必然，在地下空间的开发利用过程中，深基坑工程成为不可回避的问题，基坑是高层建筑与大型市政工程的重要组成部分，在老城市的改造中，基坑工程往往集中于城市中心地带。基坑工程是大型的土体开挖工程，其最直接的后果是引起周围土体应力应变的重分布，导致周围地层的移动，产生较大的地表沉降与不均匀沉降，对周围建筑环境不利。轻则产生建筑物裂缝，导致用户的不便，重则出现管线破裂、房屋倒塌的现象，造成人力、物力、财力的巨大损失。现今的基坑工程日益向着“深、难、险、大”方向发展，对环境的影响也日益严重。如何确保基坑本体安全和减少对周边环境的保护已经成为我国工程界面临的难题。目前对于深基坑普遍采取搅拌桩止水，灌注桩挡土加内撑的施工方法，或者采用地下连续墙挡土止水加内撑支撑的施工方法。内支撑影响基坑内挖土速度，且需要换撑拆撑，施工速度慢，造价高。2、发明目的：本发明的目的在于为平面形状为圆形或近似圆形的深基坑工程提供一种新的围护方法。3、发明创造改进创新点：为实现本发明目的，应采取以下步骤：（1）场地平整：三轴搅拌机施工前，必须先进行场地平整，清除施工区域的表层硬物和地下障碍，为了加强承重荷载可采用垫钢板方法便于桩架行走；（2）测量放线：根据建设单位提供的测点为基准点，布置现场测量控制点，标高控制点；测量控制点布置在基坑围护结构平面的圆心；对每一幅三轴搅拌桩、每一根钻孔灌注支护桩均逐桩进行位置测放；三轴搅拌桩放中心轴线，按圆开槽，然后测放中轴气孔为控制桩位；（3）三轴搅拌桩施工a.根据三轴搅拌桩放线定位，采用挖机 开挖导槽，导槽尺寸如图 1，导槽尺寸要文档实用求中心线两侧宽各 0.5～0.7米，深1.0～1.5米；12桩位中心线图1 导向沟开挖和定位型钢设置参考1-上定位型钢 2- 下定位型钢b.设置定位型钢：垂直导槽方向放置两根下定位型钢，规格为 H200mm×200mm，长约2.5m，在平行导槽方向放置两根上定位型钢规格 H300mm×300mm，H350mm×350mm或者H400mm×400mm，长约8～20m，根据桩机大小进行选择，在上定位型钢上作出标记，标记距离根据桩径进行选择，以便于施工中找桩位， H型钢定位卡具体位置见图 2（视实际情况而定）。1 2桩位中心线导沟边线图2 H型钢定位装置参考1-定位型钢 2- 型钢定位卡桩机就位:应根据圆形特征，每幅三轴桩调整步履走向，同时注意套打搭接，做到稳定、平正。龙门立柱垂直度要确保桩机的垂直度≤1/250。桩机定位后再进行定位复核，偏差值小于5cm。水泥浆制备：一般情况下水灰比为1.5～2.0，水泥采用以上普通硅酸盐水泥，水泥掺入量为被搅拌加固土体质量的15～23%左右；文档实用e.钻进搅拌喷浆:启动电机，桩机搅拌下沉，在下沉钻进喷浆时下沉速度为0.5m/min～1.0m/min，喷浆量控制在喷浆量的60%左右，在桩底部分适当持续搅拌喷浆。提升搅拌喷浆:提升搅拌喷浆时提升速度为1.0m/min～2.0m/min，喷浆量控制在总喷浆量的40%左右；桩机移位并就位，采取如图3所示单侧挤压方式或者图4所示跳打方式进行施工；第二单元第四单元ABCABC第一单元第三单元第五单元ABCABCABC图3单侧挤压方式施工顺序第三单元 第五单元A B C A B C第一单元 第二单元 第四单元A B C A B C A B C图4 跳打方式施工顺序（4）钻孔灌注桩施工根据控制点对钻孔灌注逐根进行位置测放；护筒埋设:以桩位中心点为圆心，挖出比设计桩径大300mm左右的圆坑，将护筒垂直固定于桩位处进行校正， 达到要求后四周用粘土填实， 确保稳定，并做好记录进行复测；钻机安装就位：钻机安装必须水平、周正、稳固，同时保证钻杆、转盘、文档实用护筒中心在同一铅垂线上，做到三点一线；d.泥浆制备：泥浆性能要求 :项 目 比重 粘度(S)注入孔口泥浆 ≤1.15 18～22排出孔口泥浆 ≤1.3 20～26e.钻进成孔: 根据设计桩型，选用钻机，进行钻进成孔施工, 钻头直径应等于桩的设计直径，钻头锥形夹角应大于 120°，施工中要经常核验钻头尺寸，发现磨损过大应及时修复、更换，保证成桩直径满足设计要求。一次清孔:钻进至设计深度后，将钻具提离孔底0.2m左右，上下往复升降，低速回转，全泵量冲孔，充分研磨孔底较大颗粒土块，待孔内返出浆液中无泥块可视为一次清孔完毕；下导管；二次清孔；浇筑混凝土；（5）三轴搅拌桩和钻孔灌注桩间土体采用注浆加固；（6）浅层土方开挖，进行第一道围檩（冠梁）施工并养护至设计强度，要保证圆形围檩一次浇筑完成，不得分多次浇筑；（7）第一道围檩标高至第二道围檩标高位置土方开挖：可设置通到坑内的汽车坡道，采取从一边开始，边退边开挖的方式，最后收口于汽车坡道与基坑边缘交界；（8）第二道围檩施工：进行第二道围檩施工并养护至设计强度，要保证圆形围檩一次浇筑完成，不得分多次浇筑，第二道及其以下的各道围檩与主体结构间的连接方式如下图所示；文档实用（9）第二道围檩标高至第三道围檩标高位置土方开挖：用小型挖机将土方运到基坑内靠近土方外运汽车坡道一侧，长臂挖机停靠在地面基坑边靠近坡道一侧取土并放在土方车上外运；（10）第三道围檩施工：进行第三道围檩施工并养护至设计强度，要保证圆形围檩一次浇筑完成，不得分多次浇筑；（11）第三道围檩标高至第四道围檩标高位置土方开挖：采用中心岛开挖方式，用小型挖机将土方堆到基坑中间，用塔吊将土方吊至土方车外运；（12）第四道围檩施工：在第三道和第四道围檩之间中心岛土方外运的同时，进行第四道围檩施工并养护至设计强度，要保证圆形围檩一次浇筑完成，不得分多次浇筑；（13）重复（11）和（12）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（14）第N道围檩标高至坑底标高位置土方开挖：采用中心岛开挖方式，用小型挖机将土方堆到基坑中间，用塔吊将土方吊至土方车外运；文档实用进行垫层和底板施工；进行主体施工；4、效果优点：圆形深基坑无支撑结构施工技术利用了土体的拱形效应，降低了作用在围护结构上的土压力，同时也利用了围檩的拱形效应将外部荷载转化为作用在围檩的内部压力，充分发挥了混凝土抗压性能好的特点。由于省去了支撑和换撑，使得基坑围护费用降低，施工速度加快。5、举例：以通力电梯（昆山）测试塔基坑（该基坑于2012年3月15日完成底板浇筑，现正进行主体结构施工）为例，该项目位于江苏省昆山市高新技术产业园内，塔身地面以上高约235m，建成后将成为世界最高的电梯试验塔。本工程基坑开挖深度为15.10m，平面形状为圆形，直径45.8m。采取以下施工步骤：（1）场地平整：进行场地平整，清除施工区域的表层硬物和地下障碍；（2）测量放线：根据建设单位提供的测点为基准点，布置现场测量控制点，标高控制点；测量控制点布置在基坑围护结构平面的圆心，并进行固定并做好保护；测量仪器采用全站仪，按全圆观测方法测量，对每一幅三轴搅拌桩、每一根钻孔灌注支护桩均逐桩进行位置测放；三轴搅拌桩放中心轴线，按圆开槽，然后测放中轴气孔为控制桩位；（3）三轴搅拌桩施工a.根据三轴搅拌桩放线定位，采用挖机开挖导槽，中心线两侧宽各0.6米，深1.0米；b.设置定位型钢：垂直导槽方向放置两根定位型钢，规格为 200mm×200mm，长2.5m，在平行导槽方向放置两根定位型钢规格 300mm×300mm，长约12m，在型钢上每隔 1.2米用红色油漆做出标记，便于施工中找桩位， H型钢定位卡要小于导槽边线。桩机就位:本工程采用ZLD150/85-3型三轴机，根据圆形特征，每幅三轴桩调整步履走向（每桩调整2度48分45秒），然后用线锤观测龙门立柱垂直度以确保桩机的垂直度≤1/250。桩机定位后再进行定位复核，偏差值小于5cm。文档实用d. 水泥浆制备：水灰比为 1.5，水泥采用 普通硅酸盐水泥，水泥掺入量为被搅拌加固土体质量的 20%；e.钻进搅拌喷浆:启动电机，桩机搅拌下沉，在下沉钻进喷浆时下沉速度为0.8m/min，喷浆量控制在喷浆量的60%左右，在桩底部分适当持续搅拌喷浆。f.提升搅拌喷浆:提升搅拌喷浆时提升速度为 1.5m/min，喷浆量控制在总喷浆量的40%左右；桩机移位并就位，采取单侧挤压方式进行施工；（4）钻孔灌注桩施工根据控制点对钻孔灌注逐根进行位置测放；护筒埋设:以桩位中心点为圆心，挖出比设计桩径大300mm左右的圆坑，采用十字中心吊锤法将护筒(护筒直径为桩径+100mm)垂直固定于桩位处进行校正，达到要求后四周用粘土填实，确保稳定，并做好记录进行复测；钻机安装就位：本工程采用GPS-15型钻机，钻机安装必须水平、周正、稳固，同时保证钻杆、转盘、护筒中心在同一铅垂线上，做到三点一线；泥浆制备：泥浆性能要求:项 目 比重 粘度(S)注入孔口泥浆 ≤1.15 18～22排出孔口泥浆 ≤1.3 20～26e.钻进成孔: 根据设计桩型，选用钻机，进行钻进成孔施工, 钻头直径应等于桩的设计直径，钻头锥形夹角 120°，施工中要经常核验钻头尺寸，发现磨损过大应及时修复、更换，保证成桩直径满足设计要求。一次清孔:正循环回转钻进成孔，钻进至设计深度后，将钻具提离孔底0.2m左右，上下往复升降，低速回转，全泵量冲孔，充分研磨孔底较大颗粒土块，待孔内返出浆液中无泥块可视为一次清孔完毕；下导管；二次清孔；浇筑混凝土；（5）三轴搅拌桩和钻孔灌注桩间土体注浆加固： 压密注浆浆液注入率为20%，文档实用采用级普通硅酸盐水泥，水泥:粉煤灰:水玻璃=1:0.5:0.04，水灰比为0.55，拨管高度0.33m，采用跳孔间隔注浆，注浆位置为两根灌注桩之间的空隙；（6）浅层土方开挖至-0.500m，进行第一道围檩（冠梁）施工并养护至设计强度，要保证圆形围檩一次浇筑完成，不得分多次浇筑；（7）第一道围檩标高至第二道围檩底标高（-5.950m）位置土方开挖：设置通到坑内的汽车坡道，并铺设厚度为5mm的钢板，采取从南向北开始，边退边开挖的方式，最后收口于北侧汽车坡道与基坑边缘交界；（8）第二道围檩施工：进行第二道围檩施工并养护至设计强度，要保证圆形围檩一次浇筑完成