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1、工法在顶管工程中的应用摘要:采用了工法作顶管工作(接收)井同常规钢筋混凝土沉井比较,工期可以缩短1/3。由于四周可不作防护,型钢可回收,造价低。施工中无泥浆排放,对环境无污染。对需采用深基支护的建(构)筑物亦有参改借鉴作用。工法是指水泥土深层搅拌桩墙体中,按一定型式插入型钢,成为一种劲性复合围护结构,国外亦称之为工法。这种结构抗渗性好,刚度大,构造简单,施工简便,工期短,无环境污染。由于作为临时支护,型钢可回收重复使用,成本较低。在杭州某顶管工程施工中,尝试用此法作工作井(接收井),效果良好。1工程概况某工程顶管工作井基坑采用工法作为围护结构,共有工作井11座、接收井7座,平面尺寸接收井为34
2、.5、井深7.34,工作井为83.5。采用垂直井壁方向双联 700水泥土搅拌桩墙,间隔1000插入型钢作为支护结构,为加强井壁的整体作用,搅拌桩顶设500750圈梁一道。逆作法开挖至设计标高(挖深多为67,局部井挖深达9),浇注底板,历时40。(图1所示)土层主要力学性质为:高压缩性土,力学性质差,压缩系数1.06,摩阻比仅为2.5,含水量高达46.3%。土层地质及主要物理力学性质指标如表1。表1土层地质及主要物理力学性质层序层厚/土层名称/(.-3)凝聚力/摩擦/度质量比孔隙比1-100.8杂填土1-20.81.3素填土(灰褐色-灰黑色,富有机质)2-11.33.5粉质粘土(黄褐色-灰褐色,
3、软塑)19.214.2132.720.822-33.54.2粉土19.125.32.710.854-14.27.2淤泥质粘土(灰色,流塑,含腐植质和植物碎屑)17.810.86.62.731.175-16.57.2粉质粘土(褐色-灰褐色,软-可塑,含有较多铁质)18.934.515.52.720.9185-27.28.8粘土(青灰色黄褐色,可塑-软塑)19.514.122.52.740.825-38.89.8粉质粘土夹粉土19.12.710.8812支护结构参数2.1 墙体入土深度的确定当基坑底以下为透水性较大的砂性土层时,水泥搅拌桩必须深入到不透水层,防止管涌发生。,式中=-11+,为极限动
4、水坡度,为土颗粒质量比,为土的孔隙比。=/为动水坡度,其中为墙体内外水头差,为产生水头损失的最短流线长度。本工程实例土质为粘性土,故无需验算管涌。2.2 型钢插入深度的确定钢插入搅拌桩深度由基坑抗隆起稳定及挡墙内力变形来确定,同时以型钢拔出为主要条件。(1)抗隆起安全系数=(+)/(2+)1.11.2式中,2-基坑开挖深度,;-坑底土体内聚力,/2;-地面超载,/2;-入土深度,;、-地基承载力系数;=2(45+/2)=(-1)/经验算取2,型钢长度取12。(2)为使型钢完整拔起,应控制上拔力小于70%型钢抗拔力。2.3 挡墙内力及变形可按图解法或等代梁法进行计算(略)3工艺流程及主要施工机具
5、3.1 工艺流程3.2 施工主要设备表2施工主要设备序号型号名称用途数量1/型深层搅拌机深层搅拌用1台数,2-30振动锤型钢插入3-3拌浆机4-50/50-注浆泵制浆输浆注浆由工程量配台数56-3压浆泵6型钢运输车运输型钢1辆7经纬仪测量移位垂直型钢1台8水准仪1台9拔桩架起拔型钢1台4关键技术的处理型钢水泥土搅拌桩支护结构的施工关键在于搅拌桩制作,以及型钢的制作和打拔。4.1搅拌桩制作同常规搅拌桩比较,要特别注重桩的间距和垂直度。施工中垂直度应小于1%,以保证型钢插打起拔顺利,保证墙体的防渗性能。注浆配比除满足抗渗和强度要求外,尚应满足型钢插入顺利等要求。本工程注浆配比:水泥掺量、膨润土、缓
6、凝剂、水灰比分别为13%、0.22%、0.8%、0.5。经桩内垂直取样水泥土强度可达1.254.2保证桩体垂直度措施(1)在铺设道轨枕木处要整平整实,使道轨枕木在同一水平线上;(2)在开孔之前用水平尺对机械架进行校对,以确保桩体的垂直度达到要求;(3)用两台经纬仪对搅拌轴纵横向同时校正,确保搅拌轴垂直,从而达到对桩体垂直度的控制;(4)施工过程中随机对机座四周标高进行复测,确保机械处于水平状态施工,同时用经纬仪经常对搅拌轴进行垂直度复测,通过对机械的控制达到对桩体垂直度控制。4.3保证加固体强度均匀措施(1)压浆阶段时不允许发生断浆和输浆管道堵塞现象。若发生断桩,则在向下钻进50后再喷浆提升;
7、(2)采用“二喷二搅”施工工艺,第一次喷浆量控制在60%,第二次喷浆量控制在40%,且二次喷浆提升速度控制在0.5/;严禁桩顶漏喷现象发生,确保桩顶水泥土的强度;(3)搅拌头下沉到设计标高后,开启灰浆泵,将已拌制好的水泥浆压入地基土中,并边喷浆边搅拌约12;(4)控制重复搅拌提升速度在0.81.0/以内,以保证加固范围内每一深度均得到充分搅拌;(5)相邻桩的施工间隔时间不能超过24,否则喷浆时要适当多喷一些水泥浆,以保证桩间搭接强度;(6)预搅时,软土应完全搅拌切碎,以利于与水泥浆的均匀搅拌。4.4型钢的制作与插入起拔施工中采用工字钢,对接采用内菱形接桩法。为保证型钢表面平整光滑,其表面平整度
8、控制1以内,并应在菱形四角留10小孔。型钢拔出,减摩剂至关重要。因此,型钢表面应进行除锈,并在干燥条件下涂抹减摩剂,搬运使用应防止碰撞和强力擦挤。且搅拌桩顶制作围檩前,事先用牛皮纸将型钢包裹好进行隔离,以利拔桩。型钢应在水泥土初凝前插入。插入前应校正位置,设立导向装置,以保证垂直度小于1%,插入过程中,必须吊直型钢,尽量靠桩锤自重压沉。若压沉无法到位,再开启振动下沉至标高。型钢回收,采用2台液压千斤顶组成的起拔器夹持型钢顶升,使其松动,然后采用振动锤利用振动方式或采用卷扬机强力起拔,将型钢拔出。采用边拔型钢边进行注浆充填空隙的方法进行施工。5结束语采用工法作工作井(接收井),可以贴近建筑或管线施工,而不会引起明显的沉降破坏,这在城市建筑密集的旧城改造中由于有效保护原有建筑安全,并将对交通影响减至最小,意义很大。采用工法作工作(接收)井同常规钢筋混凝土沉井比较,工期可以缩短1/3。由于四周可不作防护,型钢又可回收,造价明显降低。施工中无泥浆排放,对环境无污染。笔者认为采用工法不但可以在顶管工作(接收)井中应用,对凡需采用深基支护的建(构)筑物都具有推广价值。
