專利名稱：用于上軟下硬土層的超深t形槽壁樁及其成槽施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑基礎(chǔ)工程領(lǐng)域，尤其涉及樁基礎(chǔ)及成槽施工方法的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
槽壁樁是采用地下連續(xù)墻成墻工藝形成矩形截面樁作為建筑物、構(gòu)筑物的基礎(chǔ)形式，承受上部結(jié)構(gòu)荷載。與常規(guī)的鉆孔樁、預(yù)制樁基礎(chǔ)相比，槽壁樁具有豎向承載能力高、剛度大，可根據(jù)墻體布置靈活調(diào)整基礎(chǔ)水平剛度等特點(diǎn)，可在工程應(yīng)用中取代常規(guī)的鉆孔樁、預(yù)制樁基礎(chǔ)，直接作為建筑物的單樁或群樁基礎(chǔ)。槽壁樁在國(guó)外得到了長(zhǎng)足的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)高層建筑的深基礎(chǔ)工程中應(yīng)用較為常見，深基礎(chǔ)工程在基坑施工階段常采用槽壁樁作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，而在正常使用階段槽壁樁又作為地下室結(jié)構(gòu)外墻和墻下承重的樁基礎(chǔ)使用，使槽壁樁發(fā)揮3種使用功能，經(jīng)濟(jì)效益較為顯著。但由于受到自身截面形狀的影響，槽壁樁的長(zhǎng)短邊方向的水平剛度差異較大，當(dāng)水平荷載的作用方向平行于槽壁樁的長(zhǎng)邊方向時(shí)，由于該方向的截面模量較大受力較為合理。但當(dāng)水平荷載的作用方向平行于槽壁樁的短邊方向時(shí)，由于該方向的截面模量較小受力較為不利。而T形槽壁樁則可以比矩形截面槽壁樁較好地確保槽壁樁在兩個(gè)正交方向的剛度和受力均勻性，加強(qiáng)水平荷載作用方向的剛度，在整體上提高對(duì)水平荷載的抵抗能力。同等截面積的T形槽壁樁與鉆孔樁、方樁相比，其截面周長(zhǎng)大，增大了與土層接觸面，增加了 T形槽壁樁的側(cè)壁摩阻力以及端承力，從而提高了 T形槽壁樁的豎向承載能力，同時(shí)其截面模量大，也可承受更大的水平荷載，可將其應(yīng)用到上部軟弱土層厚、持力層埋深大、承受的土壓力大、結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)期間對(duì)沉降要求嚴(yán)格等剛度要求突出的工程，例如大型碼頭工程，可減少碼頭的工后沉降和水平位移，在降低工程造價(jià)的同時(shí)，提高結(jié)構(gòu)使用性能，具有明顯經(jīng)濟(jì)性，公開號(hào)為CN201962688U，
公開日為2011.09. 07，發(fā)明名稱為“地下連續(xù)墻碼頭樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)”的中國(guó)實(shí)用新型對(duì)此有詳細(xì)描述。槽壁樁較多采用液壓抓斗成槽機(jī)進(jìn)行成槽施工，但與常規(guī)的矩形截面槽壁樁相比，槽孔深度超過50m的超深T形槽壁樁在覆蓋層上部為軟弱土層而下部為硬土層時(shí)的成槽施工難度大，在于存在成槽施工的兩個(gè)主要技術(shù)難題(I)T形槽壁的陽(yáng)角部位土體呈兩面臨空狀態(tài)，施工過程中槽壁擾動(dòng)多，槽壁容易整體失穩(wěn)或局部坍塌，樁底沉渣厚度過大，施工風(fēng)險(xiǎn)很高；(2)常規(guī)液壓抓斗成槽機(jī)在下部硬土層的標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)超過30擊時(shí)，則挖掘速度下降較快，當(dāng)超過50擊則挖掘效率會(huì)急劇下降，對(duì)成槽機(jī)的切削能力、糾偏功能及成槽工藝是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，成槽速度僅為0. 3 0. 5m/h ； (3)成槽的垂直精度很難保證，但T形槽壁的垂直精度要求高，如《港口工程地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》(JTJ303-2003)規(guī)定的垂直精度控制1/150并不適用于槽深30m以下的T形槽壁樁施工，垂直精度必須達(dá)到1/300以上，否則即使控制好T形槽壁樁的鋼筋籠的起吊變形，只要T形槽壁的垂直精度有1個(gè)方向達(dá)不到要求，其鋼筋籠就會(huì)被卡住而無(wú)法順利下放到位。因此，上軟下硬土層條件下應(yīng)用超深T形槽壁樁時(shí)，目前為解決成槽施工的上述主要技術(shù)難題采取的技術(shù)手段，一是在成槽方法上普遍采用雙輪銑槽機(jī)銑削成槽，或者是“抓銑結(jié)合”的成槽方法，如公開號(hào)為CN101289853，
公開日為2008. 10. 22，發(fā)明名稱為“軟土地區(qū)地下連續(xù)墻成槽的施工方法”的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)所述，即對(duì)于上部軟弱土層采用液壓抓斗成槽機(jī)成槽，進(jìn)入硬土層后采用雙輪銑槽機(jī)銑削成槽；二是設(shè)計(jì)方案上，T形槽壁樁設(shè)計(jì)時(shí)布置T形截面不通到樁底，只在槽壁樁的上部30 40m深度范圍內(nèi)采用T形截面，往下則取消T形截面的兩側(cè)翼緣；或者設(shè)計(jì)時(shí)為降低液壓抓斗成槽機(jī)的成槽施工難度，干脆將T形槽壁樁的槽孔深度設(shè)計(jì)成不超過50m。(1)設(shè)計(jì)方案上存在的問題T形槽壁樁采取只在上部30 40m深度范圍內(nèi)采用T形截面，往下則取消T形截面的兩側(cè)翼緣的設(shè)計(jì)方案時(shí)，雖然可以降低成槽工藝方法和控制的難度，在槽壁的垂直精度滿足1/150情況下，將其鋼筋籠順利下放到位，但如此一來也減少了該槽壁樁下部的截面積及與土層接觸面積，減少了 T形槽壁樁的側(cè)壁摩阻力、端承力以及水平剛度，從而降低了 T形槽壁樁的豎向承載能力和水平荷載的抵抗能力，削弱了應(yīng)用超深T形槽壁樁的工程意義。這種T形槽壁樁實(shí)際上已經(jīng)不是真正意義上的超深T形槽壁樁。(2)成槽方法上存在的問題雙輪銑槽機(jī)銑削成槽對(duì)土層適應(yīng)性強(qiáng)，可用于銑削人工填筑層、粉細(xì)砂層、砂層和強(qiáng)風(fēng)化基巖層，自帶有垂直精度檢測(cè)裝置和液壓糾編裝置，具有銑削效率及成槽垂直精度高、成槽孔形規(guī)則、槽壁的防坍塌能夠得到保證、清孔效果好等明顯的特點(diǎn)，但雙輪銑槽機(jī)設(shè)備龐大，對(duì)場(chǎng)地要求較高；配套設(shè)備較多，場(chǎng)地需用面積較大；國(guó)內(nèi)目前使用的雙輪銑槽機(jī)主要為進(jìn)口設(shè)備，并且數(shù)量相對(duì)很少，如在使用過程中主要零配件損壞，必須從國(guó)外進(jìn)口，對(duì)工程進(jìn)度將產(chǎn)生重大影響，滿足不了施工進(jìn)度要求，維修費(fèi)用和技術(shù)要求也高。雙輪銑槽機(jī)的租賃費(fèi)用昂貴，若采取購(gòu)置方式，由于整機(jī)及零配件價(jià)格昂貴，一次性投入巨大，成本高昂。液壓抓斗成槽機(jī)是目前國(guó)內(nèi)使用最為普遍的成槽設(shè)備，數(shù)量也較多；該類型設(shè)備的閉合力大，挖槽能力強(qiáng)，并且多設(shè)有電腦測(cè)斜和液壓糾編裝置，可以保證較高效率、高質(zhì)量地挖槽，適合于粘性土、砂質(zhì)土的覆蓋層直接抓挖施工。但挖槽深度超過50m或者標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)達(dá)50擊的土層中，工效較低。由于液壓抓斗成槽機(jī)的抓斗頻繁上下抓土、出土，對(duì)槽壁擾動(dòng)多，不利于槽壁的穩(wěn)定。液壓抓斗成槽機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)，購(gòu)置或租賃成本、維護(hù)費(fèi)用較低，維修也較簡(jiǎn)便；但與雙輪銑槽機(jī)相比，要求液壓抓斗成槽機(jī)開挖的槽壁垂直精度達(dá)到1/300以上的控制難度較大，也需要另外配備清孔設(shè)備進(jìn)行清孔。具體綜合比較見表1所示，其中對(duì)液壓抓斗成槽機(jī)則重點(diǎn)比較了國(guó)內(nèi)使用較多的上海寶峨和上海金泰兩個(gè)品牌的產(chǎn)品。表1成槽工藝方法及設(shè)備對(duì)比
權(quán)利要求
1.用于上軟下硬土層的超深T形槽壁樁的成槽施工方法，其特征在于包括以下步驟(1)導(dǎo)墻施工前對(duì)T形槽壁的每個(gè)陽(yáng)角處進(jìn)行軟弱土體的預(yù)加固處理；(2)開挖導(dǎo)墻基坑，并對(duì)導(dǎo)墻底部區(qū)域存在的極軟弱土層進(jìn)行處理，使導(dǎo)墻基底的承載力彡 IOOkPa ；(3)采取“鉆抓結(jié)合”的成槽施工方式，采用大型旋挖鉆機(jī)施工引導(dǎo)孔至樁底，T形槽壁樁的兩翼對(duì)稱位置各挖鉆一個(gè)引導(dǎo)孔，T形槽壁樁的腹板位置挖鉆一個(gè)或兩個(gè)引導(dǎo)孔，再用液壓抓斗成槽機(jī)按先翼板后腹板的抓土順序進(jìn)行挖槽施工，最后用泥漿凈化濾砂機(jī)配合氣舉反循環(huán)設(shè)備清孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的施工方法，其特征在于在步驟(1)導(dǎo)墻施工前，對(duì)T形槽壁的每個(gè)陽(yáng)角處施工3根水泥攪拌樁以對(duì)軟弱土體進(jìn)行預(yù)加固處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的施工方法，其特征在于步驟O)中對(duì)導(dǎo)墻底部區(qū)域進(jìn)行土體處理的方式包括換填并碾壓密實(shí)，或高壓旋噴加固處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的施工方法，其特征在于成槽施工時(shí)，采用高屈服型膨潤(rùn)土、 重晶石粉及CMC配制的復(fù)合膨潤(rùn)土泥漿進(jìn)行護(hù)壁，泥漿中摻入重晶石粉來提高泥漿密度到1.25g/cm3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的施工方法，其特征在于所述“鉆抓結(jié)合”的成槽施工方式以 1臺(tái)旋挖鉆機(jī)、2臺(tái)液壓抓斗成槽機(jī)、1套清孔設(shè)備配成一組成槽設(shè)備，其中所述清孔設(shè)備由 1臺(tái)泥漿凈化濾砂機(jī)、2臺(tái)空壓機(jī)及若干導(dǎo)管組成；2臺(tái)液壓抓斗成槽機(jī)按不同的挖槽深度進(jìn)行流水施工，第1臺(tái)負(fù)責(zé)槽孔0 40m深度的挖槽施工，第2臺(tái)則負(fù)責(zé)槽孔40m 設(shè)計(jì)深度的挖槽施工。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的施工方法，其特征在于所述T形槽壁樁的槽孔深度為55 65m,樁體的翼板及腹板的厚度相同，為0. 8 1. 2m，翼板的長(zhǎng)度為2. 8m，腹板的長(zhǎng)度為2.5 4. 2mο
7.根據(jù)權(quán)利要求7所述的施工方法，其特征在于所述腹板長(zhǎng)度為2.5 2. 8m，采用三鉆二抓施工方式，T形槽壁樁的翼板兩末端位置分別對(duì)稱地挖鉆一個(gè)引導(dǎo)孔，T形槽壁樁腹板在遠(yuǎn)離兩翼的一端挖鉆一個(gè)引導(dǎo)孔，在使用液壓抓斗成槽機(jī)時(shí)先對(duì)翼板兩引導(dǎo)孔間位置挖槽施工，接著對(duì)翼板與腹板引導(dǎo)孔間位置挖槽施工。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的施工方法，其特征在于所述腹板長(zhǎng)度為3.4 4. 2m，采用四鉆三抓施工方式，T形槽壁樁的翼板兩末端位置分別對(duì)稱地挖鉆一個(gè)引導(dǎo)孔，T形槽壁樁的腹板在遠(yuǎn)離兩翼及靠近兩翼的位置分別挖鉆一個(gè)引導(dǎo)孔，在使用液壓抓斗成槽機(jī)時(shí)先對(duì)翼板兩引導(dǎo)孔間位置挖槽施工，接著對(duì)腹板兩引導(dǎo)孔間位置挖槽施工，最后對(duì)翼板與腹板近翼引導(dǎo)孔間位置挖槽施工。
9.應(yīng)用如權(quán)利要求1 8任一施工方法所得的用于上軟下硬土層的超深T形槽壁樁。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于上軟下硬土層的超深T形槽壁樁，其特征在于T形槽壁樁的翼板及腹板的端頭位置為外張的半圓形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于上軟下硬土層的超深T形槽壁樁及其成槽施工方法，其中施工步驟包括(1)對(duì)T形槽壁的每個(gè)陽(yáng)角處進(jìn)行軟弱土體的預(yù)加固處理；(2)開挖導(dǎo)墻基坑，并對(duì)導(dǎo)墻底部區(qū)域存在的極軟弱土層進(jìn)行處理，使導(dǎo)墻基底的承載力≥100kPa；(3)采取“鉆抓結(jié)合”的成槽施工方式。采用本發(fā)明的方法可較大幅度地提高成槽施工效率，降低成本，具有顯著的經(jīng)濟(jì)性。
文檔編號(hào)E02F5/02GK102561361SQ20121005498
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月5日
發(fā)明者劉天云, 周翰斌, 林治平, 榮勁松, 陳日勝, 陳米 申請(qǐng)人:中交四航局第一工程有限公司, 中交第四航務(wù)工程局有限公司