專利名稱：在砂質(zhì)和軟土中建造地下連續(xù)鋼筋砼墻的方法
本技術(shù)屬于水利水電、土木建筑的地下基礎(chǔ)及工程施工領(lǐng)域。它特別適用于在砂質(zhì)和軟土地基中作為深基坑開挖時(shí)的支護(hù)結(jié)構(gòu)，并可作為地下建筑物的部分墻體或基礎(chǔ)。
一般在砂質(zhì)和軟土地基中開挖基坑時(shí)常會(huì)遇到地下水、流砂、流土、塌坡等難于處理的技術(shù)問題。在開挖范圍和深度不大時(shí)，通常在先開挖基坑后采用木結(jié)構(gòu)或鋼木結(jié)構(gòu)支撐。但在地下水位較高的深基坑開挖時(shí)需采用一些特殊的支護(hù)方法。目前在工程中常用的有沉井法。該法利用重力原理，把地面上預(yù)先澆筑的箱形鋼筋砼結(jié)構(gòu)體邊開挖、邊沉降、混凝土結(jié)構(gòu)體邊加高，一直沉降到預(yù)定的設(shè)計(jì)深度。這種方法往往由于地質(zhì)的不均勻性，混凝土沉箱各邊所受的摩阻力不等，致使沉箱不均勻下沉，乃至沉不下去。此外沉井法不能阻止底部出現(xiàn)的涌沙及涌水現(xiàn)象以及沉箱尺寸不可能做的過大;鋼板樁法鋼板樁目前在連接技術(shù)上尚不十分成熟，主要是接縫處不能十分緊密，仍會(huì)出現(xiàn)漏水、漏沙現(xiàn)象，此外鋼材用量較大，我國(guó)目前情況一般中小型工程解決大量鋼材尚有困難;高壓噴射注漿法該法利用高壓射水來破壞和劈裂土體，用水泥漿液或其他漿液填充灌注于土體孔隙中或混攪原土體物質(zhì)使之成為水泥和土體的混合體。該方法主要可以起到防滲作用，但是因其強(qiáng)度較低，特別是抗彎、抗拉強(qiáng)度更低，不能承受較大的水平荷載。
其他還有群井抽水降水法，則造價(jià)比較高，且需要連續(xù)作業(yè)，若一旦遇到停電等意外事故，可能造成前功盡棄的情況。
對(duì)于邊界條件較為復(fù)雜的深基坑開挖，如地下水位較高，流沙、流土嚴(yán)重，基坑附近有建筑物等情況，上述幾種方法均有一定局限性和不足之處。
本技術(shù)的目的是要在上述復(fù)雜邊界條件下解決一種既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的砂質(zhì)和軟土地基中深基坑開挖工程的支護(hù)結(jié)構(gòu)。在施工時(shí)它可以防止基坑邊坡坍滑和地下水滲漏，以確保工作人員的安全，臨近基坑的建筑物也不必拆遷，有利于加快施工進(jìn)度，施工結(jié)束后，它又可作為建筑物基礎(chǔ)的一部分或地下建筑物的墻壁，以節(jié)省工程開支。
本技術(shù)的解決方案是利用射水法造孔機(jī)10(另案申請(qǐng)專利)(圖1)預(yù)先在砂質(zhì)和軟土地基中造孔，利用專用設(shè)備(圖3-1、圖3-2)在孔中埋設(shè)鋼筋籠36，并澆注水下砼，造孔的孔位可按開挖邊界線排列(圖2)，預(yù)先放好樣，按次序編號(hào)，施工時(shí)要求間隔造孔，如第一批先造槽孔15-1中的1號(hào)、3號(hào)、5號(hào)、7號(hào)單號(hào)孔，并澆注砼成單塊槽板，一般第二天(最好不超過三天)接著造槽孔15-2中的2號(hào)、4號(hào)、6號(hào)(雙號(hào)孔槽板)，再接著第三批造槽孔15-1中的9號(hào)、11號(hào)、13號(hào)、15號(hào)單號(hào)孔，……。這樣就可在地下形成一個(gè)多邊形的連續(xù)鋼筋砼墻體。
本技術(shù)的具體內(nèi)容敘述如下射水法建造地下連續(xù)鋼筋砼墻是根據(jù)射流水力學(xué)原理，通過射水法造孔機(jī)10的射水噴嘴16形成射流力量破壞地層結(jié)構(gòu)，同時(shí)利用成形器13進(jìn)一步破壞地層并將地層切割成設(shè)計(jì)規(guī)格的槽孔。單個(gè)槽孔尺寸，寬度在22厘米以上，長(zhǎng)度120～200厘米，深度可達(dá)15～20米。成孔后向槽孔內(nèi)放置預(yù)先扎好的鋼筋籠36，安放時(shí)若碰撞孔壁即會(huì)造成塌孔，定位要準(zhǔn)確，要防止鋼筋籠36彎曲變形，以免影響混凝土澆注管35的安裝和墻板41鋼筋砼質(zhì)量等。
避免塌孔的措施在放鋼筋籠36的時(shí)候要繼續(xù)保持泥漿固壁壓水，即打完槽孔繼續(xù)保持泥漿水位于護(hù)筒14上口面平，以便槽孔中的泥漿水壓力繼續(xù)平衡于地下水和地層壓力，保持孔壁穩(wěn)定。鋼筋籠36要用焊接法加工，以保證籠體自身牢固和不變形，在放鋼筋籠時(shí)要注意平穩(wěn)和均勻地下放，勿使鋼筋籠36隨意撞擊孔壁;避免鋼筋籠彎曲的措施在槽孔中布設(shè)鋼筋和在地面上的梁、板布設(shè)鋼筋不同;地面上梁板鋼筋布設(shè)的位置基本上都很容易定位，在槽孔中鋼筋定位就比較困難，因此必須考慮先制成鋼筋籠，以固定鋼筋間的相對(duì)位置，鋼筋籠在槽孔中的位置則利用鋼筋籠支架31和活動(dòng)吊鉤33來固定。為了避免鋼筋籠彎曲可利用重力使鋼筋籠受拉，把鋼筋籠重量通過活動(dòng)吊鉤33傳送到支架31上，使鋼筋籠懸掛于槽孔中。
鋼筋籠支架31的長(zhǎng)寬尺寸要求大于護(hù)筒14的尺寸，它的高度也要高于護(hù)筒面，以便安裝時(shí)可套在護(hù)筒外面。活動(dòng)吊鉤33用來吊放鋼筋籠36，上面吊鉤柄可橫靠在鋼筋籠支架上31，以固定鋼筋籠的位置?；顒?dòng)吊鉤的長(zhǎng)度(h)要根據(jù)鋼筋籠設(shè)計(jì)高度(h1)、設(shè)計(jì)埋深(h2)和鋼筋籠支架的高度(h3)來確定，h＝h2+h3-h1放置鋼筋籠36的施工方法和步驟如下槽孔15-1或15-2打完后立即移動(dòng)造孔機(jī)10，安放好鋼筋籠支架31，將焊接好的鋼筋籠36豎起并平穩(wěn)地放入槽孔21或22內(nèi)(可利用砼澆筑機(jī)的起重設(shè)備吊裝)，當(dāng)鋼筋籠36接近全部放入槽孔21或22時(shí)，接上活動(dòng)吊鉤33，再繼續(xù)下放，鋼筋籠36下放至埋設(shè)深度時(shí)，將活動(dòng)吊鉤33按設(shè)計(jì)要求的位置橫靠在鋼筋籠支架31上。
通常一個(gè)槽孔內(nèi)設(shè)計(jì)有二個(gè)鋼筋籠，即按照上述有關(guān)步驟再放一個(gè)鋼筋籠。
當(dāng)水下砼澆筑到接近活動(dòng)吊鉤33位置時(shí)，活動(dòng)吊鉤33應(yīng)及時(shí)脫下，再繼續(xù)澆筑。
對(duì)于已建成的鋼筋砼墻板為了提高其承受水平荷載的能力，可在內(nèi)墻頂端加設(shè)支撐40，對(duì)于開挖基坑周邊為方形或矩形的鋼筋砼連續(xù)墻，支撐的形式可以是斜撐式鋼筋砼框架梁、格式鋼筋砼框架梁等，它不會(huì)妨礙今后基坑中建筑物的施工，這種結(jié)構(gòu)可使基坑建筑物施工有寬敞空間條件，不受干擾，同時(shí)使鋼筋砼框架梁的彎矩達(dá)到最小，做到既安全又經(jīng)濟(jì)，斜撐式鋼筋砼框架梁可見圖4-1。斜撐式鋼筋砼框架梁支撐墻板，可根據(jù)基坑開挖深度、地質(zhì)條件、水平荷載的大小，在垂直方向可以有三種形式1、頂部單支點(diǎn)支撐452、多支點(diǎn)支撐463、護(hù)筒式支撐47本技術(shù)與現(xiàn)有基坑支護(hù)技術(shù)相比較，具有適用范圍較廣，安全可靠，材料易解決、工期短、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)，尤其是在厚砂質(zhì)土、地下水位高的情況下，更能顯出其優(yōu)越性。
它與高壓噴射注漿法相比，高壓噴射注漿所建的防滲墻其強(qiáng)度較低，一般還低于純砼的強(qiáng)度;厚度一般較薄(定向高壓噴射厚度一般小于10厘米，高壓旋噴漿厚度雖然平均可達(dá)60厘米左右，但強(qiáng)度更低一般僅能達(dá)到5MPa)。根本不具有承擔(dān)較大的水平荷載的能力，且水泥用量很大約為本技術(shù)建墻的三倍。
本技術(shù)與沉井法相比，沉井法往往由于地質(zhì)不均勻性，造成沉井不均勻沉降乃至沉不下去。當(dāng)基坑范圍愈大，地質(zhì)就愈不均勻，基坑深度愈深，地層對(duì)沉井的摩阻力增加更大，因此下沉就更加困難，而且在抽水開挖過程中時(shí)常會(huì)出現(xiàn)沉井底部涌沙、涌土現(xiàn)象，仍會(huì)造成基坑周圍地面坍落，危及鄰近建筑物的安全。
鋼板樁法，鋼板樁接縫不易處理好會(huì)出現(xiàn)漏水漏沙現(xiàn)象，另外解決大量鋼材也有困難，鋼板樁施工時(shí)噪音及震動(dòng)都很大，對(duì)鄰近建筑物有較大的影響。
井群降水法。它需要在基坑周圍預(yù)先打井，然后抽水將地下水位下降至基坑開挖深度以下，在砂質(zhì)地抽水，降深愈大抽水影響半徑也愈大，一般可達(dá)200～400米以外，要連續(xù)幾個(gè)晝夜不停地抽水并且需把水遠(yuǎn)排到影響半徑以外的地方，才能把地下水位降下來，一旦因停電而停止抽水，水位會(huì)很快恢復(fù)上升而前功盡棄。如果靠近江河等水源地，地下水位下降就更加困難。地下水位下降還將影響附近建筑物的沉降。
本技術(shù)與用潛水電鉆、沖擊式鉆或其他方法鉆孔法建造槽孔相比。本技術(shù)主要在于槽孔中可以放置鋼筋，建成鋼筋砼墻。射水法造孔的厚度最小為22厘米，潛水電鉆組合鉆孔最小厚度為45厘米，沖擊式鉆孔厚度一般在65厘米，其他鉆孔如螺紋鉆孔厚度一般也在45厘米以上，如果其孔徑改小則孔數(shù)就要大大增加，工效就會(huì)大大地降低。因此射水法是最經(jīng)濟(jì)的造孔方法。
綜上所述本技術(shù)在沙質(zhì)和軟土中作為深基坑開挖時(shí)的支護(hù)，特別是在結(jié)合建造地下室墻壁時(shí)為最佳的方案。


圖1射水法造孔機(jī)示意圖10射水法造孔機(jī)11鐵軌12機(jī)架13成型器14護(hù)筒15槽孔16射水器噴咀17水泵18導(dǎo)向裝置19卷揚(yáng)機(jī)圖2地下墻板施工順序圖15-1單號(hào)孔15-2雙號(hào)孔圖3-1鋼筋籠施工正視3-2鋼筋籠施工側(cè)視圖31鋼筋支架32砼漏斗33活動(dòng)吊鉤34槽孔壁
35導(dǎo)管36鋼筋籠圖4-1斜撐式鋼筋砼框架梁平面4-2斜撐式鋼筋砼框架梁剖面圖40鋼筋砼框架梁41射水法造的砼墻42斜撐45單支點(diǎn)式46雙支點(diǎn)式47護(hù)筒式某廠主車間基坑開挖的處理可作為本技術(shù)方案的實(shí)施例。根據(jù)該廠主車間基坑樁承臺(tái)外緣尺寸要求基坑開挖為16.7×12.2米2，深度6.0米?？⒐ず蟮匿摻铐艙跬两厮畨Ψ秶鸀?9.1×15.2米2，深度平均為9.35米。共建造54塊槽板，周邊全長(zhǎng)68.8米，槽板厚0.22米，造墻面積643.37米2，鋼筋籠設(shè)計(jì)埋深9.0米，鋼筋籠設(shè)計(jì)高度6.5米，單個(gè)凈重72公斤，墻內(nèi)壁用斜撐式鋼筋砼框架梁，根據(jù)開挖的基坑土質(zhì)情況，采用頂部單支點(diǎn)支撐方案;從基坑開挖后的效果看，本技術(shù)是十分成功的。開挖出的墻面比較平整，垂直度誤差小于1/300，絕大部分墻面和接縫無滲水現(xiàn)象，在所有54條接縫中僅有二處發(fā)生漏水，經(jīng)棉絮等堵塞處理，一條完全堵死，另一條僅漏小水，不影響施工，整個(gè)基坑的土、沙開挖均在水上進(jìn)行，保證了施工順利進(jìn)行。對(duì)鄰近建筑物的安全也無不利影響，在基坑南面10米處有二層磚木結(jié)構(gòu)的面粉車間，西面15米處為單層配電房，按原設(shè)計(jì)要求擋土截水墻周圍要卸荷，但在幾個(gè)月的施工期間不但沒有卸荷反而變?yōu)闂壨翀?chǎng)地增加了壓載。在這種情況下上述面粉車間及配電房都看不出明顯沉陷、裂縫等異常現(xiàn)象。
通過本實(shí)例證明，采用射水法建造地下鋼筋砼墻的技術(shù)是成功的。根據(jù)工程單位的估算其經(jīng)濟(jì)效益是十分明顯的。本技術(shù)與其他處理方法經(jīng)濟(jì)效益比較的情況如下表:

權(quán)利要求
1.一種在砂質(zhì)和軟土地基中進(jìn)行深基坑開挖時(shí)用的支撐結(jié)構(gòu)，其特征是在基坑開挖之前采用射水法造孔機(jī)10沿著基坑開挖的設(shè)計(jì)邊線等距間隔造槽孔15-1或15-2，造孔時(shí)采用泥漿壓水固壁，成孔后在孔內(nèi)放置鋼筋籠36，再澆注水下砼形成間隔單孔鋼筋砼墻板41，第二階段將留下的間隔孔位成孔和進(jìn)行鋼筋砼澆注，完成后即形成地下連續(xù)鋼筋砼墻板41，它在隨后的基坑開挖施工時(shí)可作為防滲和承受水平荷載的支撐結(jié)構(gòu)，施工后可成為地下建筑物或基礎(chǔ)的一個(gè)部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的鋼筋砼墻板中的鋼筋籠36其特征是鋼筋之間采用焊接方法聯(lián)結(jié)，在放置鋼筋籠36時(shí)繼續(xù)保持槽孔中的泥漿壓水固壁，鋼筋籠36要均勻下放，并利用套在護(hù)筒14上的專用支架31及活動(dòng)吊鉤33來固定，懸掛在槽孔中的鋼筋籠36底部與槽孔底之間留有一定的間距。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的鋼筋砼墻板其特征是可在墻板的內(nèi)墻加設(shè)支撐40以承受較大的水平外荷載支撐的形式可以是斜撐式鋼筋砼框架梁、格式鋼筋砼框架梁，支撐在垂直方向可根據(jù)基坑開挖深度、地質(zhì)條件、水平荷載的大小等情況可布置成頂部單支點(diǎn)支撐45、多支點(diǎn)支撐46、護(hù)筒式支撐47等形式。
全文摘要
一種在砂質(zhì)和軟土中建造地下連續(xù)鋼筋砼墻的方法，它利用射水法造孔機(jī)成孔，單孔的平面尺寸約為120×22厘米
文檔編號(hào)E02D29/02GK1040839SQ89104579
公開日1990年3月28日 申請(qǐng)日期1989年6月30日 優(yōu)先權(quán)日1989年6月30日
發(fā)明者袁曉星, 李必峰, 翁義深, 韓德生, 宋明如 申請(qǐng)人:福建省水利水電科研所