本发明专利技术涉及基坑施工，尤其涉及岩石基础上的基坑施工方法。本发明专利技术吊脚嵌岩灌注桩围护基坑开挖方法，步骤一：分析地层土质，确定围护桩脚最小围岩厚度；步骤二：施工嵌岩灌注桩，设置后注浆孔；步骤三：施工预裂药孔；步骤四：用静力破碎剂破碎开挖基岩；步骤五：基坑结构原槽浇筑。本发明专利技术避免了开挖发生事故，保证施工成本和工期。
【技术实现步骤摘要】
吊脚嵌岩灌注桩围护基坑开挖方法
本专利技术涉及基坑施工，尤其涉及岩石基础上的基坑施工方法。
技术介绍
在沿海流塑淤泥软土，剥蚀残丘地貌地区，许多流塑淤泥土层中下卧花岗岩层埋深在4~7m，其间建设的地下管沟等基坑需要进行岩石开挖。在淤泥下卧花岗岩的地层，通常基坑采用冲孔嵌岩桩围护，但由于基岩坚硬，增加冲孔桩深度工期及费用成本较高，且地层岩面起伏较大，采用增加内支撑方式会影响结构施工，采用锚杆形式受淤泥地质影响不可行。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术的缺陷，提供一种吊脚嵌岩灌注桩围护基坑开挖方法。本专利技术避免了开挖发生事故，保证施工成本和工期。本专利技术是这样实现的：一种吊脚嵌岩灌注桩围护基坑开挖方法，它包括：步骤一：分析地层土质，确定围护桩脚最小围岩厚度；包括：a)根据基坑断面，分析地质土层及地勘报告，取纵向单位长度基坑作为研究对象，把空间问题转化为平面问题，根据土层的厚度、天然重度、内摩擦角和粘聚力计算围护桩桩后土体的主动土压力，计算公式为：式中：e：主动土压力，kpa；γ：土的天然重度，KN/m³；s：土的深度，m；Φ:土的内摩擦角，°；C：土的粘聚力，kpa；主动土压力的合力为E，E=0.5e*s，合力作用点在2s/3深度处，支护桩受到的围岩压力为p；b)对于带内支撑嵌岩灌注桩围护基坑，假设支护桩嵌固深度为z，则围岩压力合力为pz，距离支撑力T作用点a+0.5z，E距支撑力T作用点d的距离为a-s/3,主动土压力和围岩压力对T点取矩，由ΣMT=0，即：式中：a:支撑中心到围岩顶面的距离，m；γ：土的天然重度，kn/m³；s:基坑深度，m；c：粘聚力，kpa；φ：内摩擦角，°；p：围岩压力，kpa；z：嵌固深度;解该方程可求得桩脚围岩压力p值大小；桩底部围岩截面弯矩最大，Mmax=0.5pz2，围岩允许拉应力为<σ>,围岩截面抗弯模量为W=h2/6,为了使围岩处于安全工作状态，需满足：W≥Mmax/<σ>,即h2/6≥0.5pz2/<σ>，可求得围岩厚度最小值h，实际取值根据基坑安全等级乘以大于1的安全系数；取不同的嵌固深度z，通过上述步骤计算相应的围岩厚度h，从工期、造价和安全角度综合考虑确定嵌固深度和围岩厚度；步骤二：施工嵌岩灌注桩，设置后注浆孔；包括：a）根据步骤一中确定的最小围岩厚度进行放线，确定灌注桩桩位，并根据步骤一中确定的嵌固深度进行冲孔或钻孔桩施工；b）在围护灌注桩钢筋笼安装完毕，清孔后，在桩孔钢筋笼内预埋通长注浆管;步骤三：施工预裂药孔；包括:a)在围护灌注桩施工完成后的养护期内，进行预裂药孔施工,药孔的布置原则为:以基坑中心线向两边排孔布置,中间孔径最大,向两边孔径逐渐减小，各自按照1#、2#、3#、4#编号，左右两边最外侧药孔紧贴围岩边线布置；孔径20mm-100mm,对于花岗岩层可选择80mm、42mm、20mm孔径，孔深为基坑深度,药孔纵、横向间距为6d-7d(d为孔径),呈梅花形布置;b)每施工完一个药孔后全孔用砂灌孔封闭;步骤四：基岩破碎开挖；包括:a)灌注桩养护龄期结束后进行基坑开挖,严格按照先撑后挖原则，开挖至基岩面,观察基岩面裂隙发育程度：若桩脚部位基岩存在裂隙，则需用通过围护灌注桩中预留的注浆孔进行注浆补强，一般情况选用42.5早强水泥，水灰比0.5，注浆压力0.8~3Mpa；b)基岩开挖采用静力破碎剂胀碎开挖方式，根据基坑的深度分层破碎开挖，开挖方式从基坑中对称向围护桩侧推进;c)基坑中线位置0#孔的Ф80作为初始孔，充当应力释放的临空面，其余孔为装药孔；步骤五：基坑结构原槽浇筑;包括：静力破碎完毕后把岩面凿平，由于基坑四周是岩石包围，可把四周岩面作为模板，直接在基槽内绑扎钢筋浇筑混凝土，当基坑内结构物高于原基岩面标高时从原基岩面开始支模板。所述的吊脚嵌岩灌注桩围护基坑开挖方法，所述步骤一中还包括，c)对于花岗岩层带内支撑吊脚围护桩基坑，围护桩最小嵌岩深度和最小围岩厚度：最小嵌岩深度z=1.5~2D,D为围护桩桩径，最小围岩厚度h=2~3D；注浆管采用钢管或硬质PVC管，管径30~60mm，管端深达桩底，下管端约500mm范围设置梅花形注浆孔，孔径5~8mm，间距30mm，注浆梅花孔用橡皮套包裹防止堵塞，注浆管上端露出灌注桩冠梁顶标高20cm。所述的吊脚嵌岩灌注桩围护基坑开挖方法，所述步骤四中破碎开挖步骤包括：第一步:清除1#药孔内的部分砂,清除到第Ⅰ级开挖线标高，然后装静力破碎剂，装至4/5深度后用砂包封堵，静力破碎剂膨胀后岩石向0#孔临空面方向破裂，岩石破碎完毕后清除散落碎石；第二步：清除0#、1#和2#药孔内的砂，清除到第Ⅱ级开挖线标高后往1#和2#药孔装静力破碎剂，装至4/5深度后用砂包封堵，静力破碎剂膨胀后岩石向临空面方向破裂，破裂完毕后清除散落碎石；第三步：清除0#、1#、2#和3#药孔内的砂，清除到第Ⅲ级开挖线标高后往1#、2#和3#药孔内装静力破碎剂，装至4/5深度后用砂包封堵，静力破碎剂膨胀后岩石向临空面方向破裂，破裂完毕后清除散落碎石；第四步：清除0#、1#、2#、3#和4#药孔内的砂，清除到第Ⅳ级开挖线标高后往1#、2#、3#和4#药孔装静力破碎剂，装至4/5深度后用砂包封堵，静力破碎剂膨胀后岩石向临空面方向破裂，破裂完毕后清除散落碎石。本专利技术是采用较浅的冲孔围护桩嵌岩深度，形成吊脚桩围护基坑，通过在桩脚预留一定厚度的围岩来确保围护墙脚水平抗力，通过基坑内控制性静力破碎方法来实现基岩无振动开挖，从而确保基坑安全。本专利技术能够大大降低嵌岩灌注桩的入岩深度，节约灌注桩施工工期和成本，同时提出了一种计算吊脚嵌岩灌注桩嵌固深度和围岩厚度的方法，为现场施工提供了科学的依据和安全保障；利用静力破碎的方式开挖基坑，有效保护了基坑支护结构及周围管线的安全，具有明显的经济效益和社会效益。具体实施方式本专利技术吊脚嵌岩灌注桩围护基坑开挖方法，采用较浅的冲孔围护桩嵌岩深度，形成吊脚桩围护基坑，通过在桩脚预留一定厚度的围岩来确保围护墙脚水平抗力，通过基坑内控制性静力破碎方法来实现基岩无振动开挖，从而确保基坑安全，提升基坑工程效益。本专利技术包括以下步骤：步骤一：分析地层土质，确定围护桩脚最小围岩厚度；步骤二：施工嵌岩灌注桩，设置后注浆孔；步骤三：施工预裂药孔；步骤四：基岩破碎开挖；步骤五：基坑结构原槽浇筑。所述的步骤一：分析地层土质，确定围护桩脚最小围岩厚度，要求包括：分析基坑地质土层及地勘报告，取纵向单位长度基坑作为研究对象，把空间问题转化为平面问题，根据土层的厚度、天然重度、内摩擦角和粘聚力计算围护桩桩后土体的主动土压力，计算公式为：式中：e：主动土压力，kpa；γ：土的天然重度，KN/m³；s：土的深度，m；Φ:土的内摩擦角，°；C：土的粘聚力，kpa；主动土压力的合力为E，E=0.5e*s，合力作用点在2s/3深度处，支护桩受到的围岩压力为p；b)对于带内支撑嵌岩灌注桩围护基坑，假设支护桩嵌固深度为z，则围岩压力合力为pz，距离支撑力T作用点a+0.5z，E距支撑力T作用点d的距离为a-s/3,主动土压力和围岩压力对T点取矩，由ΣMT=0，即：式中：a:支撑中心到围岩顶面的距离，m；γ：土的天然重度，kn/m³；｛｝s:基本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种吊脚嵌岩灌注桩围护基坑开挖方法，其特征在于，它包括：步骤一：分析地层土质，确定围护桩脚最小围岩厚度；包括：a)根据基坑断面，分析地质土层及地勘报告，取纵向单位长度基坑作为研究对象，把空间问题转化为平面问题，根据土层的厚度、天然重度、内摩擦角和粘聚力计算围护桩桩后土体的主动土压力，计算公式为：式中： e：主动土压力，kpa； γ：土的天然重度，KN/m³；s：土的深度，m； Φ: 土的内摩擦角，°； C： 土的粘聚力，kpa；主动土压力的合力为E，E=0.5e*s，合力作用点在2s/3深度处，支护桩受到的围岩压力为p；b)对于带内支撑嵌岩灌注桩围护基坑，假设支护桩嵌固深度为z，则围岩压力合力为pz，距离支撑力T作用点a+0.5z，E距支撑力T作用点d的距离为a‑s/3,主动土压力和围岩压力对T点取矩，由ΣM T = 0，即： 式中：a: 支撑中心到围岩顶面的距离，m； γ：土的天然重度，kn/m³； s: 基坑深度，m； c：粘聚力， kpa； φ：内摩擦角，°； p：围岩压力，kpa； z：嵌固深度;解该方程可求得桩脚围岩压力p值大小；桩底部围岩截面弯矩最大，Mmax = 0.5pz2，围岩允许拉应力为<σ>,围岩截面抗弯模量为W=h2/6,为了使围岩处于安全工作状态，需满足：W≥Mmax/<σ>,即h2/6≥0.5pz2/<σ>，可求得围岩厚度最小值h，实际取值根据基坑安全等级乘以大于1的安全系数；取不同的嵌固深度z，通过上述步骤计算相应的围岩厚度h，从工期、造价和安全角度综合考虑确定嵌固深度和围岩厚度；步骤二：施工嵌岩灌注桩，设置后注浆孔；包括： a）根据步骤一中确定的最小围岩厚度进行放线，确定灌注桩桩位，并根据步骤一中确定的嵌固深度进行冲孔或钻孔桩施工；b）在围护灌注桩钢筋笼安装完毕，清孔后，在桩孔钢筋笼内预埋通长注浆管;步骤三：施工预裂药孔；包括: a)在围护灌注桩施工完成后的养护期内，进行预裂药孔施工,药孔的布置原则为:以基坑中心线向两边排孔布置,中间孔径最大,向两边孔径逐渐减小，各自按照1#、2#、3#、4#编号，左右两边最外侧药孔紧贴围岩边线布置；孔径20mm‑100mm,对于花岗岩层可选择80 mm、42 mm、20mm孔径，孔深为基坑深度,药孔纵、横向间距为6d‑7d(d为孔径),呈梅花形布置; b) 每施工完一个药孔后全孔用砂灌孔封闭;步骤四：基岩破碎开挖；包括: a)灌注桩养护龄期结束后进行基坑开挖,严格按照先撑后挖原则，开挖至基岩面,观察基岩面裂隙发育程度：若桩脚部位基岩存在裂隙，则需用通过围护灌注桩中预留的注浆孔进行注浆补强，一般情况选用42.5早强水泥，水灰比0.5，注浆压力0.8~3Mpa；b)基岩开挖采用静力破碎剂胀碎开挖方式，根据基坑的深度分层破碎开挖，开挖方式从基坑中对称向围护桩侧推进；c)基坑中线位置0#孔的Ф80作为初始孔，充当应力释放的临空面，其余孔为装药孔；步骤五：基坑结构原槽浇筑;包括：静力破碎完毕后把岩面凿平，由于基坑四周是岩石包围，可把四周岩面作为模板，直接在基槽内绑扎钢筋浇筑混凝土，当基坑内结构物高于原基岩面标高时从原基岩面开始支模板。...
【技术特征摘要】
1.一种吊脚嵌岩灌注桩围护基坑开挖方法，其特征在于，它包括：步骤一：分析地层土质，确定围护桩脚最小围岩厚度；包括：a)根据基坑断面，分析地质土层及地勘报告，取纵向单位长度基坑作为研究对象，把空间问题转化为平面问题，根据土层的厚度、天然重度、内摩擦角和粘聚力计算围护桩桩后土体的主动土压力，计算公式为：式中：e：主动土压力，kpa；γ：土的天然重度，KN/m³；s：土的深度，m；Φ:土的内摩擦角，°；C：土的粘聚力，kpa；主动土压力的合力为E，E=0.5e*s，合力作用点在2s/3深度处，支护桩受到的围岩压力为p；b)对于带内支撑嵌岩灌注桩围护基坑，假设支护桩嵌固深度为z，则围岩压力合力为pz，距离支撑力T作用点a+0.5z，E距支撑力T作用点d的距离为a-s/3,主动土压力和围岩压力对T点取矩，由ΣMT=0，即：式中：a:支撑中心到围岩顶面的距离，m；γ：土的天然重度，kn/m³；s:土的深度，m；c：土粘聚力，kpa；φ：土的内摩擦角，°；p：围岩压力，kpa；z：嵌固深度;解该方程可求得桩脚围岩压力p值大小；桩底部围岩截面弯矩最大，Mmax=0.5pz2，围岩允许拉应力为<σ>,围岩截面抗弯模量为W=h2/6,为了使围岩处于安全工作状态，需满足：W≥Mmax/<σ>,即h2/6≥0.5pz2/<σ>，可求得围岩厚度最小值h，实际取值根据基坑安全等级乘以大于1的安全系数；取不同的嵌固深度z，通过上述步骤计算相应的围岩厚度h，从工期、造价和安全角度综合考虑确定嵌固深度和围岩厚度；步骤二：施工嵌岩灌注桩，设置后注浆孔；包括：a）根据步骤一中确定的最小围岩厚度进行放线，确定灌注桩桩位，并根据步骤一中确定的嵌固深度进行冲孔或钻孔桩施工；b）在围护灌注桩钢筋笼安装完毕，清孔后，在桩孔钢筋笼内预埋通长注浆管;步骤三：施工预裂药孔；包括:a)在围护灌注桩施工完成后的养护期内，进行预裂药孔施工,药孔的布置原则为:以基坑中心线向两边排孔布置,中间孔径最大,向两边孔径逐渐减小，各自按照1#、2#、3#、4#编号，左右两边最外侧药孔紧贴围岩边线布置；孔径20mm-100mm,对于花岗岩层选择80mm、42mm、20mm孔径，孔深为基坑深度,药孔纵、横向间距为6d-7d，d为孔径,呈梅花形布置;b)每施工完一...
【专利技术属性】
技术研发人员：何健，孔维一，文登国，肖建波，代景艳，陈大刚，
申请(专利权)人：中国二十冶集团有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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