[发明专利]一种硬质地层预成孔后注浆H型钢桩的施工工艺

说明书

技术领域

本发明属于建筑物的基坑支护领域，具体涉及一种硬质地层预成孔后注浆H型钢桩的施工工艺。

背景技术

H型钢桩作为基坑支护桩使用，具有施工速度快、无需养护、环保无污染、可回收、造价低等显著优势，在基坑支护工程中得到大量应用。若地下存在较硬土层，如老黄土、残积土、强风化及中风化岩层等，则钢桩沉桩十分困难，强行沉桩会对H型钢桩造成一定的损伤，会对H型钢桩的强度造成破坏，降低其支护功能，有时还会造成H型钢桩无法回收，增加了基坑的建造成本，目前对于该类情况，一般采用钻孔，然后将H型钢桩插入孔内、并固定；但是如果施工处的上层土质为易于坍塌的软质土层，例如淤泥质粘土、粉土和砂质土层时，在钻孔过程中常常会出现塌孔现象，使施工无法继续进行，在这种情况下，一般会更改基坑支护方案，更改为以下技术方案进行施工：

1、管内取土压入桩。这类桩是在预应力管桩或钢管桩内，用长螺旋钻钻进并取土，随着钻进的过程，管桩被慢慢压入土中，直到设计标高；然后在螺旋钻内压注水泥砂浆，边用钻头搅拌边将管桩压下，桩端构成水泥砂浆桩塞后将螺旋钻拔出，整根桩便完成；桩管不回收。

2、套管式钻机成孔结合灌注桩。先将套管压入需要的标高，然后用冲击式抓斗，短螺旋或斗筒式钻头将土取出，形成完全外套管护壁的桩孔，然后在桩孔内制作灌注桩；该工艺设备投入较多，相应成本较高，而且在硬土层中的施工非常复杂，常常产生桩孔倾斜、抓斗掉落和套管上拔困难等问题。

或者采用其它方式进行施工，但都是以预应力管桩或灌注桩为基础，总体建造成本均较高，并需相应地增加建筑工期。

为寻找更加合理的H型钢桩的沉桩方法，经过检索，发现专利号为201020685777.3和201120346465.4的实用新型专利中具有在较硬土层中沉桩的相关描述，这两个专利的主要技术如下：

专利号为201020685777.3的实用新型专利，公开了一种用于穿透岩土层的钢桩尖，包括钢管、一块筋板a、四块筋板b和法兰，筋板a设于法兰底盘下部的中心位置，筋板a的下部中间处开有一个U型槽，钢管插在该U型槽中，钢管外圈固定连接有四块筋板b，四块筋板b设于法兰下部并且分别均布在钢管外圈，法兰底盘的上表面边缘处有坡口；钢管是无缝钢管；筋板a和法兰、钢管和U型槽、四块筋板b和法兰、四块筋板b和钢管之间都通过焊接连接。在该实用新型中声称：提高了桩尖对硬质土层的切削力度，便于沉桩过程中桩尖周围土体的排出，提高沉桩效率。

采用该专利中的桩尖进行钢管桩施工，需要采用锤击法打桩，为了防止在打桩过程中出现桩体失稳现象，需要采用管壁较厚的钢管桩；但该桩尖不益用于H型钢桩的施工，这是由于H型钢桩非旋转体结构，在打桩过程中更易发生偏移，使H钢桩产生整体失稳，使H型钢桩报废，因此H型钢桩在锤击时必须有横向稳定措施，以防止在沉桩过程中发生失稳，常用的H型钢桩稳定措施是用活络包箍，但是由于H型钢桩在锤击时横向振动较大，包箍的损坏率较高，施工费用较高，这也是在地质条件不好时，较少采用H型钢桩的原因；将该专利桩尖用于H型钢桩的沉桩时，同样会产生上述问题，该专利桩尖无法有效用于H型钢桩的沉桩。

专利号为201120346465.4的实用新型专利，公开了一种引孔钢板桩，所述引孔钢板桩转角处的内侧位置焊接一无缝钢管，所述无缝钢管的第一端连接辅助高压射水组件，所述无缝钢管的第二端设有喷嘴口。在该专利中描述该技术造价较低、制作简单、施工方便，减少了引孔钢板桩的硬性损坏度，加快工期进程，在不用耗费太大力气稳固下沉引孔钢板桩的情况下达到减少损伤的目的。

该专利的申请日为2011年9月15，但实际上该技术的出现要远早于上述申请日，在2010年9月出版的由新日本制铁株式会社编写的《钢板桩施工指南手册》、和在2011年2月出版的由欧领特(中国)编写的《钢板桩工程手册》中，对该技术已经有比较详细的记载。在《钢板桩工程手册》一书中，明确记载：“在某些情况下，冲水可以使冲击、振动和静压法打桩更容易，在桩底冲水可以冲散底土，从而减少桩端阻力。另外，水会顺着桩表面回流至地面，从而减少桩周摩阻力和锁口摩阻力。”、“尽量用最少的水把桩打入，且桩最终应打入不射水的土层，确保不破坏墙体的阻水效果，且不在桩底产生孔隙进而减少桩的承载力。”、“高压喷射可用于极为密实的土层，以及采用日本静力压桩机时遇到的砂砾层。如果采用高压射水措施，那么用水量应与设备相符，且供排水措施应由客户和权威部门认可。高压喷射只有在工程师同意以及施工方案被认可的情况下才能实施。”。