CN118814819B - 一种减少开挖沉降量的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土体改良领域，公开了一种减少开挖沉降量的施工方法，包括以下步骤：步骤一、在基坑周围靠近已建构筑物一侧施工围护桩；步骤二、开挖基坑，在围护桩上部钻第i个水平锚孔，水平锚孔由上至下依次设置，在第i个水平锚孔内插入中空锚杆，中空锚杆端部设有压浆件，压浆件上开有注浆孔；步骤三、封住锚孔，预留注浆管，通过注浆管从中空锚杆和水平锚孔侧壁之间进行首次注浆；步骤四、待首次注浆的浆液凝固后，从中空锚杆内进行压力注浆，直至浆液压力达到设计压力；步骤五、重复步骤二‑步骤四，直至完成i个中空锚杆的施工，以减小已建构筑物的沉降。

Description

一种减少开挖沉降量的施工方法

技术领域

本发明涉及开挖领域，具体涉及一种减少开挖沉降量的施工方法。

背景技术

深基坑具有开挖范围广、深度大等特点,在开挖过程中往往会导致周边的建筑物发生沉降过大从而导致建筑物倾斜、破坏和坍塌等安全事故。目前传统的做法就是在基坑围护结构与建筑物之间设置围护桩,起到变形隔断作用,对于坑外地层条件为土层时具有较好的效果。

然而,基坑开挖本身就会引起岩土受力结构的变化，对于一些含水量较高的土体，在围护桩施工过程中，对既有构造物侧面的土体进行扰动，从而导致已建构筑物单侧倾斜，进而导致已建构筑物单侧沉降，进一步导致安全事故。

发明内容

本发明意在提供一种减少开挖沉降量的施工方法，减小已建构筑物的沉降。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种减少开挖沉降量的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、在基坑周围靠近已建构筑物一侧施工围护桩；

步骤二、开挖基坑，在围护桩上部钻第i个水平锚孔，水平锚孔由上至下依次设置，在第i个水平锚孔内插入中空锚杆，中空锚杆端部设有压浆件，压浆件上开有注浆孔；

步骤三、封住锚孔，预留注浆管，通过注浆管从中空锚杆和水平锚孔侧壁之间进行首次注浆；

步骤四、待首次注浆的浆液凝固后，从中空锚杆内进行压力注浆，直至浆液压力达到设计压力；

步骤五、重复步骤二-步骤四，直至完成i个中空锚杆的施工。

本方案的有益效果为：

1.现有技术中，围护桩上的锚杆的作用通常为向围护桩提供拉力，防止围护桩倾覆，因此锚杆的设置方向通常为倾斜向下，锚杆深入基岩中寻找着力点；

而本方案中的中控锚杆，其主要作用为通过注浆的方式加强已建构筑物周围土体的强度，减少基坑开挖对已建构筑物周围土体的扰动，从而减小已建构筑物的沉降；i为围护桩上设置的水平锚孔的总数，第一个水平锚孔设置在最上方。

2.通过水平设置中空锚杆，使注浆的浆液能够快速靠近已建构筑物，从而使中空锚杆端部的土体和浆液结合，从而加强土体强度，防止已建构筑物沉降。

3.现有的中空锚杆上不同位置上通常开有多个注浆孔，以便于浆液从中空锚杆的各个位置进入土体中进行结合加强，从而加强中空锚杆和土体的连接强度；

而本方案的主要目的在于，通过中空锚杆将浆液输送到靠近已建构筑物的区域，并加强该区域的土体强度，防止已建构筑物沉降；一般来说，由于注浆位置在锚孔的洞口处，越靠近锚孔，浆液压力越大，浆液在土体里扩散的范围越大，越远离锚孔，浆液压力得到释放，浆液在土体里扩散的范围越小；因此，本方案中的中空锚杆不同位置上并未开有多个注浆孔，仅在中控锚杆端部设置注浆孔，使浆液注入锚孔的位置改变为中空锚杆端部，即最靠近已建构筑物的位置，浆液优先在该区域扩散并和土体结合强化，然后浆液再通过中控锚杆和锚孔侧壁之间的空间回流，最终填满所有空间。

4.首次注浆后，浆液凝固并达到一定强度形成凝固浆液，由于浆液的收缩，会在中空锚杆周围形成一些微小的缝隙。这些缝隙如果不进行处理，可能会影响中空锚杆的固定效果和承载能力。此时再进行第二次的压力注浆，可以有效地填充这些缝隙，提高锚杆与周围介质的粘结力，同时，压力注浆的压力浆液本身最开始几乎不具有强度，但是在压力浆液的压力下，带动凝固浆液在土体内扩散，凝固浆液能够挤压扰动土体，配合压力浆液扩散更远的范围，加大了强化的土体范围，提升了强化效果，进而减小已建构筑物沉降。

进一步的，压浆件和水平锚孔侧壁间隙配合。

进一步的，压浆件为椭圆形空心球体，压浆件包括依次连接的回流部、分隔部和前端部，回流部和中空锚杆连接，回流部外表面朝向围护桩，分隔部的截面半径大于中空锚杆，分隔部和水平锚孔侧壁间隙配合，前端部外表面朝向土层深处，注浆孔包括回流注浆孔和端部注浆孔，回流注浆孔设置在回流部上，端部注浆孔设置在前端部上。

进一步的，回流注浆孔的孔径小于5mm。

进一步的，压浆件和水平锚孔之间的周向间隙小于6mm。

进一步的，步骤二中，水平锚孔钻进到基岩位置或已建构筑物边缘时，停止钻进，水平锚孔的长度的计算公式为：

Li≤Di；

Li≥L(i+1)；

当D(i+1)＞Li-△hi/tanθ时，L(i+1)＝Li-△hi/tanθ；

Li-由上至下，第i个水平锚孔的长度；

Di-第i个水平锚孔进口端至基岩的水平距离；

△hi-第i个水平锚孔和第i+1个水平锚孔的高度差；

θ-滑动面和水平面的夹角。

进一步的，步骤二中，中控锚杆的端部和锚孔底部之间留有余量；

步骤三中，以0.3-0.5mpa的压力进行首次注浆，浆液在首次注浆的压力下无法通过回流注浆孔或回流注浆孔的流量小于设计流量；

步骤四中，当首次注浆的浆液强度达到5mpa以上后，将中空锚杆端部推到锚孔底部，然后进行压力注浆，设计压力为4-5mpa，浆液在压力注浆的压力下通过回流注浆孔和端部注浆孔，达到设计压力后稳压2min以上。

进一步的，围护桩下部设有从上至下若干预应力锚索，预应力锚索的倾角从上到下依次递增。

本方案还有以下效果：

1.本方案中，通过控制回流注浆孔的孔径，保证浆液在首次注浆的压力下无法通过回流注浆孔或回流注浆孔的流量小于设计流量；

在设计流量下，首次注浆结束时，浆液无法填充压浆件的内部，即压力注浆时，浆液能够依次通过中控锚杆、压浆件和端部注浆孔；

然后，通过压力注浆，将浆液直接注入锚孔底部，浆液在锚孔底部扩散并和土体结合。

具体的，由于压浆件的分隔部和锚孔侧壁间隙配合，且在压浆件进入锚孔的过程中，锚孔内的孔渣将间隙填充，因此浆液难以从分隔部和锚孔侧壁之间的间隙回流；由于首次注浆时，浆液已经将中空锚杆和锚孔侧壁的空间填充，进一步加大了浆液从中空锚杆和锚孔侧壁之间的空间回流的难度。

因此，锚孔底部的浆液只能在压力的作用下，朝向已建构筑物一侧的土中扩散，从而加强已建构筑物周围土体的强度，防止已建构筑物沉降。

2.本方案的核心目的在于对已建构筑物附近的土体进行注浆加强，因此注浆位置位于土体中的扩散效果远高于在岩石中的扩散效果，因此，水平锚孔钻进到基岩位置，需要停止钻进，从而保证注浆效果。

3.将不同高度中空锚杆的端部连接成一条注浆中心线，用于表示注浆的范围和区域；而土体通常沿滑动面变形，注浆中心线的倾角大于滑动面的倾角，即可通过注浆同时加固滑动面上下的土体，增加土体的整体性和强度，从而有效减小土体变形。

4.为防止首次注浆中的浆液将回流注浆孔完全堵死，致使压力注浆时，浆液无法通过回流注浆孔，无法配合凝固浆液达到二次注浆扩大注浆范围的效果；

本方案在首次注浆前，中控锚杆的端部和锚孔底部之间留有余量，并在压力注浆前，将中空锚杆端部推到锚孔底部，使回流注浆孔和凝固浆液分离，从而疏通回流注浆孔，保证二次注浆(压力注浆)扩大注浆范围的效果得以实现。

5.预应力锚索包括自由段和锚固段，锚固段锚入岩土内的坚硬岩层中，自由段远离锚固段一端为预应力张拉端。由于同一锚固单元的两根预应力设置在同一高度，既预应力张拉端位于同一高度，两根预应力锚索的倾角差距越大，锚固段的距离越远，两根预应力锚索的锚固范围的重叠部分越小，两根预应力锚索的锚固总范围越大，锚固效果越好。

附图说明

图1为实施例的流程图；

图2为实施例的围护桩结构示意图；

图3为实施例的步骤二中的中空锚杆端部示意图；

图4为实施例的步骤三中的中空锚杆端部示意图；

图5为实施例的步骤四中的中空锚杆端部示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：已建构筑物1、围护桩2、中空锚杆3、压浆件4、回流部41、分隔部42、前端部43、回流注浆孔44、端部注浆孔45、预应力锚索5、凝固浆液6、岩土分界线71、滑动面72。

实施例

实施例基本如图1所示：一种减少开挖沉降量的施工方法，适用于山城地形、基坑附近存在已建构筑物1的工况，如图2所示，地形中包括基岩和土体，流程图如图1所示，包括以下步骤：

步骤一、在基坑周围靠近已建构筑物1一侧施工围护桩2；

步骤二、开挖基坑，在围护桩2上部钻第i个水平锚孔(i＝1，2，3，4，5)，水平锚孔由上至下依次设置，i为围护桩2上设置的水平锚孔的总数，第一个水平锚孔设置在最上方,水平锚孔之间的高度差均为△h，水平锚孔钻进到基岩位置或已建构筑物1边缘时，停止钻进，本实施例中，已建构筑物1边缘的定义为：距离已建构筑物1基础边缘5米的地方，通常根据已建构筑物1和围护桩2的平面图纸计算得出。

水平锚孔的长度的计算公式为：

Li≤Di；

Li≥L(i+1)；

当D(i+1)＞Li-△hi/tanθ时，L(i+1)＝Li-△hi/tanθ；

Li-由上至下，第i个水平锚孔的长度；

Di-第i个水平锚孔进口端至基岩的水平距离；

△hi-第i个水平锚孔和第i+1个水平锚孔的高度差，本实施例中△hi恒等于△h；

θ-水平面和如图2所示的滑动面72的夹角(滑坡体移动时，它与母体之间形成一个界面并沿其下滑，称为滑动面72)；

在水平锚孔内插入中空锚杆3，如图3所示，中空锚杆3端部设有压浆件4，压浆件4和水平锚孔侧壁间隙配合，压浆件4为椭圆形空心球体，椭圆形空心球体的长径水平设置，压浆件4包括依次连接的回流部41、分隔部42和前端部43，其中，分隔部42为椭圆形空心球体竖向高度最大的一部分，分隔部42的截面半径大于中空锚杆3，分隔部42和水平锚孔侧壁间隙配合，压浆件4和水平锚孔之间的周向间隙小于6mm，本实施例中，具体为5mm，回流部41和中空锚杆3连接且连通，回流部41外表面朝向围护桩2，前端部43外表面朝向土层深处，注浆孔包括回流注浆孔44和端部注浆孔45，回流注浆孔44周向开在回流部41上，回流注浆孔44的孔径为4mm，端部注浆孔45周向开在前端部43上,前端部43和锚孔底部之间留有余量,本实施例中，余量为100mm，图中的余量仅为示意，以实际数值为准；

步骤三、封住锚孔，预留中空锚杆左端进口和一个注浆管，如图4所示，以0.3-0.5mpa的压力,通过注浆管从中空锚杆3和水平锚孔侧壁之间进行首次注浆，浆液在首次注浆的压力下无法通过回流注浆孔44或回流注浆孔44的流量小于设计流量；

步骤四、当首次注浆的浆液强度达到5mpa以上后，如图5所示，将中空锚杆3端部推到锚孔底部，即将步骤二中留有的余量变为零，压浆件4的回流部41和首次注浆形成的凝固浆液6分离；

然后进行压力注浆，设计压力为4-5mpa，浆液在压力注浆的压力下通过回流注浆孔44和端部注浆孔45，达到设计压力后稳压2min以上，从中空锚杆3内进行压力注浆，直至浆液压力达到设计压力；

步骤五、重复步骤二-步骤四，直至完成五个中空锚杆3的施工；

步骤六，在围护桩2下部施工预应力锚索5；

如图2所示，围护桩2下部设有从上至下若干预应力锚索5，预应力锚索5的端部穿过岩土分界线71进入基岩内，岩土分界线71左侧为基岩，右侧为土体，预应力锚索5的倾角α从上到下依次递增。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (5)

1.一种减少开挖沉降量的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、在基坑周围靠近已建构筑物一侧施工围护桩；

步骤二、开挖基坑，在围护桩上部钻第i个水平锚孔，水平锚孔由上至下依次设置，在第i个水平锚孔内插入中空锚杆，中空锚杆端部设有压浆件，压浆件上开有注浆孔；

步骤三、封住锚孔，预留注浆管，通过注浆管从中空锚杆和水平锚孔侧壁之间进行首次注浆；

步骤四、待首次注浆的浆液凝固后，从中空锚杆内进行压力注浆，直至浆液压力达到设计压力；

步骤五、重复步骤二-步骤四，直至完成i个中空锚杆的施工；

压浆件为椭圆形空心球体，压浆件包括依次连接的回流部、分隔部和前端部，回流部和中空锚杆连接，回流部外表面朝向围护桩，分隔部的截面半径大于中空锚杆，分隔部和水平锚孔侧壁间隙配合，前端部外表面朝向土层深处，注浆孔包括回流注浆孔和端部注浆孔，回流注浆孔设置在回流部上，端部注浆孔设置在前端部上；

步骤二中，水平锚孔钻进到基岩位置或已建构筑物边缘时，停止钻进，水平锚孔的长度的计算公式为：

Li≤Di；

Li≥L(i+1)；

当D(i+1)＞Li-△hi/tanθ时，L(i+1)＝Li-△hi/tanθ；

Li-由上至下，第i个水平锚孔的长度；

Di-第i个水平锚孔进口端至基岩的水平距离；

△hi-第i个水平锚孔和第i+1个水平锚孔的高度差；

θ-滑动面和水平面的夹角；

步骤二中，中空锚杆的端部和锚孔底部之间留有余量；

步骤三中，以0.3-0.5mpa的压力进行首次注浆，浆液在首次注浆的压力下无法通过回流注浆孔或回流注浆孔的流量小于设计流量；

步骤四中，当首次注浆的浆液强度达到5mpa以上后，将中空锚杆端部推到锚孔底部，然后进行压力注浆，设计压力为4-5mpa，浆液在压力注浆的压力下通过回流注浆孔和端部注浆孔，达到设计压力后稳压2min以上。

2.根据权利要求1所述的一种减少开挖沉降量的施工方法，其特征在于：压浆件和水平锚孔侧壁间隙配合。

3.根据权利要求1所述的一种减少开挖沉降量的施工方法，其特征在于：回流注浆孔的孔径小于5mm。

4.根据权利要求2所述的一种减少开挖沉降量的施工方法，其特征在于：压浆件和水平锚孔之间的周向间隙小于6mm。

5.根据权利要求1所述的一种减少开挖沉降量的施工方法，其特征在于：围护桩下部设有从上至下若干预应力锚索，预应力锚索的倾角从上到下依次递增。