[发明专利]钢轨梁水泥土桩墙支护结构及施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程中基坑及边坡的桩墙支护领域。

背景技术

在已有的公知技术中，SMW工法(即H型钢水泥土桩墙支护结构)已在国内外土木工程中广泛使用。这种支护结构，它是这样实现对基坑边坡和其他边坡的支护功能的，即用装有搅拌机构的专用钻孔搅拌机，在地层中钻孔的同时，由其钻杆尖端注出水泥浆，在地层中与原位土进行强制性搅拌，并在原位形成一系列的水泥土排桩，在水泥土排桩未凝固前，插入H型钢，固化后形成既可承力又可防渗止水的、桩柱列式地下连续墙复合结构，然后在基坑内设置支撑梁或坑壁锚杆来完成对基坑边壁及边坡的支护功能。H型钢回收，则通过在型钢表面涂刷的脱模剂，来完成型钢的拔除和回收。

SMW工法从某种程度上来讲，虽可回收工法中的H型钢，而可节省工程投资，但是，受场地土质条件、搅拌工法，以及H型钢自身抗弯刚度和强度的制约，该技术的基坑支护深度往往有限，根据国内现有的施工业绩，基坑支护深度一般不超过13m，倘若采用过高的型钢截面高度，来增加型钢截面刚度和强度，提高支护深度，就会加大搅拌桩的直径，增加施工成本和难度，过大的搅拌桩施工直径，往往使搅拌土的施工质量变得不可控，并与传统的其他支护方法相比，也丧失其独有的经济和技术优势，因此该技术一般不适用于开挖深度过大的基坑。该技术的另一个缺陷是，采用油膏状脱模剂虽在粘性土地层中型钢拔除效果较好，但倘若在粗颗粒的砂质土地层中，即使在型钢表面涂刷了较厚的脱模剂情况下，表面的脱模剂也会因在插入的过程中与周围的水泥土摩擦而损耗，造成起拔阻力增大，拔除困难；再一个就是该工法对施工的作业场地要求也较高，特别型钢在作拔除回收作业时，如果基坑周边场地狭小，没有可容纳15吨以上汽车吊作业的场地和空间，那么型钢即使被油缸千斤顶拔除出来，也不能整条吊离，而只能采取分段起拔，分段割除(分段长度依塔吊的起吊能力而定，一般不超过3.5m)，塔吊吊离的作业措施，型钢损耗很大，还有，就是坑内内支撑拆除麻烦，占用工期长，使原来应有的经济效益大大降低。

发明内容

为了克服现有SMW工法技术中存在的不足，本发明提供一种钢轨梁水泥土桩支护构件，为实现本发明，该支护构件通过对水泥土桩内部钢轨梁构件的设置，钢轨梁表面脱模剂的涂刷，梁与梁连接处螺栓内连接法兰设计，水泥土和灌注工艺的改良，以及钢轨梁截面高度的调整，来实现提高桩墙的抗弯强度和刚度，提高基坑的支护深度，减少水泥土的用量，实现梁的顺利回收，达到降低工程造价的目的。

本发明的目的实质是通过钢轨梁水泥土桩支护构件以及坑内内支撑(或坑壁地锚)构件的设置，来实现基坑和边坡支护的。其技术方案是：

1.实现上述基坑及边坡支护的钢轨梁水泥土桩支护构件，实际由桩体水泥土和钢轨梁以及涂刷于钢轨梁表面的脱模剂构成。钢轨梁之间则由可拆卸的螺栓内连接法兰接头连接。桩体水泥土则为灌注的水泥土；或者为非灌注的、在原位搅拌的水泥土。

1.1 当桩体水泥土材料选用灌注的水泥土时，其水泥土材料配比可根据制桩工艺要求，选择纯土体水泥土、纯砂(或砾)水泥土，或者掺有一定砂(或砾)量的混合型水泥土。制桩方法，先在地层中用成孔机械成孔，然后将焊制并拼接好的钢轨梁表面涂刷好脱模剂后，在螺栓内连接法兰接头位置处填塞好螺栓操作洞后，吊放至孔内，再灌注水泥土至桩顶，完成成桩。特殊情况下，钢轨梁的设置，则采用先成孔，再灌注水泥土，最后从桩顶插入的特殊方法设置。

1.2 当桩体水泥土材料选用非灌注的、在原位搅拌的水泥土时，其优化配比后的水泥土稠度值为12-14cm，水泥浆料水灰比为1.1至2.0，以便于钢轨梁在水泥土桩头直接插入。为进一步提高水泥土强度，在水泥浆中掺加外掺剂三乙醇胺取水泥重量0.06％，木质素磺酸钙取水泥重量0.25％。制桩方法，通过水泥土成桩搅拌机具在地层中制作水泥土桩，然后根据需要将焊制并拼接好的钢轨梁表面涂刷好脱模剂后，在螺栓内连接法兰接头位置处填塞好螺栓操作洞后，用起重机起吊后，直接从水泥土桩头插入到水泥土桩体内，完成整个钢轨梁水泥土桩的成桩过程。

1.3 桩内钢轨梁，则由钢轨，以及在钢轨之间用来支撑钢轨的钢轨支承构件，第一节梁梁头管口加强板，梁内附加的热流体循环构件，梁端螺栓内连接法兰接头及螺栓组件，法兰接头位置处的螺栓操作洞填充块构成。