[發明專利]用于上軟下硬土層的超深T形槽壁樁及其成槽施工方法

無效

• 申請號: 201210054985.7
• 申請日: 2012-03-05
• 公開（公告）號: CN102561361A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 周翰斌;榮勁松;劉天云;陳日勝;陳米;林治平
• 申請（專利權）人: 中交第四航務工程局有限公司;中交四航局第一工程有限公司
• 主分類號: E02D17/02
• 分類號: E02D17/02;E02D17/04;E02F5/02;E02D5/36
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司 44100
• 代理人: 劉菁菁

技術領域

本發明屬于建筑基礎工程領域，尤其涉及樁基礎及成槽施工方法的技術領域。

背景技術

槽壁樁是采用地下連續墻成墻工藝形成矩形截面樁作為建筑物、構筑物的基礎形式，承受上部結構荷載。與常規的鉆孔樁、預制樁基礎相比，槽壁樁具有豎向承載能力高、剛度大，可根據墻體布置靈活調整基礎水平剛度等特點，可在工程應用中取代常規的鉆孔樁、預制樁基礎，直接作為建筑物的單樁或群樁基礎。

槽壁樁在國外得到了長足的發展和廣泛的應用，在國內高層建筑的深基礎工程中應用較為常見，深基礎工程在基坑施工階段常采用槽壁樁作為圍護結構，而在正常使用階段槽壁樁又作為地下室結構外墻和墻下承重的樁基礎使用，使槽壁樁發揮3種使用功能，經濟效益較為顯著。

但由于受到自身截面形狀的影響，槽壁樁的長短邊方向的水平剛度差異較大，當水平荷載的作用方向平行于槽壁樁的長邊方向時，由于該方向的截面模量較大受力較為合理。但當水平荷載的作用方向平行于槽壁樁的短邊方向時，由于該方向的截面模量較小受力較為不利。而T形槽壁樁則可以比矩形截面槽壁樁較好地確保槽壁樁在兩個正交方向的剛度和受力均勻性，加強水平荷載作用方向的剛度，在整體上提高對水平荷載的抵抗能力。

同等截面積的T形槽壁樁與鉆孔樁、方樁相比，其截面周長大，增大了與土層接觸面，增加了T形槽壁樁的側壁摩阻力以及端承力，從而提高了T形槽壁樁的豎向承載能力，同時其截面模量大，也可承受更大的水平荷載，可將其應用到上部軟弱土層厚、持力層埋深大、承受的土壓力大、結構運營期間對沉降要求嚴格等剛度要求突出的工程，例如大型碼頭工程，可減少碼頭的工后沉降和水平位移，在降低工程造價的同時，提高結構使用性能，具有明顯經濟性，公開號為CN201962688U，公開日為2011.09.07，發明名稱為“地下連續墻碼頭樁基礎結構”的中國實用新型對此有詳細描述。

槽壁樁較多采用液壓抓斗成槽機進行成槽施工，但與常規的矩形截面槽壁樁相比，槽孔深度超過50m的超深T形槽壁樁在覆蓋層上部為軟弱土層而下部為硬土層時的成槽施工難度大，在于存在成槽施工的兩個主要技術難題：(1)T形槽壁的陽角部位土體呈兩面臨空狀態，施工過程中槽壁擾動多，槽壁容易整體失穩或局部坍塌，樁底沉渣厚度過大，施工風險很高；(2)常規液壓抓斗成槽機在下部硬土層的標準貫入擊數超過30擊時，則挖掘速度下降較快，當超過50擊則挖掘效率會急劇下降，對成槽機的切削能力、糾偏功能及成槽工藝是嚴峻的挑戰，成槽速度僅為0.3～0.5m/h；(3)成槽的垂直精度很難保證，但T形槽壁的垂直精度要求高，如《港口工程地下連續墻結構設計與施工規程》(JTJ303-2003)規定的垂直精度控制1/150并不適用于槽深30m以下的T形槽壁樁施工，垂直精度必須達到1/300以上，否則即使控制好T形槽壁樁的鋼筋籠的起吊變形，只要T形槽壁的垂直精度有1個方向達不到要求，其鋼筋籠就會被卡住而無法順利下放到位。

因此，上軟下硬土層條件下應用超深T形槽壁樁時，目前為解決成槽施工的上述主要技術難題采取的技術手段，一是在成槽方法上普遍采用雙輪銑槽機銑削成槽，或者是“抓銑結合”的成槽方法，如公開號為CN101289853，公開日為2008.10.22，發明名稱為“軟土地區地下連續墻成槽的施工方法”的中國發明專利申請所述，即對于上部軟弱土層采用液壓抓斗成槽機成槽，進入硬土層后采用雙輪銑槽機銑削成槽；二是設計方案上，T形槽壁樁設計時布置T形截面不通到樁底，只在槽壁樁的上部30～40m深度范圍內采用T形截面，往下則取消T形截面的兩側翼緣；或者設計時為降低液壓抓斗成槽機的成槽施工難度，干脆將T形槽壁樁的槽孔深度設計成不超過50m。

(1)設計方案上存在的問題：

T形槽壁樁采取只在上部30～40m深度范圍內采用T形截面，往下則取消T形截面的兩側翼緣的設計方案時，雖然可以降低成槽工藝方法和控制的難度，在槽壁的垂直精度滿足1/150情況下，將其鋼筋籠順利下放到位，但如此一來也減少了該槽壁樁下部的截面積及與土層接觸面積，減少了T形槽壁樁的側壁摩阻力、端承力以及水平剛度，從而降低了T形槽壁樁的豎向承載能力和水平荷載的抵抗能力，削弱了應用超深T形槽壁樁的工程意義。這種T形槽壁樁實際上已經不是真正意義上的超深T形槽壁樁。

(2)成槽方法上存在的問題：