土壤修复和建设开发同步实施下灌注桩施工工艺

技术领域

本发明属于灌注桩领域，尤其是涉及污染场地的土壤修复和建设开发同步实施下灌注桩施工工艺。

背景技术

在施工地段有以下基本情况，场地为污染场地，污染土分布深度约为2m～6.5m，地下水无污染；后期需要开发地下空间利用深度为1-2层地下室；

常规情况下，污染修复施工和后期开发需要分开进行，但是考虑到本施工地的特殊情况，成本、工期、修复和后期地下空间利用深度等因素，现策划修复施工和后期开发同步进行。为此需要在基坑开挖前完成支护桩和工程桩的施工，难点是在施工中需要控制桩基的桩型、施工工艺等，以规避因桩基施工导致污染土迁移所导致的二次污染问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种土壤修复和建设开发同步实施下灌注桩施工工艺，以通过土壤修复与工程建设的同步设计、施工；将基坑工程由传统的两次设计施工缩小为一次，从而实现缩短工期、提升经济、社会等综合效益。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

土壤修复和建设开发同步实施下灌注桩施工工艺，包括以下步骤：

S1、桩位测量放线；根据业测量控制点，使用全站仪或GPS按平面图尺寸或桩位坐标施放各桩位，并做好桩位中心点标识；依据桩中心点标识和桩径大小，在现场使用白灰等标识物画出沉桩轮廓线；

S2、植入钢护筒；选择钢板桩打拔机、全回转钻机或带钢护筒植入功能的旋挖钻机对钢护筒进行植入；

S3、清挖污染土；清挖出的污染土壤进行顶点存放，存放点提前做好二次污染措施；

S4、土壤检测；对清挖底界面进行取土检测；

S5、制备泥浆；采用原土造浆或人工造浆，泥浆性能指标控制在规范允许范围内；

S6、清洁土部分成孔施工；孔口泥浆面高出地下水位以有效保证孔壁稳定

S7、一次清孔；一次清孔至沉渣厚度、泥浆比重满足要求后，停止清孔

S8、钢筋笼制作安装和导管安装；成孔过程中，按照图纸和规范要求，完成钢筋笼的制作和安装，钢筋笼安装后快速进行导管安装；

S9、二次清孔；导管安装完毕后应按要求进行二次清孔，清孔时间、孔底沉渣厚度应满足规范要求；

S10、水下混凝土灌注；采用“导管法”灌注水下混凝土；

S11、钢护筒拔除完毕后，进入桩体自然养护；桩体全部施工完成后，开槽或者污染土治理，则可以将污染土底层界面以上的土全部按污染土清挖处置，界面以下则为无污染的清洁土。

进一步的，S2中，将钢护筒按预设深度植入，且保证钢护筒的长度应不小于(污染土层厚度H+H’)m。(也就是钢护筒下端口要穿过污染土层底标高以下一定深度H’，这个深度要根据所在土层情况确定，一般建议不小于0.5m。

进一步的，S8中，导管连接长度不得小于钻孔深度，确保初灌时导管底口距孔底不大于0.5m。

进一步的，水下混凝土灌注后桩体施工完毕，若实际浇筑桩顶标高(含超灌部分)高于污染土底标高，则可在混凝土浇筑完成后直接拔除钢护筒；若实际浇筑桩顶标高(含超灌部分)低于污染土底标高，则应使用清洁土回填桩孔，并确保孔内填土标高高于污染土底标高不少于0.3m。

进一步的，钢护筒的直径应略大于桩径(太大可能浪费灌注桩体的混凝土材料)；考虑到钢护筒应高出地表不少于0.2m，且钢护筒底标高应位于污染土层底标高以下不少于1.0m，故钢护筒的长度应不小于(污染土层厚度H+H’)m。

相对于现有技术，本发明所述的土壤修复和建设开发同步实施下灌注桩施工工艺具有以下优势：

(1)本发明所述的土壤修复和建设开发同步实施下灌注桩施工工艺，由传统的两次设计施工缩小为一次，从而实现缩短工期、提升经济、社会等综合效益。

(2)本发明所述的土壤修复和建设开发同步实施下灌注桩施工工艺，在施工过程中，因合理规格的钢护筒植入、泥浆系统的封闭循环等措施，可以有效避免上部污染土壤因塌孔等导致污染扩散，从而规避污染土壤随泥浆的运移而产生的二次污染。

(3)本发明所述的土壤修复和建设开发同步实施下灌注桩施工工艺，污染深度内成孔采用旋挖成孔，使得土体保持天然状态，而非转换成废弃泥浆，其更有利于后续对污染土壤的无害化处置。(旋挖挖出来的污染土一般可以水泥窑协同处置、热脱附、异位氧化等等，但是如果是泥浆的话，因为含水率太高的话，既不便于处理，且处理成本更高)。

(4)本发明所述的土壤修复和建设开发同步实施下灌注桩施工工艺，底部取样环节有效避免了潜在的二次污染。孔内污染深度范围内土清挖完毕后，增加了底部采样环节，可以通过探杆、洛阳铲以及钻机等多种方式取样，以检测污染土是否清挖彻底，完善了技术流程，避免了因清挖不彻底导致后续施工过程中污染土的扩散。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的土壤修复和建设开发同步实施下灌注桩施工工艺流程示意图；

图2为本发明实施例所述的泥浆护壁成孔示意图。

图3为本发明实施例所述的实际浇筑桩顶标高(含超灌部分)高于污染土底标高施工示意图；

图4为本发明实施例所述的实际浇筑桩顶标高(含超灌部分)低于污染土底标高施工示意图。

附图标记说明

1、钢护筒；2、泥浆护壁产生的泥皮；3、清洁土泥浆。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

在灌注桩施工过程中，由于地下水和土质原因，往往需要采用泥浆(水和土一定比例形成的稠状流体)护壁或钢护筒作为孔壁稳定性的支撑措施；而在污染土场地施工灌注桩，需要规避施工过程中污染土与清洁土混淆一起导致更大范围的污染(即二次污染)；

因此，在上述特殊的条件下，为实现灌注桩施工，采取钢护筒旋挖清挖工艺+灌注桩施工的组合工艺，即在污染土深度范围内采用全钢护筒护壁，并使用旋挖钻机清除钢护筒内全部污染土，之后移开旋挖钻机，清洁土部分采用潜水钻机等进行泥浆护壁钻孔灌注桩的施工，直至桩体浇筑和养护施工完成。

具体的，土壤修复和建设开发同步实施下灌注桩施工工艺，包括以下步骤：

S1、桩位测量放线；根据业测量控制点，使用全站仪或GPS按平面图尺寸或桩位坐标施放各桩位，并做好桩位中心点标识(圆心)；依据桩中心点标识和桩径大小，在现场使用白灰等标识物画出沉桩轮廓线(圆周)；

S2、植入钢护筒；选择钢板桩打拔机、全回转钻机或带钢护筒植入功能的旋挖钻机对钢护筒进行植入；通过《风险评估报告》确定的污染土层深度，将钢护筒按预设深度植入，且保证钢护筒的长度应不小于(污染土层厚度H+H’)m；也就是钢护筒下端口要穿过污染土层底标高以下一定深度H’，这个深度要根据所在土层情况确定，一般建议不小于1.0m；

其一，常规采用护筒施工的灌注桩，护筒的埋设标准一般是底口进入较好土仓深度不宜小于0.2m。其二，在场地调查技术导则中规定采用间距一般是0.5m～2.0m，所以此处设定不小于1.0m。

旋挖钻机就位，用于清挖污染土，旋挖钻机就位前，需将路基垫平填实，桩机按指定位置就位，并须在技术人员指导下，调整钻杆的角度；桩机安装就位之后，应精心调平，确保施工中不发生倾斜、移位，移动桩机使钻头对准桩位，钻头中心与桩位中心最大偏差不大于10mm，桩位误差控制在允许范围内。

S3、清挖污染土；清挖出的污染土壤进行顶点存放，存放点提前做好二次污染措施，如采用防渗硬化或铺膜等；

S4、土壤检测；对清挖底界面进行取土检测；污染土壤按预定深度清挖完毕后，根据修复方案或者修复效果评估单位等要求(检测比例、检测形式等)，对清挖底界面进行取土检测(取土方式可以采用洛阳铲、工勘钻机或长柄取样器)，如需要试验室检测，检测周期内未出结果的孔暂停下一步施工。但可以在施工前做好筹划，可多做一些护筒，分批次检验，形成施工流水，则不会因为检测耽误工期；

检测合格后，旋挖钻机完成工作任务，移开至下一桩孔施工，本孔后续工作由潜水钻机(或其他钻机)接替；

S5、制备泥浆；采用原土造浆或人工造浆，泥浆性能指标控制在规范允许范围内；

S6、清洁土部分成孔施工；孔口泥浆面高出地下水位以有效保证孔壁稳定

S7、一次清孔；钻孔完毕后，为了控制沉渣厚度及泥浆比重，需要进行一次清孔，一次清孔至沉渣厚度、泥浆比重满足要求后，停止清孔；

S8、钢筋笼制作安装和导管安装；成孔过程中，按照图纸和规范要求，完成钢筋笼的制作和安装，钢筋笼安装后快速进行导管安装；

S9、二次清孔；导管安装完毕后应按要求进行二次清孔，清孔时间、孔底沉渣厚度应满足规范要求；

S10、水下混凝土灌注；采用“导管法”灌注水下混凝土；

S11、钢护筒拔除完毕后，进入桩体自然养护；桩体全部施工完成后，开槽或者污染土治理，则可以将污染土底层界面以上的土全部按污染土清挖处置，界面以下则为无污染的清洁土；

如全部采用钢护筒护壁，弊端一是钢护筒太长导致施工困难，二是造价高；若全程采用传统泥浆护壁，那上面的污染土部分又会有污染土变成泥浆，造成污染范围的扩大，不符合环保要求；

不采用全程钢护筒，仅在污染深度范围内使用钢护筒，下部可以采用泥浆护壁，如果泥浆护壁无法实施，则也可以采用全程钢护筒；全程钢护筒的话有几个弊端，一是污染土壤一般情况最深也就10几米深，但是灌注桩往往要三四十米、五六十米、甚至百米深，全护筒的难度一是投入大量钢材做钢护筒，成本高，二是打拔钢护筒的设备要采用全回转钻机，价格昂贵，对于太深的，受限于钢护筒的多次搭接以及设备功率的限制，很难实施。也就是说采用上面污染土用钢护筒，下面清洁土采用泥浆护壁，如图2所示，既确保了实施的可行性，又保证了便捷性和高效性，且控制了成本，更具经济价值；泥浆护壁产生的泥皮可以方式塌孔。

优选的，S8中，导管连接长度不得小于钻孔深度，这是规范里采用导管法灌注混凝土的相关规定。

导管的作用是将混凝土从地表通过导管输送到孔底，因为混凝土的比重比泥浆大，所以靠着混凝土在孔内的逐渐抬升来把泥浆托举置换出来，最终形成混凝土桩。

确保初灌时导管底口距孔底不大于0.5m；至于0.5m，是因为如果导管离孔底太近，混凝土从导管底出来可能散不开，导致堵管。

优选的，水下混凝土灌注后桩体施工完毕，

若实际浇筑桩顶标高(含超灌部分)高于污染土底标高，则可在混凝土浇筑完成后直接拔除钢护筒；如图3所示，这种情况拔出钢护筒后，污染土不会因为塌落引起下部清洁土部分污染，故可以成桩后直接拔出钢护筒；

若实际浇筑桩顶标高(含超灌部分)低于污染土底标高，则应使用清洁土回填桩孔，并确保孔内填土标高高于污染土底标高不少于0.3m；如图4所示，这种情况，混凝土灌注完成后若拔除钢护筒，污染土会因塌落进入下部清洁土壤部分，致使后续污染土和清洁土交错不利于后续处理，故要进行清洁土回填；

因为钢护筒拔除以后，混凝土面以上的孔是没有侧壁支撑的，后续侧壁周围的污染土可能会因为坍塌导致跌落至孔内，跌落孔内的污染土的深度已经超过了后续需要治理的深度，也就导致后续治理过程中这部分污染土被忽略，引起二次污染。

优选的，钢护筒的直径应略大于桩径(太大可能浪费灌注桩体的混凝土材料)；考虑到钢护筒应高出地表不少于0.2m，且钢护筒底标高应位于污染土层底标高以下不少于1.0m，故钢护筒的长度应不小于(污染土层厚度H+H’)m。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。