CN102518142B - 桩墙合一止水系统及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桩墙合一止水系统及其施工方法，所述施工方法包括：沿着基坑的周向布置第一结构桩和第二结构桩，在第一结构桩和第二结构桩的外侧布置止水桩，第一结构桩相切地布置，每个止水桩分别与相邻的第一结构桩和第二结构桩相切，形成封闭的支护结构；在基坑的内部布置支撑桩和抗浮桩，支撑桩的顶端位于第一标高处，抗浮桩的顶端位于设计标高处；开挖基坑至第一标高处；继续浇注支撑桩并在基坑中第一标高与地面之间布置支撑结构，支撑结构支撑由第一结构桩形成的支护结构的内侧；继续开挖基坑至设计标高，在抗浮桩上布置防管涌构造底板。通过本发明的施工方法得到的桩墙合一止水系统，可获得良好的止水效果。

Description

桩墙合一止水系统及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种桩墙合一止水系统及其施工方法。

背景技术

当前，采用常规施工方法在河堤、近海等复杂地质条件下进行水下构筑物施工时，临水边透水性土层的渗水会带来施工难度，且渗水量不能准确地计算，同时，现有的基坑支护结构止水效果差，需要止水桩辅助止水。

为了克服上述常规施工方法的缺点，本发明提供一种桩墙合一止水系统及其施工方法。

发明内容

本发明的一方面在于提供一种桩墙合一止水系统的施工方法，所述施工方法包括步骤a：沿着基坑的周向布置第一结构桩和第二结构桩，在第一结构桩和第二结构桩的外侧布置止水桩，所述第一结构桩相切地布置，每个止水桩分别与相邻的第一结构桩和第二结构桩相切，形成封闭的支护结构；步骤b：在基坑的内部布置支撑桩和抗浮桩，支撑桩的顶端位于第一标高处，抗浮桩的顶端位于设计标高处；步骤c：开挖基坑至所述第一标高处；步骤d：继续浇注支撑桩并在基坑中所述第一标高与地面之间布置支撑结构，所述支撑结构支撑由第一结构桩形成的支护结构的内侧；步骤e：继续开挖基坑至设计标高，在抗浮桩上布置防管涌构造底板。

用砼浇灌形成第一结构桩、止水桩、支撑桩和抗浮桩。

第二结构桩的顶端低于第一结构桩，第二结构桩与第一结构桩或止水桩相切，止水桩的高度低于第一结构桩。

在步骤a中，将第二结构桩浇注为低于第一结构桩，将止水桩浇注为低于第一结构桩并高于第二结构桩。

在步骤d中，继续浇注支撑桩，并以支撑桩作为支撑设置形成支撑结构且横向设置的第一支撑梁和第二支撑梁，以及环绕第一支撑梁和第二支撑梁端部的环梁，第一支撑梁和第二支撑梁交叉设置形成网状结构，环梁的外侧支撑第一结构桩的内侧。

在步骤d中，将支撑结构布置为多层。

在步骤e中，使用卵石填充各块防管涌构造底板之间的缝。

本发明的另一方面在于提供一种桩墙合一止水系统，该桩墙合一止水系统包括：沿着基坑的周向紧密布置的第一结构桩和第二结构桩，以及以相切方式设置在第一结构桩和第二结构桩外侧的止水桩。

桩墙合一止水系统还包括设置在基坑中且顶端位于所述第一标高处的支撑桩以及顶端位于设计标高处的抗浮桩。

桩墙合一止水系统还包括设置在基坑中的所述第一标高与地面之间的网状支撑结构，用于支撑第一结构桩。

第一结构桩与第二结构桩或止水桩形成封闭的支护结构，且第二结构桩的高度低于第一结构桩。

桩墙合一止水系统还包括设置在抗浮桩上的防管涌构造底板。

所述网状支撑结构包括交叉设置的横向支撑梁以及围绕横向支撑梁的端部设置的环梁，所述环梁的外侧支撑第一结构桩。

所述网状支撑结构为多层。

所述第一结构桩、第二结构桩、止水桩、支撑桩是通过砼浇灌形成的。

第一结构桩、第二结构桩、止水桩、支撑桩包括纵向钢筋以及螺旋箍筋。

通过本发明的施工方法得到的桩墙合一止水系统，可充分利用建筑红线内的面积，获得良好的止水效果。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他特点将会变得更加清楚，附图中：

图1是根据本发明的实施例的桩墙合一止水系统的施工方法的流程图；

图2是根据本发明的实施例的桩墙合一止水系统的第一结构桩、第二结构桩、止水桩的俯视图；

图3是与图2的第一结构桩连接的支撑结构的示意图；

图4是沿着图3中示出的I-I线截取的剖视图；

图5a、5b、5c是图2的第一结构桩和第二结构桩以及图3的支撑结构的支撑桩的示意性立面配筋图。

具体实施方式

下面，将参照附图来详细描述本发明的实施例。在附图中，使用相同的标号来指示相同的元件。

图1是根据本发明的实施例的桩墙合一止水系统的施工方法的流程图，图2是根据本发明的实施例的桩墙合一止水系统的第一结构桩、第二结构桩、止水桩的俯视图，图3是与图2的第一结构桩连接的支撑结构的示意图，图4是沿着图3中示出的I-I线截取的剖视图，图5是图2的第一结构桩和第二结构桩以及图3的支撑结构的支撑桩的示意性立面配筋图。

为了简化描述，在本实施例中，将基坑设计成多面体，例如，如图2所示的六面体(但是实施例不限于此)，使得基坑的底面形成六边形。注意的是，本实施例不限于此，可根据设计者的意图或者待建造的水下构筑物的形状将基坑设计成其他形状(例如，长方体、正方体、圆柱体、多棱柱体等)。

为了形成图2中示出的基坑，根据设计的基坑的形状，在地面上测量、刻画基坑的边界线，然后围绕基坑的边界线(即，基坑的周向)布置根据本发明的实施例的桩墙合一止水系统，由此使该桩墙合一止水系统用于止水、挡土。

下面，参照图1描述根据本发明的实施例的桩墙合一止水系统的施工方法。

在步骤101中，沿着基坑的周向布置第一结构桩11、第二结构桩12、止水桩13。

在本实施例中，第一结构桩11的直径为1.2m，深度为地面以下预定深度处(例如，30m)，第一结构桩11的顶端位于地面以下1m处，各个第一结构桩11紧密设置，两两相切地围绕基坑的边界，但是，由于基坑边界的周长不一定刚好是第一结构桩11的直径的整数倍，因此，两两相切布置的第一结构桩11并没有形成完全封闭的结构，而是留有一个缺口16。在本实施例中，将缺口16布置在靠近水源的一侧。缺口16由第二结构桩12来填补。第一结构桩11相当于基坑的外壁，起支护和承重作用，第二结构桩12由于与引水渠相接，因此比第一结构桩11短一些。

如果第二结构桩12不能完全填补缺口16，则剩余的缝隙可以利用止水桩13来填补。由于第二结构桩12的高度小于第一结构桩11的高度，因此，在第二结构桩12顶端以下的部分与第一结构桩11紧密相接，第一结构桩11和第二结构桩12围绕基坑的边界形成一个封闭的结构。在本实施例中，第二结构桩12的直径也为1.2m，但是，长度为20.5m，下端与第一结构桩11安装在相同深度，即地面以下30m处，因此，第二结构桩12的顶端位于地面以下9.5m处。之所以使第二结构桩12的长度短于第一结构桩11，是为了在后期将水源(例如，水渠或河、海等)中的水引入所构建的地下水构筑物内。换个角度，也可以认为第二结构桩12是通过将第一结构桩11截断而获得的，但是为了节省材料，直接将第二结构桩12浇注到所需要的长度即可。第二结构桩12不承受载荷。可选地，可省略第二结构桩12且完全使用止水桩13来填充缺口16，以防止被引入到基坑中的水从缺口16泄漏。此处使第二结构桩低于第一结构桩是为了引水方便，不应该理解为必须设置引水缺口16。为了简化描述，在下文中仍以第二结构桩12插入到缺口16中(即，图1)为例进行描述。

在布置完第一结构桩11和第二结构桩12之后，在第一结构桩11和第二结构桩12的外侧布置止水桩13，使每个止水桩13分别与第一结构桩11(或第二结构桩12)相切，进一步密封由第一结构桩11和第二结构桩12所形成的止水墙。在本实施例中，止水桩13的直径小于第一结构桩11和第二结构桩12的直径，例如为0.4m。止水桩13起止水构造作用，因此，可以比第一结构桩11低。可以根据施工期间的水源的深度来确定止水桩13的顶端深度。在本实施例中，止水桩13比第一结构桩11的顶部低5m，这是因为施工期间可以降水到基坑外5m。止水桩13的下端也深入到地面以下30m。

第一结构桩11、第二结构桩12和止水桩13的安装深度可以根据施工地区的地下水的深度来确定。在本发明中，安装深度为地面以下30m，使地下水的渗透路线人为地加长，从而增加地下渗水的水头损失，并减少地下水的渗透量。

另外，在第一结构桩11的顶部设置冠梁17(如图5(a)所示)，顶端与地面平齐，以将第一结构桩11连接在一起且对第一结构桩11起到平面外支点的作用(即，防止第一结构桩11向基坑内倾斜)，使得第一结构桩11与基坑上部的建筑物大梁(未示出)相接，起支护及承重作用(相当于基坑的外壁)。另外，设置冠梁17可减少第一结构桩11的计算长度和桩身弯矩。可选地，可省略冠梁17且使第一结构桩11的顶部与地面平齐。

在布置完第一结构桩11、第二结构桩12和止水桩13之后，在步骤102中，在基坑内布置支撑桩14和抗浮桩15。但是，也可以在布置第一结构桩11、第二结构桩12和止水桩13的同时或之前布置支撑桩14和抗浮桩15。

在基坑内钻支撑桩孔并用砼浇灌至预定位置，在本实施例中，先将支撑桩浇灌至地面以下7.0m处。浇灌抗浮桩15至地面以下设计标高处(在本实例中为地面以下12.5m处)。支撑桩14和抗浮桩15的下端也可以位于地面以下30m处。

接下来，在步骤103中，开挖基坑至露出支撑桩14的顶端处，即地面以下7m处，将该处标记为第一标高。

为了确保基坑稳定，基坑开挖时可在支撑桩14的顶端位置的上方加设临时支撑组件(例如，钢管)，然后才开挖基坑至所述第一标高的位置。

在开挖基坑至所述第一标高的位置之后，为了防止在基坑周围的泥土的挤压下临时支撑组件变形且第一结构桩11朝着基坑的内部倾斜，需要在所述第一标高的位置的上方布置支撑结构20，以保证基坑稳定。

接下来，在步骤104中，继续浇注支撑桩14并在所述第一标高的位置以及在地面与所述第一标高的位置之间布置多层(例如，两层)支撑结构20，以支撑由第一结构桩11形成的支护结构。

具体地说，首先在所述第一标高的位置布置模具，在模具中用砼浇筑环梁201、第一支撑梁202和第二支撑梁203，使得环梁201、第一支撑梁202和第二支撑梁203形成与基坑的形状对应的网状支撑结构，所述支撑结构的外边界刚好与第一结构桩11、第二结构桩12所形成的支护结构的内侧边界相接，从而支撑第一结构桩11。

如图2所示，环梁201与第一结构桩11接触，其截面形成为矩形，其形状与基坑的周向的形状对应，且在与缺口16对应的位置设置有开口。为了更好地支撑环梁201的开口端，设置斜向支撑梁204和205支撑环梁201的两个端头。斜向支撑梁204与斜向支撑梁205之间的夹角被设计成71.4°，以能够顺利引入引水渠的水且使水快速地扩散到基坑中以防止出现紊流。但是，本发明并不限于此，斜向支撑梁204和205也不是必不可少的。

第一支撑梁202的截面可形成为矩形，第一支撑梁202彼此平行地布置在环梁201的内部空间中，其端部与环梁201连接。第二支撑梁203的截面也可形成为矩形，第二支撑梁203与第一支撑梁202交叉，并彼此平行地布置在环梁201的内部空间中，其端部与环梁201连接。这样，第一支撑梁202和第二支撑梁203在环梁201的内部空间中相交以形成井字形网状结构。

另外，为了防止第一支撑梁202和第二支撑梁203因重力而下垂或者从环梁201脱离，使第一支撑梁202和第二支撑梁203由支撑桩14支撑。具体地说，第一支撑梁202和第二支撑梁203形成的井字形结构的交点交汇在支撑桩14处，使得支撑桩14支撑第一支撑梁202和第二支撑梁203。如图3所示，第一支撑梁202彼此之间以及第二支撑梁203彼此之间可以等间隔地平行布置，也可以不等间隔地布置。

应该理解的是，本发明的支撑桩14、第一支撑梁202、第二支撑梁203之间的关系不限于如图3所示的布置形式。

为了进一步保持基坑稳定，可以布置多层支撑结构20。如图4所示，在本实施例中布置了两层支撑结构，第一层支撑结构布置在地面以下3.5m处，第二层支撑结构布置在地面以下7.5m处。

具体地说，为了支撑第二层支撑结构20的第一支撑梁202和第二支撑梁203，首先在第一层支撑结构20的所述井字形结构的交点上继续用砼浇灌支撑桩14，接下来布置第二层支撑结构20，使得支撑桩14支撑第二层支撑结构20。第二层支撑结构20的布置方式与第一层支撑结构20的布置方式相同，在此不再重复描述。这样，形成支撑第一结构桩11的两层支撑结构20。

接下来，在步骤105中，继续开挖基坑至设计标高，露出抗浮桩15的顶端，将防管涌构造底板18布置在抗浮桩15上，与抗浮桩15连接。

防管涌构造底板18为1m厚的素砼板，在多块防管涌构造底板18拼接(使得防管涌构造底板18通过其周向的与支撑桩14相邻的弧形孔与支撑桩14连接，防管涌构造底板18通过其周向的与第一结构桩11和第二结构桩12相邻的弧形孔与第一结构桩11和第二结构桩12连接)之后可形成与基坑的形状对应的形状。在防管涌构造底板18与第一结构桩11、第二结构桩12、支撑桩14连接之后，各块防管涌构造底板18之间仍具有50mm宽的缝。为了防止被引入到基坑中的水从所述缝中泄露，在所述缝中填充卵石，使得基坑可储水。

接下来，在步骤104的基础上，根据需要继续用砼浇灌支撑桩14。根据是否需要其支撑作用，可以形成短桩和长桩，以减小第一支撑梁202和第二支撑梁203的计算长度且增加支撑结构20的稳定性。在本实施例中，由于短桩不起支撑作用，短桩的顶端可位于地面以下3.15m处，在图2中以剖面线标记来标识，仅对支撑结构20起平面外稳定的作用，长桩的顶端与地面平齐，除了起平面外稳定作用外还用作基坑上部的建筑物的支撑结构柱。

如上所述，根据本发明的实施例的施工方法，通过将第一结构桩11、第二结构桩12、止水桩13、支撑桩14、抗浮桩15、防管涌构造底板18、支撑结构20连接成一体而形成根据本发明的桩墙合一止水系统。

在本发明的实施例中，各个第一结构桩11、第二结构桩12、止水桩13、支撑桩14、环梁201、第一支撑梁202、第二支撑梁203等分别是用砼浇筑的。在第一结构桩11、第二结构桩12、止水桩13、支撑桩14等上按照预定间隔设置螺旋箍筋，用来约束纵向钢筋并防止地震时沙土液化桩被剪断。

虽然在描述根据本发明的实施例的施工方法的过程中限定了第一结构桩11、第二结构桩12、止水桩13、支撑桩14、抗浮桩15、防管涌构造底板18、支撑结构20的结构和形状，但是本实施例不限于此，可根据设计的基坑及地质条件等因素确定第一结构桩11、第二结构桩12、止水桩13、支撑桩14、抗浮桩15、防管涌构造底板18、支撑结构20的结构和形状。

在完成桩墙合一止水系统的构造之后，就可以开始进行上部建筑物的施工。如上所述，由于该桩墙合一止水系统既可用于储水又可用作上部建筑物的基础，所以在建筑物的施工过程中直接从基坑取水，节省人力物力，且在建筑物的施工完毕后，整个桩墙合一止水系统留在基坑中，而不拆除，继续支撑上部建筑物。

通过实际应用根据本发明的砖墙合一止水系统，获得了良好的止水效果、满足了施工进度要求、节省了投资费用、成功避开了雨季、减少了后期工程费用和工期。

当根据本发明的砖墙合一止水系统应用于地勘深度较浅、不确定不透水层深度的施工情况时，可设置后期应急方案。当根据本发明的砖墙合一止水系统应用于在临水边透水性土层建设水下构筑物的施工情况时，可降低施工难度、使施工顺利进行，最终达到节约投资、减少工期的目的。

本发明不限于上述实施例，在不脱离本发明范围的情况下，可以进行各种变形和修改。

Claims (16)

1.一种桩墙合一止水系统的施工方法，所述施工方法包括：

步骤a：沿着基坑的周向布置第一结构桩和第二结构桩，在第一结构桩和第二结构桩的外侧布置止水桩，所述第一结构桩相切地布置且在靠近水源的一侧留有缺口，第二结构桩布置在所述缺口中且第二结构桩的顶端低于第一结构桩，每个止水桩分别与相邻的第一结构桩和第二结构桩相切，形成封闭的支护结构；

步骤b：在基坑的内部布置支撑桩和抗浮桩，支撑桩的顶端位于第一标高处，抗浮桩的顶端位于设计标高处；

步骤c：开挖基坑至所述第一标高处；

步骤d：继续浇注支撑桩并在基坑中所述第一标高与地面之间布置支撑结构，所述支撑结构支撑由第一结构桩形成的支护结构，防止所述支护结构朝着基坑的内部倾斜；

步骤e：继续开挖基坑至设计标高，在抗浮桩上布置防管涌构造底板。

2.根据权利要求1所述的施工方法，其中，用砼浇灌形成第一结构桩、第二结构桩、止水桩、支撑桩和抗浮桩。

3.根据权利要求1或2所述的施工方法，其中，第二结构桩与第一结构桩或止水桩相切，止水桩的高度低于第一结构桩。

4.如权利要求1或2所述的施工方法，其中，在步骤a中，将第二结构桩浇注为低于第一结构桩，将止水桩浇注为低于第一结构桩并高于第二结构桩。

5.如权利要求1或2所述的施工方法，其中，在步骤d中，继续浇注支撑桩，并以支撑桩作为支撑设置形成支撑结构且横向设置的第一支撑梁和第二支撑梁，以及环绕第一支撑梁和第二支撑梁端部的环梁，第一支撑梁和第二支撑梁交叉设置形成网状结构，环梁的外侧支撑第一结构桩的内侧。

6.如权利要求5所述的施工方法，其中，在步骤d中，将支撑结构布置为多层。

7.如权利要求1所述的施工方法，其中，在步骤e中，使用卵石填充各块防管涌构造底板之间的缝。

8.一种桩墙合一止水系统，包括：沿着基坑的周向紧密布置的第一结构桩和第二结构桩，以及以相切方式设置在第一结构桩和第二结构桩外侧的止水桩，

其中，所述第一结构桩在靠近水源的一侧留有缺口，第二结构桩布置在所述缺口中且第二结构桩的顶端低于第一结构桩。

9.如权利要求8所述的桩墙合一止水系统，还包括设置在基坑中且顶端位于第一标高处的支撑桩以及顶端位于设计标高处的抗浮桩。

10.如权利要求9所述的桩墙合一止水系统，还包括设置在基坑中的所述第一标高与地面之间的网状支撑结构，用于支撑第一结构桩。

11.如权利要求8所述的桩墙合一止水系统，其中，第一结构桩与第二结构桩或止水桩形成封闭的支护结构，且第二结构桩的高度低于第一结构桩。

12.如权利要求8所述的桩墙合一止水系统，还包括设置在抗浮桩上的防管涌构造底板。

13.如权利要求10所述的桩墙合一止水系统，其中，所述网状支撑结构包括交叉设置的横向支撑梁以及围绕横向支撑梁的端部设置的环梁，所述环梁的外侧支撑第一结构桩。

14.如权利要求10或13所述的桩墙合一止水系统，所述网状支撑结构为多层。

15.如权利要求9-10中的任一项所述的桩墙合一止水系统，其中，所述第一结构桩、第二结构桩、止水桩、支撑桩是通过砼浇灌形成的。

16.如权利要求9-10中的任一项所述的桩墙合一止水系统，其中，第一结构桩、第二结构桩、止水桩、支撑桩包括纵向钢筋以及螺旋箍筋。