CN103343541B - 桩板组合型基坑开挖防护结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种桩板组合型基坑开挖防护结构及其施工方法。目前，开挖既有道路边坡、施工桥墩基础及墩身时的基坑开挖防护措施抗动荷载干扰能力普遍较差，影响运输安全。本发明在开挖基坑中的拟建桥墩及基础与道路边坡相接的坡体中，均匀布置由钢筋混凝土钻孔灌注桩及桩外包裹钢制筒体构成的防护桩，相邻防护桩间打插钢板或现浇钢筋混凝土板作为防护板，形成桩-板结合的防护结构。本发明适用于各种土质的基坑开挖防护，对于地面有较大荷载、尤其地面有动荷载干扰时的基坑开挖能起到较好的防护作用，挡土效果好，能有效保证开挖防护工程的安全性，且投资成本低，施工周期短，具有广泛的应用前景。

Description

桩板组合型基坑开挖防护结构及其施工方法

技术领域

    本发明涉及一种防护结构，具体涉及一种桩板组合型基坑开挖防护结构及其施工方法。

背景技术

基坑开挖，是所有土木工程基础施工中，必须经过的一个施工过程。为保证基坑内作业人员的安全，使基坑开挖工作正常进行，必须采取一定的临时防护措施，防止基坑壁坍塌。

一般采用的基坑开挖防护主要有以下几种：基坑根据不同的土质按一定的坡率放坡开挖、基坑采用简易挡土板防护、基坑采用钢筋混凝土护壁防护、基坑壁采用喷射混凝土防护、基坑四周插打钢板桩防护、基坑采用钢围堰防护。

以上各种基坑开挖防护的主要缺点分述如下：

方法一：基坑根据不同的土质按一定的坡率放坡开挖，该法施工简单，施工中也最常用，但由于是放坡敞口开挖，需要的施工场地面积较大，对地表植被造成的破坏也大，当施工场地受限制时，不能采用该法。

方法二：基坑采用简易挡土板防护，该法采用边垂直开挖基坑，边设置简易挡土板的防护方法。它解决了方法一施工场地受限的问题，但对于土质松散，基坑深度较深，且基坑周围有较大荷载、尤其地面有动荷载时，存在一定安全隐患。

方法三：基坑采用钢筋混凝土护壁防护，该法采用垂直开挖基坑，待下挖至一定深度后再绑扎钢筋，然后现浇钢筋混凝土护壁，待混凝土达到设计强度后再继续下挖，如此交替反复，直至达到设计要求。它解决了方法二基坑深度较深时基坑开挖的问题，但当土质松散，基坑周围有动荷载干扰时，存在一定安全隐患。

方法四：基坑壁采用喷射混凝土防护，该法与方法三类似，只是混凝土中不设置钢筋。对于土质松散，基坑深度较深，且基坑周围有较大荷载、尤其地面有动荷载时，存在一定安全隐患。

方法五：基坑四周插打钢板桩防护，该法为先在基坑四周插打钢板桩，然后再垂直开挖基坑的方法。它解决了方法三土质松散的问题，但对于基坑周围土质密实、土壤粒径较大时，钢板桩的插打极为困难，有时甚至会插打不进，因此该法有一定的局限性。另外，对于基坑深度较深，且基坑周围有较大荷载、尤其地面有动荷载时，由于钢板桩本身的刚度偏弱，存在一定安全隐患。

方法六：基坑采用钢围堰防护，该法一般适用于水中基坑的开挖，施工较复杂，在前述五种基坑开挖防护中成本最高。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗动荷载干扰能力更强、安全性更好的桩板组合型基坑开挖防护结构及其施工方法。

本发明所采用的技术方案是：

桩板组合型基坑开挖防护结构，其特征在于：

开挖基坑中的拟建桥墩及基础与道路边坡相接的坡体中，均匀布置有防护桩，防护桩间连接设置有防护板。

所述防护桩为钢筋混凝土钻孔灌注桩，桩外包裹钢制筒体结构。

所述防护桩间设置防护板，防护板插打在相邻防护桩之间，防护板选用钢板。

所述防护桩间设置防护板，防护板为现浇钢筋混凝土板，绑扎钢筋与相邻防护桩筒体焊接固结。

桩板组合型基坑开挖防护结构的施工方法，其特征在于：

由以下步骤实现：

步骤一：拟建桥墩及基础的基坑开挖之前，在拟建桥墩及基础与道路边坡相接的坡体中，先行施布防护桩，防护桩与拟建桥墩及基础之间最小间隔60cm，防护桩桩外包裹钢制筒体选用厚度为10mm的钢护筒，桩间最小净距为30cm，桩头高出开挖地面≤50cm，防护桩在开挖基坑底以下的部分至少应为一倍开挖高度+400cm；

当开挖基坑底以上部分的防护桩高度≤600cm时，防护桩桩径采用125cm；当开挖基坑底以上部分的防护桩高度>600cm时，防护桩桩径采用150cm；

步骤二：在相邻两根防护桩之间插打40cm宽的防护板即钢板，然后开挖基坑；

步骤三：随着基坑的开挖，继续逐渐向下打入钢板进行跟进防护，直至开挖基坑底；或在打入钢板无障碍的情况下，将钢板一次打入至开挖基坑底；

步骤四：基坑回填前，拔出钢板，最后回填至原地面，基础部分施工完毕。

桩板组合型基坑开挖防护结构的施工方法，其特征在于：

由以下步骤实现：

步骤一：拟建桥墩及基础的基坑开挖之前，在拟建桥墩及基础与道路边坡相接的坡体中，先行施布防护桩，防护桩与拟建桥墩及基础之间最小间隔60cm，防护桩桩外包裹钢制筒体选用厚度为10mm的钢护筒，桩间最小净距为30cm，桩头高出开挖地面≤50cm，防护桩在开挖基坑底以下的部分至少应为一倍开挖高度+100cm；

当开挖基坑底以上部分的防护桩高度≤600cm时，防护桩桩径采用125cm；当开挖基坑底以上部分的防护桩高度>600cm时，防护桩桩径采用150cm；

步骤二：在相邻两根防护桩之间采用边开挖边现浇钢筋混凝土板的方法自上至下分层施工防护板，每层基坑的开挖高度≤50cm，待上一层钢筋混凝土板浇筑完并达到设计强度后，继续下一层的基坑开挖和钢筋混凝土板浇筑，交替循环直至开挖基坑底；绑扎防护板中的钢筋时，与防护桩的钢制筒体相连处焊接连接；

步骤三：回填基坑至原地面，基础部分施工完毕。

    本发明具有以下优点：

1．适用面广，适用性强

适用于各种土质的基坑开挖防护，对于地面有较大荷载、尤其地面有动荷载干扰时的基坑开挖能起到较好的防护作用；需要的施工场地面积较小，可以有效减少由于基坑开挖对地表植被造成的破坏，特别适合于施工场地受限制时的情况。

2．利用抗滑桩原理，安全性高，防护效果好

采用钢筋混凝土钻孔灌注桩作为防护桩，利用其能在各种土质中施工任意深度，在基坑开挖前，先行施工钻孔防护桩，当钻孔防护桩成桩后发挥抗滑桩一样的效果，能有效保证开挖防护工程的安全性；利用“桩——板组合结构”的概念，将桩与桩之间的空隙利用短板连结起来，能有效保证开挖防护工程的挡土效果。

3．施工方便，施工周期相对较短

钢筋混凝土钻孔灌注桩施工技术成熟，对施工场地的要求不高，施工方便、灵活，在施工钻孔桩的同时，可以同步开展绑扎钻孔桩钢筋笼、加工其他施工材料等各项工作，可以有效缩短施工周期，施工质量也容易保证。

4．永临结合，节省投资

当主体工程施工完毕，若有需要，不需另外修建永久的挡护工程，而将该防护结构作为永久挡护工程，保护主体结构不受额外偏压荷载的影响，达到永临结合，节省投资的目的。

附图说明

图1为基坑开挖防护立面布置图（实施例1）。

图2为基坑开挖防护平面布置图（实施例1）。

图3为Ⅰ-Ⅰ截面图（实施例1）。

图4为Ⅱ-Ⅱ截面图（实施例1）。

图5为基坑开挖防护立面布置图（实施例2）。

图6为基坑开挖防护平面布置图（实施例2）。

图7为Ⅰ-Ⅰ截面图（实施例2）。

图8为Ⅱ-Ⅱ截面图（实施例2）。

图中，1-既有道路中心线，2-既有道路边坡线，3-拟建桥墩及基础，4-开挖基坑，5-地面线，6-防护桩，7-防护板，8-道路坡脚，9-开挖基坑底。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

本发明所述的桩板组合型基坑开挖防护结构主要适用于桥梁跨越既有铁路、道路，在施工场地受不中断行车的限制不能敞口开挖，并确保运营安全的前提下，进行开挖既有道路边坡、施工桥墩基础及墩身；另外，也适用于基坑周围有较大荷载，采用前述其他六种基坑开挖方法有一定困难时的情况。

如图1和图2所示，在开挖基坑4中的拟建桥墩及基础3与道路边坡相接的坡体中，均匀布置有防护桩6，防护桩6间连接设置有防护板7。

根据不同的土质条件，可采用两种形式的基坑开挖防护结构及相应的施工方法：

实施例1（参见图1-4）：

当土质为黏土、粉质黏土、粉土、黄土、粉砂、细砂等地质条件时，采用防护桩配合钢板进行基坑开挖防护，即防护桩6间设置的防护板7选用钢板，钢板插打在相邻防护桩6之间，具体施工步骤如下：

步骤一：拟建桥墩及基础3的基坑开挖之前，必须根据每个工点的现场具体条件、施工方案、基础尺寸等，在确保安全的前提下，在拟建桥墩及基础3与道路边坡相接的坡体中，先行施布防护桩6，防护桩6与拟建桥墩及基础3之间最小间隔60cm（或直接选取60cm），防护桩6桩外包裹钢制筒体选用厚度为10mm的钢护筒，桩间最小净距为30cm，桩头高出开挖地面≤50cm，防护桩6在开挖基坑底9以下的部分至少应为一倍开挖高度+400cm（或直接选取取一倍开挖高度+400cm），当开挖基坑底9以下的土层为淤泥或人工填土时，还应根据实际情况适当加大防护桩6在开挖基坑底9以下部分的高度；

当开挖基坑底9以上部分的防护桩6高度≤600cm时，防护桩6桩径采用125cm；当开挖基坑底9以上部分的防护桩6高度>600cm时，防护桩6桩径采用150cm；

步骤二：当防护桩6全部施工完成并达到设计强度后，在相邻两根防护桩6之间插打40cm宽的防护板7即钢板，然后开挖基坑；

步骤三：随着基坑的开挖，继续逐渐向下打入钢板进行跟进防护，直至开挖基坑底；或在打入钢板无障碍的情况下，将钢板一次打入至开挖基坑底；

步骤四：基坑回填前，拔出钢板，最后回填至原地面，基础部分施工完毕。

实施例2（参见图5-8）：

当土质为中砂、粗砂、砾砂、角砾土、圆砾土、碎石土、卵石土、块石土等地质条件时，采用防护桩配合现浇钢筋混凝土板进行基坑开挖防护，具体步骤如下：

步骤一：拟建桥墩及基础3的基坑开挖之前，必须根据每个工点的现场具体条件、施工方案、基础尺寸等，在确保安全的前提下，在拟建桥墩及基础3与道路边坡相接的坡体中，先行施布防护桩6，防护桩6与拟建桥墩及基础3之间最小间隔60cm（或直接选取60cm），防护桩6桩外包裹钢制筒体选用厚度为10mm的钢护筒，桩间最小净距为30cm，桩头高出开挖地面≤50cm，防护桩6在开挖基坑底9以下的部分至少应为一倍开挖高度+100cm（或直接选取取一倍开挖高度+100cm），当开挖基坑底9以下的土层存在软弱地质层时，还应根据实际情况适当加大防护桩6在开挖基坑底9以下部分的高度；

当开挖基坑底9以上部分的防护桩6高度≤600cm时，防护桩6桩径采用125cm；当开挖基坑底9以上部分的防护桩6高度>600cm时，防护桩6桩径采用150cm；

步骤二：在相邻两根防护桩6之间采用边开挖边现浇钢筋混凝土板的方法自上至下分层施工防护板7，为防止钻孔防护桩背后的基坑壁坍塌，保证铁路、道路运输及施工安全，建议每层基坑的开挖高度≤50cm，待上一层钢筋混凝土板浇筑完并达到设计强度后，继续下一层的基坑开挖和钢筋混凝土板浇筑，交替循环直至开挖基坑底；绑扎防护板7中的钢筋时，与防护桩6的钢制筒体相连处焊接连接，焊接前，必须将钢护筒表面用清水冲洗干净并晾干后，再进行焊接，焊接必须满足焊接规范的要求；

步骤三：回填基坑至原地面，基础部分施工完毕。

本发明所采用的防护桩为钢筋混凝土钻孔灌注桩，即钻孔桩，能在各种土质中施工任意深度，当钻孔桩成桩后与钢板桩或现浇钢筋混凝土板形成整体，在基坑开挖面以上形成挡土防护结构，基坑开挖面以下的钻孔桩作为挡土结构的基础，像抗滑桩一样，能有效保证开挖防护工程的安全性；利用“桩-板组合结构”的概念，将桩与桩之间的空隙利用钢板桩或现浇钢筋混凝土板连结起来，能有效保证开挖防护工程的挡土效果，从而达到安全施工的目的。

当前，我国大量的基础建设都涉及安全施工和相关铁路、道路安全运输交叉干扰问题，每年由于施工造成的铁路、道路运输中断或减少运输量引起的损失不可估量，如果将这种新的基坑开挖防护方法应用于相关工程，不但会极大地节省工程本身的投资，而且能有效减少由于施工造成的铁路、公路运输中断或减少运输量的时间，减少由此造成的经济损失。同时，作为一项安全防护工程，其防止脱轨、翻车等重大事故，方便旅客出行，保证人身安全，提高运输安全所产生的积极的社会影响无法用经济来衡量。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (2)

1.桩板组合型基坑开挖防护结构的施工方法，其特征在于：

所述桩板组合型基坑开挖防护结构包括：

开挖基坑（4）中的拟建桥墩及基础（3）与道路边坡相接的坡体中，均匀布置有防护桩（6），防护桩（6）间连接设置有防护板（7）；

所述防护桩（6）为钢筋混凝土钻孔灌注桩，桩外包裹钢制筒体结构；

所述防护桩（6）间设置防护板（7），防护板（7）插打在相邻防护桩（6）之间，防护板（7）选用钢板；

所述桩板组合型基坑开挖防护结构的施工方法由以下步骤实现：

步骤一：拟建桥墩及基础（3）的基坑开挖之前，在拟建桥墩及基础（3）与道路边坡相接的坡体中，先行施布防护桩（6），防护桩（6）与拟建桥墩及基础（3）之间最小间隔60cm，防护桩（6）桩外包裹钢制筒体选用厚度为10mm的钢护筒，桩间最小净距为30cm，桩头高出开挖地面≤50cm，防护桩（6）在开挖基坑底（9）以下的部分至少应为一倍开挖高度+400cm；

当开挖基坑底（9）以上部分的防护桩（6）高度≤600cm时，防护桩（6）桩径采用125cm；当开挖基坑底（9）以上部分的防护桩（6）高度>600cm时，防护桩（6）桩径采用150cm；

步骤二：在相邻两根防护桩（6）之间插打40cm宽的防护板（7）即钢板，然后开挖基坑；

步骤三：随着基坑的开挖，继续逐渐向下打入钢板进行跟进防护，直至开挖基坑底；或在打入钢板无障碍的情况下，将钢板一次打入至开挖基坑底；

步骤四：基坑回填前，拔出钢板，最后回填至原地面，基础部分施工完毕。

2.桩板组合型基坑开挖防护结构的施工方法，其特征在于：

所述桩板组合型基坑开挖防护结构包括：

开挖基坑（4）中的拟建桥墩及基础（3）与道路边坡相接的坡体中，均匀布置有防护桩（6），防护桩（6）间连接设置有防护板（7）；

所述防护桩（6）为钢筋混凝土钻孔灌注桩，桩外包裹钢制筒体结构；

所述防护桩（6）间设置防护板（7），防护板（7）为现浇钢筋混凝土板，绑扎钢筋与相邻防护桩（6）筒体焊接固结；

所述桩板组合型基坑开挖防护结构的施工方法由以下步骤实现：

步骤一：拟建桥墩及基础（3）的基坑开挖之前，在拟建桥墩及基础（3）与道路边坡相接的坡体中，先行施布防护桩（6），防护桩（6）与拟建桥墩及基础（3）之间最小间隔60cm，防护桩（6）桩外包裹钢制筒体选用厚度为10mm的钢护筒，桩间最小净距为30cm，桩头高出开挖地面≤50cm，防护桩（6）在开挖基坑底（9）以下的部分至少应为一倍开挖高度+100cm；

当开挖基坑底（9）以上部分的防护桩（6）高度≤600cm时，防护桩（6）桩径采用125cm；当开挖基坑底（9）以上部分的防护桩（6）高度>600cm时，防护桩（6）桩径采用150cm；

步骤二：在相邻两根防护桩（6）之间采用边开挖边现浇钢筋混凝土板的方法自上至下分层施工防护板（7），每层基坑的开挖高度≤50cm，待上一层钢筋混凝土板浇筑完并达到设计强度后，继续下一层的基坑开挖和钢筋混凝土板浇筑，交替循环直至开挖基坑底；绑扎防护板（7）中的钢筋时，与防护桩（6）的钢制筒体相连处焊接连接；

步骤三：回填基坑至原地面，基础部分施工完毕。