CN105507335B - 钢板桩围堰基坑封底结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢板桩围堰基坑封底结构，包括：第一封底混凝土层，所述第一封底混凝土层铺设于钢板桩围堰内的基坑底上方；第二封底混凝土层，所述第二封底混凝土层铺设于所述第一封底混凝土层上方；若干渗水盲管，所述渗水盲管铺设于所述第一封底混凝土层与第二封底混凝土层之间；排水沟，所述排水沟设于钢板桩围堰内侧与第二封底混凝土层之间。本发明的钢板桩围堰基坑封底施工方法可以实现含水量大、透水性强的基坑封底。本发明实施例的双层钢板桩围堰施工方法可以成功解决钢板桩围堰抗冲刷性能差及施工安全问题。

Description

钢板桩围堰基坑封底结构及施工方法

技术领域

本发明涉及一种钢板桩围堰基坑封底结构及施工方法，适用于桥梁水中墩基础施工，主要是在水流冲刷大、透水软土地层的新型的双层钢板桩技术、基坑封底方法。

背景技术

黄河下游粉细沙地质条件下水中墩围堰施工，粉细沙具有抗冲刷能力弱，局部冲刷深度大，透水性强，河流不通航，浮船难以进入。因钢板桩围堰抗水流冲刷、抗渗透性差，因此极少采用钢板桩围堰。而直接使用刚度大、抗冲刷性能好的双壁钢围堰，成本及施工难度大大增加。

透水性强的深水基础，若仅采用堵的方式，即采用一次封底，因基坑底与河道内水头差大，突涌水压力大，边封底，基坑下承压水边往上涌，将刚浇筑好的封底混凝土冲散，封底效果差，浪费大量的混凝土，透水性强的基坑封底一般采用加大基坑开挖深度和封底混凝土厚度，此种方法土方开挖量和混凝土量严重增加，并且封底效果不理想。

中国专利申请号201010604052.1公开了一种采用浅埋深拉森钢板桩作为防护围堰的基坑施工方法。其涉及的基坑封底的主要步骤是：5)将围堰内部的地基土逐层挖除，挖至第一层内支撑的位置时在围堰的内表面上沿水平方向设置一圈腰梁，然后在腰梁的端角处两侧部位连接至少一根斜支撑，之后在其中一对相对的腰梁之间连接至少一根内支撑；重复上述过程直至挖至设计标高以下30cm而形成基坑；6)在拉森钢板桩下端与基坑底面相邻接的部位铺设一层彩条布或土工布，然后在基坑底面上浇注一层混凝土垫层；7)在上述混凝土垫层上搭建模板，然后进行主体施工而制成承台或框构主体，在施工过程中将内支撑直接浇注在主体内，之后拆除模板；8)在陆地施工时，采用级配碎石或砼逐层回填基坑中主体与围堰之间的空间，边回填边从上至下逐个拆除腰梁及斜支撑；在河道中施工时，先用级配碎石或砼回填至最下层腰梁以下30cm处，然后将方木支撑在靠近回填层的围堰与主体之间充当临时支撑，再拆除最下层的腰梁及斜支撑，之后往基坑内注水至倒数第二层腰梁以下10cm处后拆除第二道腰梁及斜支撑，依此类推至最后一道腰梁及斜支撑拆除；9)将拉森钢板桩逐根拔除，由此完成整个基坑施工过程。

中国专利申请号201510478530.1公开了本发明公开了一种高低刃脚双壁钢围堰钢筋混凝土一次封底施工方法，其中包括步骤：步骤三、河床岩面嵌补：向步骤一中所述双壁钢围堰(1)内的河床岩面上回填混合料，并形成回填层(6)；所述回填层(6)的上表面为水平面；所述混合料为由粗砂和卵石按3：(6～8)的质量比均匀混合而成；步骤一中多组所述第一锚固钢筋(3)和步骤二中多个所述钢护筒(4)底部外侧壁上设置的钢筋锚固结构均位于回填层(6)上方；步骤四、封底钢筋混凝土层施工：先在步骤三中所述回填层(6)上方安装水平钢筋网片(7)，再向双壁钢围堰(1)内灌注混凝土并形成混凝土封底层(8)；所述水平钢筋网片(7)、步骤一中多组所述第一锚固钢筋(3)和步骤二中多个所述钢护筒(4)底部外侧壁上设置的钢筋锚固结构均浇筑于混凝土封底层(8)内。

由此可以看出，上述两篇对比文件采用的基坑封底施工方法对含水量水、透水性强的基坑封底效果不理想。

发明内容

为克服上述现有技术存在的缺点，本发明提出一种钢板桩围堰基坑封底结构及施工方法，采用堵排结合的方式实现含水量大、透水性强的基坑封底。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明一方面提供一种钢板桩围堰基坑封底结构，包括：第一封底混凝土层，所述第一封底混凝土层铺设于钢板桩围堰内的基坑底上；第二封底混凝土层，所述第二封底混凝土层铺设于所述第一封底混凝土层上方；若干渗水盲管，所述渗水盲管铺设于所述第一封底混凝土层与所述第二封底混凝土层之间；排水沟，所述排水沟设于钢板桩围堰内侧与第二封底混凝土层之间，且所述排水沟与渗水盲管的端部相对应。

为解决现有技术的问题，若在基坑面（封底混凝土下部）布置渗水盲管，对于透水性强的地质情况，大量的突涌水由盲管渗入围堰内部，坑内往外抽水量巨大，并且对基坑底产生严重的冲刷。而本发明的钢板桩围堰基坑封底结构其基坑底封底混凝土分两次进行的，因大量突涌水已被第一层封底混凝土压住，水流大大减小，不会对第二层封底混凝土造成严重的冲刷，封底效果良好。堵排结合的方式实现基坑封底，效果良好，减小了基坑开挖量、封底混凝土量，透水性强的深水基础不必采用双壁钢围堰，降低了施工难度，降低了成本。

另外，根据本发明实施例的钢板桩围堰基坑封底结构还可以具有以下附加技术特征：

优选的，所述第二封底混凝土层与所述渗水盲管浇筑在一起。

优选的，所述第一封底混凝土层具有不能将待施工基坑突涌水完全压住的厚度。第一次封底混凝土厚度为规范计算厚度的百分之六十，第二层封底混凝土厚度为规范计算值的百分之二十。

优选的，所述渗水盲管还用土工布包裹。因渗透水所带泥沙容易堵塞透水盲管，影响盲管的通透性，采用土工布作为盲管过滤装置，防止透水盲管被堵塞。

优选的，还包括集水井，所述集水井与所述排水沟相连。

优选的，所述钢板桩围堰外侧的水流冲刷侧增设一排抗冲刷钢板桩。进一步优选的，所述钢板桩围堰与抗冲刷钢板桩之间设有填土层，将两层钢板桩形成一个整体。

本发明另一方面提供了一种钢板桩围堰基坑封底施工方法，包括以下步骤：

（1）在钢板桩围堰内的基坑底上铺设第一层封底混凝土，第一次使用较薄的混凝土，暂不能将基坑突涌水完全压住；根据规范计算公式，计算需要封底混凝土厚度，第一层混凝土厚度可取计算封底混凝土厚度的百分之六十。

（2）使用土工布包裹渗水盲管，若干个渗水盲管铺设于浇筑的第一层封底混凝土上，此时基坑底突涌的水量大大减小，不会将再次浇筑的混凝土冲散；

（3）然后在渗水盲管上铺设第二层封底混凝土，该层混凝土与钢板桩围堰之间预留排水沟，排水沟与渗水盲管的端部相对应，排水沟连接集水井；封底后，部分突涌水被第一层封底混凝土压住，部分渗透出来的突涌水穿过第一层封底混凝土进入渗水盲管，导入在外侧设置好的排水沟，汇入集水井，抽出围堰。

本发明还提供了一种双层钢板桩围堰施工方法，其方法包括上述的钢板桩围堰基坑封底施工方法，还包括以下步骤：

在钢板桩围堰外侧的水流冲刷侧增设一排抗冲刷钢板桩的步骤；及

在钢板桩围堰和抗冲刷钢板桩之间采用回填土的方式，将两层钢板桩形成一个整体，两层钢板桩内部的压力形成对称，减小了压力差，围囹在内部形成了稳定的支撑体系。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明双层钢板桩围堰整体图；

图2是本发明钢板桩围堰基坑封底结构的结构示意图；

图3是本发明钢板桩围堰基坑封底施工方法流程图。

附图标记说明：

抗冲刷钢板桩1；钢板桩围堰2；围囹支撑3；围囹横撑4；围囹斜撑5；承台轮廓6；第一封底混凝土层7；渗水盲管8；第二封底混凝土层9；排水沟10；填土层11；基坑底12。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“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”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”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，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

下面参照附图来描述根据本发明实施例的双层钢板桩围堰基坑封底结构。如图1、2所示，本发明的双层钢板桩围堰基坑封底结构包括第一封底混凝土层7、渗水盲管8、第二封底混凝土层9、排水沟10和集水井。

双层钢板桩围堰施工的整体结构除双层钢板桩围堰基坑封底结构外，还包括抗冲刷钢板桩1、钢板桩围堰2、围囹支撑3、围囹横撑4、围囹斜撑5和承台轮廓6。

其中，第一封底混凝土层7铺设于钢板桩围堰2内的基坑底12上。若干个渗水盲管8使用土工布包裹，并铺设于浇筑的第一封底混凝土层7上。第二封底混凝土层9与渗水盲管8浇筑在一起。排水沟10设于钢板桩围堰2内侧与第二封底混凝土层9之间，且排水沟10与渗水盲管8的端部相对应。排水沟10与集水井相连，用于汇集渗水盲管8排入排水沟10中的突涌水，以将其抽出围堰。

第一封底混凝土层7软薄，其厚度能将待施工基坑处突涌水的水压，即第一封底混凝土层7暂不能将基坑突涌水完全压住。根据规范计算公式（建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012），计算需要封底混凝土厚度，第一层混凝土厚度可取计算封底混凝土厚度的百分之六十。

同时，钢板桩围堰2抗水流及抗冲刷能力差，本发明对钢板桩围堰2进行改进，在钢板桩围堰2上游（水流冲刷侧）增加一排防冲刷钢板桩（抗冲刷钢板桩1），形成双层钢板桩。外层钢板桩起抗冲刷作用，外层的抗冲刷钢板桩1同时具备可维护性能好，施工精度要求低等优点，克服了钢板桩的抗冲刷抗水流的能力，降低了施工难度，节约了成本。内层钢板桩主要钢板桩的防护作用，两层钢板桩之间采用回填土的方式，回填一填土层11。填土层11将两层钢板桩形成一个整体，两层钢板桩内部的压力形成对称，减小了压力差，围囹在内部形成了稳定的支撑体系。外侧钢板桩起到了防冲刷的作用，在上游浮冰、漂浮物等较大物件冲撞时，钢板桩后的填土具有消能作用，防止了漂浮物直接撞击钢板桩围堰2。

如图3所示，一种钢板桩围堰基坑封底施工方法，本发明基坑底封底混凝土分两次进行，具体步骤如下：

（1）在钢板桩围堰2内的基坑底12上铺设第一层封底混凝土，第一次封底混凝土厚度为规范计算厚度的百分之六十，暂不能将基坑突涌水完全压住；

（2）使用土工布包裹渗水盲管8，若干个渗水盲管8铺设于浇筑的第一层封底混凝土上，此时基坑底12突涌的水量大大减小，不会将再次浇筑的混凝土冲散；

（3）然后在渗水盲管8上铺设第二层封底混凝土，该层混凝土与钢板桩围堰2预留一定的宽度作为排水沟10，排水沟10连接集水井；封底后，部分突涌水被第一层封底混凝土压住，部分渗透出来的突涌水穿过第一层封底混凝土进入渗水盲管8，导入在外侧设置好的排水沟10，汇入集水井，抽出围堰。

本发明实施例的施工方法因大量突涌水已被第一层封底混凝土压住，水流大大减小，不会对第二层封底混凝土造成严重的冲刷，封底效果良好。堵排结合的方式实现基坑封底，效果良好，减小了基坑开挖量、封底混凝土量，透水性强的深水基础不必采用双壁钢围堰，降低了施工难度，降低了成本。本发明的渗水盲管8将渗透水引致排水沟10，然后再浇筑第二层，降低了水头高度，该方法有效的减少了封底混凝土厚度。

其中，步骤（2）中的“使用土工布包裹渗水盲管8”可以在步骤（1）之前进行或与步骤（1）同时进行。

本发明还提供了一种双层钢板桩围堰施工方法，钢板桩围堰为双层钢板桩围堰，其方法包括上述的钢板桩围堰基坑封底施工方法，还包括在双层钢板桩围堰外侧的水流冲刷侧增设一排抗冲刷钢板桩1的步骤及在双层钢板桩围堰之间采用回填土的方式，将两层钢板桩形成一个整体，两层钢板桩内部的压力形成对称，减小了压力差，围囹在内部形成了稳定的支撑体系。

综上本发明的钢板桩围堰基坑封底施工方法可以实现含水量大、透水性强的基坑封底。本发明实施例的双层钢板桩围堰施工方法可以成功解决钢板桩围堰抗冲刷性能差及施工安全问题。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例；本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型；本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种钢板桩围堰基坑封底结构，其特征在于，包括：

第一封底混凝土层(7)，所述第一封底混凝土层(7)铺设于钢板桩围堰(2)内的基坑底(12)上方；

第二封底混凝土层(9)，所述第二封底混凝土层(9)铺设于所述第一封底混凝土层(7)上方；

若干渗水盲管(8)，所述渗水盲管(8)铺设于所述第一封底混凝土层(7)与第二封底混凝土层(9)之间；

排水沟(10)，所述排水沟(10)设于钢板桩围堰(2)内侧与第二封底混凝土层(9)之间，且所述排水沟(10)与渗水盲管(8)的端部相对应；

所述第一封底混凝土层具有不能将待施工基坑突涌水完全压住的厚度；第一封底混凝土层厚度为规范计算厚度的百分之六十，第二封底混凝土层厚度为规范计算值的百分之二十。

2.根据权利要求1所述的钢板桩围堰基坑封底结构，其特征在于，所述第二封底混凝土层(9)与所述渗水盲管(8)浇筑在一起。

3.根据权利要求1所述的钢板桩围堰基坑封底结构，其特征在于，所述渗水盲管(8)还用土工布包裹。

4.根据权利要求1所述的钢板桩围堰基坑封底结构，其特征在于，还包括集水井，所述集水井与所述排水沟(10)相连。

5.根据权利要求1所述的钢板桩围堰基坑封底结构，其特征在于，所述钢板桩围堰(2)外侧的水流冲刷侧增设一排抗冲刷钢板桩(1)。

6.根据权利要求5所述的钢板桩围堰基坑封底结构，其特征在于，所述钢板桩围堰(2)与抗冲刷钢板桩(1)之间设有填土层(11)，将两层钢板桩形成一个整体。

7.一种钢板桩围堰基坑封底施工方法，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的钢板桩围堰基坑封底结构，包括以下步骤：

(1)在钢板桩围堰(2)内的基坑底(12)上铺设第一封底混凝土层，第一封底混凝土层暂不能将基坑突涌水完全压住；

(2)使用土工布包裹渗水盲管(8)，若干个渗水盲管(8)铺设于浇筑的第一封底混凝土层上，此时基坑底(12)突涌的水量大大减小，不会将再次浇筑的混凝土冲散；

(3)然后在渗水盲管(8)上铺设第二封底混凝土层，该层混凝土与钢板桩围堰(2)之间预留排水沟(10)，排水沟(10)连接集水井；封底后，部分突涌水被第一封底混凝土层压住，部分渗透出来的突涌水穿过第一封底混凝土层进入渗水盲管(8)，导入在外侧设置好的排水沟(10)，汇入集水井，抽出围堰。

8.一种双层钢板桩围堰施工方法，其特征在于，其方法包括权利要求7所述的钢板桩围堰基坑封底施工方法，还包括以下步骤：

在钢板桩围堰(2)外侧的水流冲刷侧增设一排抗冲刷钢板桩(1)的步骤；及

在钢板桩围堰(2)和抗冲刷钢板桩(1)之间采用回填土的方式，将两层钢板桩形成一个整体，两层钢板桩内部的压力形成对称，减小了压力差，围囹在内部形成了稳定的支撑体系。