CN108360528A - 一种在软土地区超大深基坑施工的支护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在软土地区超大深基坑施工的支护方法，其特征在于：该支护方法主要为一种新型锁扣钢管+拉森钢板组合体系，适用于的软土地区、超大超规模深基坑基础施工支护措施；本发明结合常规在软土地区超大、超规模的基坑开挖支护措施，本措施利用锁扣钢管桩及拉森钢板桩，主要解决：在软土地区、临边有重要建筑物的深基坑施工中，常规施工工艺措施费用高，该专利施工措施成本少、且周期短、对周边环境无污染。

Description

一种在软土地区超大深基坑施工的支护方法

技术领域

本发明涉及一种基坑施工的支护方法，具体讲是一种在软土地区超大深基坑施工的支护方法。

背景技术

软土地区超大、超规模深基坑支护形式常有SMW工法、地下连续墙、围护墙深层搅拌水泥土、高压旋喷桩、钻孔灌注桩等支护形式，该类支护形式主要材料为混凝土，支护形式受混凝土龄期影响，施工周期长，同时材料不能回收，对周围环保影响，施工措施成本高，而常规的拉森钢板桩支护该类基坑，入土深度长，市场无该类规格，拉森钢板桩需定制，同时内支撑体系分层次数多，导致施工缝多，面对地下水量丰富的软土地区基础，结构存在水平力及抗震要求时，应减小施工缝数量或不宜设置施工缝。

发明内容

因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种在软土地区超大深基坑施工的支护措施，结合常规在软土地区超大、超规模的基坑开挖支护措施，本措施利用锁扣钢管桩及拉森钢板桩，主要解决：在软土地区、临边有重要建筑物的深基坑施工中，常规施工工艺措施费用高，该专利施工措施成本少、且周期短、对周边环境无污染。

本发明是这样实现的，构造一种在软土地区超大深基坑施工的支护方法，其特征在于：该支护方法主要为一种新型锁扣钢管+拉森钢板组合体系，适用于的软土地区、超大超规模深基坑基础施工支护措施；具体实现方式为；

（1）施工第一步：该类深基坑支护措施主要结构为利用钢管桩、拉森钢板桩，加工而成的“锁”与“扣”，从而形成新的一种支护措施；

（2）施工第二步：插打钢管桩“锁”，利用钢管桩“锁”做定位导向桩，依次循环插打拉森钢板桩“扣”，直至封闭；

（3）利用开挖机械分层开挖基坑内土层，并按设计要求支护支撑体系，直至封底砼浇筑，形成整体框架结构。

根据本发明所述一种在软土地区超大深基坑施工的支护方法，其特征在于：拉森钢板桩“扣”，主要由拉森IV型与I10工字钢焊接而成；钢板桩“锁”主要由直径630mm钢管与[4.5钢管，10mm钢板加工而成。

本发明具有如下优点：本工法采用锁扣钢管桩+拉森钢板桩相结合的支护形式，施工成本低、时间短，在拆除后可周转使用，该工法成功运用在三官堂大桥及接线工程软土地区深基坑施工，成功的减少了施工措施成本，减少了不因混凝土龄期、原材料等因素的影响工期成本，同时保证了周围防汛堤稳定，减少了圬工材料对环保的影响。

以三官堂大桥及接线工程主桥软土地区深基坑基础施工为例，本项目共有2个深基坑承台施工，锁扣钢管桩+拉森钢板桩在软土地区9m深基坑中使用钢材为1000t，钢材费用4100元/t，原材料摊销按30%计算成本，共计123万元，围堰加工、设备及施工费用约100万。单个承台施工成本223万，共计446万元。但采用传统的SMW工法或搅拌桩，单个承台施工成本约750万元，且为一次性投入成本，共计1500万元，本工法与传统围堰施工工艺相比，共节约1054万元。

附图说明

图1是锁扣钢管桩+拉森钢板桩施工工艺流程框图；

图2是锁扣钢管桩加工示意图；

图3是拉森钢板桩加工及组合体系示意；

图4是拉森钢板桩加工及组合体系示意。

具体实施方式

下面将结合附图1-图4对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明通过改进在此提供一种在软土地区超大深基坑施工的支护方法，本专利主要为一种新型锁扣钢管+拉森钢板组合体系，适用于的软土地区、超大超规模深基坑基础施工支护措施；

（1）施工第一步：该类深基坑支护措施主要结构为利用钢管桩、拉森钢板桩，加工而成的“锁”与“扣”，从而形成新的一种支护措施。

（2）施工第二步：插打钢管桩“锁”，利用钢管桩“锁”做定位导向桩，依次循环插打拉森钢板桩“扣”，直至封闭；

（3）利用开挖机械分层开挖基坑内土层，并按设计要求支护支撑体系，直至封底砼浇筑，形成整体框架结构。

三官堂大桥及接线工程主桥主墩承台位于甬江两侧，主墩承台开挖深度约10m，且该区域地层为软土地区，为保证防汛大堤的稳定、安全及减小施工措施成本，故而不能采用SMW工法、地下连续墙或搅拌桩围堰施工。

本工法工作原理：本工法结合柱板式挡土墙原理，受力方式传递侧土压力→拉森钢板桩→锁扣钢管桩，有效的减少了拉森钢板桩的入土长度，本工法结构体系主要由φ630×8mm钢管、拉森钢板桩、围囹体系、内支撑体系系统组成，通过实践验证，本工法科学适用，节约成本，缩短工期。

工法内容简述：三官堂大桥及接线工程主桥主墩承台位于甬江两侧，主墩承台开挖深度约10m，且该区域地层为软土地区，为保证防汛大堤的稳定、安全及减小施工措施成本，故而不能采用SMW工法、地下连续墙或搅拌桩围堰施工。

工程简介：三官堂大桥及接线工程主桥主墩位于甬江两侧，主桥主墩承台尺寸（长×宽×高）为52.7m×19×6m，待施工承台属软土地区，且南岸基坑距防洪堤最近距离约为7.0m，最远距离约为13.0m，夹角为7.5°，实测防洪堤标高为+3.82m，现状地面标高为+2.80m，承台底标高为-5.6m，北岸基坑距防洪堤最近距离约为10.9m，最远距离约为16.6m，夹角为7°，实测防洪堤标高为+3.20m，现状地面标高为2.20m，承台底标高为-5.6m。承台开挖深度约9.0m，同时设计要求该承台浇筑次数不＞2次。

定位放线：利用全站仪在平台上放出围堰边线控制点及锁扣钢管桩中心点，根据围堰边线控制点确定插打钢板桩。

锁扣钢管桩+拉森钢板桩组合体系施工：在测量放样定位后，利用振动锤插打已加工成型的φ630mm锁扣钢管桩，并利用此钢管作为导向桩逐片插打拉森IV型钢板桩，以此形成环型围堰支护结构，按设计要求安装围囹及支撑体系，同步采用挖机开挖基坑内土层至设计标高，浇筑封底砼。

锁扣钢管桩加工制造：采用24m长，φ630×8mm钢管及24m长[4.5槽钢加工制造而成锁扣钢管。锁扣钢管与[4.5采用间断焊接而成，间断距离为1m，焊接长度为10cm，焊缝厚度为7mm。锁扣钢管桩加工如图2。

拉森钢板桩加工制造：采用18m长拉森IV型钢板桩与I10工字钢加工而成，I10工字钢间断焊接在拉森钢板桩背面中心线，间断距离为1m，焊接长度为10cm，焊缝厚度为7mm，从而使与锁扣钢管组成受力体系。拉森钢板桩加工及组合体系示意图3，拉森钢板桩加工及组合体系示意图4。

施工工艺：利用振动锤插打已加工成型的φ630mm锁扣钢管桩，并利用此钢管作为导向桩逐片插打拉森IV型钢板桩，以此形成环型围堰支护结构，按设计要求安装围囹及支撑体系，同步采用挖机开挖基坑内土层至设计标高，浇筑封底砼。

技术水平和技术难度（与省内外同类技术水平比较）：

本工艺是利用24m长φ630mm钢管桩与18m拉森IV型钢板桩组合方式，利用柱板式原理，由侧土压力→拉森钢板桩→锁扣钢管，传统IV型拉森钢板桩截面模数为2270cm3/m,组合体系后截面模数为3070cm3/m,该组合体系有效减少了拉森钢板桩的长度，混凝土浇筑次数过多而产生的施工缝，同时解决了软土地区深基坑传统SMW工法、地下连续墙及搅拌桩等围堰施工一次性投入成本高以及拉森钢板桩围堰在深基坑施工中支撑体结构繁多、混凝土分层次数多、变形大、刚度不足的等问题，为该类型围堰施工提供了新的思路，使得拉森钢板桩围堰可以向更高的技术水平发展，适应软土地区复杂地质条件下深基坑施工。

通过对三官堂大桥及接线工程（主桥）主墩承台锁扣钢管桩+拉森钢板桩的精心组织施工和现场精细操作，经过实践证明，采用拉森钢板桩作为挡板、锁扣钢管作为传力杆，锁扣钢管与拉森钢板桩相结合方式对软土地区深基坑支护开挖技术安全可靠、经济适用、节约工期，同时不影响岸堤自身结构安全，并为类似工程提供了参照。该工法施工技术容易掌握，能够缩短施工工期和节省投资，在软土地区地质条件的情况下的深基坑施工中，是一种值得推广的施工方法。

工法成熟、可靠性说明：

锁扣钢管+拉森钢板桩施工工艺经专家审定，对软土地区深基坑传统SMW工法、地下连续墙及搅拌桩等施工工艺做了一定创新。该工法运用在三官堂大桥及接线工程主桥承台深基坑基础施工中，结合本工程特点，通过科学方案比选，在本工程施工中成功运用此工法。本工法采用拉森钢板桩作为挡板、锁扣钢管作为传力杆，在软土地区开挖深度9m的深基坑中作为围堰支护结构形式，利用长臂挖机与120型小挖机结合对承台基坑进行开挖，然后进行封底，减少了工程措施成本投入，减小了工期成本，减少了对环保的影响，保证了周围防汛堤稳定，同时能循环利用材料。采用该施工工法解决了三官堂大桥及接线工程主桥承台在软土地区深基坑基础开挖施工的难题，有效节约了措施成本，其施工经验可为软土地区深基坑基础施工同类型工程所借鉴。

该施工工法成功应用于三官堂大桥及接线工程主桥软土地区深基坑基础施工，得到了本项目参建单位和同行业的一致认同，工法工艺成熟可靠，适应性强，安全风险可控，施工技术具有较强的适用价值，可广泛推广应用。

工法试验应用情况及应用前景：

1、本工法于2016年在三官堂大桥及接线工程主桥软土地区深基坑基础施工成功试验应用。

2、由于本工法具有较强的经济性、安全性和适用性等，随着我国不断修建、交通建设和建筑建设的发展，在软土地区深基坑工程施工中，如果熟练掌握、应用、发展和更新本工法，将在软土地基深基坑工程成本经济、安全等方面得到突破。使得使得软土地区深基坑基础围堰设计施工更加简洁高效。

根据三官堂大桥及接线工程（主桥）软土地区深基坑的经验及随着我国桥梁建设快速发展，桥梁基础围护的设计、施工技术不断创新，对三官堂大桥及接线工程主桥承台深基坑，在软土地区采用锁扣钢管桩+拉森钢板桩组合施工总结成施工工法，为今后深基坑在软土地区施工提供参考。

三官堂大桥及接线（江南路至中官西路）工程主桥承台位于甬江两侧，主墩承台平面尺寸为52.7×19m，承台高为6.0m，承台设计要求分宜1次性浇筑，不能＞2次浇筑，承台基坑距防洪堤最近距离约为7.0m，主墩承台开挖深度约9m，且该区域地层为软土地区，深基坑常用施工支护形式为地下连续墙、深层搅拌水泥桩支护、钢板桩支护等，为保证防汛大堤的安全稳定及减小施工措施成本，故而不能采用以上施工工艺，鉴于该工程及防汛大堤结构物的要求及特点，主墩承台基坑采用“锁扣钢管桩+拉森钢板桩”组合式施工方案，实现了节约措施成本，保证防汛堤稳定，缩短工期的目的。

工法特点如下：

1、深基坑围护采用“锁扣钢管桩+拉森钢板桩”组合方式，设备简单，施工速度快，缩短工期。

2、锁扣钢管桩+拉森钢板桩可重复利用，节约成本，利于环保。

3、锁扣钢管桩+拉森钢板桩组合方式结构合理，受力明确，工序清晰，工艺先进，施工措施成熟，是软土地区深基坑施工可靠的临时结构。

适用范围：本工法适用于软土地区超大、超规模深基坑或受周（临）边结构物限制的软土地区深基坑施工。

工艺原理：本工艺其原理结合桩板式挡土墙，采用拉森钢板桩作为挡板、锁扣钢管作为传力杆，利用φ630mm钢管桩与拉森IV型钢板桩组合方式，采用振动锤逐片插打工艺形成环型围堰支护结构，按要求支护围囹及内支撑并采用挖机开挖基坑内土层至设计标高，浇筑封底砼，。通过实践验证，本工法科学适用，节约成本，解决了软土地区且临边结构安全等级要求高的深基坑施工。在无水的状态下施工承台及墩座。

经济效益、社会效益体现为：

在软土地区深基坑基础施工中，采用“深基坑软土地区锁扣钢管桩+拉森钢板桩组合施工工法”，取得了较好的经济效益和社会效益。本工法在三官堂大桥及接线工程主桥软土地区深基坑基础施工中安全、稳定可靠，施工优质高效，适用性强，措施成本可控，对施工周围的构筑物未造成任何影响。且节约工程成本1054万元，经济效益显著。

本工法采用锁扣钢管桩+拉森钢板桩相结合的支护形式，减少了施工措施成本，减少了工期成本，保证了周围防汛堤稳定，同时能循环利用材料，减少了对环保的影响。在本工法的运用过程中，使其不因混凝土龄期、原材料等因素的影响，使得施工工期进度提前，减少了对周边环境污染，社会效益贡献较大。

1、经济效益分析：本工法在三官堂大桥及接线工程主桥软土地区深基坑基础施工中安全、稳定可靠，施工优质高效，适用性强，措施成本可控，对施工周围的构筑物未造成任何影响。且节约工程成本1054万元，经济效益显著。

2、社会效益分析：本工法采用锁扣钢管桩+拉森钢板桩相结合的支护形式，减少了施工措施成本，减少了工期成本，保证了周围防汛堤稳定，同时能循环利用材料，减少了对环保的影响。在本工法的运用过程中，使其不因混凝土龄期、原材料等因素的影响，使得施工工期进度提前，减少了对周边环境污染，社会效益贡献较大。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.一种在软土地区超大深基坑施工的支护方法，其特征在于：该支护方法主要为一种新型锁扣钢管+拉森钢板组合体系，适用于的软土地区、超大超规模深基坑基础施工支护措施；具体实现方式为；

（1）施工第一步：该类深基坑支护措施主要结构为利用钢管桩、拉森钢板桩，加工而成的“锁”与“扣”，从而形成新的一种支护措施；

（2）施工第二步：插打钢管桩“锁”，利用钢管桩“锁”做定位导向桩，依次循环插打拉森钢板桩“扣”，直至封闭；

（3）利用开挖机械分层开挖基坑内土层，并按设计要求支护支撑体系，直至封底砼浇筑，形成整体框架结构。

2.根据权利要求1所述一种在软土地区超大深基坑施工的支护方法，其特征在于：拉森钢板桩“扣”，主要由拉森IV型与I10工字钢焊接而成；钢板桩“锁”主要由直径630mm钢管与[4.5钢管，10mm钢板加工而成。