CN109797756A - 钢管拉森钢板桩钢网架支撑围护结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钢管拉森钢板桩钢网架支撑围护结构及其施工方法，是在钢管桩与拉森钢板桩之间利用止水企口进行连接形成钢管拉森钢板桩围护结构，在钢管拉森钢板桩围护结构的内侧利用支座螺旋球设置钢网架形成闭合成圈的钢网架支撑，为基坑的稳定及防渗漏提供保障，其钢网架内部空间大、利于施工。
Description
技术领域
本发明涉及水中或软土质建筑基坑围护的技术领域，特别涉及一种钢管拉森钢板桩钢网架支撑围护结构及其施工方法。
背景技术
对于水中或软土质基坑的开挖，具体应设置安全的基坑防护，即在基坑周围修筑围护结构，以确保基坑的稳定，减少支护结构的渗漏。已有技术中的涉水基坑支护方式包括：地下连续墙、搅拌桩止水帷幕和钢板桩支护结构等；这其中，地下连续墙结构中涉及大体量的混凝土浇筑施工，但因存在混凝土开裂和浇筑质量等问题，容易出现渗漏现象，因此影响基坑支护的效果；在搅拌桩止水帷幕施工过程中，搅拌桩的竖直度难以控制，直接影响了阻水效果，往往难以满足施工要求；钢板桩支护结构由于打设方便、强度高、防渗漏效果好等优势在涉水工程的基坑支护施工中得到广泛应用；但其整体易产生较大的变形，并且随着变形量的增加，在阴阳角部位易出现渗漏现象。
为解决钢板桩涉水基坑的支护结构中存在的问题，公开号为CN 1837512 B、公开日为2011年4月20的发明专利申请文件中公开了“一种钢板桩和钢管桩组合围堰及其制作方法”；其包括钢板桩和钢管桩，利用钢管桩与钢板桩相互咬合连接，构成组合支护结构；在这一组合支护结构中，由于钢管桩和钢板桩的整体刚度偏小，在基坑土体压力作用下易出现变形，采用传统的钢支撑结构虽然可以控制变形，但不能为基坑内部施工提供较大的空间，同时钢支撑结构安装和拆除过程较为复杂，整个围护系统稳定性不强，相邻钢管桩在外力作用下易产生错位现象，造成支护结构的止水效果不理想。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种安装和拆除过程简单、基础施工方便的钢管拉森钢板桩钢网架支撑围护结构及其施工方法，以增加止水效果，进而保证工程质量、加快施工进度、降低施工成本。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
本发明钢管拉森钢板桩钢网架支撑围护结构，所述围护结构是指：在一一相邻的钢管桩与拉森钢板桩之间利用止水企口进行连接形成钢管拉森钢板桩围护结构，其特点是：在所述钢管拉森钢板桩围护结构的内侧设置钢网架形成钢网架支撑；所述钢网架支撑的结构形式是：
在所述钢管桩的内侧焊接有支座螺旋球，相邻两根钢管桩中相同高度上的两个支座螺旋球之间通过内层水平连杆相连处于同一层，相邻的上一层和下一层共计四只支座螺旋球分别通过内层斜拉杆连接于内层空间螺旋球，以四只支座螺旋球形成底面、以一只内层空间螺旋球为顶点构成棱锥结构，相同高度上的相邻内层空间螺旋球通过内层水平拉杆两两相连，并沿所述钢管拉森钢板桩围护结构的内周闭合形成一层支撑圈；
相邻两层支撑圈中同一竖直位置上的两个内层空间螺旋球之间通过内层竖向拉杆相连，形成内层空间钢网架；
针对所述内层空间钢网架，上下左右相邻且呈矩形分布的四只内层空间螺旋球分别通过外层斜拉杆连接于外层空间螺旋球，以四只内层空间螺旋球形成底面、以一只外层空间螺旋球为顶点构成棱锥结构，相同高度的相邻两只外层空间螺旋球之间通过外层水平拉杆相连，同一竖直位置上下相邻两只外层空间螺旋球之间通过外层竖向拉杆相连，形成外层空间钢网架，所述外层空间螺旋球通过呈水平的层间拉杆与对应位置上的支座螺旋球相连。
本发明钢管拉森钢板桩钢网架支撑围护结构的特点也在于：所述钢管桩和拉森钢板桩的长度一致，钢管桩和拉森钢板桩的桩顶标高允许偏差为-50～100mm，沉桩倾斜度不大于1％。
本发明钢管拉森钢板桩钢网架支撑围护结构的特点也在于：在所述钢管拉森钢板桩围护结构的上部设置由内层空间钢网架和外层空间钢网架构成的双层钢网架，在下部设置为单层钢网架支撑；也可根据需要设置第三层、或更多层钢网架，通过减小支座螺旋球的竖向间距增加空间钢网架内支撑的强度。
本发明钢管拉森钢板桩钢网架支撑围护结构的特点也在于：所述止水企口包括钢管桩一侧的外止水企口和拉森钢板桩一侧的内止水企口，外止水企口与内止水企口相互咬合，且外止水企口的弯钩朝向内侧，内止水企口的弯钩朝向外侧。
本发明钢管拉森钢板桩钢网架支撑围护结构的施工方法，所述围护结构是指：在一一相邻的钢管桩与拉森钢板桩之间利用止水企口进行连接形成钢管拉森钢板桩围护结构，其特点是：在所述钢管拉森钢板桩围护结构的内侧设置钢网架形成钢网架支撑；所述钢管拉森钢板桩钢网架支撑围护结构的施工方法是按如下步骤进行：
步骤1：在外力作用下将第一钢管桩竖直压入地坪，并就位；利用第一钢管桩的第一侧外止水企口与第一拉森钢板桩的第一侧内止水企口的配合形成导向，利用外力将第一拉森钢板桩竖直压入地坪，并就位；
步骤2：利用第一拉森钢板桩的第二侧内止水企口与第二钢管桩的第二侧外止水企口的配合形成导向，利用外力将第二钢管桩呈竖直压入地坪，并就位；
步骤3：按步骤1和步骤2依次进行一一相邻的各钢管桩与拉森钢板桩之间的连接，完成闭合的钢管桩及拉森钢板桩的施工；
步骤4：在所述钢管桩的内侧焊接有支座螺旋球，相邻两根钢管桩中相同高度上的两个支座螺旋球之间通过内层水平连杆相连处于同一层，相邻的上一层和下一层共计四只支座螺旋球分别通过内层斜拉杆连接于内层空间螺旋球，以四只支座螺旋球形成底面、以一只内层空间螺旋球为顶点构成棱锥结构，相同高度上的相邻内层空间螺旋球通过内层水平拉杆两两相连，并沿所述钢管拉森钢板桩围护结构的内周闭合形成一层支撑圈；
步骤5：在所述钢管拉森钢板桩围护结构的内部，从上到下依次安装各层支撑圈，相邻两层支撑圈中同一竖直位置上的两个内层空间螺旋球之间通过内层竖向拉杆相连，完成以支座螺旋球为基础的内层钢网架的施工，形成内层空间钢网架；
步骤6、以各内层各空间螺旋球为基础，按照与所述内层空间钢网架相同的方式进行安装，形成外层空间钢网架；
步骤7：根据开挖深度从上到下完成钢网架的安装；
步骤8：完成基坑底部施工并回填土之后，从下到上依次拆除钢网架，并利用外力拔出钢管柱及拉森钢板桩。
本发明钢管拉森钢板桩钢网架支撑围护结构的施工方法的特点也在于：
在所述步骤6中，针对内层空间钢网架，上下左右相邻且呈矩形分布的四只内层空间螺旋球分别通过外层斜拉杆连接于外层空间螺旋球，以四只内层空间螺旋球形成底面、以一只外层空间螺旋球为顶点构成棱锥结构，相同高度的相邻两只外层空间螺旋球之间通过外层水平拉杆相连，同一竖直位置上下相邻两只外层空间螺旋球之间通过外层竖向拉杆相连，形成外层空间钢网架，所述外层空间螺旋球通过呈水平的层间拉杆与对应位置上的支座螺旋球相连。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明整体结构简单、可靠，施工过程便捷、施工效率高。
2、本发明有效解决了拉森钢板桩整体刚度较差、易渗漏的问题，其内部钢网架支撑不仅为整体支护结构提供强大的支撑力，也为基坑内施工提供了方便，有效解决了支护结构的稳定性差、渗漏性差的问题。
3、本发明中部件安装拆除方便，围护及支撑结构的循环利用大幅降低了工程造价。适合作为现有各类涉水基坑支护的施工，或同类施工结构的改进，经济及社会效益显著。
附图说明
图1为本发明的结构平面示意图；
图2为本发明的结构剖面图；
图3为本发明中钢管桩与拉森钢板桩连接结构示意图；
图中标号：1钢管桩，2拉森钢板桩，3止水企口，3-a外止水企口，3-b内止水企口，4支座螺旋球，5a内层水平连杆，5b内层水平拉杆，5c外层水平拉杆，6a内层斜拉杆，6b外层斜拉杆，7a内层空间螺旋球，7b外层空间螺旋球，8a内层竖向拉杆，8b外层竖向拉杆，9地坪，10层间拉杆。
具体实施方式
参见图1、图2和图3，本实施例中钢管拉森钢板桩钢网架支撑围护结构是在一一相邻的钢管桩1与拉森钢板桩2之间利用止水企口3进行连接形成钢管拉森钢板桩围护结构，其特征是：在钢管拉森钢板桩围护结构的内侧设置钢网架形成钢网架支撑；钢网架支撑的结构形式是：
在钢管桩1的内侧焊接有支座螺旋球4，相邻两根钢管桩中相同高度上的两个支座螺旋球之间通过内层水平连杆5a相连处于同一层，相邻的上一层和下一层共计四只支座螺旋球分别通过内层斜拉杆6a连接于内层空间螺旋球7a，以四只支座螺旋球形成底面、以一只内层空间螺旋球为顶点构成棱锥结构，相同高度上的相邻内层空间螺旋球7a通过内层水平拉杆5b两两相连，并沿钢管拉森钢板桩围护结构的内周闭合形成一层支撑圈。
相邻两层支撑圈中同一竖直位置上的两个内层空间螺旋球7a之间通过内层竖向拉杆8a相连，形成内层空间钢网架。
针对内层空间钢网架，上下左右相邻且呈矩形分布的四只内层空间螺旋球7a分别通过外层斜拉杆6b连接于外层空间螺旋球7b，以四只内层空间螺旋球7a形成底面、以一只外层空间螺旋球7b为顶点构成棱锥结构，相同高度的相邻两只外层空间螺旋球7b之间通过外层水平拉杆5c相连，同一竖直位置上下相邻两只外层空间螺旋球7b之间通过外层竖向拉杆8b相连，形成外层空间钢网架，外层空间螺旋球7b通过呈水平的层间拉杆10与对应位置上的支座螺旋球4相连。
具体实施中，钢管桩和拉森钢板桩的长度一致，长度为10～50m，钢管桩和拉森钢板桩的桩顶标高允许偏差为-50～100mm，沉桩倾斜度不大于1％。
具体实施中，根据工程要求，可以在钢管拉森钢板桩围护结构的上部设置由内层空间钢网架和外层空间钢网架构成的双层钢网架，在下部设置为单层钢网架支撑；也可根据需要设置第三层、或更多层钢网架，通过减小支座螺旋球的竖向间距增加空间钢网架内支撑的强度。
图3所示的止水企口3包括钢管桩1一侧的外止水企口3-a和拉森钢板桩2一侧的内止水企口3-b，外止水企口3-a与内止水企口3-b相互咬合，且外止水企口3-a的弯钩朝向内侧，内止水企口3-b的弯钩朝向外侧。
本实施例中钢管拉森钢板桩钢网架支撑围护结构的施工方法是按如下步骤进行：
步骤1：在外力作用下将第一钢管桩竖直压入地坪9，并就位；利用第一钢管桩的第一侧外止水企口与第一拉森钢板桩的第一侧内止水企口的配合形成导向，利用外力将第一拉森钢板桩竖直压入地坪9，并就位。
步骤2：利用第一拉森钢板桩的第二侧内止水企口与第二钢管桩的第二侧外止水企口的配合形成导向，利用外力将第二钢管桩呈竖直压入地坪9，并就位。
步骤3：按步骤1和步骤2依次进行一一相邻的各钢管桩与拉森钢板桩之间的连接，完成闭合的钢管桩及拉森钢板桩的施工。
步骤4：在钢管桩的内侧焊接有支座螺旋球4，相邻两根钢管桩中相同高度上的两个支座螺旋球4之间通过内层水平连杆5a相连处于同一层，相邻的上一层和下一层共计四只支座螺旋球4分别通过内层斜拉杆6a连接于内层空间螺旋球7a，以四只支座螺旋球4形成底面、以一只内层空间螺旋球7a为顶点构成棱锥结构，相同高度上的相邻内层空间螺旋球7a通过内层水平拉杆5b两两相连，并沿钢管拉森钢板桩围护结构的内周闭合形成一层支撑圈。
步骤5：在钢管拉森钢板桩围护结构的内部，从上到下依次安装各层支撑圈，相邻两层支撑圈中同一竖直位置上的两个内层空间螺旋球7a之间通过内层竖向拉杆8a相连，完成以支座螺旋球4为基础的内层钢网架的施工，形成内层空间钢网架。
步骤6、以各内层各空间螺旋球7a为基础，按照与内层空间钢网架相同的方式进行安装，形成外层空间钢网架；是指：在步骤6中，针对内层空间钢网架，上下左右相邻且呈矩形分布的四只内层空间螺旋球7a分别通过外层斜拉杆6b连接于外层空间螺旋球7b，以四只内层空间螺旋球7a形成底面、以一只外层空间螺旋球7b为顶点构成棱锥结构，相同高度的相邻两只外层空间螺旋球7b之间通过外层水平拉杆5c相连，同一竖直位置上下相邻两只外层空间螺旋球7b之间通过外层竖向拉杆8b相连，形成外层空间钢网架，外层空间螺旋球7b通过呈水平的层间拉杆10与对应位置上的支座螺旋球4相连。
步骤7：根据开挖深度从上到下完成钢网架的安装。
步骤8：完成基坑底部施工并回填土之后，从下到上依次拆除钢网架，并利用外力拔出钢管柱及拉森钢板桩。
本发明中部件安装拆除方便，围护及支撑结构的循环利用大幅降低了工程造价，适合作为现有各类涉水基坑支护的施工，或同类施工结构的改进，经济及社会效益显著。
Claims (6)
1.一种钢管拉森钢板桩钢网架支撑围护结构，所述围护结构是指：在一一相邻的钢管桩(1)与拉森钢板桩(2)之间利用止水企口(3)进行连接形成钢管拉森钢板桩围护结构，其特征是：在所述钢管拉森钢板桩围护结构的内侧设置钢网架形成钢网架支撑；所述钢网架支撑的结构形式是：
在所述钢管桩(1)的内侧焊接有支座螺旋球(4)，相邻两根钢管桩中相同高度上的两个支座螺旋球之间通过内层水平连杆(5a)相连处于同一层，相邻的上一层和下一层共计四只支座螺旋球分别通过内层斜拉杆(6a)连接于内层空间螺旋球(7a)，以四只支座螺旋球形成底面、以一只内层空间螺旋球为顶点构成棱锥结构，相同高度上的相邻内层空间螺旋球(7a)通过内层水平拉杆(5b)两两相连，并沿所述钢管拉森钢板桩围护结构的内周闭合形成一层支撑圈；
相邻两层支撑圈中同一竖直位置上的两个内层空间螺旋球(7a)之间通过内层竖向拉杆(8a)相连，形成内层空间钢网架；
针对所述内层空间钢网架，上下左右相邻且呈矩形分布的四只内层空间螺旋球(7a)分别通过外层斜拉杆(6b)连接于外层空间螺旋球(7b)，以四只内层空间螺旋球(7a)形成底面、以一只外层空间螺旋球(7b)为顶点构成棱锥结构，相同高度的相邻两只外层空间螺旋球(7b)之间通过外层水平拉杆(5c)相连，同一竖直位置上下相邻两只外层空间螺旋球(7b)之间通过外层竖向拉杆(8b)相连，形成外层空间钢网架，所述外层空间螺旋球(7b)通过呈水平的层间拉杆(10)与对应位置上的支座螺旋球(4)相连。
2.根据权利要求1所述的钢管拉森钢板桩钢网架支撑围护结构，其特征是：所述钢管桩和拉森钢板桩的长度一致，钢管桩和拉森钢板桩的桩顶标高允许偏差为-50～100mm，沉桩倾斜度不大于1％。
3.根据权利要求1所述的钢管拉森钢板桩钢网架支撑围护结构，其特征是：在所述钢管拉森钢板桩围护结构的上部设置由内层空间钢网架和外层空间钢网架构成的双层钢网架，在下部设置为单层钢网架支撑；也可根据需要设置第三层、或更多层钢网架，通过减小支座螺旋球的竖向间距增加空间钢网架内支撑的强度。
4.根据权利要求1所述的钢管拉森钢板桩钢网架支撑围护结构，其特征是：所述止水企口(3)包括钢管桩(1)一侧的外止水企口(3-a)和拉森钢板桩(2)一侧的内止水企口(3-b)，外止水企口(3-a)与内止水企口(3-b)相互咬合，且外止水企口(3-a)的弯钩朝向内侧，内止水企口(3-b)的弯钩朝向外侧。
5.一种钢管拉森钢板桩钢网架支撑围护结构的施工方法，所述围护结构是指：在一一相邻的钢管桩(1)与拉森钢板桩(2)之间利用止水企口(3)进行连接形成钢管拉森钢板桩围护结构，其特征是：在所述钢管拉森钢板桩围护结构的内侧设置钢网架形成钢网架支撑；所述钢管拉森钢板桩钢网架支撑围护结构的施工方法是按如下步骤进行：
步骤1：在外力作用下将第一钢管桩竖直压入地坪(9)，并就位；利用第一钢管桩的第一侧外止水企口与第一拉森钢板桩的第一侧内止水企口的配合形成导向，利用外力将第一拉森钢板桩竖直压入地坪(9)，并就位；
步骤2：利用第一拉森钢板桩的第二侧内止水企口与第二钢管桩的第二侧外止水企口的配合形成导向，利用外力将第二钢管桩呈竖直压入地坪(9)，并就位；
步骤3：按步骤1和步骤2依次进行一一相邻的各钢管桩与拉森钢板桩之间的连接，完成闭合的钢管桩及拉森钢板桩的施工；
步骤4：在所述钢管桩的内侧焊接有支座螺旋球(4)，相邻两根钢管桩中相同高度上的两个支座螺旋球(4)之间通过内层水平连杆(5a)相连处于同一层，相邻的上一层和下一层共计四只支座螺旋球(4)分别通过内层斜拉杆(6a)连接于内层空间螺旋球(7a)，以四只支座螺旋球(4)形成底面、以一只内层空间螺旋球(7a)为顶点构成棱锥结构，相同高度上的相邻内层空间螺旋球(7a)通过内层水平拉杆(5b)两两相连，并沿所述钢管拉森钢板桩围护结构的内周闭合形成一层支撑圈；
步骤5：在所述钢管拉森钢板桩围护结构的内部，从上到下依次安装各层支撑圈，相邻两层支撑圈中同一竖直位置上的两个内层空间螺旋球(7a)之间通过内层竖向拉杆(8a)相连，完成以支座螺旋球(4)为基础的内层钢网架的施工，形成内层空间钢网架；
步骤6、以各内层各空间螺旋球(7a)为基础，按照与所述内层空间钢网架相同的方式进行安装，形成外层空间钢网架；
步骤7：根据开挖深度从上到下完成钢网架的安装；
步骤8：完成基坑底部施工并回填土之后，从下到上依次拆除钢网架，并利用外力拔出钢管柱及拉森钢板桩。
6.根据权利要求5所述的钢管拉森钢板桩钢网架支撑围护结构的施工方法，其特征是：在所述步骤6中，针对内层空间钢网架，上下左右相邻且呈矩形分布的四只内层空间螺旋球(7a)分别通过外层斜拉杆(6b)连接于外层空间螺旋球(7b)，以四只内层空间螺旋球(7a)形成底面、以一只外层空间螺旋球(7b)为顶点构成棱锥结构，相同高度的相邻两只外层空间螺旋球(7b)之间通过外层水平拉杆(5c)相连，同一竖直位置上下相邻两只外层空间螺旋球(7b)之间通过外层竖向拉杆(8b)相连，形成外层空间钢网架，所述外层空间螺旋球(7b)通过呈水平的层间拉杆(10)与对应位置上的支座螺旋球(4)相连。
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