CN110629781A - 适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩及其施工方法 - Google Patents

Abstract

一种适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩及其施工方法，该方法的具体实施方式如下：钻孔；在钻好的孔中采用分段式下放钢套管并构成桩基钢管；在桩基钢管中填充混凝土。本发明所提供的适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩的施工方法，通过其对施工工艺的优化改进，使得本发明具有如下优点：(1)本发明解决了在狭小空间内无法采用大型机械设备施工桩基的难题，同时克服了采用人工作业的低效、高风险，亦避免了采用小型设备施作小直径桩基的承载力不足问题。(2)在密贴既有地铁车站施工的下穿隧道中施作的钢管混凝土群桩既可以在隧道开挖过程中起到临时支撑的作用，又可以在施工完成后将其作为永久支护结构，实现永临结合，提高经济效益。

Description

适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩及其施工方法

技术领域

本发明涉及轨道交通施工技术领域，更具体地说，特别涉及一种适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩以及一种适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩的施工方法。

背景技术

随着城市地下交通的快速发展，在既有结构物下方紧邻通过新建隧道通道的情况也越来越多地出现，比如，多个城市已经遇到新建地铁通道密贴下穿既有地铁车站底板的情况。这类工程经常遇到的一个重要问题就是在既有结构物的柱子下方需要打设相应的桩基，而在密贴下穿隧道中施工桩基空间受限，尤其是当密贴下穿隧道采用台阶法施工时，在上台阶施作桩基更是空间狭小。

如果，当上部既有结构荷载较大时，就需要大直径桩来提供更大的承载力，传统的大型钻孔机械在狭小空间内无法进行大直径桩基施工，而小直径桩只适用于一些上部荷载小一点的桩基，其无法满足大的载荷要求。

在机械无法使用的情况下，即便采用人工挖孔桩的形式，受空间限制，也难以下放钢筋笼。另外，人工挖孔桩效率低下，在高风险的密贴下穿隧道施工中非常不适用。另一方面，如果采用小型钻孔机械进行小直径桩基施工，又会出现承载力不足的弊端。

发明内容

综上所述，如何解决密贴下穿隧道施工所存在的不适于机械施工的问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩的施工方法，其包括：步骤一、使用潜孔钻机在位于结构物下方的施工场地的底部进行钻孔，所述钻孔的数量为多个；步骤二、在每个钻好的孔中采用分段式下放钢套管并构成桩基钢管；步骤三、在每个所述桩基钢管中填充混凝土。

在如上所述的适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩的施工方法中，优选地，所述步骤一的具体操作为：根据所述施工场地的空间确定所述钢套管尺寸；根据确定好的所述钢套管尺寸以及所述钻孔设计深度选择所述潜孔钻机进行钻孔操作。

在如上所述的适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩的施工方法中，优选地，所述步骤二的具体操作为：在同一个所述钻孔中，逐一下放所述钢套管，并采用螺纹连接方式固定相连接的两个所述钢套管。

在如上所述的适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩的施工方法中，优选地，所述步骤三的具体操作为：在所述桩基钢管中填充微膨胀混凝土。

在如上所述的适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩的施工方法中，优选地，在所述桩基钢管的顶端与所述结构物底板下方之间设置有钢筋混凝土结构，所述钢筋混凝土结构还位于所述结构物底板上设置的结构柱下方。

在如上所述的适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩的施工方法中，优选地，采用台阶法施工，开挖出所述施工场地，所述施工场地的底部为台阶法施工时形成的上台阶的底部。

在如上所述的适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩的施工方法中，优选地，多个所述钻孔采用梅花形布置。

一种适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩，其包括有设置在既有结构物底板下方的施工场地的底部的群桩，所述群桩包括有多个桩基钢管，所述桩基钢管由至少两根钢套管拼接而成，于所述桩基钢管内填充有混凝土填料，所述群桩与所述结构物底板之间有距离。

在如上所述的适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩中，优选地，于同一个所述桩基钢管中，相拼接的两个所述钢套管螺纹连接。

在如上所述的适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩中，优选地，全部的所述桩基钢管成梅花形布局设置。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明公开了一种适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩以及该群桩的施工方法，本发明是在作业空间受限的情况下，通过小型机械钻孔方法钻孔，分段将钢套管下放在钻孔中，然后灌注混凝土，最后根据承载力需要，组合若干根钢管混凝土桩形成群桩的一种施工方法。本发明所提供的适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩的施工方法，通过其对施工工艺的优化改进，使得本发明具有如下优点：(1)本发明解决了在狭小空间内无法采用大型机械设备施工桩基的难题，同时克服了采用人工作业的低效、高风险，亦避免了采用小型设备施作小直径桩基的承载力不足问题。(2)在密贴既有地铁车站施工的下穿隧道中施作的钢管混凝土群桩既可以在隧道开挖过程中起到临时支撑的作用，又可以在施工完成后将其作为永久支护结构，实现永临结合，提高经济效益。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

其中：

图1为本发明根据适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩的施工方法进行现场施工时的结构示意简图；

图2为本发明一实施例中桩群的布局结构示意图；

附图标记说明：

既有建筑物1、施工空间2、结构柱3、群桩4、初期支护5、箭头A的指向为开挖施工空间时的开挖方向。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。各个示例通过本发明的解释的方式提供而非限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本发明包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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而不是要求本发明必须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。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参考图1和图2，其中，图1为本发明根据适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩的施工方法进行现场施工时的结构示意简图；图2为本发明一实施例中桩群的布局结构示意图。

发明提供了一种适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩的施工方法，该施工方法的核心构思如下：步骤一、钻孔；步骤二、在钻好的孔中采用分段式下放钢套管并构成桩基钢管；步骤三、在桩基钢管中填充混凝土。

本发明所提供的适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩的施工方法，其中，狭小空间，具体是指：对开展施工有限制的狭小的施工场地。优选地该施工场地位于地下，如采用台阶法在位于地下空间的结构物下方进行施工形成的施工场地，可以为上台阶形成的施工场地。该结构物可以为地下车站的底板，优选地，为地下车站的结构柱的正下方。台阶法是指先开挖隧道上台阶(或称上部断面)，上台阶超前一定距离后开始开挖下台阶(或称下部断面)，上、下台阶同时并进的施工方法。

相比于传统的钢筋笼而言，本发明采用由多个钢套管组装成一个桩基钢管，然后根据施工要求再布置多根桩基钢管形成群桩，这样群桩就能够满足桩基的结构强度要求。对于单根桩基钢管而言，其由多个钢套管组装而成，每一个钢套管的长度显著减小，这样便于在狭小空间内施工。对于群桩而言，由于每一个桩基钢管都能够在狭小空间内进行组装，这样，在狭小空间内设置多个桩基钢管形成的群桩，其不仅施工工艺难度降低，而且桩基强度较高，更重要的是可以在狭小空间内进行桩基施工。

具体地，对于步骤一钻孔而言，步骤一的具体操作为：根据施工空间确定钢套管尺寸，然后根据确定好的钢套管尺寸以及钻孔设计深度选择钻机进行钻孔操作。

本发明中钻孔采用钻孔机实施作业，钻孔机的选择收到如下多个因素制约：1、施工空间，所选择的钻孔机应当能够在设计施工空间进行操作，该操作不仅包括钻孔操作，还包括有钻孔机可以较为轻松地进出施工空间；2、钢套管尺寸，对于钢套管而言，其应当满足桩基最低的结构强度要求，在对钢套管尺寸确定后(主要是钢套管的直径尺寸)，选择能够钻出不小于钢套管外径孔洞的钻机；3、钻孔深度，所选择的钻机的钻孔深度应当不小于设计孔洞的最大深度。

一般情况下，本发明使用潜孔钻机进行钻孔，所选择的潜孔钻机所钻出的孔洞深度在11-13m之间。

在步骤一中，本发明所使用的钻机为潜孔钻机，并且，在使用钻机钻孔时，采用钻孔-接长钻杆-钻孔的方式进行循环钻孔作业。

本发明所使用的钢套管为直径在100～300mm之间的钢套管。

具体地，对步骤二下放钢套管而言，步骤二的具体操作为：在同一个钻孔中，逐一下放钢套管，并采用螺纹连接方式固定相连接的两个钢套管。

两个钢套管之间采用螺纹连接，其具有如下多种结构形式：1、钢套管的一端设置内螺纹，钢套管的另一端设置外螺纹，两个钢套管通过其端部设置的内外螺纹实现对接；2、设置连接套管，连接套管的两端设置外螺纹，钢套管的的端部设置内螺纹，两个钢套管通过连接套管实现对接；3、设置连接套管，连接套管的两端设置内螺纹，钢套管的的端部设置外螺纹，两个钢套管通过连接套管实现对接。

由于钻孔深度大于单根钢套管长度，当钻孔完成后，先放第一根钢套管，然后再螺纹连接第二根钢套管，由于钻孔深度大，所以将第一根钢套管下放到一定深度，固定住第一根钢套管，然后将其与第二根钢套管连接，对于钢套管的固定是采用吊臂吊装实现的。

具体地，对于步骤三填充混凝土而言，步骤三的具体操作为：在钢套管中填充微膨胀混凝土。进一步地，在钢套管中填充的微膨胀混凝土为C50微膨胀混凝土。采用微膨胀混凝土的优点为：可以避免混凝土出现干缩裂缝，并且，其干燥后的强度较高。

为了保证桩基强度，在本发明中，钻孔数量开设有多个，在钻孔数量为多个时，全部的钻孔采用规则布局，每一个钻孔内都设置有一个桩基钢管，并且，每一个桩基钢管都填充有C50微膨胀混凝土。

具体地，多个钻孔采用梅花形布置。采用梅花形布置，可以避免产生盲区。

在柱基钢管施工完成后，在其的顶端搭设钢筋，然后浇注混凝土，直至位于施工现场顶部的初期支护5，如此既可以在隧道开挖过程中起到临时支撑的作用，又可以在施工完成后将其作为永久支护结构，实现永临结合，提高经济效益。

需要说明的是：本发明中所构建的群桩，具体是设置在上方既有地铁车站的结构柱的正下方。因为群桩是由若干钢管桩共同组成的，经过混凝土浇筑以后形成类似大直径桩一样，会具有更大的承载能力。群桩设置在既有结构物的结构柱正下方，能够满足既有结构物结构柱对于地基承重的要求。

本发明所提供的一种适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩的施工方法，在进行钻孔之前，应当先对钢套管的长度进行确定，钢套管的长度应当满足如下条件：钢套管的长度能够在受限作业空间内进行施工作业。然后进行钻孔，钻孔作业根据钻孔-接长钻杆-钻孔的循环方式进行，最终钻孔深度根据设计深度确定。在钻孔完成后，进行钢套管的分段下放，直至设计深度，在钢套管下放完毕后，在桩基钢管内灌注填充混凝土。最后，根据承载力需要，重复上述步骤形成钢管混凝土群桩。

具体地，本发明所使用的钻机，其作业空间(高度)为3～3.5m。本发明所使用的钢套管，其直径为100～300mm，具体是采用直径为200mm，长度为3m的钢套管来进行钢管混凝土群桩的施工。并且，分段的钢套管之间通过螺纹连接。本发明在桩基钢管内填充的混凝土为C50微膨胀混凝土。桩基钢管中填充混凝土，采用混凝土加强振捣的方式，以避免出现混凝土填充空腔问题的发生。

本发明中多根钢管混凝土桩形成的群桩采用梅花形布置。

本发明公开了一种适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩的施工方法，在既有的结构物1(如地铁站)下方再建通道，首先开挖施工空间2并设置初期支护5，然后在既有建筑物(或称结构物)的结构柱3下方再设置桩基，桩基的施工位置确定好以后，根据上述的施工方法设置桩群4。其中，下穿段的初期支护是在既有的结构物1(如地铁站)下方根据再建通道设计进行隧道开挖，之后架设钢架，在架设的钢架上喷射混凝土(或称实施初衬喷射砼)形成初期支护。该钢架可称为初衬钢架。

基于上述的适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩的施工方法，本发明提供了一种适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩，该适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩包括有设置在既有结构物1底板下方的施工场地的底部的群桩4，群桩4包括有桩基钢管，桩基钢管由至少两根钢套管拼接而成，于桩基钢管内填充有用于加强其结构强度的填料，群桩4与结构物底板之间有距离。优选地，施工场地采用台阶法施工开挖形成，施工场地的底部为台阶法施工时形成的上台阶的底部。结构物1底板下方位于地下。

具体地，于同一个桩基钢管中，相拼接的两个钢套管螺纹连接。

具体地，于桩基钢管内填充有的填料为混凝土填料，优选地，混凝土填料为微膨胀混凝土，进一步优选地为C50微膨胀混凝土。

具体地，群桩4由多个桩基钢管构成，其中，全部的桩基钢管成梅花形布局设置。

在桩基钢管的顶端与结构物底板下方之间设置有钢筋混凝土结构，即在柱基钢管施工完成后，在其顶端搭设钢筋，然后浇注混凝土，直至位于施工现场顶部的初期支护5，该初期支护5位于结构物底板下方，如此既可以在隧道开挖过程中起到临时支撑的作用，又可以在施工完成后将其作为永久支护结构，实现永临结合，提高经济效益。在结构物底板上设置有结构柱，为了更好地传递来自于结构物的力，群桩4位于该结构柱3的正下方。

本发明是在作业空间受限的情况下，通过小型机械钻孔方法分段将钢套管下放入土中，然后灌注混凝土，最后根据承载力需要，组合若干根钢管混凝土桩形成群桩的一种施工方法。本发明所提供的适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩的施工方法，通过其对施工工艺的优化改进，使得本发明具有如下优点：(1)本发明解决了在狭小空间内无法采用大型机械设备施工桩基的难题，同时克服了采用人工作业的低效、高风险，亦避免了采用小型设备施作小直径桩基的承载力不足问题。(2)在密贴既有地铁车站施工的下穿隧道中施作的钢管混凝土群桩既可以在隧道开挖过程中起到临时支撑的作用，又可以在施工完成后将其作为永久支护结构，实现永临结合，提高经济效益。

以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩的施工方法，其特征在于，所述施工方法包括：

步骤一、使用潜孔钻机在位于结构物下方的施工场地的底部进行钻孔，所述钻孔的数量为多个；

步骤二、在每个钻好的孔中采用分段式下放钢套管并构成桩基钢管；

步骤三、在每个所述桩基钢管中填充混凝土。

2.根据权利要求1所述的适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩的施工方法，其特征在于，

所述步骤一的具体操作为：

根据所述施工场地的空间确定所述钢套管尺寸；

根据确定好的所述钢套管尺寸以及所述钻孔设计深度选择所述潜孔钻机进行钻孔操作。

3.根据权利要求1所述的适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩的施工方法，其特征在于，

所述步骤二的具体操作为：

在同一个所述钻孔中，逐一下放所述钢套管，并采用螺纹连接方式固定相连接的两个所述钢套管。

4.根据权利要求1所述的适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩的施工方法，其特征在于，

所述步骤三的具体操作为：

在所述桩基钢管中填充微膨胀混凝土。

5.根据权利要求1所述的适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩的施工方法，其特征在于，

在所述桩基钢管的顶端与所述结构物底板下方之间设置有钢筋混凝土结构，所述钢筋混凝土结构还位于所述结构物底板上设置的结构柱下方。

6.根据权利要求1所述的适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩的施工方法，其特征在于，

采用台阶法施工，开挖出所述施工场地，所述施工场地的底部为台阶法施工时形成的上台阶的底部。

7.根据权利要求1所述的适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩的施工方法，其特征在于，

多个所述钻孔采用梅花形布置。

8.一种适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩，其特征在于，

包括有设置在既有结构物底板下方的施工场地的底部的群桩，所述群桩包括有多个桩基钢管，所述桩基钢管由至少两根钢套管拼接而成，于所述桩基钢管内填充有混凝土填料，所述群桩与所述结构物底板之间有距离。

9.根据权利要求8所述的适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩，其特征在于，

于同一个所述桩基钢管中，相拼接的两个所述钢套管螺纹连接。

10.根据权利要求8所述的适用于狭小空间内的钢管混凝土群桩，其特征在于，

全部的所述桩基钢管成梅花形布局设置。