CN111501782A - 一种基坑支护和施工道路一体化结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基坑支护和施工道路一体化结构及施工方法，一体化结构是基坑支护结构与施工道路形成为整体结构，其中基坑支护结构包括有数列钢管桩，数列钢管桩插设在基坑周边的土体中，相邻钢管桩上部之间由施工道路的结构层相连接，钢管桩上部与施工道路结构层形成为整体结构。施工方法为：步骤一、场地平整；步骤二、测量放线；步骤三、打入钢管桩；步骤四、套入第一套筒；步骤五、安装盖板及第二套筒；步骤六、施工道路结构层的浇筑；步骤七、盖上顶盖。有益效果：施工采用“支护‑开挖”的作业形式，可有效节约工期。所使用钢管桩、套筒、盖板、混凝土顶盖均可拆卸、制作简单、运输方便，对邻近地下空间的开发没有影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种基坑支护一体化结构及施工方法，特别涉及一种基坑支护和施工道路一体化结构及施工方法。
背景技术
目前，随着经济的发展，城市化步伐的加快，许多城市正处在房地产投资与市政基础设施建设的热潮之中，地下商场、地下街道、地下变电站、地下停车场、排水及污水处理系统等地下建筑物使得基坑工程的规模不断增加。
目前，基坑支护的形式主要有土钉墙、地下连续墙、钢板桩、桩-锚等支护形式。土钉墙支护施工设备简单，施工不需单独占用场地，工程造价低，但其承载能力不高，一般只用于浅基坑支护；地下连续墙承载能力高，截水、防渗性能好，但其施工较复杂、成本高；钢板桩设计灵活，可回收进行重复利用，但其施工精度要求较高，打桩过程中桩体容易倾斜，不易纠正。桩锚支护因具有承载能力强、不受地下水影响、占用空间小等优点，大量应用于大深度开挖、土体条件差的基坑工程，但其整体设计往往趋于保守，工程造价较高。对于现有的基坑支护技术，支护结构仅承担水平荷载。在地基本身土压力和施工荷载的共同作用下，施工道路基坑一侧下部土体容易松动甚至发生脱离，道路形成类似于悬臂梁的结构，易造成施工道路出现裂缝甚至断裂，诱发施工车辆如混凝土泵车侧翻，基坑支护结构失效等严重事故。当基坑施工空间狭小，不能保证车辆距坑边安全距离时，这类事故时有发生。此外，现有的基坑支护形式为“边开挖边支护”，施工期长。同时，上述支护形式除钢板桩外，都难以回收，这将成为今后周边地下空间开发的障碍。
如何在保证支护结构可靠性的同时，又能兼顾工期、工程造价、环保等其他方面的要求，正是目前基坑工程对新型支护技术的要求。
发明内容
本发明的主要目的是为了解决坑侧施工空间狭窄的基坑工程如何保证支护结构的可靠性问题；
本发明的另一个目的是为了解决因基坑开挖和施工道路荷载引起基坑支护结构水平位移过大而导致施工道路基坑一侧下部土体出现松动甚至发生脱离，易造成施工道路出现裂缝甚至断裂，诱发施工车辆侧翻等严重事故；
本发明为了解决上述问题、达到上述目的而提供的一种基坑支护和施工道路一体化结构及施工方法。
本发明提供的基坑支护和施工道路一体化结构是基坑支护结构与施工道路形成为整体结构，其中基坑支护结构包括有数列钢管桩，数列钢管桩插设在基坑周边的土体中，相邻钢管桩上部之间由施工道路的结构层相连接，钢管桩上部与施工道路结构层形成为整体结构。
钢管桩的上部套设有第一套筒和第二套筒，第一套筒的顶端盖设有盖板，第二套筒设置在盖板的顶面上，第二套筒的上端设置有顶盖，第一套筒、盖板、第二套筒和顶盖均设置在施工道路的结构层内。
第一套筒和第二套筒的内径相同，第二套筒的外径大于第一套筒的外径，盖板为钢板制成，盖板的中间部位开设有与钢管桩外径相同的圆孔，顶盖为水泥混凝土预制而成。
施工道路的结构层为水泥混凝土结构，水泥混凝土结构内设置有横向和纵向钢筋，横向和纵向钢筋采用螺纹钢筋，钢筋直径不小于12mm，纵向钢筋间距不大于350mm，横向钢筋间距不大于600mm，纵向钢筋设在面层顶面下1/3-1/2厚度范围内，横向钢筋位于纵向钢筋之下，边缘钢筋至自由边的距离为100-150mm，水泥混凝土中集料的最大粒径不大于26.5mm，水泥混凝土中砂的细度模数不小于2.5。
本发明提供的基坑支护和施工道路一体化结构及施工方法，其方法如下所述：
步骤一、场地平整：对施工场地进行平整，确保机械设备进出场顺利，便于打桩机就位；
步骤二、测量放线：根据施工图纸，用经纬仪对钢管桩位置进行放线、定位，钢管桩的定位误差小于10mm，复核无误后，保护好现场桩位，开始下一步施工；
步骤三、打入钢管桩：
①移动打桩机至桩位，起吊钢管桩，使桩顶套入桩帽之中，起吊前，需对每节钢管桩作详尽的外观检查，尤其要注意椭圆度，符合要求者，方准起吊；
②把钢管桩底端对准桩位处的标注线插正，在打桩机的正前方和侧面呈直角方向用两台经纬仪监控导杆的垂直度，使桩锤、桩帽及桩身成一垂线；
③由钢管桩、桩帽及桩锤的自重，使钢管桩自行逐渐沉入土中，在此期间，随时跟踪观测沉桩质量情况；
④确认钢管桩自沉质量良好后，进行正常的连续锤击，直至将钢管桩锤击到其顶端高出地面60-80cm时停止锤击；
⑤对钢管桩按照设计高度进行精准切割；
步骤四、套入第一套筒：将第一套筒套设于钢管桩露出地面部分的下部，第一套筒的底部紧贴地面；
步骤五、安装盖板及第二套筒：将盖板穿过钢管桩，使盖板的底面紧贴在第一套筒的顶端，然后将第二套筒套于钢管桩上，第二套筒的底端紧贴在盖板的顶面上；
步骤六、施工道路结构层的浇筑：施工道路的结构层采用水泥混凝土结构，先绑扎钢筋，建模浇筑水泥混凝土，预留顶盖的孔位，进行养护，然后拆模；
步骤七、盖上顶盖：在第二套筒的顶端盖上顶盖，顶盖为水泥混凝土预制而成。
步骤二中，测量定位所用的“经纬仪”及控制质量检测设备在使用周期内的计量器具按二级计量标准进行计量检测控制。
步骤六中的钢筋采用螺纹钢筋，钢筋直径不小于12mm，纵向钢筋间距不大于350mm，横向钢筋间距不大于600mm，纵向钢筋设在面层顶面下1/3-1/2厚度范围内，横向钢筋位于纵向钢筋之下，边缘钢筋至自由边的距离为100-150mm，水泥混凝土中集料的最大粒径不大于26.5mm，水泥混凝土中砂的细度模数不小于2.5。
本发明的工作原理如下：
本发明提供的基坑支护和施工道路一体化结构采用可回收钢管桩支护结构，由钢管桩、第一套筒、盖板、第二套筒、水泥混凝土路面及混凝土预制的顶盖组成，由钢管桩来直接承担路面荷载和侧向土压力，水泥混凝土路面则提供上部约束。因路面荷载能转化为水平土压力作用在支护结构上，现由钢管桩直接承担，即降低了支护结构上作用的水平土压力，结构能够承担较大路面荷载，以达到稳定基坑的目的。工作时，路面荷载按水泥混凝土路面→盖板→钢管桩的传递路径扩散至桩周及深层土体；侧向土压力作用于钢管桩，由钢管桩传递到桩周土体，以平衡侧向土压力。本发明的施工采用“支护-开挖”的作业形式，开挖前进行支护，开挖后如无特殊情况无需再支护。
本发明的有益效果：
本发明提供的基坑支护和施工道路一体化结构及施工方法可靠性高，采用钢管桩来直接承担路面的竖向荷载，充分发挥了支护结构的竖向承载能力，基坑支护结构上作用的水平荷载也有效降低。支护结构直接承担竖向荷载，可有效降低基坑周侧对施工作业空间的需求，尤其是施工车辆如混凝土泵车对距坑边安全距离的需求，从而避免发生车俩倾覆事故。节约工期。本发明的施工采用“支护-开挖”的作业形式，开挖前进行支护，开挖则可一步到位，对比现有的“边开挖边支护”作业，可有效节约工期。此外，本发明的钢管桩直接用打桩机连续锤击打入，相比于土钉墙、地下连续墙、桩-锚等需挖孔注浆的支护结构而言，进一步节约工期。成本低。相较于地下连续墙、桩-锚支护技术，本发明的钢管桩无需挖孔注浆，节省材料且对施工机械的要求减少。同时，钢管桩可回收，水泥混凝土路面在基坑回填后仍能使用，有效降低了施工成本。生态环保。本发明所使用钢管桩、套筒、盖板、混凝土顶盖均可拆卸、制作简单、运输方便，现场可根据实际要求灵活组装；钢管桩在工程完成后可回收，对邻近地下空间的开发没有影响。
附图说明
图1为本发明所述基坑支护和施工道路一体化结构整体结构主视图。
图2为本发明所述基坑支护和施工道路一体化结构整体结构俯视图。
图3为本发明所述单个钢管桩放大结构示意图。
图4为本发明所述单个钢管桩结构设置顺序示意图。
图5为本发明所述盖板俯视图。
图6为本发明所述钢管桩打入状态示意图。
上图中的标注如下所示：
1、施工道路 2、钢管桩 3、基坑 4、第一套筒 5、盖板
6、第二套筒 7、顶盖 8、打桩机 9、桩帽 10、圆孔
11、桩锤。
具体实施方式
请参阅图1至图6所示：
本发明提供的基坑支护和施工道路一体化结构是基坑支护结构与施工道路1形成为整体结构，其中基坑支护结构包括有数列钢管桩2，数列钢管桩2插设在基坑3周边的土体中，相邻钢管桩2上部之间由施工道路1的结构层相连接，钢管桩2上部与施工道路1结构层形成为整体结构。
钢管桩2的上部套设有第一套筒4和第二套筒6，第一套筒4的顶端盖设有盖板5，第二套筒6设置在盖板5的顶面上，第二套筒6的上端设置有顶盖7，第一套筒4、盖板5、第二套筒6和顶盖7均设置在施工道路1的结构层内。
第一套筒4和第二套筒6的内径相同，第二套筒6的外径大于第一套筒4的外径，盖板5为钢板制成，盖板5的中间部位开设有与钢管桩2外径相同的圆孔10，顶盖7为水泥混凝土预制而成。
施工道路1的结构层为水泥混凝土结构，水泥混凝土结构内设置有横向和纵向钢筋，横向和纵向钢筋采用螺纹钢筋，钢筋直径不小于12mm，纵向钢筋间距不大于350mm，横向钢筋间距不大于600mm，纵向钢筋设在面层顶面下1/3-1/2厚度范围内，横向钢筋位于纵向钢筋之下，边缘钢筋至自由边的距离为100-150mm，水泥混凝土中集料的最大粒径不大于26.5mm，水泥混凝土中砂的细度模数不小于2.5。
本发明提供的基坑支护和施工道路一体化结构及施工方法，其方法如下所述：
步骤一、场地平整：对施工场地进行平整，确保机械设备进出场顺利，便于打桩机8就位；
步骤二、测量放线：根据施工图纸，用经纬仪对钢管桩2位置进行放线、定位，钢管桩2的定位误差小于10mm，复核无误后，保护好现场桩位，开始下一步施工；
步骤三、打入钢管桩2：
①移动打桩机8至桩位，起吊钢管桩2，使桩顶套入桩帽9之中，起吊前，需对每节钢管桩2作详尽的外观检查，尤其要注意椭圆度，符合要求者，方准起吊；
②把钢管桩2底端对准桩位处的标注线插正，在打桩机8的正前方和侧面呈直角方向用两台经纬仪监控导杆的垂直度，使桩锤11、桩帽9及桩身成一垂线；
③由钢管桩2、桩帽9及桩锤11的自重，使钢管桩2自行逐渐沉入土中，在此期间，随时跟踪观测沉桩质量情况；
④确认钢管桩2自沉质量良好后，进行正常的连续锤击，直至将钢管桩2锤击到其顶端高出地面60-80cm时停止锤击；
⑤对钢管桩2按照设计高度进行精准切割；
步骤四、套入第一套筒4：将第一套筒套4设于钢管桩2露出地面部分的下部，第一套筒4的底部紧贴地面；
步骤五、安装盖板5及第二套筒6：将盖板6穿过钢管桩2，使盖板6的底面紧贴在第一套筒4的顶端，然后将第二套筒6套于钢管桩2上，第二套筒6的底端紧贴在盖板5的顶面上；
步骤六、施工道路1结构层的浇筑：施工道路1的结构层采用水泥混凝土结构，先绑扎钢筋，建模浇筑水泥混凝土，预留顶盖7的孔位，进行养护，然后拆模；
步骤七、盖上顶盖7：在第二套筒6的顶端盖上顶盖7，顶盖7为水泥混凝土预制而成。
步骤二中，测量定位所用的“经纬仪”及控制质量检测设备在使用周期内的计量器具按二级计量标准进行计量检测控制。
步骤六中的钢筋采用螺纹钢筋，钢筋直径不小于12mm，纵向钢筋间距不大于350mm，横向钢筋间距不大于600mm，纵向钢筋设在面层顶面下1/3-1/2厚度范围内，横向钢筋位于纵向钢筋之下，边缘钢筋至自由边的距离为100-150mm，水泥混凝土中集料的最大粒径不大于26.5mm，水泥混凝土中砂的细度模数不小于2.5。
本发明的工作原理如下：
本发明提供的基坑支护和施工道路一体化结构采用可回收钢管桩2支护结构，由钢管桩2、第一套筒4、盖板5、第二套筒6、水泥混凝土路面及混凝土预制的顶盖7组成，由钢管桩2来直接承担路面荷载和侧向土压力，水泥混凝土路面则提供上部约束。因路面荷载能转化为水平土压力作用在支护结构上，现由钢管桩2直接承担，即降低了支护结构上作用的水平土压力，结构能够承担较大路面荷载，以达到稳定基坑的目的。工作时，路面荷载按水泥混凝土路面→盖板5→钢管桩2的传递路径扩散至桩周及深层土体；侧向土压力作用于钢管桩2，由钢管桩2传递到桩周土体，以平衡侧向土压力。本发明的施工采用“支护-开挖”的作业形式，开挖前进行支护，开挖后如无特殊情况无需再支护。
Claims (7)
1.一种基坑支护和施工道路一体化结构，其特征在于：基坑支护结构与施工道路形成为整体结构，其中基坑支护结构包括有数列钢管桩，数列钢管桩插设在基坑周边的土体中，相邻钢管桩上部之间由施工道路的结构层相连接，钢管桩上部与施工道路结构层形成为整体结构。
2.根据权利要求1所述的一种基坑支护和施工道路一体化结构，其特征在于：所述的钢管桩的上部套设有第一套筒和第二套筒，第一套筒的顶端盖设有盖板，第二套筒设置在盖板的顶面上，第二套筒的上端设置有顶盖，第一套筒、盖板、第二套筒和顶盖均设置在施工道路的结构层内。
3.根据权利要求2所述的一种基坑支护和施工道路一体化结构，其特征在于：所述的第一套筒和第二套筒的内径相同，第二套筒的外径大于第一套筒的外径，盖板为钢板制成，盖板的中间部位开设有与钢管桩外径相同的圆孔，顶盖为水泥混凝土预制而成。
4.根据权利要求1所述的一种基坑支护和施工道路一体化结构，其特征在于：所述的施工道路的结构层为水泥混凝土结构，水泥混凝土结构内设置有横向和纵向钢筋，横向和纵向钢筋采用螺纹钢筋，钢筋直径不小于12mm，纵向钢筋间距不大于350mm，横向钢筋间距不大于600mm，纵向钢筋设在面层顶面下1/3-1/2厚度范围内，横向钢筋位于纵向钢筋之下，边缘钢筋至自由边的距离为100-150mm，水泥混凝土中集料的最大粒径不大于26.5mm，水泥混凝土中砂的细度模数不小于2.5。
5.一种基坑支护和施工道路一体化结构的施工方法，其特征在于：其方法如下所述：
步骤一、场地平整：对施工场地进行平整，确保机械设备进出场顺利，便于打桩机就位；
步骤二、测量放线：根据施工图纸，用经纬仪对钢管桩位置进行放线、定位，钢管桩的定位误差小于10mm，复核无误后，保护好现场桩位，开始下一步施工；
步骤三、打入钢管桩：
①移动打桩机至桩位，起吊钢管桩，使桩顶套入桩帽之中，起吊前，需对每节钢管桩作详尽的外观检查，尤其要注意椭圆度，符合要求者，方准起吊；
②把钢管桩底端对准桩位处的标注线插正，在打桩机的正前方和侧面呈直角方向用两台经纬仪监控导杆的垂直度，使桩锤、桩帽及桩身成一垂线；
③由钢管桩、桩帽及桩锤的自重，使钢管桩自行逐渐沉入土中，在此期间，随时跟踪观测沉桩质量情况；
④确认钢管桩自沉质量良好后，进行正常的连续锤击，直至将钢管桩锤击到其顶端高出地面60-80cm时停止锤击；
⑤对钢管桩按照设计高度进行精准切割；
步骤四、套入第一套筒：将第一套筒套设于钢管桩露出地面部分的下部，第一套筒的底部紧贴地面；
步骤五、安装盖板及第二套筒：将盖板穿过钢管桩，使盖板的底面紧贴在第一套筒的顶端，然后将第二套筒套于钢管桩上，第二套筒的底端紧贴在盖板的顶面上；
步骤六、施工道路结构层的浇筑：施工道路的结构层采用水泥混凝土结构，先绑扎钢筋，建模浇筑水泥混凝土，预留顶盖的孔位，进行养护，然后拆模；
步骤七、盖上顶盖：在第二套筒的顶端盖上顶盖，顶盖为水泥混凝土预制而成。
6.根据权利要求5所述的一种基坑支护和施工道路一体化结构的施工方法，其特征在于：所述的步骤二中，测量定位所用的“经纬仪”及控制质量检测设备在使用周期内的计量器具按二级计量标准进行计量检测控制。
7.根据权利要求5所述的一种基坑支护和施工道路一体化结构的施工方法，其特征在于：所述的步骤六中的钢筋采用螺纹钢筋，钢筋直径不小于12mm，纵向钢筋间距不大于350mm，横向钢筋间距不大于600mm，纵向钢筋设在面层顶面下1/3-1/2厚度范围内，横向钢筋位于纵向钢筋之下，边缘钢筋至自由边的距离为100-150mm，水泥混凝土中集料的最大粒径不大于26.5mm，水泥混凝土中砂的细度模数不小于2.5。
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2020
- 2020-06-02 CN CN202010488208.8A patent/CN111501782B/zh active Active
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