CN111749247A

CN111749247A - 管道深基坑支护施工方法

Info

Publication number: CN111749247A
Application number: CN202010609998.0A
Authority: CN
Inventors: 赵瑀莹; 苗俊廷; 茹国忠
Original assignee: China Second Metallurgy Group Co Ltd
Current assignee: China Second Metallurgy Group Co Ltd
Priority date: 2020-06-30
Filing date: 2020-06-30
Publication date: 2020-10-09

Abstract

本发明公开了一种管道深基坑支护施工方法，包括：定位需要连接管道的开挖连接点坐标，确定基坑及钢板桩的位置，然后进行基坑及钢板桩位置的测量放线；第一次降水，在基坑外侧采用降水管井将水位降低至大开挖槽底以下；大开挖放坡和钢板桩打桩施工，进行第二次降水，采用降水管井将水位降低至基坑底部以下；钢板桩围成的围堰内土方开挖，待基坑挖掘完成后进行管道的对接。本发明有效解决了钢板桩在水位较高流砂层管道基坑支护施工的技术难题，针对性强，可操作性强，安全性能高，降低了施工风险，施工成本低。

Description

管道深基坑支护施工方法

技术领域

本发明涉及一种管道施工方法，具体说，涉及一种管道深基坑支护施工方法。

背景技术

在管道深基坑实施连头施工中，基坑支护变得尤为重要，基坑支护是为了施工安全，最大限度地保障施工作业人员生命不受到威胁，同时也是保证管道能够在基坑中连头的关键。

目前我国常见的管道基坑支护方法有：沉井、排桩支护、大开挖放坡、桩锚支护、钢板桩支护等。为保障施工安全及工程质量，同时降低施工成本，选择适合的基坑支护方法愈发重要，特别是解决在水位较高且地质层复杂的管道深基坑(深度10m以上)支护难题变得迫在眉睫。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种管道深基坑支护施工方法，有效解决了钢板桩在水位较高流砂层管道基坑支护施工的技术难题，针对性强，可操作性强，安全性能高，降低了施工风险，施工成本低。

技术方案如下：

管道深基坑支护施工方法，包括：

定位需要连接管道的开挖连接点坐标，确定基坑及钢板桩的位置，然后进行基坑及钢板桩位置的测量放线；

第一次降水，在基坑外侧采用降水管井将水位降低至大开挖槽底以下；

大开挖放坡和钢板桩打桩施工，进行第二次降水，采用降水管井将水位降低至基坑底部以下；

钢板桩围成的围堰内土方开挖，待基坑挖掘完成后进行管道的对接。

进一步，采用管线探测仪或其他探测设备完成管道位置及标高测量，测量后作标记；根据两条管道的连接点坐标，放出需要开挖的基坑的位置，用经纬仪或GPS定位仪将基坑开挖的四个边线引到作业面以外的地方，并做标记，方便在开挖施工过程中进行复测，确保基坑开挖位置准确无误。

进一步，待基坑的测量放线完成以后，在基坑进行大开挖放坡前，第一次降水采用降水管井将水位降低至大开挖槽底以下，防止边坡坍塌，然后再进行钢板桩的打桩施工。

进一步，距离基坑的开挖面外侧用专业打井机进行外挖掘多个降水管井，降水管井打好后，在降水管井内部用水泥管作支撑，水泥管预留渗水孔，降水管井内放置高压水泵，将渗入降水管井内的地下水抽出，并用管道将抽出，多个降水管井在基坑的开挖平面四周均匀分布。

进一步，在基坑外围第一次降水达到开挖条件后，进行大开挖放坡施工，在基坑周围修筑操作平台和斜坡通道，操作平台位于边坡、基坑之间，斜坡通道修筑在边坡上，连接操作平台和地面；在基坑外侧用钢板桩打桩施工，加固操作平台，防止基坑塌方造成安全事故。

进一步，钢板桩采用钢板拉森桩，采用汽车吊配合震动锤进行打桩，钢板桩打设前根据基坑开挖宽度在大开挖槽底放线标记，以便确定钢板桩打设位置和方向；在钢板桩施工中，设置导梁和围檩桩组成的导架，围檩桩包括第一道钢制围檩、第二道钢制围檩；在大开挖槽底架设第一道钢制围檩、第二道钢制围檩，然后开始打设钢板桩，施工时将钢板桩沿第一道钢制围檩外侧导架成排插入土内。

进一步，当钢板桩围成的围堰施工完成，第二次降水满足开挖条件时，进行围堰内基坑的开挖。

进一步，第二次降水时，采用降水管井将水位降低至基坑底部以下至少2米。

进一步，还包括第三次降水，待钢板桩支护完成以后，为顺利完成后续管道接点施工，在基坑内开挖真空井，进行第三次降水。

进一步，还包括基坑回填及拔桩处理步骤；在管道底部及管道周围，回填时要采用细沙回填，细沙回填至管顶上方，采用灌水压实的办法，使细沙在管道四周形成密实状态；基坑回填采取分层回填，分层夯实的原则，土壤夯实系数不小于0.92；拔除钢板桩前采用灌水、灌砂措施。

本发明技术效果包括：

本发明有效解决了钢板桩在水位较高流砂层管道基坑支护施工的技术难题，针对性强，可操作性强，安全性能高，降低了施工风险，施工成本低。

本发明采用大开挖放坡结合拉森钢板桩对深基坑进行支护，通过三次降水实现基坑边坡稳定、钢板桩顺利打入地下结构层、基坑内无积水，为后续施工提供坚实基础。

本发明采用大开挖放坡结合钢板桩对基坑进行支护，通过三次降水实现基坑边坡稳定、钢板桩顺利打入地下结构层、基坑内无积水，为后续施工提供坚实基础。

附图说明

图1是本发明中大开挖放坡+钢板桩施工平面图；

图2是本发明中大开挖放坡+钢板桩施工剖面图。

具体实施方式

以下描述充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践和再现。

本发明使用在地下水丰富，水位较高，存在流砂层的复杂地质层中的基坑支护及管道连头的施工。适用于地下水位较高(原始地貌开挖1.2米，便出现明显积水)，且存在流砂层地质层的管道基坑(基坑深度10米以上)支护施工。

管道深基坑支护施工方法，具体步骤如下：

步骤1：定位需要连接管道的开挖连接点坐标，确定基坑3及钢板桩2的位置，然后进行基坑3及钢板桩2位置的测量放线；

步骤11：采用管线探测仪或其他探测设备完成管道位置及标高测量，测量后作标记；

在经过复测并确定出管道位置及标高后，用经纬仪或GPS定位开挖连接点坐标，插上木桩，并用油漆做出标记。

步骤12：根据两条管道的连接点坐标，现场用灰线放出需要开挖的基坑3的位置，用经纬仪或GPS定位仪将基坑3开挖的四个边线引到作业面以外的地方，并用木桩喷上油漆做好标记，方便在开挖施工过程中进行复测，确保基坑3开挖位置准确无误。

如图1所示，是本发明中大开挖放坡+钢板桩施工平面图；如图2所示，是本发明中大开挖放坡+钢板桩施工剖面图。

步骤2：第一次降水，在基坑3外侧采用降水管井1将水位降低至大开挖槽底5以下；

待基坑3的测量放线完成以后，在基坑3进行大开挖放坡前，必须先采用降水管井1将水位降低至大开挖槽底5以下(第一次降水)，防止边坡坍塌，然后再进行钢板桩2的打桩施工。

距离基坑3的开挖面外侧5米用专业打井机进行外挖掘多个降水管井1，降水管井1打好后，在降水管井1内部用水泥管作支撑，水泥管预留渗水孔，可使四周的地下水通过渗水孔进入井内；降水管井1内放置高压水泵，将渗入降水管井1内的地下水抽出，并用管道将抽出的地下水集中排放至灌溉农田的水渠内，排放距离要离开开挖作业面100米左右，多个降水管井1之间的间距大约2米左右，多个降水管井1在基坑3的开挖平面四周均匀分布。

步骤3：大开挖放坡和钢板桩2打桩施工；

步骤31：在基坑3外围第一次降水达到开挖条件后，方可进行大开挖放坡施工，大开挖放坡采用1:1.5边坡，并且在基坑3周围修筑5米宽的操作平台4和斜坡通道(用于倒运土方及打桩施工，斜坡通道用于车辆行走、设备及材料运输)，操作平台4位于边坡、基坑3之间，斜坡通道修筑在边坡上，连接操作平台4和地面，操作平台4宽度为5米，其放坡系数为1:5；

步骤32：在基坑3外侧，用钢板桩2打桩施工，加固操作平台4，防止基坑3塌方造成安全事故；

钢板桩2采用钢板拉森桩，钢板拉森桩为SP-III型，长度为12米，采用50吨汽车吊配合震动锤进行打桩，钢板拉森桩施工必须考虑以后各工序的操作方便和利于排水，基坑3的宽度除能满足结构尺寸外，钢板桩2打设前应根据基坑3开挖宽度在原地面弹放边线，以便确定钢板桩2打设位置和方向，钢板桩2的支护深度选定为7米，埋入底板下5米。

在钢板桩2施工中，为保证沉桩轴线位置的正确和桩的竖直，控制钢板桩2的打入精度，防止板桩的屈曲变形和提高钢板桩2的贯入能力，需要设置一定刚度的、坚固的导架，亦称“施工围檩”。导架采用单层双面形式，通常由导梁和围檩桩(第一道钢制围檩、第二道钢制围檩)等组成，第一道钢制围檩、第二道钢制围檩的间距一般为0.5～0.8米，第一道钢制围檩、第二道钢制围檩之间的间距不宜过大，一般略比板桩墙厚度大8～15mm。

钢板桩2施工时，先挖除0.5米至1米深的台阶后，在大开挖槽底5架设第一道钢制围檩、第二道钢制围檩，然后才开始打设钢板桩2，为控制钢板桩2的平直度，采用屏风式打入法。屏风式打入法不易使板桩2发生屈曲、扭转、倾斜和墙面凹凸，打入精度高，易于实现封闭合拢。施工时将钢板桩2沿第一道钢制围檩外侧导架成排插入土内，使它呈屏风状，然后再施打。

步骤4：第二次降水；

进一步采用降水管井1将水位降低至基坑底部31以下2米(工程实例中管道基坑深度为14米，降水深度为16米)。

打桩过程中，当钢板桩2进入流沙层时，由于流砂层砂粒粒径小(砂粒粒径为0.001～0.002mm)，砂粒粒度均匀，在降水管井1的作用下，使得流砂层失水严重，从而导致流砂层中的细砂密实而坚硬，随着钢板桩2传递的挤压作用，使得流砂层愈加坚硬，导致钢板桩2无法打入，为保证流砂层中饱含地下水，使得流砂层的细砂在水的作用下分散开，所以必须将降水管井1的水位上升到流砂层以上，即保证地下水位在14米以上，以保证打桩机能够顺利的将钢板桩2打入流砂层中。

步骤5：钢板桩2围成的围堰内土方开挖；

当钢板桩2围成的围堰施工完成，二次降水满足开挖条件时，进行围堰内基坑3的开挖。基坑3开挖深度为7米，基坑3开挖时需用两台挖机配合完成，一台在操作平台4施工，另一台需在地面上进行土方倒运，第三台在围堰内施工。开挖出的土方需堆放在基坑3的边线50米以外地方，以防止土方堆放过近对基坑3造成压力过大，造成基坑3边坡失稳。

围堰内基坑的开挖采用长臂挖掘机开挖与人工清理相结合的办法，首先用挖掘机进行开挖，当开挖深度达到3.5米左右时，在钢板桩2内侧做第二道水平支撑，四角用四十五度斜撑加固。水平加固材料用325*6钢管，强度能够满足四周的侧压力对基坑3的影响。

第二道支撑做好后继续下挖，当开挖深度距管道埋深1米位置时，为了保证管道保温及防腐层不受损坏，就要用人工开挖的方式进行，人工开挖时需要挖机配合或使用吊篮将土方运。

步骤6：第三次降水；

由于基坑3周围地下水非常丰富，地质层复杂(根据对开挖出来的土质进行化验分析可知：0～-8m为粉砂层，-8m～-12m为粉质黏土层，-12m～-15m为流砂层)，因为粉质黏土层透水性极差，尽管采用了管井降水，仍有少量-8m～以上的地下水通过钢板桩2的缝隙流入基坑内，所以仅用降水管井1降水，无法满足施工要求，待钢板桩2支护完成以后，为顺利完成后续管道6接点施工，在基坑3内采用真空井点降水(在基坑3内选点开挖真空井点，真空井点内安装真空泵，利用真空泵抽水)，可以起到如下作用：防止地下水因涌流而产生流砂、管涌等渗透破坏作用，消除或减少作用在边坡或坑壁围护结构上的静水压力与涌透力，提高边坡或坑壁的围护结构的稳定性，避免水下作业，使基坑3施工能在水位以下进行，为施工提供方便。

步骤7：管道6的对接。

钢板桩2内侧的围堰开挖施工完成后，要及时进行管道连头施工，管道连头施工要注意以下几点：

1)管道6的对接所用弯头要严格按照设计要求标准执行。

2)管道6的焊接方法及焊接材料要严格按照设计单位要求，严格按照《管道下向焊接工艺规程》Q/CNPC78---2002的相关规定执行。

3)管道6的对接完成后所有焊缝要严格按照100％射线和100％手工超声波探伤的标准检验。

4)管道焊口的所有防腐及保温要严格按照设计要求执行。

步骤8：基坑回填及拔桩处理。

在管道6对接完成，并经过检测合格后，要对基坑3进行回填。

1)在管道6底部及管道周围，回填时要采用细沙回填，细沙回填至管顶上方1.2米处，采用灌水压实的办法，使细沙在管道四周形成密实状态。

2)基坑3回填要采取分层回填，分层夯实的原则，土壤夯实系数不小于0.92。

3)钢板桩的拔除。

在分层回填并夯实至第二层平台时要进行钢板桩2的拔出施工。

拔除钢板桩2前，由于拔桩的振动影响，以及拔桩带土过多会引起周边地面沉降和位移，会给已施工的地下结构带来危害。减少拔桩带土十分重要，主要采用灌水、灌砂措施。

4)拔桩采用起重机械拔桩，依靠附加起吊力的作用将桩拔除。

5)拔桩时应注意事项：可根据沉桩时的情况确定拔桩起点，必要时也可用跳拔的方法。拔桩的顺序最好与打桩时相反。

6)起重机应随配合的挖掘机的启动而逐渐加荷，起吊力一般略小于起重机的极限。对引拔阻力较大的钢板桩2，采用挖掘机间歇振动的方法。

本发明所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims

1.一种管道深基坑支护施工方法，包括：

2.如权利要求1所述的管道深基坑支护施工方法，其特征在于，采用管线探测仪或其他探测设备完成管道位置及标高测量，测量后作标记；根据两条管道的连接点坐标，放出需要开挖的基坑的位置，用经纬仪或GPS定位仪将基坑开挖的四个边线引到作业面以外的地方，并做标记，方便在开挖施工过程中进行复测，确保基坑开挖位置准确无误。

3.如权利要求1所述的管道深基坑支护施工方法，其特征在于，待基坑的测量放线完成以后，在基坑进行大开挖放坡前，第一次降水采用降水管井将水位降低至大开挖槽底以下，防止边坡坍塌，然后再进行钢板桩的打桩施工。

4.如权利要求1所述的管道深基坑支护施工方法，其特征在于，距离基坑的开挖面外侧用专业打井机进行外挖掘多个降水管井，降水管井打好后，在降水管井内部用水泥管作支撑，水泥管预留渗水孔，降水管井内放置高压水泵，将渗入降水管井内的地下水抽出，并用管道将抽出，多个降水管井在基坑的开挖平面四周均匀分布。

5.如权利要求1所述的管道深基坑支护施工方法，其特征在于，在基坑外围第一次降水达到开挖条件后，进行大开挖放坡施工，在基坑周围修筑操作平台和斜坡通道，操作平台位于边坡、基坑之间，斜坡通道修筑在边坡上，连接操作平台和地面；在基坑外侧用钢板桩打桩施工，加固操作平台，防止基坑塌方造成安全事故。

6.如权利要求1所述的管道深基坑支护施工方法，其特征在于，钢板桩采用钢板拉森桩，采用汽车吊配合震动锤进行打桩，钢板桩打设前根据基坑开挖宽度在大开挖槽底放线标记，以便确定钢板桩打设位置和方向；在钢板桩施工中，设置导梁和围檩桩组成的导架，围檩桩包括第一道钢制围檩、第二道钢制围檩；在大开挖槽底架设第一道钢制围檩、第二道钢制围檩，然后开始打设钢板桩，施工时将钢板桩沿第一道钢制围檩外侧导架成排插入土内。

7.如权利要求1所述的管道深基坑支护施工方法，其特征在于，当钢板桩围成的围堰施工完成，第二次降水满足开挖条件时，进行围堰内基坑的开挖。

8.如权利要求7所述的管道深基坑支护施工方法，其特征在于，第二次降水时，采用降水管井将水位降低至基坑底部以下至少2米。

9.如权利要求1所述的管道深基坑支护施工方法，其特征在于，还包括第三次降水，待钢板桩支护完成以后，为顺利完成后续管道接点施工，在基坑内开挖真空井，进行第三次降水。

10.如权利要求1所述的管道深基坑支护施工方法，其特征在于，还包括基坑回填及拔桩处理步骤；在管道底部及管道周围，回填时要采用细沙回填，细沙回填至管顶上方，采用灌水压实的办法，使细沙在管道四周形成密实状态；基坑回填采取分层回填，分层夯实的原则，土壤夯实系数不小于0.92；拔除钢板桩前采用灌水、灌砂措施。