CN112813974A - 一种基于坚硬土体的钢板桩成桩方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于坚硬土体的钢板桩成桩方法，包括以下步骤：确定钢板桩的施工桩位，在间隔预定距离的所述施工桩位处进行钻孔，所述钻孔的深度为坚硬土体所在的土层深度；向所述钻孔内注水，增加所述钻孔附近坚硬土体内的孔隙水压力；根据所述施工桩位依次在施工区段内进行钢板桩沉桩。向钻孔内注水，水在渗透作用下进入坚硬土体的土颗粒之间，土颗粒之间的孔隙水压力增加，粘结力降低，土体软化，然后按照施工桩位依次在施工区段内进行钢板桩沉桩工作。由于坚硬土体内土颗粒的粘结力降低，钢板桩沉桩时的阻力降低，可以有效提升钢板桩的成桩速度，降低钢板桩成桩时的振动，还可以拓展钢板桩的适用范围。

Description

一种基于坚硬土体的钢板桩成桩方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，尤其是指一种基于坚硬土体的钢板桩成桩方法。

背景技术

雨污分流后将减少溢流混流污水对天然水体的影响，避免了对周围环境造成污染，改善了居民居住环境，提升了城市形象，有利于促进城市可持续发展。同时在降雨期间，雨水不再进入污水管网，有利于降低污水处理厂的瞬时水量，避免因雨水进入污水管网而引起污水厂进水水量水质发生较大的波动，减少污水处理运行费用，保证污水处理厂稳定运行。雨污排水系统改造已经成为各大城市水环境施工的主体，城市排水系统改造多集中于居民集中生活的闹市区和商业区，人流与机动车繁多。同时受到建筑空间的影响，市政雨污排水系统施工时不能采取放坡开挖的形式，否则将会对稀缺的城市空间资源造成致命性的打击，严重影响人们的生活和生产节奏。

现有技术中，为了减少对城市空间资源的占用，同时保证施工人员以及施工环境的安全性，管道沟槽开挖过程中多采用槽钢支护或者拉森型钢板桩支护。采用钢板桩支护的形式，将会大大节省对城市空间资源的占用，但是钢板桩在施工过程中遇到密实的黄土地层、泥岩、砂岩等坚硬土体时，常出现成桩困难的问题，严重影响施工进度。

因此迫切需要一种可以在坚硬土体中进行钢板桩成桩的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种可以在坚硬土体中进行钢板桩施工的方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：提供一种基于坚硬土体的钢板桩成桩方法，包括以下步骤：

确定钢板桩的施工桩位，在间隔预定距离的所述施工桩位处进行钻孔，所述钻孔的深度为坚硬土体所在的土层深度；

向所述钻孔内注水，增加所述钻孔附近坚硬土体内的孔隙水压力；

根据所述施工桩位依次在施工区段内进行钢板桩沉桩。

进一步地，所述向所述钻孔内注水，增加所述钻孔附近坚硬土体内的孔隙水压力之前还包括：

对施工区段的土体进行注水试验，计算注水参数。

进一步地，所述向所述钻孔内注水具体包括：

根据所述注水参数向所述钻孔内注入无压清洁水。

进一步地，所述向所述钻孔内注水具体包括：

封堵所述钻孔的注水口，根据所述注水参数向所述钻孔内注入有压清洁水。

进一步地，所述根据所述施工桩位依次在施工区段内进行钢板桩沉桩之后还包括：

判断所述钢板桩沉桩的深度是否可以达到设计深度；

如果可以达到所述设计深度，则进行下一施工桩位的钢板桩沉桩；

如果不可以达到所述设计深度，则重新向所述钻孔内注水，增加所述钻孔附近坚硬土体内的孔隙水压力。

进一步地，所述在间隔预定距离的所述施工桩位处进行钻孔具体包括：

使用钢板桩在间隔预定距离的所述施工桩位处进行沉桩成孔。进一步地，所述预定距离为1.0-2.0m。

进一步地，所述确定钢板桩的施工桩位之前还包括：

根据施工图纸和施工组织计划，将施工路线划分为多个施工区段，在多个所述施工区段内交叉施工。

进一步地，所述根据所述施工桩位依次在施工区段内进行钢板桩沉桩之后还包括：

对所述钢板桩的支护区域进行开挖、埋管和回填。

进一步地，所述对所述钢板桩的支护区域进行开挖、埋管和回填之后还包括：

采用间隔拔桩的方式将所述钢板桩拔出，并向所述钢板桩的桩孔内注入干燥的细砂，然后向所述细砂内注水密实。

本发明的有益效果在于：在间隔预定距离的施工桩位处进行钻孔施工，钻孔的深度到达坚硬土体所在的土层深度。向钻孔内注水，水在渗透作用下进入坚硬土体的土颗粒之间，土颗粒之间的孔隙水压力增加，粘结力降低，土体软化，然后按照施工桩位依次在施工区段内进行钢板桩沉桩工作。由于坚硬土体内土颗粒的粘结力降低，钢板桩沉桩时的阻力降低，可以有效提升钢板桩的成桩速度，降低钢板桩成桩时的振动，还可以拓展钢板桩的适用范围。在市政管网施工过程中，可以有效保护沿线建筑物，减少对居民生活的干扰。

附图说明

下面结合附图详述本发明的具体结构：

图1为本发明基于坚硬土体的钢板桩成桩方法的流程图一；

图2为本发明基于坚硬土体的钢板桩成桩方法的流程图二；

图3为本发明基于坚硬土体的钢板桩成桩方法的流程图三；

图4为本发明基于坚硬土体的钢板桩成桩方法的流程图四；

图5为本发明基于坚硬土体的钢板桩成桩方法的流程图五；

图6为本发明基于坚硬土体的钢板桩成桩方法的流程图六；

图7为本发明基于坚硬土体的钢板桩成桩方法的流程图七；

图8为本发明基于坚硬土体的钢板桩成桩方法的流程图八。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

现有技术中，为了减少对城市空间资源的占用，同时保证施工人员以及施工环境的安全性，管道沟槽开挖过程中多采用槽钢支护或者拉森型钢板桩支护。采用钢板桩支护的形式，将会大大节省对城市空间资源的占用，但是钢板桩在施工过程中遇到密实的黄土地层、泥岩、砂岩等坚硬土体时，常出现成桩困难的问题，严重影响施工进度。

本发明提供了一种基于坚硬土体的钢板桩成桩方法，请参阅图1，具体包括以下步骤：

S10：确定钢板桩的施工桩位，在间隔预定距离的所述施工桩位处进行钻孔，所述钻孔的深度为坚硬土体所在的土层深度。

可以理解的是，在市政管网施工过程中，为了避免施工区域的机械设备或电力设备对行人和车辆造成伤害，避免行人和车辆误入施工区域，在施工前需要将施工区域进行封闭围挡，将施工区域与生活、通行区域隔离开来。

将施工区域进行封闭围挡之后，为了方便行人和车辆的通行，还需要设置必要数量的交通指示灯和交通指示牌。指引行人和车辆快速通过施工区域，对危险区域进行警示，尽量减少对人们生活的干扰。

与此同时，市政管网常常埋设于道路之下，在进行钢管桩成桩之前还需要对路面进行破除。路面破除时要合理安排施工时间，减少施工噪音，确保居民的正常生活作息。路面破除时会产生大量的烟尘，在施工过程中需要采取防尘、降尘的措施，实际使用时可以采取铺设防尘网或者喷雾等形式。

路面破除之后，需要对施工区段进行测量放线，使用全站仪、RTK(Real-time-kinematic，实时动态)等设备对施工桩位进行定位。

施工桩位定位完成后，对间隔预定距离的施工桩位进行钻孔，钻孔深度达到坚硬土体所在的土层深度。在其它的实施例中，为了加快后续注水和渗水速度，钻孔的深度也可以达到桩身长度的1/3-1/2之间。

在施工桩位钻孔时，可以采用独立的钻孔设备进行钻孔，也可以直接使用钢板桩进行沉桩成孔。单独的钻孔设备可以在不同的施工区域内依次进行，避免多次移动钢板桩沉桩设备。直接采用钢板桩进行沉桩成孔，可以更好地了解土体情况，明确需要钻孔的深度。

S20：向所述钻孔内注水，增加所述钻孔附近坚硬土体内的孔隙水压力。

可以理解的是，钻孔到达坚硬土体后，钢板桩难以进一步沉桩，继续沉桩的效率将会降低，施工噪声以及施工成本将会增加。在钻孔内注水后，可以增加钻孔附近坚硬土体的空隙水压力，降低坚硬土体内土颗粒之间的粘结力，使土体软化。钢板桩在软化后的土体内沉桩时，下沉阻力较小，施工速度较快，同时施工噪声也较小。与此同时，在一些本来不适用钢板桩施工的坚硬土体中，经过注水软化后，也可以适用钢板桩施工，增加了钢板桩的适用范围。

S30：根据所述施工桩位依次在施工区段内进行钢板桩沉桩。

可以理解的是，当坚硬土体注水软化后，土颗粒之间的粘结力降低，钢板桩的施工阻力降低，可以按照施工桩位依次进行钢板桩沉桩施工，完成施工区域内的临时支护工作。

由上述可知，向钻孔内注水，水在渗透作用下进入坚硬土体的土颗粒之间，土颗粒之间的孔隙水压力增加，粘结力降低，土体软化，然后按照施工桩位依次在施工区段内进行钢板桩沉桩工作。由于坚硬土体内土颗粒的粘结力降低，钢板桩沉桩时的阻力降低，可以有效提升钢板桩的成桩速度，降低钢板桩成桩时的振动，还可以拓展钢板桩的适用范围。在市政管网施工过程中，可以有效保护沿线建筑物，减少对居民生活的干扰。

本发明提供的基于坚硬土体的钢板桩成桩方法中，向钻孔内注水，使坚硬土体内土颗粒的粘结力降低，需要考虑到土体的渗透性能，因此在向所述钻孔内注水，增加所述钻孔附近坚硬土体内的孔隙水压力之前还包括以下步骤，请参阅图2：

S21：对施工区段的土体进行注水试验，计算注水参数。

可以理解的是，土层由于不同的形成环境以及后期的处理措施，不同区域内土体的性质不完全相同。向钻孔内注水的目的是使水能够渗透进入坚硬土体的土颗粒间，当土体的性质不同时，水渗透的速度、时间以及注水量都有所区别。因此在向钻孔内注水前，需要对施工区段内的土体进行注水试验，计算注水的参数，计算注水压力、注水时间和注水量。为了更好地了解坚硬土体的性质，可以采取原位土体试验，获取更接近实际情况的注水参数。

在其它的实施例中，为了兼顾注水、渗水效率和施工进度，钻孔的间距应该在合理的区间内布置。作为一项优选，本发明中预定距离为1.0m-2.0之间，此时钻孔处坚硬土体的渗水速度可以满足施工速度的需求，交叉进行能够提高施工效率，降低施工成本。

对施工区段的土体进行注水试验，计算注水参数之后，还需要确定注水方案。具体的，向钻孔内注水包括以下两种方案：

第一种方案请参阅图3，注水过程具体包括：

S211：根据所述注水参数向所述钻孔内注入无压清洁水。

第二种方案请参阅图4，注水过程具体包括：

S212：封堵所述钻孔的注水口，根据所述注水参数向所述钻孔内注入有压清洁水。

可以理解的是，第一种方案根据注水参数向钻孔中注入无压水，水在自然状态下根据毛细作用和重力作用进行渗透，渗透的速率由土体的性质决定。该方案的成本较低，注水过程中不会破坏附近土体环境的平衡。第二种方案向钻孔中注入有压水，封堵钻孔的注水口后，采用水泵或者其它设备向钻孔内注水，水在压力下快速进入土颗粒之间的间隙，土体软化速率较快，适用于工期紧张的施工环境。

需要说明的是，注水时均使用清洁水，避免施工对环境的污染，确保水循环后对人体和环境的友好。

本发明提供的基于坚硬土体的钢板桩成桩方法中，注水时根据土体注水试验来确定注水参数，但是注水试验不能完全揭示不同施工区段和施工深度的土体性质。有可能存在注水后坚硬土体的渗透不够充分，钢板桩依旧无法下沉至设计深度的情况。

作为一项优选，在根据所述施工桩位依次在施工区段内进行钢板桩沉桩之后还包括以下步骤，请参阅图5：

S31：判断所述钢板桩沉桩的深度是否可以达到设计深度；

如果可以达到所述设计深度，则进行下一施工桩位的钢板桩沉桩；

如果不可以达到所述设计深度，则重新向所述钻孔内注水，增加所述钻孔附近坚硬土体内的孔隙水压力。

可以理解的是，当钢板桩无法沉桩至设计深度时，需要对钻孔重复进行注水，直至坚硬土体软化到可以完成沉桩为止，一般情况下重复注水2-3次即可达到设计深度。

雨污水管线施工是一个较长的线性工程，在施工时可以结合交通和环境情况，对施工路线划分区段。本发明提供的基于坚硬土体的钢板桩成桩方法中，在确定钢板桩的施工桩位之前还包括以下步骤，请参阅图6：

S11：根据施工图纸和施工组织计划，将施工路线划分为多个施工区段，在多个所述施工区段内交叉施工。

可以理解的是，在雨污管线的线性工程施工时，可以根据施工图纸和施工组织计划将施工路线划分为多个施工区段或者施工井段，同时开辟多个施工区段可以充分利用现有机械设备，增加施工效率，节省施工成本。

本发明提供的基于坚硬土体的钢板桩成桩方法中，钢板桩沉桩完成后会形成支护区域，支护区域内形成一个安全的施工环境。因此在根据所述施工桩位依次在施工区段内进行钢板桩沉桩之后还包括以下步骤，请参阅图7：

S40：对所述钢板桩的支护区域进行开挖、埋管和回填。

可以理解的是，钢板桩沉桩完成后形成挡土的钢板墙，对开挖范围内形成有效的支护区域，支护区域内的土体垂直开挖时不会发生土体坍塌的情况，不会对附近道路和建筑物的基础产生扰动。采用挖机或者人工的形式对支护区域进行开挖，开挖的土体采取外弃或者转场存放。开挖过程要注意保持附近道路和环境的整洁，避免对居民的生活环境造成大的影响。埋管和回填过程均按照相关施工规范进行，在此不做详细描述。

本发明提供的基于坚硬土体的钢板桩成桩方法中，在埋管、回填完成后需要恢复路面结构，钢板桩一侧是原有土体，另一侧是回填砂石，拔出钢板桩的过程需要采取一定的措施，避免形成新的土体扰动，避免破坏原有土体的基础和新埋设的管线。因此在对所述钢板桩的支护区域进行开挖、埋管和回填之后还包括以下步骤，请参阅图8：

S50：采用间隔拔桩的方式将所述钢板桩拔出，并向所述钢板桩的桩孔内注入干燥的细砂，然后向所述细砂内注水密实。

可以理解的是，钢板桩的两侧分别是原有土体和压实的回填砂石，当钢板桩拔出后形成一个具有一定宽度和长度的沟槽，在没有外力作用时，两侧的土体将会塌陷占据该沟槽的空间，该过程将会导致原有土体和回填砂石的扰动，进而破坏地基的基础，甚至破坏新埋设的管线。采用间隔拔桩的形式，原有土体和压实的回填砂石之间仍存在部分钢板桩的支撑，土体不会或者难以发生扰动。在钢板桩的桩孔内注入干燥的细砂，然后向细砂内注水使之密实。等细砂密实后，进行其余钢板桩的拔出，此时细砂已经形成新的支撑结构，可以对土体进行有效的保护。

综上所述，本发明提供的基于坚硬土体的钢板桩成桩方法，在间隔预定距离的施工桩位处进行钻孔施工，钻孔的深度到达坚硬土体所在的土层深度。向钻孔内注水，水在渗透作用下进入坚硬土体的土颗粒之间，土颗粒之间的孔隙水压力增加，粘结力降低，土体软化，然后按照施工桩位依次在施工区段内进行钢板桩沉桩工作。由于坚硬土体内土颗粒的粘结力降低，钢板桩沉桩时的阻力降低，可以有效提升钢板桩的成桩速度，降低钢板桩成桩时的振动，还可以拓展钢板桩的适用范围。在市政管网施工过程中，可以有效保护沿线建筑物，减少对居民生活的干扰。采用间隔拔桩的形式，可以避免原有土体和回填砂石的扰动，增加了土体的稳定性。

此处第一、第二……只代表其名称的区分，不代表它们的重要程度和位置有什么不同。

此处，上、下、左、右、前、后只代表其相对位置而不表示其绝对位置。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于坚硬土体的钢板桩成桩方法，其特征在于，包括以下步骤：

确定钢板桩的施工桩位，在间隔预定距离的所述施工桩位处进行钻孔，所述钻孔的深度为坚硬土体所在的土层深度；

向所述钻孔内注水，增加所述钻孔附近坚硬土体内的孔隙水压力；

根据所述施工桩位依次在施工区段内进行钢板桩沉桩。

2.如权利要求1所述的基于坚硬土体的钢板桩成桩方法，其特征在于，所述向所述钻孔内注水，增加所述钻孔附近坚硬土体内的孔隙水压力之前还包括：

对施工区段的土体进行注水试验，计算注水参数。

3.如权利要求2所述的基于坚硬土体的钢板桩成桩方法，其特征在于，所述向所述钻孔内注水具体包括：

根据所述注水参数向所述钻孔内注入无压清洁水。

4.如权利要求2所述的基于坚硬土体的钢板桩成桩方法，其特征在于，所述向所述钻孔内注水具体包括：

封堵所述钻孔的注水口，根据所述注水参数向所述钻孔内注入有压清洁水。

5.如权利要求1所述的基于坚硬土体的钢板桩成桩方法，其特征在于，所述根据所述施工桩位依次在施工区段内进行钢板桩沉桩之后还包括：

判断所述钢板桩沉桩的深度是否可以达到设计深度；

如果可以达到所述设计深度，则进行下一施工桩位的钢板桩沉桩；

如果不可以达到所述设计深度，则重新向所述钻孔内注水，增加所述钻孔附近坚硬土体内的孔隙水压力。

6.如权利要求1所述的基于坚硬土体的钢板桩成桩方法，其特征在于，所述在间隔预定距离的所述施工桩位处进行钻孔具体包括：

使用钢板桩在间隔预定距离的所述施工桩位处进行沉桩成孔。

7.如权利要求1所述的基于坚硬土体的钢板桩成桩方法，其特征在于，所述预定距离为1.0-2.0m。

8.如权利要求1所述的基于坚硬土体的钢板桩成桩方法，其特征在于，所述确定钢板桩的施工桩位之前还包括：

根据施工图纸和施工组织计划，将施工路线划分为多个施工区段，在多个所述施工区段内交叉施工。

9.如权利要求1所述的基于坚硬土体的钢板桩成桩方法，其特征在于，所述根据所述施工桩位依次在施工区段内进行钢板桩沉桩之后还包括：

对所述钢板桩的支护区域进行开挖、埋管和回填。

10.如权利要求9所述的基于坚硬土体的钢板桩成桩方法，其特征在于，所述对所述钢板桩的支护区域进行开挖、埋管和回填之后还包括：

采用间隔拔桩的方式将所述钢板桩拔出，并向所述钢板桩的桩孔内注入干燥的细砂，然后向所述细砂内注水密实。

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