CN114000524A - 一种深厚淤泥地质临近构造物的钢板桩围堰结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深厚淤泥地质临近构造物的钢板桩围堰施工方法，包括以下步骤:桥梁桩基施工完成后，对承台围堰开挖范围的基底以下一定深度淤泥采用水泥搅拌桩进行针对性加固，加固的同时插打较短的通长钢板桩，开挖一定深度安装支撑底牛腿后并在牛腿上安装围檩及内支撑。基坑继续开挖到位后浇筑混凝土垫层，并依次施工承台、墩身，然后对围堰内承台与钢板桩间的空隙进行回填，其中临近构造物侧采用性能好的中粗砂，其余侧采用普通土回填，本发明充分利用水泥搅拌桩对基底淤泥进行加固，有效将钢板桩长度减少30％以上，钢板桩减短后整节运输并一次插打到位，无需现场接长焊接，有效降低了施工成本，缩短了工期，降低质量安全风险。

Description

一种深厚淤泥地质临近构造物的钢板桩围堰结构及施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁施工领域，特别地是一种深厚淤泥地质临近构造物的钢板桩围堰结构及施工方法。

背景技术

近年来，我国高速公路和铁路飞速发展，当高速公路和铁路遇江、河、湖等特殊地形采用桥梁进行跨越。在大部分平原、河滩、海口、河内等位置的桥梁墩位处存在较厚覆盖层，承台深埋在地面以下，承台施工时可根据实际地质情况采用放坡开挖、钢板桩围堰支护开挖法施工。

对于冲积平原、沿海地带等位置，淤泥层的厚度一般超过20m，采用钢板桩围堰施工时，钢板桩设计插打设计深度一般都超过20m，甚至达到30m以上，超长钢板桩因长度大，无法采用公路直接运输，故需要分段运输至现场后，在施工现场通过焊接接长后进行插打，钢板桩接长工作量大、施工成本较高、现场受配套设施的影响焊接质量也难以保证。

此外，对于临近重量极大的构造物位置处的基坑开挖施工，围堰基底淤泥在临近的构造物的重力作用下，易产生滑移造成基底隆起并进一步造成围堰失稳，故需要采取有效的措施保证基坑施工期间构造物及基坑旁土体沉降及水平位移，且需保证基坑回填后土体不发生沉降及位移，以保证构造物安全。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种深厚淤泥地质临近构造物的钢板桩围堰结构及施工方法，充分利用水泥搅拌桩对基坑底进行针对性加固，将钢板桩长度减少至可整根运输范围内，且对靠大堤侧采用中粗砂回填并振捣密实，解决了深厚淤泥地质条件下，围堰临近构筑物施工期间或回填后因回填材料不密实使构造物产生沉降位移甚至损坏的问题。

本发明通过以下技术方案实现的：

一种深厚淤泥地质临近构造物的钢板桩围堰结构，包括钢板桩、围檩、钢管斜撑、钢管对撑、水泥搅拌桩和混凝土垫层；所述钢板桩作为抵抗土体压力及止水的结构；所述围檩、钢管斜撑和钢管对撑通过焊接连接成整体，作为内支撑力结构承受所述钢板桩传递的水平推力；所述水泥搅拌桩设置于所述围檩内部，作为提前预处理加固基底以下的土体；所述混凝土垫层设置于所述水泥搅拌桩的上端，作为基地施工工作平台，且参与部分受力。

进一步地，所述钢管斜撑倾斜焊接于所述围檩的邻边上。

进一步地，所述钢管对撑竖直焊接于所述围檩的对边上。

进一步地，一种深厚淤泥地质临近构造物的钢板桩围堰施工方法，其用于在钻孔桩上施工的两个承台，两个所述承台并行交错设置，承台临近堤坝，承台范围及以下为深厚淤泥地质，该施工方法包括以下步骤：

步骤S1、桥梁桩基施工完成后，在钢板桩设计位置内侧范围，利用水泥搅拌桩对基坑底以下范围内淤泥进行加固处理；

步骤S2、水泥搅拌桩加固基坑底以下淤泥的同时，同步采用钢板桩插打机械手进行钢板桩的插打；

步骤S3、利用挖掘机开挖基坑至牛腿底以下50cm并安装牛腿，然后在牛腿上安装围檩及围堰内的钢管斜撑和钢管对撑；

步骤S4、继续开挖至基坑底，清理整平后浇筑混凝土垫层、施工承台，然后拆除与墩身位置重合的钢管对撑后施工墩身；

步骤S5、墩身施工完成后，基坑采用中粗砂、普通土进行回填；然后依次拆除剩余钢管对撑、钢管斜撑、围檩、牛腿，最后拔出钢板桩。

进一步地，所述水泥搅拌桩根据已施工完成的桥梁桩基分部情况，对于钢板桩至最外一排桩基之间进行加密加固，对于桩基之间则按普通间距进行加固；处理深度、范围、水泥搅拌桩间距根据需要进行调整。

进一步地，左右幅采用整体式围堰支护，单幅围檩、钢管斜撑和钢管对撑通过焊接连接成整体，左右幅对称设置。

进一步地，基坑回填施工中，靠近构造物侧承台与钢板桩间空隙采用受力性能好的中粗砂回填，中粗砂采用灌水饱和并振捣棒振捣密实；其余侧承台与钢板桩间空隙采用普通土回填。

进一步地，所述步骤S3中，开挖前，在钢板桩外地面及构造物上分别设置监测点，施工过程中通过观测点对钢板桩外地面及构造物进行沉降、位移监控测量。

进一步地，所述监测点采用混凝土块，并在混凝土块中间设置一根带十字中心刻线的钢筋，所述监测点下埋于地面以下。

本发明的有益效果：

本发明采用水泥搅拌桩对基底以下一定范围内淤泥进行加固，减小了基坑施工对大堤及旁边构筑物的扰动，增加了流塑状淤泥基底抗隆起性能，有效减短钢板桩长度。本工法可实现快速施工、压缩施工周期、降低质量安全风险。与常规钢板桩围堰法相比，本工法采用的钢板桩长度降低30％以上，使得钢板桩整节运输插打，减少了大量的钢板桩接长焊接工作量，减少了材料设备的投入，节能环保，同时有效改善施工作业人员的作业环境。

附图说明

图1为本发明实施例立面示意图；

图2为图1的Ⅰ-Ⅰ剖面图；

图3为图1的Ⅱ-Ⅱ剖面图；

图4为内支撑结构图；

图5为内水泥搅拌桩、钢板桩插打同步施工示意图；

图6为内第一层内支撑安装时示意图；

图7为承台墩身施工后回填前示意图；

图8为承台及钢板桩间回填后示意图；

图9为内支撑拆除后钢板桩拔出示意图。

附图中：1-钢板桩；2-围檩；31-钢管斜撑；32-钢管对撑；4-牛腿；5-水泥搅拌桩；6-混凝土垫层；7-中粗砂；8-普通土；9-已完成的钻孔灌注桩；10-承台；11-墩身；12-监测点；13-钢板桩插打机械手；14-水泥搅拌桩机。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此以本发明的示意下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此以本发明的示意性实施例及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、上端、下端、顶部、底部……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征；另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参见图1～4所示，一种深厚淤泥地质临近构造物的钢板桩围堰结构，包括钢板桩1、围檩2、钢管斜撑31、钢管对撑32、水泥搅拌桩5和混凝土垫层6；所述钢板桩1作为抵抗土体压力及止水的结构；所述围檩2、钢管斜撑31和钢管对撑32通过焊接连接成整体，作为内支撑力结构承受所述钢板桩1传递的水平推力；所述水泥搅拌桩5设置于所述围檩2内部，作为提前预处理加固基底以下的土体；所述混凝土垫层6设置于所述水泥搅拌桩5的上端，作为基地施工工作平台，且参与部分受力。

具体的，本实施例方案中，所述钢管斜撑31倾斜焊接于所述围檩2的邻边上。

具体的，本实施例方案中，所述钢管对撑32竖直焊接于所述围檩2的对边上。

参见图1～4所示，本发明实施例提供了一种深厚淤泥地质临近构造物的钢板桩围堰施工方法，其用于两个并行交错设置的承台，承台临近堤坝或其它构造物，承台范围及以下为深厚淤泥地质。本方法使用的围堰主要受力结构为钢板桩1，围檩2、钢管斜撑31、钢管对撑32、水泥搅拌桩5、混凝土垫层6。其中钢板桩1作为抵抗土体压力及止水的结构，钢板桩采用通长钢板桩，无需分段接长；围檩2、钢管斜撑31、钢管对撑32通过焊接连接成整体，作为内支撑受力结构承受钢板桩传递的水平推力；水泥搅拌桩5作为提前预处理加固基底以下一定范围的土体，提高土体抗隆起性能，保证基底稳定；混凝土垫层6作为基底施工工作平台，且参与部分受力。

如图5所示，在墩位处钻孔灌注桩9施工完成后，首先对钢板桩1及水泥搅拌桩5的平面位置进行测量放样；采用水泥搅拌桩机14进行基底加固处理施工，基底加固根据设计分为加密处理区、常规处理区；水泥搅拌桩5施工的同时，采用钢板桩插打机械手13同步逐根进行钢板桩1插打施工，以节约工期。

如图6所示，采用挖掘机开挖基坑至牛腿4以下0.5m后，将牛腿4按设计数量及位置焊接在钢板桩1上，焊接应满焊，焊缝高度满足图纸要求；在牛腿4上安装围檩2，围檩2全部安装完成后，安装钢管斜撑及钢管对撑，钢管斜撑及钢管对撑中间部分均采用钢管，端头设置钢制楔形块，楔块两端分别与钢管、型钢围檩焊接连接。

如图7所示，采用挖掘机继续开挖基坑至基坑混凝土垫层6底标高，然后对基底清理整平后，浇筑混凝土垫层；待垫层满足强度后施工承台10，承台施工完成后拆除与墩身11冲突的钢管对撑，完成墩身11施工。

如图8所示，将承台及钢板桩间空隙进行回填至与承台顶齐平，其中靠近构造物一侧采用中粗砂7分层回填，分层灌水饱和后采用振捣棒振捣密实，其余方向侧及两个承台间空隙采用普通土8进行回填。

如图9所示，拆除钢管斜撑，然后拆除围檩2，再将牛腿4拆除后，将基坑内回填至与原地面同标高，采用钢板桩插打机械手13将钢板桩1全部拔出。

如图1、图5～8所示，在围堰开挖前，提前在构造物及钢板桩1外侧预埋一定数量的监测点12，并在开挖前量测初始数据，在基坑开挖至基坑全部回填至钢板桩全部拔出期间，均应对监测点12定期测量，将测量结果与初始数据进行对比，复核构造物及基坑旁地面产生的水平位移、沉降位移是否超过规范及设计允许值，如果超过规范及设计允许值，应立即停止作业，直至危险排除后方可继续施工。

本发明实施例的施工方法，将墩位处存在深厚淤泥、临近重量极大构造物的承台采用钢板桩围堰法进行施工，该方法通过水泥搅拌桩对围堰基坑底以下范围进行加固后，大幅减小钢板桩长度至可整节运输、整节吊装插打的范围。基底加固与钢板桩插打同步进行，有效缩短了工期。靠近构造物侧采用中粗砂回填，并灌水饱和振捣密实，保证了钢板桩拔出后，回填土不会因构筑物的挤压造成回填土压缩、滑动。本发明解决了深厚淤泥地质下钢板桩长度大，分节现场接长焊接量大质量难保证的难题，同时解决了承台临近重量极大构造物的情况下基坑存在较大基底隆起、围堰结构变形失稳风险的问题。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种深厚淤泥地质临近构造物的钢板桩围堰结构，其特征在于：包括钢板桩、围檩、钢管斜撑、钢管对撑、水泥搅拌桩和混凝土垫层；所述钢板桩作为抵抗土体压力及止水的结构；所述围檩、钢管斜撑和钢管对撑通过焊接连接成整体，作为内支撑力结构承受所述钢板桩传递的水平推力；所述水泥搅拌桩设置于所述围檩内部，作为提前预处理加固基底以下的土体；所述混凝土垫层设置于所述水泥搅拌桩的上端，作为基地施工工作平台，且参与部分受力。

2.根据权利要求1所述的一种深厚淤泥地质临近构造物的钢板桩围堰结构，其特征在于：所述钢管斜撑倾斜焊接于所述围檩的邻边上。

3.根据权利要求1所述的一种深厚淤泥地质临近构造物的钢板桩围堰结构，其特征在于：所述钢管对撑竖直焊接于所述围檩的对边上。

4.一种深厚淤泥地质临近构造物的钢板桩围堰施工方法，其用于在钻孔桩上施工的两个承台，两个所述承台并行交错设置，承台临近堤坝，承台范围及以下为深厚淤泥地质，其特征在于，该施工方法包括以下步骤：

步骤S1、桥梁桩基施工完成后，在钢板桩设计位置内侧范围，利用水泥搅拌桩对基坑底以下范围内淤泥进行加固处理；

步骤S2、水泥搅拌桩加固基坑底以下淤泥的同时，同步采用钢板桩插打机械手进行钢板桩的插打；

步骤S3、利用挖掘机开挖基坑至牛腿底以下50cm并安装牛腿，然后在牛腿上安装围檩及围堰内的钢管斜撑和钢管对撑；

步骤S4、继续开挖至基坑底，清理整平后浇筑混凝土垫层、施工承台，然后拆除与墩身位置重合的钢管对撑后施工墩身；

步骤S5、墩身施工完成后，基坑采用中粗砂、普通土进行回填；然后依次拆除剩余钢管对撑、钢管斜撑、围檩、牛腿，最后拔出钢板桩。

5.根据权利要求4所述的一种深厚淤泥地质临近构造物的钢板桩围堰施工方法，其特征在于：所述水泥搅拌桩根据已施工完成的桥梁桩基分部情况，对于钢板桩至最外一排桩基之间进行加密加固，对于桩基之间则按普通间距进行加固；处理深度、范围、水泥搅拌桩间距根据需要进行调整。

6.根据权利要求4所述的一种深厚淤泥地质临近构造物的钢板桩围堰施工方法，其特征在于：左右幅采用整体式围堰支护，单幅围檩、钢管斜撑和钢管对撑通过焊接连接成整体，左右幅对称设置。

7.根据权利要求4所述的一种深厚淤泥地质临近构造物的钢板桩围堰施工方法，其特征在于：基坑回填施工中，靠近构造物侧承台与钢板桩间空隙采用受力性能好的中粗砂回填，中粗砂采用灌水饱和并振捣棒振捣密实；其余侧承台与钢板桩间空隙采用普通土回填。

8.根据权利要求4所述的一种深厚淤泥地质临近构造物的钢板桩围堰施工方法，其特征在于：所述步骤S3中，开挖前，在钢板桩外地面及构造物上分别设置监测点，施工过程中通过观测点对钢板桩外地面及构造物进行沉降、位移监控测量。

9.根据权利要求8所述的一种深厚淤泥地质临近构造物的钢板桩围堰施工方法：所述监测点采用混凝土块，并在混凝土块中间设置一根带十字中心刻线的钢筋，所述监测点下埋于地面以下。

Images