CN114319387B - 一种复合型支护结构定位装置的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合型支护结构定位装置及施工方法，含位于基坑坑底四周的止水帷幕、连接于止水帷幕内的芯桩以及连接于芯桩上的吊装组件；所述芯桩底端高于止水帷幕底端，芯桩与周边土体之间还连接有锚索；所述止水帷幕位于护坡坡脚，其内侧紧邻坡脚边线。本发明通过前期的三维建模，利于深化控制复合型支护结构和定位组件的施工，后期通过定位组件可有效保证芯桩的定位；通过在搅拌桩内插接芯桩利于加强止水帷幕，而且芯桩的长度小于止水帷幕的高度，在保证强度的同时，节省了施工成本；通过护坡为承力体系连接定位组件，结合桩定位架及其连接的滑动构件的设置，可进行狭小场地上的吊装定位，进一步保证了施工的便捷和精准度。

Description

一种复合型支护结构定位装置的施工方法

技术领域

本发明属于基坑施工技术领域，特别涉及一种复合型支护结构定位装置及其施工方法。

背景技术

为减小造价以及控制复合型支护结构中芯桩的垂直度，一般采用在水泥土浆液较稀的情况下依靠芯桩的自重下沉到设计高度。为避免芯桩下沉到位后的继续下沉，一般采用吊装机械继续进行吊装的办法来稳定桩体，采用这样的办法一方面会占用吊装机械，使得机械得不到充分利用，另一方面，在前一根桩稳桩的过程中会出现水泥土浆液初凝的情况，导致芯桩的插入困难，严重时会导致插不到设计标高的事故。而且在基坑底部临边施工时，操作空间小，不利于机械的施工和移动。

在搅拌桩作为止水帷幕的情境下，搅拌桩的施工过程中会使得部分浆液反出到地面，造成场地的泥泞，对于施工空间狭小的场地更为明显。此外，对于芯桩长度与搅拌桩的长度不一致的状况下，需要对芯桩的高度进行精确控制，避免插入超深。现场机械设备的运转及人员的管理指挥均需要空间，解决场地可用空间不足以及地面承载力弱条件下辅助吊装架体的吊装和定位问题至关重要。

发明内容

本发明提供了一种复合型支护结构定位装置及其施工方法，用以解决临边复合支护桩的芯桩的辅助定位、定位装置临边安装和吊装施工等技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种复合型支护结构定位装置，包含位于基坑坑底四周的止水帷幕、连接于止水帷幕内的芯桩以及连接于芯桩上的吊装组件；所述芯桩底端高于止水帷幕底端，芯桩与周边土体之间还连接有锚索；所述止水帷幕位于护坡坡脚，其内侧紧邻坡脚边线；

所述芯桩包含已就位芯桩和待定位芯桩，待定位芯桩临近护坡一侧连接有定位组件；

所述定位组件包含连接于护坡上的桩定位架、连接于桩定位架两端的边定位杆、间隔连接于桩定位架上的定位滑杆以及连接于定位滑杆与定位架支架的定位滑筒；

边定位杆和定位滑杆外伸端超过芯桩外径的外侧，相邻定位滑杆之间或定位滑杆与边定位杆之间宽度适应待定位芯桩外径。

进一步的，所述止水帷幕上侧护坡内设置有泄水孔，还连接有土钉；护坡延伸至顶部地面上的顶围护组件处；且在护坡与顶围护组件连接处还设置有打入式地锚；

所述顶围护组件包含护栏和连接于护栏下方截水台，所述截水台底部侧面与护坡连接。

进一步的，所述止水帷幕为搅拌桩咬合连接而成，止水帷幕内间隔设置芯桩；芯桩轴心与搅拌桩轴心重合；所述止水帷幕和芯桩底端均低于基坑设计底部回填层的底面，且顶部高于结构底板。

进一步的，所述芯桩为管桩、实心圆柱桩或型钢桩，所述芯桩顶部还连接有冠梁，竖向间隔设置有锚索；

进一步的，所述桩定位架包含可拆卸连接于护坡上的横梁和/或横梁与护坡之间的斜撑，横梁与护坡上预埋件可拆卸连接；所述横梁为两个杆件并排组成，两个杆件之间可拆卸连接有滑道。

进一步的，所述滑道与定位滑筒之间通过基座连接，基座顶部可拆卸连接定位滑筒，基座底部与滑动连接；所述基座为远程自动控制。

进一步的，所述滑道与定位滑筒之间通过基座连接，基座顶部可拆卸连接定位滑筒，基座与定位滑筒角度可调连接；所述基座为远程自动控制。

进一步的，所述边定位杆和定位滑杆为弹性杆，所述定位滑杆与定位滑筒之间连接为可拆卸连接；边定位杆和定位滑杆上顶部还设置有定位凸起。

进一步的，所述边定位杆和定位滑杆分别与待定位芯之间还连接有定高板，所述定高板可拆卸穿接于边定位杆和和定位滑杆上，定高板的高度对应待定位芯桩顶端标高。

进一步的，复合型支护结构定位装置的施工方法，具体步骤如下：

步骤一、在护坡坡脚处放线止水帷幕施工点，并将止水帷幕内芯桩点位一同标出并编号；在三维模拟软件上建立临近护坡的止水帷幕和芯桩模型，而后深化模型，在模型上加入定位组件；

步骤二、根据验证合格的定位组件，按照止水帷幕的施工顺序深化安排芯桩的定位和插入顺序；

步骤三、安装桩定位架和桩定位架上的定位滑筒，使得定位滑筒可在桩定位架上自由移动和稳定限位；安装时，桩定位架的长度方向与搅拌桩轴线平行，进而使得定位滑筒与搅拌桩轴线垂直；当施工场地受限，无法保证固定底座长度方向与搅拌桩轴线平行时，通过调整滑动套筒与固定底座的角度，使得滑动套筒与搅拌桩轴线垂直；

步骤四、调节边定位杆和相邻的首个定位滑筒的位置，使其对应首根芯桩位置，调整完成后锁定定位滑筒，并预先在定位滑筒对应穿接定位滑杆；

步骤五、施工搅拌桩逐步形成咬合状的止水帷幕，在搅拌桩水泥土浆液初凝前，通过吊车将首根芯桩下放到设计位置，下放过程中通过边定位杆和定位滑杆进行高度和水平向的定位；

其中，边定位杆和定位滑杆为弹性杆，或与桩定位架连接处设置为弹性铰；在下降过程中芯桩触碰到后易于恢复原位且利于保证桩定位架的抗倾覆性；

步骤六、首根芯桩就位后，再次测设芯桩位置，合格后进行接下来的定位套筒和定位滑杆的定位，而后依次进行待定位芯桩的定位吊装插入。

进一步的，若护坡水平长向为线型，桩定位架在护坡上顺接连接，进而定位滑筒不间断直线滑动，直至完成施工；若护坡为非线型或表面凹凸差较大，则将桩定位架拆卸，交替错位连接使用。

进一步的，桩定位架拆卸应用时，当芯桩的间距为固定距离时，通过加强杆连接和自动锁定各个定位滑筒的相对位置；整体移动桩定位架时，控制最外侧定位杆与已完成芯桩的距离，即可完成桩定位架长度范围内后续芯桩的位置。

本发明的有益效果体现在：

1）本发明通过前期的三维建模，利于深化控制复合型支护结构和定位组件的施工，后期通过定位组件可有效保证芯桩的定位；

2）本发明通过在搅拌桩内插接芯桩利于加强止水帷幕，而且芯桩的长度小于止水帷幕的高度，在保证强度的同时，节省了施工成本；

3）本发明通过护坡为承力体系连接定位组件，结合桩定位架及其连接的滑动构件的设置，可进行狭小场地上的吊装定位，进一步保证了施工的便捷和精准度；

4）本发明通过边定位杆和定位滑杆的弹性杆或弹性连接设置，利于保证下放时芯桩触碰后的可恢复性，以及在大桩型施工时避免可倾覆性。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解；本发明的主要目的和其它优点可通过在说明书中所特别指出的方案来实现和获得。

附图说明

图1是基坑临边复合型支护结构连接示意图；

图2是基坑临边复合型支护结构连接局部示意图；

图3是复合型支护结构俯视图；

图4是复合型支护结构定位装置俯视图一；

图5是复合型支护结构定位装置俯视图二；

图6是复合型支护结构定位装置局部示意图。

附图标记：1-基坑、2-护坡、3-止水帷幕、4-芯桩、41-已就位芯桩、42-待定位芯桩、5-冠梁、6-锚索、7-回填层、8-结构底板、9-顶围护组件、91-护栏、92-截水台、10-土体、11-打入式地锚、12-土钉、13-桩定位架、14-定位滑筒、15-连筒、16-边定位杆、17-定位滑杆、18-加强杆、19-滑道、20-基座。

具体实施方式

某工程为例，工程整个地块近似呈四边形，东西长约758m，南北宽约850m。基坑支护设计开挖深度6.1m~12.7m。现场地略有起伏，东高西低，地面周边标高24.30～32.00m，工程±0.00标高为绝对标高27.8m。基坑重要性安全等级为二级，设计使用年限1年。拟建场地勘察揭露65.00m深度范围内，表层为人工填土层，其下第四纪新近冲洪积层以及一般第四纪冲洪积沉积层。

本实施例中，开挖深度11.7-12.0m,基坑安全等级二级，采用高速深层搅拌复合桩（DMC桩）+预应力锚索的支护形式；本工程现状地面暂时按建筑设计-0.80（27.000m）考虑。水泥浆：强度M20，水灰比0.45-0.50，水泥采用PO42.5；冠梁混凝土采用C25，此区域的锚杆采用二次注浆；芯桩为预制管桩，管桩在三轴搅拌桩施工6h内施工；施工期间地面超载<20kPa；肥槽宽度为1000mm；坑顶设置240x200mm截水台、坑底设置300x300排水沟，坑底每隔30m设一口集水井;

如图1至图6所示，复合型支护结构定位装置，包含位于基坑1坑底四周的止水帷幕3、连接于止水帷幕3内的芯桩4以及连接于芯桩4上的吊装组件；芯桩4底端高于止水帷幕3底端，芯桩4与周边土体10之间还连接有锚索6；止水帷幕3位于护坡2坡脚，其内侧紧邻坡脚边线；

本实施例中，止水帷幕3为搅拌桩咬合连接而成，止水帷幕3内间隔设置芯桩4；芯桩4轴心与搅拌桩轴心重合；芯桩4为管桩，还可为实心圆柱桩或型钢桩。芯桩4顶部还连接有冠梁5，竖向间隔设置有锚索6；止水帷幕3和芯桩4底端均低于基坑1设计底部回填层7的底面，且顶部高于结构底板8。

本实施例中，止水帷幕3上侧护坡2内设置有泄水孔，还连接有土钉12；护坡2延伸至顶部地面上的顶围护组件9处；且在护坡2与顶围护组件9连接处还设置有打入式地锚11；顶围护组件9包含护栏91和连接于护栏91下方截水台92述截水台92底部侧面与护坡2连接。止水帷幕3为三轴或五州搅拌桩咬合连接而成，止水帷幕3内间隔设置芯桩4，芯桩4轴心与搅拌桩轴心重合。

本实施例中，上部放坡高度3.0m，坡率1：0.3，共设置2道土钉12，锚喷面层厚度为100mm，内置φ6.5@200×200钢筋网片。坡面设置泄水孔，泄水孔水平及竖向间距均为3000mm，泄水孔为∅50PVC管，长度不小于0.80m。

本实施例中，设置23.0m长φ850@600三轴搅拌桩，内插15.0m长PRC600-130-C@1200预制管桩，桩身设置3道锚索6，一桩一锚，水平夹角为15°。承台相对侧采用放坡喷锚支护，放坡高度2.1m，坡率1:1，锚喷厚度为80mm，内置40×70×1mm钢板网。

本实施例中，根据施工顺序，芯桩4包含已就位芯桩41和待定位芯桩42，待定位芯桩42临近护坡2一侧连接有定位组件。定位组件包含连接于护坡2上的桩定位架13、连接于桩定位架13两端的边定位杆16、间隔连接于桩定位架13上的定位滑杆17以及连接于定位滑杆17与定位架支架的定位滑筒14；边定位杆16和定位滑杆17外伸端超过芯桩4外径的外侧，相邻定位滑杆17之间或定位滑杆17与边定位杆16之间宽度适应待定位芯桩42外径。边定位杆16通过连筒15拼装加长连接。

本实施例中，桩定位架13通过型钢制作而成，包含可拆卸连接于护坡2上的横梁和/或横梁与护坡2之间的斜撑，横梁与护坡2上预埋件螺栓连接；横梁为两个钢制杆件并排组成，两个杆件之间卡接连接有滑道19。

如图6所示，滑道19与定位滑筒14之间通过基座20连接，基座20顶部卡接连接定位滑筒14，基座20底部与滑动连接；基座20为远程自动控制。滑道19、定位滑筒14和基座20均为钢制连接且滑道19间隔设置有位移传感器和应力传感器，利于对滑动过程进行监测控制。

本实施例中，边定位杆16和定位滑杆17分别与待定位芯之间还连接有定高板，所述定高板可拆卸穿接于边定位杆16和和定位滑杆17上，定高板的高度对应待定位芯桩42顶端标高。

如图1至图6所示，进一步说明复合型支护结构定位装置的施工方法，具体步骤如下：

步骤一、在护坡2坡脚处放线止水帷幕3施工点，并将止水帷幕3内芯桩4点位一同标出并编号；在三维模拟软件上建立临近护坡2的止水帷幕3和芯桩4模型，而后深化模型，在模型上加入定位组件。

步骤二、根据验证合格的定位组件，按照止水帷幕3的施工顺序深化安排芯桩4的定位和插入顺序。

步骤三、安装桩定位架13和桩定位架13上的定位滑筒14，使得定位滑筒14可在桩定位架13上自由移动和稳定限位；安装时，桩定位架13的长度方向与搅拌桩轴线平行，进而使得定位滑筒14与搅拌桩轴线垂直；当施工场地受限，无法保证固定底座长度方向与搅拌桩轴线平行时，通过调整滑动套筒与固定底座的角度，使得滑动套筒与搅拌桩轴线垂直。

步骤四、调节边定位杆16和相邻的首个定位滑筒14的位置，使其对应首根芯桩4位置，调整完成后锁定定位滑筒14，并预先在定位滑筒14对应穿接定位滑杆17。

步骤五、施工搅拌桩逐步形成咬合状的止水帷幕3，在搅拌桩水泥土浆液初凝前，通过吊车将首根芯桩4下放到设计位置，下放过程中通过边定位杆16和定位滑杆17进行高度和水平向的定位。

其中，边定位杆16和定位滑杆17为弹性杆，或与定位架13连接处设置为弹性铰；在下降过程中芯桩4触碰到后易于恢复原位且利于保证桩定位架13的抗倾覆性。

步骤六、首根芯桩4就位后，再次测设芯桩4位置，合格后进行接下来的定位套筒和定位滑杆17的定位，而后依次进行待定位芯桩42的定位吊装插入。

此外，若护坡2水平长向为线型，桩定位架13在护坡2上顺接连接，进而定位滑筒14不间断直线滑动，直至完成施工；若护坡2为非线型或表面凹凸差较大，则将桩定位架13拆卸，交替错位连接使用。

此外，桩定位架13拆卸应用时，当芯桩4的间距为固定距离时，通过加强杆18连接和自动锁定各个定位滑筒14的相对位置；整体移动桩定位架13时，控制最外侧定位杆与已完成芯桩4的距离，即可完成桩定位架13长度范围内后续芯桩4的位置。

以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种复合型支护结构定位装置的施工方法，其特征在于，复合型支护结构定位装置包含位于基坑（1）坑底四周的止水帷幕（3）、连接于止水帷幕（3）内的芯桩（4）以及连接于芯桩（4）上的吊装组件；所述芯桩（4）底端高于止水帷幕（3）底端，所述止水帷幕（3）位于护坡（2）坡脚，其内侧紧邻坡脚边线；

所述芯桩（4）包含已就位芯桩（41）和待定位芯桩（42），待定位芯桩（42）临近护坡（2）一侧连接有定位组件；

所述定位组件包含连接于护坡（2）上的桩定位架（13）、连接于桩定位架（13）两端的边定位杆（16）、间隔连接于桩定位架（13）上的定位滑杆（17）以及连接于定位滑杆（17）与定位架支架的定位滑筒（14）；

边定位杆（16）和定位滑杆（17）外伸端超过芯桩（4）外径的外侧，相邻定位滑杆（17）之间或定位滑杆（17）与边定位杆（16）之间宽度适应待定位芯桩（42）外径；

应用复合型支护结构定位装置的施工方法，具体步骤如下：

步骤一、在护坡（2）坡脚处放线止水帷幕（3）施工点，并将止水帷幕（3）内芯桩（4）点位一同标出并编号；在三维模拟软件上建立临近护坡（2）的止水帷幕（3）和芯桩（4）模型，而后深化模型，在模型上加入定位组件；

步骤二、根据验证合格的定位组件，按照止水帷幕（3）的施工顺序深化安排芯桩（4）的定位和插入顺序；

步骤三、安装桩定位架（13）和桩定位架（13）上的定位滑筒（14），使得定位滑筒（14）可在桩定位架（13）上自由移动和稳定限位；安装时，桩定位架（13）的长度方向与搅拌桩轴线平行，进而使得定位滑筒（14）与搅拌桩轴线垂直；当施工场地受限，无法保证固定底座长度方向与搅拌桩轴线平行时，通过调整滑动套筒与固定底座的角度，使得滑动套筒与搅拌桩轴线垂直；

步骤四、调节边定位杆（16）和相邻的首个定位滑筒（14）的位置，使其对应首根芯桩（4）位置，调整完成后锁定定位滑筒（14），并预先在定位滑筒（14）对应穿接定位滑杆（17）；

步骤五、施工搅拌桩逐步形成咬合状的止水帷幕（3），在搅拌桩水泥土浆液初凝前，通过吊车将首根芯桩（4）下放到设计位置，下放过程中通过边定位杆（16）和定位滑杆（17）进行高度和水平向的定位；

其中，边定位杆（16）和定位滑杆（17）为弹性杆，或与桩定位架（13）连接处设置为弹性铰；在下降过程中芯桩（4）触碰到后易于恢复原位且利于保证桩定位架（13）的抗倾覆性；

步骤六、首根芯桩（4）就位后，再次测设芯桩（4）位置，合格后进行接下来的定位套筒和定位滑杆（17）的定位，而后依次进行待定位芯桩（42）的定位吊装插入。

2.如权利要求1所述的一种复合型支护结构定位装置的施工方法，其特征在于，所述止水帷幕（3）上侧护坡（2）内设置有泄水孔，还连接有土钉（12）；护坡（2）延伸至顶部地面上的顶围护组件（9）处；且在护坡（2）与顶围护组件（9）连接处还设置有打入式地锚（11）；

所述顶围护组件（9）包含护栏（91）和连接于护栏（91）下方截水台（92），所述截水台（92）底部侧面与护坡（2）连接。

3.如权利要求1所述的一种复合型支护结构定位装置的施工方法，其特征在于，所述止水帷幕（3）为搅拌桩咬合连接而成，止水帷幕（3）内间隔设置芯桩（4）；芯桩（4）轴心与搅拌桩轴心重合；所述止水帷幕（3）和芯桩（4）底端均低于基坑（1）设计底部回填层（7）的底面，且顶部高于结构底板（8）。

4.如权利要求3所述的一种复合型支护结构定位装置的施工方法，其特征在于，所述桩定位架（13）包含可拆卸连接于护坡（2）上的横梁和/或横梁与护坡（2）之间的斜撑，横梁与护坡（2）上预埋件可拆卸连接；所述横梁为两个杆件并排组成，两个杆件之间可拆卸连接有滑道（19）。

5.如权利要求4所述的一种复合型支护结构定位装置的施工方法，其特征在于，所述滑道（19）与定位滑筒（14）之间通过基座（20）连接，基座（20）顶部可拆卸连接定位滑筒（14），基座（20）与定位滑筒（14）角度可调连接；所述基座（20）为远程自动控制。

6.如权利要求5所述的一种复合型支护结构定位装置的施工方法，其特征在于，所述边定位杆（16）和定位滑杆（17）为弹性杆，所述定位滑杆（17）与定位滑筒（14）之间连接为可拆卸连接；边定位杆（16）和定位滑杆（17）上顶部还设置有定位凸起。

7.如权利要求6所述的一种复合型支护结构定位装置的施工方法，其特征在于，所述边定位杆（16）和定位滑杆（17）分别与待定位芯桩之间还连接有定高板，所述定高板可拆卸穿接于边定位杆（16）和定位滑杆（17）上，定高板的高度对应待定位芯桩（42）顶端标高。

8.如权利要求1所述的一种复合型支护结构定位装置的施工方法，其特征在于，若护坡（2）水平长向为线型，桩定位架（13）在护坡（2）上顺接连接，进而定位滑筒（14）不间断直线滑动，直至完成施工；若护坡（2）为非线型或表面凹凸差较大，则将桩定位架（13）拆卸，交替错位连接使用。

9.如权利要求8所述的一种复合型支护结构定位装置的施工方法，其特征在于，桩定位架（13）拆卸应用时，当芯桩（4）的间距为固定距离时，通过加强杆（18）连接和自动锁定各个定位滑筒（14）的相对位置；整体移动桩定位架（13）时，控制最外侧定位杆与已完成芯桩（4）的距离，即可完成桩定位架（13）长度范围内后续芯桩（4）的位置。

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