CN114482070B - 一种临高铁线路深基坑咬合桩的施工工装及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种临高铁线路深基坑咬合桩的施工工装及其施工方法。该工装包括锁口装置，锁口装置包括内支板和弧形板，内支板的两端分别与弧形板的两端连接，内支板与弧形板之间形成密封的咬合连接空间。该施工方法包括如下步骤：吊装钢筋笼至已成孔支护桩内，钢筋笼的连接钢筋伸入已成孔素砼桩内；吊装锁口装置至已成孔素砼桩内，将其放在已成孔素砼桩与待施工支护桩咬合的部位，弧形板完全贴合在桩孔重合弧段处。本发明的有益效果：可有效加强结构连接，提高抗变形能力，加强整体性；可较大程度提高结构整体抵抗坑外水土荷载的能力及整体抗渗性能；减少目前工艺在咬合部位挖除的混凝土，节省材料及相应人工机械消耗。
Description
技术领域
本发明属于建筑施工技术领域，具体为在临高铁线路深基坑支护及止水帷幕施工中，一种临高铁线路深基坑咬合桩的施工工装及其施工方法。
背景技术
近年来，随着城市化进程的发展，合理开发与利用临高铁线路的土地资源是城市可持续发展的要求，市区范围的建设项目选址临近高铁线路的现象越发频繁，出现了越来越多临近高铁线路的深基坑工程。为了保证高铁线路运营安全，国家相关法规明确规定高速铁路线路路堤坡脚、路堑坡顶或者铁路桥梁外侧起向外各200米范围内禁止抽取地下水，这就使得临高铁线路深基坑工程面临更大的挑战。
目前深基坑支护及止水帷幕工程较多选择混凝土咬合桩辅以锚索加强的形式，其结构形式具体为采用钢筋混凝土桩作为主要受力的支护桩，围护基坑开挖安全；两根支护桩之间采用一根不配筋的素混凝土桩(后简称素砼桩)，与两侧支护桩桩体进行咬合镶嵌。由于混凝土自身强度高且截水效果较好，故在支护桩与素砼桩共同作用下，能起到较好的整体止水的效果。具体施工顺序是先浇筑素砼桩的混凝土，待混凝土初凝之后进行支护桩成孔作业。此步工作需要将素砼桩与支护桩交接的桩体部分挖除，在完成支护桩的钢筋笼吊装就位之后，再浇筑支护桩桩身混凝土，从而达到支护桩与素砼桩的咬合效果。
该工艺主要靠混凝土桩身进行咬合连接，咬合力有限。在临近高铁不允许抽取地下水的情况下，基坑支护将承受坑外极大的水土侧压力，对深基坑施工极为不利，在临高铁的情况下该工艺安全性较低。
另外，该工艺耗费大量混凝土在原素砼桩与支护桩咬合部分，该部分之后需挖除，造成大量材料浪费并耗费大量人工工时，及机械台班进行挖除及清理外运等连带工作。挖除咬合部分混凝土较挖除一般土体效率更慢，并加大了施工机械的损耗。挖除及外运工作量大，机械、车辆排放量也会相应增加。整体来说，综合成本较高，效率较低，工期较长且不利于节能环保等工作。
发明内容
本发明的目的在于：本发明提供了一种临高铁线路深基坑咬合桩的施工工装及其施工方法，解决了现有咬合桩施工费事费力的问题。本发明结合深基坑支护及止水帷幕施工特点，设计咬合桩施工方法，可有效加强基坑支护整体性，并可大量节省混凝土等材料耗费及相应人工机械消耗。进一步提高深基坑支护的整体质量及止水效果。挖除及外运工作量大大减少，工效提高，综合成本有效降低。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种临高铁线路深基坑咬合桩的施工工装，包括锁口装置，锁口装置包括内支板和弧形板，内支板的两端分别与弧形板的两端连接，内支板与弧形板之间形成密封的咬合连接空间。
进一步的，所述的弧形板的弧长大于桩孔重合处的弧长。
进一步的，所述的内支板的上部设有吊环。
进一步的，所述的内支板、弧形板的高度与咬合桩桩深相同。
进一步的，所述的内支板设有两个并径向设置，内支板与弧形板之间形成扇形结构。
进一步的，还包括钢筋笼，钢筋笼的一侧设有或两侧对称设有连接钢筋。
进一步的，所述的钢筋笼包括主筋和主箍筋，主筋沿轴向方向设置，若干主筋沿周向布置在环形的主箍筋上，主筋的侧部设有连接钢筋。
进一步的，所述的主筋的内侧设有加强箍筋。
进一步的，所述的加强箍筋的内侧设有加强支架。
进一步的，所述的连接钢筋为三角形结构。
一种上述的临高铁线路深基坑咬合桩的施工工装的施工方法，包括如下步骤：
S1.进行锁口装置的准备；
S2.先按支护设计图要求进行一处桩身钻孔作业，挖至设计底标高，进行第一次清孔；
S3.紧接着进行该桩相邻位置桩身钻孔施工，挖至设计底标高；
S4.然后对该桩孔进行清孔，并对之前钻孔完成的桩孔进行二次清孔，将桩底清理干净，形成已成孔支护桩和已成孔素砼桩；
S5.吊装钢筋笼，钢筋笼放入已成孔支护桩内，钢筋笼的连接钢筋伸入已成孔素砼桩内；
S6.吊装锁口装置至已成孔素砼桩内，将其放在已成孔素砼桩与待施工支护桩咬合的部位，弧形板完全贴合在桩孔重合弧段处；
S7.安置导管，对已成孔支护桩和已成孔素砼桩进行混凝土浇筑；
S8.待已成孔素砼桩内的混凝土初凝后，将锁口装置提起；
S9.已成孔支护桩、已成孔素砼桩形成已浇筑支护桩、已浇筑素砼桩，对邻近桩位待施工支护桩和待施工素砼桩进行施工，形成已成孔支护桩和已成孔素砼桩，循环施工直至完成。
进一步的，所述的S7中，导管由钢筋笼中部位置放下，不得碰撞钢筋笼；首次放置导管就位时，管底至孔底的距离宜为300～500mm；料斗第一次放料前需具备足够的混凝土储量，保证导管一次埋入混凝土灌注面以下不应少于0.8m；浇筑过程中，导管埋入混凝土深度宜为2～6m；严禁将导管提出混凝土灌注面，并应控制提拔导管速度。
进一步的，所述的S7后，采用振动锤对锁口装置进行振捣，锁口装置外表面设置凸起，振动可有效加大桩身混凝土密实度；S8中，配合振动锤起吊锁口装置，提升过程中其外表面凸起对已浇筑砼面进行拉槽，增大砼面粗糙度，以提升咬合面咬合力，也加长水流渗流路径，提高抗渗能力。
本发明的有益效果：
1、本申请使用范围较普通咬合桩工艺更广，可有效加强钢筋混凝土支护桩和素混凝土桩之间的连接，提高原素砼桩的抗变形能力，加强整体性。针对临高铁深基坑工程，基坑外围无法有效降低地下水水位的情况，可较大程度提高基坑支护整体抵抗坑外土体与水体荷载的能力及整体抗渗性能，有效保证支护及止水施工质量，进而保证深基坑施工安全。
2、本申请可大量节省混凝土等材料耗费及相应人工机械消耗，挖除及外运工作量显著减少，施工效率提高。整体能耗大大降低，有利于节能环保。综合成本在原工艺基础上有效降低，对深基坑支护及止水帷幕工程工期及四节一环保等方面有显著积极作用。
3、锁口装置可循环重复使用，绿色，环保，节能。
4、本施工方法较简便，易于现场实施；
前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。
附图说明
图1是本发明锁口装置的结构示意图。
图2是本发明钢筋笼的结构示意图。
图3是本发明施工步骤示意图(支护桩及邻近素砼桩成孔)。
图4是本发明施工步骤示意图(吊放支护桩钢筋笼及锁口装置)。
图5是本发明施工步骤示意图(浇筑混凝土)。
图6是本发明施工步骤示意图(拔出锁口装置，邻近支护桩、素砼桩成孔)。
图7是本发明施工步骤示意图(再次吊放支护桩钢筋笼及锁口装置)。
图8是本发明施工步骤示意图(再次浇筑混凝土)。
图中：1-锁口装置，2-钢筋笼，11-内支板，12-弧形板，13-吊环，21-主筋，22-主箍筋，23-加强箍筋，24-加强支架，25-连接钢筋；3-已成孔支护桩，4-已成孔素砼桩，5-待施工支护桩，6-待施工素砼桩，7-已浇筑混凝土，8-已浇筑支护桩，9-已浇筑素砼桩。
具体实施方式
下列非限制性实施例用于说明本发明。
实施例1：
参考图1和图2所示，一种临高铁线路深基坑咬合桩的施工工装，包括锁口装置1和钢筋笼2。锁口装置1用于支护在支护桩与素砼桩之间的咬合处(即重合处)，为下一工序的钢筋笼2的浇筑连接提供空间。钢筋笼2则设在支护桩的内部，加强支护桩的结构强度。
锁口装置1包括内支板11和弧形板12，采用6mm钢板加工制作而成，内支板11的两端分别与弧形板12的两端焊接连接，内支板11与弧形板12之间形成密封的咬合连接空间。弧形板12与桩孔的侧壁贴合，保证弧形板12完整的覆盖桩孔的重合弧段。内支板11对内进行支撑，对混凝土进行围挡，避免混凝土进入咬合连接空间内。
具体的，内支板11设有两个并径向设置，两内支板11之间的夹角α以及内支板11的长度r根据实际柱体参数进行设计。两个内支板11的外端分别与弧形板12的两端连接，两个内支板11的内端之间相互连接，内支板11与弧形板12之间焊接形成扇形结构，以便钢筋笼2上的三角形的连接钢筋25能够放置在该扇形结构中。
弧形板12的弧长大于桩孔重合处的弧长，使得预留下的咬合连接空间略大于重合弧段，其平面尺寸大小按支护桩和素砼桩之间咬合部分尺寸每边扩大50～100mm空隙，方便进行调整施工。内支板11的上部焊接2个直径φ18吊环，以便对锁口装置1进行吊装。内支板11、弧形板12的高度与咬合桩桩深相同，根据不同土质及其他情况可做适当调整。
钢筋笼2包括主筋21和主箍筋22，主筋21沿轴向方向设置，若干主筋21沿周向绑扎布置在环形的主箍筋22上，主筋21的内侧绑扎设有环形的加强箍筋23，加强箍筋23的内侧绑扎设有三角形状的加强支架24。
主筋21的一侧设有或两侧对称设有连接钢筋25，对于端部的支护桩，内置的钢筋笼2仅需要单侧设置连接钢筋25，对于中间的支护桩，内置的钢筋笼需要两侧设置连接钢筋25，连接钢筋25为三角形结构。
实施例2：
参考图3～图8所示，一种上述的临高铁线路深基坑咬合桩的施工工装的施工方法，包括如下步骤：
S1.按照实施例1所描述结构，进行锁口装置1和钢筋笼2的准备。
S2.先按支护设计图要求进行一处桩身(支护桩及素砼桩均可)钻孔作业，挖至设计底标高，进行第一次清孔。
S3.紧接着进行该桩相邻位置桩身钻孔施工，挖至设计底标高。
S4.然后对该桩孔进行清孔，并对之前钻孔完成的桩孔进行二次清孔，将桩底清理干净，形成已成孔支护桩3和已成孔素砼桩4，如图3所示。
S5.吊装钢筋笼2，本施工方法中钢筋笼2在按一般设计要求配筋的基础上，增加了由支护桩朝向素砼桩方向的随桩身长度布置的三角形的连接钢筋25，该连接钢筋25与支护桩钢筋笼2焊接牢固，钢筋笼2放入已成孔支护桩3内，钢筋笼2的连接钢筋25伸入已成孔素砼桩4内。
S6.吊装锁口装置1至已成孔素砼桩4内，将其放在已成孔素砼桩4与待施工支护桩5咬合的部位，弧形板12完全贴合在桩孔重合弧段处，要求定位安装准确，为下部相邻桩孔施工做好预留，如图4所示。
S7.安置导管，对已成孔支护桩3和已成孔素砼桩4进行混凝土浇筑，如图5所示。导管由钢筋笼中部位置放下，不得碰撞钢筋笼；首次放置导管就位时，管底至孔底的距离宜为300～500mm；料斗第一次放料前需具备足够的混凝土储量，保证导管一次埋入混凝土灌注面以下不应少于0.8m；浇筑过程中，导管埋入混凝土深度宜为2～6m；严禁将导管提出混凝土灌注面，并应控制提拔导管速度。
S8.待已成孔素砼桩4内的混凝土初凝后，将锁口装置1提起，根据实际情况，可配合振动锤进行吊升作业。
S9.已成孔支护桩3、已成孔素砼桩4形成已浇筑支护桩8、已浇筑素砼桩9，按照步骤S2～S4对邻近桩位待施工支护桩5和待施工素砼桩6进行施工，形成已成孔支护桩3和已成孔素砼桩4，如图6所示。按照S5～S6进行浇筑施工，基本工序为素砼桩身设置锁口装置，预留咬合部位，支护桩钢筋笼焊接三角连接钢筋伸入素砼桩内部，安装就位后浇筑混凝土，如图7和图8。如此循环施工至最终桩体全部施工完毕。
S7后，采用振动锤对锁口装置进行振捣，锁口装置外表面设置凸起，振动可有效加大桩身混凝土密实度；S8中，配合振动锤起吊锁口装置，提升过程中其外表面凸起对已浇筑砼面进行拉槽，增大砼面粗糙度，以提升咬合面咬合力，也加长水流渗流路径，提高抗渗能力。
前述本发明基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例，均为本发明可采用并要求保护的实施例。本发明方案中，各选择例，与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种临高铁线路深基坑咬合桩的施工工装的施工方法，其特征在于：该施工工装包括锁口装置（1），所述的锁口装置（1）包括内支板（11）和弧形板（12），内支板（11）的两端分别与弧形板（12）的两端连接，内支板（11）与弧形板（12）之间形成密封的咬合连接空间；
所述的内支板（11）设有两个并径向设置，内支板（11）与弧形板（12）之间形成扇形结构；
还包括钢筋笼（2），钢筋笼（2）的一侧设有或两侧对称设有连接钢筋（25）；
所述的钢筋笼（2）包括主筋（21）和主箍筋（22），主筋（21）沿钢筋笼（2）的轴向方向设置，若干主筋（21）沿钢筋笼（2）的周向布置在环形的主箍筋（22）上，主筋（21）的侧部设有连接钢筋（25）；
所述的主筋（21）的内侧设有加强箍筋（23），所述的加强箍筋（23）的内侧设有加强支架（24）；
所述的连接钢筋（25）为三角形结构；
该施工方法包括如下步骤：
S1.进行锁口装置（1）的准备；
S2.先按支护设计图要求进行一处桩身钻孔作业，挖至设计底标高，进行第一次清孔；
S3.紧接着进行该桩相邻位置桩身钻孔施工，挖至设计底标高；
S4.然后对该桩孔进行清孔，并对之前钻孔完成的桩孔进行二次清孔，将桩底清理干净，形成已成孔支护桩（3）和已成孔素砼桩（4）；
S5.吊装钢筋笼（2），钢筋笼（2）放入已成孔支护桩（3）内，钢筋笼（2）的连接钢筋（25）伸入已成孔素砼桩（4）内；
S6.吊装锁口装置（1）至已成孔素砼桩（4）内，将其放在已成孔素砼桩（4）与待施工支护桩（5）咬合的部位，弧形板（12）完全贴合在桩孔重合弧段处；
S7.安置导管，对已成孔支护桩（3）和已成孔素砼桩（4）进行混凝土浇筑；
S8.待已成孔素砼桩（4）内的混凝土初凝后，将锁口装置（1）提起；
S9.已成孔支护桩（3）、已成孔素砼桩（4）形成已浇筑支护桩（8）、已浇筑素砼桩（9），对邻近桩位待施工支护桩（5）和待施工素砼桩（6）进行施工，形成已成孔支护桩（3）和已成孔素砼桩（4），循环施工直至完成。
2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：所述的弧形板（12）的弧长大于桩孔重合处的弧长，所述的内支板（11）、弧形板（12）的高度与咬合桩桩深相同。
3.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：所述的内支板（11）的上部设有吊环（13）。
4.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于：所述的S7后，采用振动锤对锁口装置进行振捣，锁口装置外表面设置凸起，振动可有效加大桩身混凝土密实度；S8中，配合振动锤起吊锁口装置，提升过程中其外表面凸起对已浇筑砼面进行拉槽，增大砼面粗糙度，以提升咬合面咬合力，也加长水流渗流路径，提高抗渗能力。
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