CN117385814A - 深挖河道的无阻水施工方法及支护结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深挖河道的无阻水施工方法及支护结构。该方法包括：在河道两岸边坡分别打入一排预制管桩，预制管桩顶端露出河道水面，且每排预制管桩相邻桩间连续、无空隙；在每排预制管桩顶部沿河流方向现场浇筑冠梁；在相对布置的两排冠梁之间支撑安装若干个临时钢管；垂直向下深挖河床土方；在河道底部表面设置木垫板和预制混凝土板；在每对所述预制混凝土板上表面吊放预制方桩；在相对布置的两排所述木垫板上表面分别现场浇筑纵梁，纵梁把预制方桩端头插筋包裹；移除冠梁顶部支撑的临时钢管。本发明适用于河道边坡深挖，采用装配式和现浇工艺组合施工，加快施工速度；同时，施工的前期能够在河道通水期间完成，缩短了干地施工时间。

Description

深挖河道的无阻水施工方法及支护结构

技术领域

本发明涉及工程河道深挖施工技术领域，具体地指一种深挖河道的无阻水施工方法及支护结构。

背景技术

在水利工程河道治理的施工过程中，经常会遇到现状河道过流断面较小，无法及时排出洪水，需要扩大河道过流断面的情况。而现状河道两侧往往紧邻居民建筑物，如果采取放坡开挖施工，需先进行征地拆迁工作，如果采用垂直向下深挖，则支护开挖措施费用较高，并且河道有通水灌溉需求，需在灌溉完毕后才能进行施工，故对施工工期有要求。

以某水利工程河道深挖为例，现有河道开口线宽16～18m，河床底宽4～5m，深度3～4m，河道两侧为居民建筑物，根据总体工期要求，当年夏季前必须完成河道深挖工程，如无法在当年的夏季前确保深挖的河道通水，汛期洪水将无法及时排出，溢出的洪水会形成大面积水害。利用现有技术对该水利工程河道进行深挖，存在以下问题：

第一，安全方面，由于涉及超过一定规模的危险性较大工程，河道深挖及支护安全风险大；

第二，工程进度方面，由于传统现浇片石混凝土挡墙必须在干地施工，因此施工前需要对现有河道进行排水，而当前河道需要通水满足附近农田灌溉需求，但是通水时间结束后，难以在当年夏季前完成施工；

第三，成本方面，由于河道治理的外侧靠近占地边界，不具备放坡开挖条件；而河道治理的内侧挡墙距离居民建筑物较近，放坡开挖影响建筑物稳定性，因此挡墙施工前需使用钢板桩支护，增加措施费用。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明提出一种深挖河道的无阻水施工方法及支护结构，适用于河道边坡深挖，采用混凝土预制管桩代替现有技术中的片石混凝土挡土墙，使预制管桩既为基坑支护结构又为河道永久结构，既保证施工安全，又免除支护措施费用；同时，施工的前期能够在河道通水期间完成，缩短了干地施工时间。

为达到上述目的，本发明所设计的一种深挖河道的无阻水施工方法，其特别之处在于，包括如下步骤：

S1)在河道两岸边坡分别打入一排预制管桩，使预制管桩底端穿过河道底泥的设计标高进入硬质土层，预制管桩顶端露出河道水面，且每排预制管桩相邻桩间连续、无空隙；

S2)在每排预制管桩顶部沿河流方向现场浇筑冠梁，从而将每排预制管桩连接成整体；

S3)在相对布置的两排冠梁之间支撑安装若干个临时钢管，且相邻临时钢管(3)之间呈间隔布置，每个所述临时钢管与两端冠梁之间搭接；

S4)待现场浇筑的冠梁强度达到设计值后，放净河道水源，在相对布置的两排预制管桩之间垂直向下深挖河床土方，挖至河道底泥的设计标高，预制管桩、冠梁和临时钢管共同组成的支护结构确保河道基坑的安全；

S5)在河道底部表面沿河流方向设置间隔布置的预制方桩，且预制方桩与预制管桩连接成整体；

S6)移除冠梁顶部支撑的临时钢管，向河道内通入水源。

进一步地，S5)中，所述预制方桩的施工步骤如下：

S51)在河道底部表面设置木垫板和预制混凝土板，所述木垫板紧贴每排预制管桩且沿河流方向延伸，相对布置的两排木垫板之间设置若干对预制混凝土板，且相邻对的预制混凝土板之间呈间隔布置；

S52)在每对所述预制混凝土板上表面吊放预制方桩，所述预制方桩两端分别带有插筋，且插筋位于对应的木垫板上方；

S53)在相对布置的两排所述木垫板上表面分别现场浇筑纵梁，纵梁把预制方桩端头插筋包裹，从而使纵梁与预制方桩、预制管桩连接成整体；

S54)待现场浇筑的纵梁强度达到设计值后，移除冠梁顶部支撑的临时钢管。

更进一步地，S52)中，所述预制方桩沿河流方向宽度小于或等于预制混凝土板沿河流方向宽度。

更进一步地，S54)中，所述纵梁强度设计值为30Mpa。

进一步地，S1)中的预制管桩、S3)中的临时钢管、S5)中的预制方桩进入施工现场后均需要现场验收，检查出厂合格证、性能检测报告，检查外观质量、强度、尺寸、完整性、顺直度，合格后方可使用。

更进一步地，S1)中，打入预制管桩的过程包括，操作振动打桩机夹起预制管桩，悬置在设计位置上方，并利用导向架校正预制管桩的垂直度，最后振动沉桩。

进一步地，S2)中，所述冠梁尺寸完全覆盖预制管桩上表面，且沿横向朝向河道内侧悬挑。

更进一步地，S4)中，所述冠梁强度设计值为30Mpa。

进一步地，所述施工方法还包括，S5)中，预制方桩与预制管桩连接成整体后，开挖每排预制管桩外侧对应于河道边坡的土方，并回填用于防止土质从桩间缝隙流失的碎石反滤层，所述碎石反滤层由河道边坡顶部延伸至预制方桩深度处。

本发明还设计一种深挖河道的无阻水支护结构，适用于上述的深挖河道的无阻水施工方法，其特别之处在于：

包括打入河道两岸边坡的预制管桩，所述预制管桩相邻桩间连续、无空隙，所述预制管桩底端位于硬质土层，顶端位于河道水面上方；

每排所述预制管桩顶部沿河流方向设置现场浇筑的冠梁，相对布置的两排冠梁之间搭接若干个间隔布设、且可拆卸的临时钢管；

相对布置的两排预制管桩之间的河道底部表面搁置有木垫板和预制混凝土板，所述木垫板紧贴每排预制管桩且沿河流方向延伸，相对布置的两排木垫板之间设置有若干对预制混凝土板；

每对所述预制混凝土板上表面放置有预制方桩，所述预制方桩两端分别带有插筋，且插筋位于对应的木垫板上方；两排所述木垫板上表面分别浇筑有能够把预制方桩端头插筋包裹住、且把预制管桩连接成整体的纵梁。

本发明的优点在于：

1、本发明采用装配式(预制管桩、临时钢管、预制方桩)和现浇工艺组合施工，减少现浇混凝土工程量，加快施工速度，缩短施工工期，本发明可以将工期由3个月缩短为1个半月；

2、本发明采用混凝土预制管桩代替现有技术中的片石混凝土挡土墙，使预制管桩既为基坑支护结构又为河道永久结构，既保证施工安全，又免除支护措施费用；

3、本发明中的预制管桩可以在河道通水期打入河道底泥，对预制管桩顶部进行现场浇筑也可以在河道通水期完成，因此本施工的前期能够在河道通水满足附近农田灌溉需求的时候完成，从而缩短了干地施工时间；

4、本发明使用预制方桩和现浇纵梁作为两排预制管桩中间部位的横向内撑，将两排预制方桩、现浇冠梁、以及河床底部的预制方桩连成整体，提高河道基坑承载力和稳定性；同时将预制方桩和现浇纵梁设置在河道底部，取代现有技术中用于横向支撑的临时钢管，即相当于将横向支撑下移，不会给河道排洪造成阻水影响，为按期排洪争取了时间；

5、本发明在两排预制方桩外侧设置碎石反滤层，用于防止土质从桩间缝隙流失；

本发明深挖河道的无阻水施工方法及支护结构，适用于河道边坡深挖，采用装配式和现浇工艺组合施工，减少现浇混凝土工程量，加快施工速度；同时，施工的前期能够在河道通水期间完成，缩短了干地施工时间；另外，将横向内撑下移至河床底部，消除横向内撑的阻水影响。

附图说明

图1为本发明中的深挖河道的无阻水施工方法的流程图；

图2为本发明中的深挖河道的无阻水支护结构的断面图；

图3为本发明中的深挖河道的无阻水支护结构的俯视图；

图4为本发明中的深挖河道的无阻水支护结构的预制管桩排列俯视图；

图中：预制管桩1、冠梁2、临时钢管3、木垫板4、预制混凝土板5、预制方桩6、纵梁7。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。

实施例1：

如图1所示，本发明中的深挖河道的无阻水施工方法，包括如下步骤：

S1)在河道两岸边坡分别打入一排预制管桩1，使预制管桩1底端穿过河道底泥的设计标高进入硬质土层，预制管桩1顶端露出河道水面，且每排预制管桩1相邻桩间连续、无空隙。

优选地，打入预制管桩1之前，需要测量定位，在河道边坡上放出预制管桩1的设计位置，并做好标记。具体地，可以采用撒石灰法标记每根桩的打设位置。

打入预制管桩1的过程包括；振动打桩机就位；操作振动打桩机夹起预制管桩1，悬置在设计位置上方，并利用导向架校正预制管桩1的垂直度，最后振动沉桩。

本实施例中，振动打桩机将预制管桩1按压至现有河床以下9m。

S2)在每排预制管桩1顶部沿河流方向现场浇筑冠梁2，从而将每排预制管桩1连接成整体。

优选地，所述冠梁2尺寸完全覆盖预制管桩1上表面，且沿横向朝向河道内侧悬挑，起到保护管桩的作用。若水面上有垃圾，那么垃圾就会被悬挑挡开，不会碰到下面的预制管桩1。

本实施例中的冠梁2采用C30混凝土浇筑，尺寸为500mm×600mm，横向向河道内悬挑100mm。冠梁的目的是将各预制管桩1沿河流方向连接成整体，同时作为下述临时钢管3的支撑安放平台。

S3)在相对布置的两排冠梁2之间支撑安装若干个临时钢管3，且相邻临时钢管3之间呈间隔布置，每个所述临时钢管3与两端冠梁2之间搭接。

本实施例中的临时钢管3直径600mm。

S4)待现场浇筑的冠梁2强度达到设计值后，放净河道水源，在相对布置的两排预制管桩1之间垂直向下深挖河床土方，挖至河道底泥的设计标高，预制管桩1、冠梁2和临时钢管3共同组成的支护结构确保河道基坑的安全。

具体地，所述冠梁2强度设计值为30Mpa。

本发明采用混凝土预制管桩1代替现有技术中的片石混凝土挡土墙，使预制管桩1既为基坑支护结构又为河道永久结构，既保证施工安全，又免除支护措施费用。

本发明中的预制管桩1可以在河道通水期打入河道底泥，对预制管桩1顶部进行现场浇筑也可以在河道通水期完成，因此本施工的前期能够在河道通水满足附近农田灌溉需求的时候完成，从而缩短了干地施工时间。

S5)在河道底部表面沿河流方向设置间隔布置的预制方桩6，且预制方桩6与预制管桩1连接成整体。

优选地，S5)中，所述预制方桩6的施工步骤如下：

S51)在河道底部表面设置木垫板4和预制混凝土板5，所述木垫板4紧贴每排预制管桩1且沿河流方向延伸，相对布置的两排木垫板4之间设置若干对预制混凝土板5，且相邻对的预制混凝土板5之间呈间隔布置。

本实施例中，所述木垫板4的厚度为200mm，宽度为600mm，作为浇筑下述纵梁7的支撑平台。所述预制混凝土板5尺寸为1000mmm×500m×100mm，作为吊放下述预制方桩6的内撑平台。

S52)在每对所述预制混凝土板5上表面吊放预制方桩6，所述预制方桩6两端分别带有插筋，且插筋位于对应的木垫板4上方。

优选地，所述预制方桩6沿河流方向宽度小于或等于预制混凝土板5沿河流方向宽度。

S53)在相对布置的两排所述木垫板4上表面分别现场浇筑纵梁7，纵梁7把预制方桩6端头插筋包裹，从而使纵梁7与预制方桩6、预制管桩1连接成整体。

S54)待现场浇筑的纵梁7强度达到设计值后，移除冠梁2顶部支撑的临时钢管3。

具体地，所述纵梁7强度设计值为30Mpa。

S6)移除冠梁2顶部支撑的临时钢管3，向河道内通入水源。

本发明使用预制方桩6和现浇纵梁7作为两排预制管桩1中间部位的横向内撑，将两排预制方桩1、现浇冠梁7、以及河床底部的预制方桩6连成整体，提高河道基坑承载力和稳定性；同时将预制方桩6和现浇纵梁7设置在河道底部，取代现有技术中用于横向支撑的临时钢管3，即相当于将横向支撑下移，不会给河道排洪造成阻水影响，为按期排洪争取了时间。

具体地，步骤S1)中的预制管桩1、步骤S3)中的临时钢管3、步骤S6)中的预制方桩6进入施工现场后均需要现场验收，检查出厂合格证、性能检测报告，检查外观质量、强度、尺寸、完整性、顺直度，合格后方可使用。

本发明中的深挖河道的无阻水施工方法，适用于深挖河道，河道深度通常大于5.5m，两排预制管桩1之间的宽度通常小于18m。当河道深度小于5.5m，经计算后可不设内撑，由管桩悬臂支撑。当两排预制管桩1之间的宽度大于18m，也可使用本发明，但临时钢管支护和预制方桩内撑截面及数量需加大，经济性降低。

如图2～4所示，本发明还设计一种深挖河道的无阻水支护结构，它包括打入河道两岸边坡的预制管桩1，所述预制管桩1相邻桩间连续、无空隙，所述预制管桩1底端位于硬质土层，顶端位于河道水面上方。

每排所述预制管桩1顶部沿河流方向设置现场浇筑的冠梁2，相对布置的两排冠梁2之间搭接若干个间隔布设、且可拆卸的临时钢管3。

相对布置的两排预制管桩1之间的河道底部表面搁置有木垫板4和预制混凝土板5，所述木垫板4紧贴每排预制管桩1且沿河流方向延伸，相对布置的两排木垫板4之间设置有若干对预制混凝土板5。

每对所述预制混凝土板5上表面放置有预制方桩6，所述预制方桩6两端分别带有插筋，且插筋位于对应的木垫板4上方；两排所述木垫板4上表面分别浇筑有能够把预制方桩6端头插筋包裹住、且把预制管桩1连接成整体的纵梁7。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别之处在于，本实施例中的施工方法还包括，步骤S5)中，预制方桩6与预制管桩1连接成整体后，开挖每排预制管桩1外侧对应于河道边坡的土方，并回填用于防止土质从桩间缝隙流失的碎石反滤层8，所述碎石反滤层8由河道边坡顶部延伸至预制方桩6深度处。

本实施例中，所述碎石反滤层8截面尺寸为顶宽0.8m，底宽0.3m。

本发明深挖河道的无阻水施工方法及支护结构，适用于河道边坡深挖，采用装配式和现浇工艺组合施工，减少现浇混凝土工程量，加快施工速度；同时，施工的前期能够在河道通水期间完成，缩短了干地施工时间；另外，将横向内撑下移至河床底部，消除横向内撑的阻水影响。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种深挖河道的无阻水施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1)在河道两岸边坡分别打入一排预制管桩(1)，使预制管桩(1)底端穿过河道底泥的设计标高进入硬质土层，预制管桩(1)顶端露出河道水面，且每排预制管桩(1)相邻桩间连续、无空隙；

S2)在每排预制管桩(1)顶部沿河流方向现场浇筑冠梁(2)，从而将每排预制管桩(1)连接成整体；

S3)在相对布置的两排冠梁(2)之间支撑安装若干个临时钢管(3)，且相邻临时钢管(3)之间呈间隔布置，每个所述临时钢管(3)与两端冠梁(2)之间搭接；

S4)待现场浇筑的冠梁(2)强度达到设计值后，放净河道水源，在相对布置的两排预制管桩(1)之间垂直向下深挖河床土方，挖至河道底泥的设计标高，预制管桩(1)、冠梁(2)和临时钢管(3)共同组成的支护结构确保河道基坑的安全；

S5)在河道底部表面沿河流方向设置间隔布置的预制方桩(6)，且预制方桩(6)与预制管桩(1)连接成整体；

S6)移除冠梁(2)顶部支撑的临时钢管(3)，向河道内通入水源。

2.根据权利要求1所述的深挖河道的无阻水施工方法，其特征在于，S5)中，所述预制方桩(6)的施工步骤如下：

S51)在河道底部表面设置木垫板(4)和预制混凝土板(5)，所述木垫板(4)紧贴每排预制管桩(1)且沿河流方向延伸，相对布置的两排木垫板(4)之间设置若干对预制混凝土板(5)，且相邻对的预制混凝土板(5)之间呈间隔布置；

S52)在每对所述预制混凝土板(5)上表面吊放预制方桩(6)，所述预制方桩(6)两端分别带有插筋，且插筋位于对应的木垫板(4)上方；

S53)在相对布置的两排所述木垫板(4)上表面分别现场浇筑纵梁(7)，纵梁(7)把预制方桩(6)端头插筋包裹，从而使纵梁(7)与预制方桩(6)、预制管桩(1)连接成整体；

S54)待现场浇筑的纵梁(7)强度达到设计值后，移除冠梁(2)顶部支撑的临时钢管(3)。

3.根据权利要求2所述的深挖河道的无阻水施工方法，其特征在于：S52)中，所述预制方桩(6)沿河流方向宽度小于或等于预制混凝土板(5)沿河流方向宽度。

4.根据权利要求3所述的深挖河道的无阻水施工方法，其特征在于：S54)中，所述纵梁(7)强度设计值为30Mpa。

5.根据权利要求1所述的深挖河道的无阻水施工方法，其特征在于：S1)中的预制管桩(1)、S3)中的临时钢管(3)、S5)中的预制方桩(6)进入施工现场后均需要现场验收，检查出厂合格证、性能检测报告，检查外观质量、强度、尺寸、完整性、顺直度，合格后方可使用。

6.根据权利要求5所述的深挖河道的无阻水施工方法，其特征在于：S1)中，打入预制管桩(1)的过程包括，操作振动打桩机夹起预制管桩(1)，悬置在设计位置上方，并利用导向架校正预制管桩(1)的垂直度，最后振动沉桩。

7.根据权利要求1所述的深挖河道的无阻水施工方法，其特征在于：S2)中，所述冠梁(2)尺寸完全覆盖预制管桩(1)上表面，且沿横向朝向河道内侧悬挑。

8.根据权利要求7所述的深挖河道的无阻水施工方法，其特征在于：S4)中，所述冠梁(2)强度设计值为30Mpa。

9.根据权利要求1所述的深挖河道的无阻水施工方法，其特征在于：所述施工方法还包括，S5)中，预制方桩(6)与预制管桩(1)连接成整体后，开挖每排预制管桩(1)外侧对应于河道边坡的土方，并回填用于防止土质从桩间缝隙流失的碎石反滤层(8)，所述碎石反滤层(8)由河道边坡顶部延伸至预制方桩(6)深度处。

10.一种深挖河道的无阻水支护结构，适用于如权利要求1～9任一项所述的深挖河道的无阻水施工方法，其特征在于：

包括打入河道两岸边坡的预制管桩(1)，所述预制管桩(1)相邻桩间连续、无空隙，所述预制管桩(1)底端位于硬质土层，顶端位于河道水面上方；

每排所述预制管桩(1)顶部沿河流方向设置现场浇筑的冠梁(2)，相对布置的两排冠梁(2)之间搭接若干个间隔布设、且可拆卸的临时钢管(3)；

相对布置的两排预制管桩(1)之间的河道底部表面搁置有木垫板(4)和预制混凝土板(5)，所述木垫板(4)紧贴每排预制管桩(1)且沿河流方向延伸，相对布置的两排木垫板(4)之间设置有若干对预制混凝土板(5)；

每对所述预制混凝土板(5)上表面放置有预制方桩(6)，所述预制方桩(6)两端分别带有插筋，且插筋位于对应的木垫板(4)上方；两排所述木垫板(4)上表面分别浇筑有能够把预制方桩(6)端头插筋包裹住、且把预制管桩(1)连接成整体的纵梁(7)。