CN211368741U - 一种长江沿岸粉细沙地层中的支护系统 - Google Patents

一种长江沿岸粉细沙地层中的支护系统 Download PDF

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本实用新型公开了一种长江沿岸粉细沙地层中的支护系统,属于基坑支护领域。针对现有长江沿岸粉细沙地层支护结构受力不合理易发生弯曲,且施工难度大的问题,本实用新型提供了一种长江沿岸粉细沙地层中的支护系统,它包括设置在基坑四周的拉森钢板桩,相邻两个拉森钢板桩通过拉森钢板桩本身两侧的锁扣连接,拉森钢板桩朝向基坑一侧的凹槽内设置有支撑钢,支撑钢上设置有围檀,在基坑底部设置有高压旋喷桩。本实用新型通过在拉森钢板桩内设置支撑钢,在支撑钢上设置围檀,增加拉森钢板桩的抗弯刚度,避免拉森钢板桩受到基坑周边土体侧压力而发生变形,且高压旋喷桩和拉森钢板桩结合使基坑隔绝外部水体,止水效果好;该施工方法易操作,施工周期缩短。

Description

一种长江沿岸粉细沙地层中的支护系统
技术领域
本实用新型属于长江沿岸粉细沙地层基坑支护技术领域,更具体地说,涉及一种长江沿岸粉细沙地层中的支护系统。
背景技术
长江沿岸地域粉细砂层或淤泥质等软土地质土层分布较为广泛,土层渗透系数较大,且地下水丰富,基坑土方开挖需支护并降水。常规的钢板桩支护为基坑四周拉森钢板桩入土,锁扣连接闭合形成基坑支护结构,常规的降水采用井点降水或管井降水。此类型支护结构依靠钢板桩自身薄壁截面承受基坑周边土体侧压力,抗弯刚度有限,支护深度受限;若基坑开挖深度较大时,需增加的一道或数道围檩及内支撑直接焊接在钢板桩上,抵抗钢板桩悬臂端负载的压弯变形,围檩及内支撑支护结构不仅占用基坑内有限空间、影响地下砼结构施工整体性,而且钢板桩回收时因焊接点拆除截面受损、影响桩身外观及回收率。若采取其他桩型截面外组合进行支护,支护承载先柱后板,整体传力、受力不合理;若遇支护结构周边紧邻地下管网、障碍物等复杂的情况,支护结构及降水设施施工难度大。
针对上述问题也进行了相应的改进如中国专利申请号CN201811057289.5,公开日为2019年1月18日,该专利公开了一种钢板桩及基坑支护施工方法,所述钢板桩包括:钢板,其为长条状且其两端均设置有锁扣配合部,所述钢板靠近锁扣配合部的竖直侧面的中部内陷形成一沿其高度方向、竖向贯通、横截面为T形的第一凹槽;H型钢,其包括一腹板及垂直固定在其两侧的一对翼板,其包括一与所述钢板等宽的第一翼板及一第二翼板,其与所述第一凹槽的内侧部相配合,所述第一翼板的两端均设置有锁扣配合部,所述第一翼板的外侧的竖直侧面内陷形成一竖向贯通、横截面为T形的第二凹槽;第二翼板卡设在第一凹槽内,将所述钢板与H型钢拼接形成H形的所述钢板桩。该专利的不足之处在于:钢板桩与型钢桩间隔套打施工工序繁杂,两种桩型的压桩过程中受挤土桩桩周边土体变形影响,桩位偏移量大,再加上两种桩型的刚度、强度不同,容易导致两种桩型压桩接口无法顺利对接。
又如中国专利申请号CN201810538039.7,公开日为2018年11月2日,该专利公开了一种管道工程钢板桩支护方法,包括以下步骤:步骤1:施工材料准备;步骤2:管道沟开挖放样及拉森式钢板桩桩位放样;步骤3:拉森式钢板桩的施打;步骤4:360b型工字钢的施打;步骤5:待360b型工字钢施打完毕后,沿管道沟的开挖标记进行管道沟的开挖,挖至设计规定的尺寸后,沿管道的中心轴线下放管道,进行管道的安装和固定;步骤6:管道沟回填。所述管道工程钢板桩支护方法采用取消围檩加固的做法,解决钢板桩支护方法中安拆围檩耗时费力,管道安装与围檩加固措施不相适应而带来的施工不连续性的问题;能够有效的缩短施工工期,加快施工进度,减少施工投资。该专利的不足之处在于:整体支护的防水性能较差,不能使用地下水较丰富的长江沿岸的细粉砂地层中。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有长江沿岸粉细沙地层支护结构受力不合理易发生弯曲,且施工难度大的问题,本实用新型提供了一种长江沿岸粉细沙地层中的支护系统。该支护系统增加了整个拉森钢板桩的抗弯刚度,避免拉森钢板桩受到基坑周边土体侧压力而发生变形;并且通过基坑底部的高压旋喷桩和拉森钢板桩结合使得基坑完全隔绝外部水体,止水效果好;该支护系统的施工方法易操作,缩短施工周期,使得施工效率较高。
2.技术方案
为了解决上述问题,本实用新型所采用的技术方案如下:
一种长江沿岸粉细沙地层中的支护系统,包括设置在基坑四周的拉森钢板桩,相邻两个拉森钢板桩通过拉森钢板桩本身两侧的锁扣连接,拉森钢板桩朝向基坑一侧的凹槽内设置有支撑钢,支撑钢上设置有围檀,且在基坑底部设置有高压旋喷桩。通过在拉森钢板桩内设置支撑钢对拉森钢板桩进行支护,且在支撑钢在设置围檀,使得整个支护系统受力合理,整体抗弯刚度较强;且基坑底部的高压旋喷桩有效避免了外部水源进入到基坑中,具有较高的密封性能。
更进一步的,支撑钢的顶部与尾部均与拉森钢板桩通过紧固件连接,且支撑钢的顶部与拉森钢板桩的顶部齐平。方便支撑杆在拉森钢板桩上的连接与拆卸,且不会影响两者之间的外观质量,提高了拉森钢板桩与支撑钢的可回收性能。
更进一步的,所述支撑钢为H型钢或工字钢。结构简单且强度与刚度较大,方便与拉森钢板桩之间的连接。
更进一步的,所述围檩上设置有内支撑。加强围檀的强度,使得整个支护系统具有较高的抗弯强度。
更进一步的,基坑四个拐角处均设置有高压旋喷桩。增加基坑四个拐角处的密封性能与止水性能高。
3.有益效果
相比于现有技术,本实用新型的有益效果为:
(1)本实用新型通过在拉森钢板桩中设置支撑钢的组合支护方式相比于纯拉森钢板抗弯刚度更好,避免拉森钢板桩受到基坑周边土体侧压力而发生变形;在支撑钢上设置有围檀,增加整个支护系统的强度,使得基坑开挖深度可增加3-6m;且在基坑底部设置有止水的高压旋喷桩,因长江沿岸细粉砂地层地下水含量较为丰富,由于拉森钢板桩本体具有一定的止水,再加上高压旋喷桩进行二次止水,使得基坑完全隔绝外部水体,止水效果好;
(2)本实用新型拉森钢板桩朝向基坑一侧的凹槽内设置支撑钢,此种桩型组合节约了整个支护系统占用空间,当施工场地狭小有限或基坑支护外侧地下管线、障碍物等复杂的情况下,具有明显优势;且拉森钢板桩整体传力、受力合理有效,基坑土体侧压力先均布荷载直接传递至拉森钢板桩,再通过锁扣连接闭合形成整体的拉森钢板桩分别传递至一定间距布置的支撑钢上;拉森钢板桩与支撑钢形成共同受力抵抗压弯变形的整体,增大整个系统的抗弯强度;
(3)本实用新型中支撑钢与拉森钢板桩通过紧固件连接一方面解决了两种桩由于先后施工导致桩体结合不佳的情况,同时避免了两次桩垂直度校正的过程,另一方面连接后形成整体,施工一次性完成,施工效率提高,工期缩短;并且避免了对拉森钢板桩的桩身外观造成影响,保证了拉森钢板桩桩身回收率;
(4)本实用新型在围檀上设置有内支撑,内支撑能够分担一部分基坑土体侧压力,进而加强支撑钢的强度,使得整体支护系统具有较高的强度与刚度,不会由于基坑土体侧压力使得拉森钢板桩发生形变;且改变了以往在拉森钢板桩上直接焊接围檀与内支撑不利于后期拉森钢板桩的回收利用;通过围檩与内支撑的设置解决了以往常规及异型截面基坑的“阴阳”角处加角撑,长边区段一定间距加顶撑的基坑支护控制变形需求;
(5)本实用新型在基坑四个拐角处均设置有高压旋喷桩,通过在基坑的底部及四周拐角均布满高压旋喷桩,使得在基坑的四周和底部形成了密闭箱式隔水体系,进一步让基坑完全隔绝外部水体,避免外部水体进入到基坑内部影响后期使用,整体止水效果好;
(6)本实用新型所述的施工方法操作简便,并且以往先施工拉森钢板桩后施工拉森钢板桩内的支撑操作繁琐,且在已经施工好的拉森钢板桩内再次施工支撑容易造成拉森钢板桩与支撑之间结合不佳;本实用新型通过先将拉森钢板桩与支撑钢制作成混合钢然后再一次性施工,使得工期缩短,有效提高施工效率;
(7)本实用新型采用隔孔分序法施工基坑底部的高压旋喷桩,即自基坑底部的中间向底部的四周范围延伸施工,保证在基坑底部周边喷射注浆时尽量减少浆液外扩范围,以形成较为连续的满堂封底,使得基坑底部的止水性能较好。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图;
图2为图1中A-A方向的剖面图。
图中:1、拉森钢板桩;2、支撑钢;3、围檩;4、高压旋喷桩;5、支撑条。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。
实施例1
如图1和图2所示,一种长江沿岸粉细沙地层中的支护系统,包括设置在基坑四周的拉森钢板桩1,相邻两个拉森钢板桩1通过拉森钢板桩1本身两侧的锁扣连接,若干个拉森钢板桩1通过锁扣连接在基坑四周围成一圈形成防护;拉森钢板桩1朝向基坑一侧的凹槽内设置有支撑钢2,支撑钢2上设置有围檀3,且在基坑底部设置有高压旋喷桩4;由于长江沿岸粉细沙地层中软土地质土层分布较为广泛,土层渗透系数较大,且地下水丰富;通常采用拉森钢板桩1单独支护基坑,仅靠着拉森钢板桩1自身薄壁截面承受基坑周边土体侧压力使得拉森钢板桩1容易变形弯曲;若基坑开挖深度较大时,需增加的一道或数道围檩及内支撑直接焊接在拉森钢板桩1上抵抗拉森钢板桩1变形,但是,围檩及内支撑支护结构不仅占用基坑内有限空间、影响地下砼结构施工整体性,而且使得拉森钢板桩1回收时因焊接点拆除截面受损、影响桩身外观及回收率;而本实用新型通过在拉森钢板桩1朝向基坑一侧的凹槽内设置有支撑钢2用于加强拉森钢板桩1的强度,在支撑钢2上设置围檀3能够节约整个支护系统占用空间,当施工场地狭小有限或基坑支护外侧地下管线、障碍物等复杂的情况下,具有非常明显优势;在支撑钢2上设有围檀3,加强支撑钢2的强度,整个支护系统的受力依次为:基坑土体侧压力先均布荷载直接传递至拉森钢板桩1,再通过锁扣连接闭合形成整体的拉森钢板桩1分别传递至一定间距布置的支撑钢2上,再通过支撑钢2传递到围檀3上,使得整个支护系统整体传力和受力合理有效,避免拉森钢板桩1受到基坑周边土体侧压力而发生变形,并且可以使得基坑开挖深度增加3-6m;同时考虑到长江沿岸细粉沙地层中的地下水含量丰富,因此在基坑底部设置有高压旋喷桩4,由于拉森钢板桩1本身具有一定的止水能力,配合基坑底部的高压旋喷桩4进行双重止水,使得基坑底部及四周的防水性能较好,完全隔绝外水体。
实施例2
基本同实施例1,具体的,支撑钢2的顶部与尾部均与拉森钢板桩1通过紧固件连接,且支撑钢2的顶部与拉森钢板桩1的顶部齐平;所述紧固件为紧固螺栓或紧固螺钉,因此类紧固件结构简单且紧固性能好;具体的,在本实施例中,所述紧固件采用紧固螺栓,将支撑钢2的顶部与尾部均通过紧固螺栓与拉森钢板桩1连接;此种连接方式相比与焊接来讲增加支撑钢2的回收性能,因焊接操作可能会在后期拆除时损坏支撑钢2或拉森钢板桩1;相比将支撑钢2与拉森钢板桩1进行卡槽安装连接方式来讲更具有实际操作性,卡槽安装实际操作难度大,不易于完成支撑钢2与拉森钢板桩1之间的连接准确与稳固;本实用新型将拉森钢板桩1与支撑钢2通过紧固件连接,方便支撑钢2的安装拆卸,并且不会影响拉森钢板桩1和支撑钢2的质量,具有加高的可回收性能;更进一步的,所述支撑钢2为H型钢或工字钢,此类钢具有较高的强度与抗弯性能并且成本较低。
实施例3
基本同实施例2,优选的,所述围檩3上设置有内支撑5,所述内支撑5为型钢;所述内支撑5焊接在围檩3上,焊接的方式加强围檩3与内支撑5之间的连接;内支撑5的设置使得拉森钢板桩1整体作为土体受力面,将受力载荷传递给支撑钢2,再传递给围檀3最后传递给内支撑5,解决了各种常规及异型截面基坑的“阴阳”角处加角撑,长边区段一定间距加顶撑的基坑支护控制变形需求;更进一步的,基坑四个拐角处均设置有高压旋喷桩4;因拉森钢板桩1相互锁扣连接,在基坑拐角处的拉森钢板桩1不能刚好和相邻拉森钢板桩1两侧的锁扣连接,造成基坑四个拐角处的拉森钢板桩1不能通过锁扣连接呈一个闭合的整体,因此在基坑四个拐角处的拉森钢板桩1远离基坑的一侧设置高压旋喷桩4增加整个系统的闭合性及防水性能;基坑四个拐角处的高压旋喷桩4和基坑底部的高压旋喷桩4使得基坑成为一个密闭箱式,基坑完全隔绝外部水体,整体的止水效果较好。
实施例4
一种如上述实施例1-3任一项实施例所述的长江沿岸粉细沙地层中的支护系统的施工方法,包括如下步骤:
一、施工前准备工作:在基坑四周测量并标记拉森钢板桩1的桩位;具体的,采用撒石灰线的方式对拉森钢板桩1进行标记;测量每支拉森钢板桩1直线方向的起始点,根据拉森钢板桩1的走向撒下石灰线,并且在标记的桩位上安装导向架为拉森钢板桩1的施工做好导向工作,使其能够准确的压入桩位中;
二、制备复合桩:在拉森钢板桩1朝向基坑的一侧的凹槽内设置支撑钢2形成复合桩,支撑钢2顶部与拉森钢板桩1顶部齐平;通过先将支撑钢2与拉森钢板桩1连接成为复合桩,再一次性将复合桩进行施工一方面解决了两种桩由于先后施工导致桩体结合不佳的情况,同时避免了两次桩垂直度校正的过程,另一方面连接后形成整体,施工一次性完成,施工效率提高,工期缩短;并且避免了对拉森钢板桩1的桩身外观造成影响,保证了拉森钢板桩1桩身回收率;值得说明的是,支撑钢2的数量根据基坑开挖的深度所决定,并不意味这每个拉森钢板桩1内均设置有支撑钢2,基坑相对浅的,支撑钢布置间距会大一些,数量少一些,基坑深度相对深的,支撑钢布置间距会小一些,此处可根据具体施工选择是否每个拉森钢板桩1内布置支撑钢2,避免不必要的浪费;
三、复合桩的施工:采用单独打入的方式,起吊第一支复合桩到达标记的拉森钢板桩1的桩位,采用振动压桩机将复合桩打入土层中;再起吊第二支复合桩,使其与第一支复合桩连接后打入土层中;重复操作直至基坑四周均设置有复合桩;具体的,在进行复合桩施工时具有专人负责观测拉森钢板桩1是否错位、偏移,以便随时进行校正和对直,其中拉森钢板桩顶在设计标高处的平面位置检验方法为:用经纬仪和钢尺测量或用全站仪测量;拉森钢板桩1垂直度检验方法为:吊线测量或用测斜仪检查;拉森钢板桩1桩顶高程检验方法为:水准仪测量;通过在施工同时实时监测,提高施工过程的准确性与安全性;
四、高压旋喷桩4满堂封底:在基坑底部四周施工高压旋喷桩4,利用高压旋喷桩4在基坑底部形成满堂封底;具体的,高压旋喷桩4采用隔孔分序方式进行施工,所述隔孔分序方式即为自基坑底部的中间向基坑底部的四周范围延伸施工,保证在基坑底部周边喷射注浆时尽量减少浆液外扩范围,以形成较为连续的满堂封底,使得基坑底部的止水性能较好;所述满堂封底即为高压旋喷桩4全覆盖在基坑底部的表面;旋喷桩径、桩长、间距等参数需根据基坑开挖深度并经过设计计算进行确定;
五、土方分层开挖并施工主体结构:当复合桩施工完毕后,开挖土方至各层围檩顶标高时,在支撑钢2上施工各层围檩3,土方开挖至基坑底部后施工主体结构;具体的,所述围檀3焊接在支撑钢2上,使得围檀3与支撑钢2的连接关系稳固;优选的,在施工围檀3完成后,在围檀3上焊接内支撑5,围檀3与内支撑5的设置能够控制基坑深度方向的土体变形以及拉森钢板桩1和支撑钢2的材料变形,对拉森钢板桩1与支撑钢2起到一个支撑作用,整体支护效果较好;围檩3及内支撑5的布置数量需根据基坑开挖深度并经过设计计算进行确定;
六、土方回填及围檩的拆除:主体结构施工完成后土方分层回填,回填至各层围檩顶标高时拆除围檩,直至土方回填至自然地面;
七、复合桩的拔出:土方回填完成后,拔出复合桩,整个施工方法结束;具体的,在拔桩过程中施工人员可以在桩位附近,在拔桩时候在桩与土的间隙及已拔出的桩孔内灌水、灌砂,减小未拔出桩与土体的摩擦力,以达到更容易拔桩的目的;将复合桩拔出后将其拆分,使得拉森钢板桩1和支撑钢2能够重复利用,为企业节省成本。
本实用新型通过施工复合桩进行对基坑的支护,相对于常规的拉森钢板桩1单一支护结构,强度及刚度更好,避免拉森钢板桩1受到基坑周边土体侧压力而发生变形;受力更为合理,通过基坑土体侧压力先均布荷载直接传递至拉森钢板桩1,再通过锁扣连接闭合形成整体的拉森钢板桩1传递至加强的支撑钢2,通过支撑钢2传递给围檩3,最终传递给内支撑5,由此形成共同受力抵抗压弯变形,从而达到增加整个支护系统的抗弯刚度;在拉森钢板桩1本身凹槽内设置支撑钢2节约整个系统的占地面积,减少因支护施工对基坑外侧环境造成的影响;并且在支撑钢2上设置围檀3改变以往在拉森钢板桩1上设置围檀3,使得基坑开挖深度可增加3-6m;尤其在场地受限,灌注桩、地连墙等支护无法施工且有超过常规拉森钢板桩1可施工深度的基坑支护,此支护施工方案优势明显;
本实用新型所述实例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述,并非对本实用新型构思和范围进行限定,在不脱离本实用新型设计思想的前提下,本领域工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种长江沿岸粉细沙地层中的支护系统,包括设置在基坑四周的拉森钢板桩(1),相邻两个拉森钢板桩(1)通过拉森钢板桩(1)本身两侧的锁扣连接,其特征在于:拉森钢板桩(1)朝向基坑一侧的凹槽内设置有支撑钢(2),支撑钢(2)上设置有围檩(3),且在基坑底部设置有高压旋喷桩(4)。
2.根据权利要求1所述的一种长江沿岸粉细沙地层中的支护系统,其特征在于:支撑钢(2)的顶部与尾部均与拉森钢板桩(1)通过紧固件连接,且支撑钢(2)的顶部与拉森钢板桩(1)的顶部齐平。
3.根据权利要求2所述的一种长江沿岸粉细沙地层中的支护系统,其特征在于:所述支撑钢(2)为H型钢或工字钢。
4.根据权利要求1所述的一种长江沿岸粉细沙地层中的支护系统,其特征在于:所述围檩(3)上设置有内支撑。
5.根据权利要求1或4所述的一种长江沿岸粉细沙地层中的支护系统,其特征在于:基坑四个拐角处均设置有高压旋喷桩(4)。
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