CN212200387U - 一种深水软弱淤泥地区的地连墙基础钢导墙结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种深水软弱淤泥地区的地连墙基础钢导墙结构，包括：若干组的钢导墙构件；钢导墙构件包括桩体主体、阴锁扣以及阳锁扣；桩体主体为钢管桩或者H型钢，两个或以上的桩体主体之间沿轴向焊接固定；桩体主体的一端焊接固定有阴锁扣，另一端焊接固定有阳锁扣；若干组的钢导墙构件之间通过阴锁扣和阳锁扣相互咬合。本实用新型为地连墙施工提供了一种新的导墙结构形式，采用钢导墙插打至深水淤泥地区前，只需要通过水泥搅拌桩进行简单的地质加固处理，而不再需要为了修筑钢筋混凝土导墙而进行繁重的围堰筑岛施工，避免了现有技术中采用围堰筑岛所带来的施工塌孔、工期较长、筑岛成本高昂等技术难题。

Description

一种深水软弱淤泥地区的地连墙基础钢导墙结构

技术领域

本实用新型涉及土木工程领域，具体涉及一种深水软弱淤泥地区的地连墙基础钢导墙结构。

背景技术

目前，在常规陆域环境条件下建设地下连续墙的技术已经相当成熟，被广泛应用于许多大型深基坑工程中。但对于场址水深大、软弱地层厚、持力层埋深大等地质条件的基础工程，(例如千米级跨江悬索桥的锚碇基础施工，处于海相淤泥较厚的大海，平均水深在10m左右)，已知的常规方案为采用钢管桩围堰+吹砂填筑+地基处理的围堰筑岛思路：采用钢管(板)桩结合，围堰外侧设置钢箱围箍，形成岛体；在岛体内回填中粗砂；在淤泥层采用水泥搅拌桩进行地基加固，再做冲刷防护。通过这种方法，在深水域处形成稳定的岛体陆域环境，以具备连续墙施工成槽的地质条件，才能进行常规的地下连续墙施工。

在进行地下连续墙的成槽施工前，需要先构筑导墙，导墙作为地下连续墙必不可少的附属工程，是成槽设备进行导向、存储泥浆以防止墙壁塌孔、维护上部土体稳定的重要措施。

目前，常规的导墙形式一般为钢筋混凝土导墙，形状为“L”型或倒“L”型，根据不同地址条件来选用。

如上所述，目前对于深水软弱淤泥地区的地连墙施工，需要先进行围堰筑岛，才能进行修筑钢筋混凝土导墙。但围堰筑岛的施工方式存在着以下的缺陷：一、成槽塌孔风险。深水区围堰筑岛需要在原河床顶面15～20m厚度的软弱淤泥层上填筑10m的中粗砂，严重打破了原河床土体的平衡，虽然岛体周围由强劲钢管桩围堰护住，但围堰内外两侧的流朔态淤泥、粉砂土体在短时间内处于不稳定状态，容易导致在地连墙的铣槽施工过程中出现塌孔现象，造成严重的施工质量事故。二、工期风险。围堰筑岛工程量大、工期较长，又由于河床土体稳定性被打破，对海洋环境影响也较大，且在筑岛成型后需要静置等待3个月甚至更长时间，待沉降稳定后方可进行地连墙的铣槽施工。三、工后处理风险。围堰筑岛一般采用大直径(2.5m～3.0m)锁扣钢管桩围堰成型，如施工环境在深水域处，钢管桩则需要穿过河床软弱淤泥层底部砂层插入坚硬岩层顶部，入土深度可达40m。在完成桥梁建设任务后，为满足海洋生态环境继阻水要求，海中锚碇的临时围堰筑岛需要拆除，而此时用振动锤拔除入土深度40m的大直径钢管几乎不可能，只能在原海床面对大直径钢管桩进行水下切割以满足阻水面积要求，水下切割的风险极高且浪费资源，临时的围堰筑岛后期拆除费用极高。

因此，对于在深水软弱淤泥地区修建地连墙基础，需要先回填筑岛形成陆域施工条件，才能修筑钢筋混凝土导墙，而围堰筑岛施工的同时又会带来很多缺陷的技术难题，目前还没有一种较好的解决手段。

实用新型内容

为克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种深水软弱淤泥地区的地连墙基础钢导墙结构，采用了钢导墙结构来代替钢筋混凝土导墙，解决了现有技术中修筑钢筋混凝土导墙前需要进行围堰筑岛所带来的一系列施工塌孔、工期较长、工后拆除、筑岛成本高昂等问题。

本实用新型采用以下的技术方案来实现：

一种深水软弱淤泥地区的地连墙基础钢导墙结构，包括：若干组的钢导墙构件；所述钢导墙构件包括桩体主体、阴锁扣以及阳锁扣；所述桩体主体为钢管桩或者H型钢，两个或以上的所述桩体主体之间沿轴向焊接固定；所述桩体主体的一端焊接固定有阴锁扣，另一端焊接固定有阳锁扣；若干组的所述钢导墙构件之间通过所述阴锁扣和所述阳锁扣相互咬合。

进一步地，所述桩体主体之间通过若干块厚钢板沿轴向贴焊固定。

进一步地，所述桩体主体为2根钢管桩，所述钢管桩之间通过2块厚钢板轴向贴焊固定。

进一步地，所述阴锁扣包括第一等边角钢和第一槽钢，所述第一等边角钢固定焊接于所述桩体主体的侧部，所述第一槽钢固定焊接于所述第一等边角钢的侧部，其中所述第一槽钢的开口朝外。

进一步地，所述阳锁扣包括第二等边角钢和第二槽钢，所述第二等边角钢固定焊接于所述桩体主体的另一侧部，所述第二槽钢固定焊接于所述第二等边角钢的侧部，其中所述第二槽钢的开口朝内。

进一步地，所述桩体主体为3根H型钢，所述H型钢之间通过4块厚钢板轴向贴焊固定。

进一步地，所述阴锁扣包括第三槽钢，所述第三槽钢固定焊接于所述桩体主体的侧部，所述第三槽钢的开口朝外。

进一步地，所述阳锁扣包括第四槽钢，所述第四槽钢固定焊接于所述桩体主体的另一侧部，所述第四槽钢的开口朝内。

进一步地，所述钢导墙构件还包括厚肋板；所述H型钢和所述阴锁扣之间固定焊接有所述厚肋板；所述H型钢和所述阳锁扣之间也固定焊接有所述厚肋板。

进一步地，相互咬合的所述阴锁扣和所述阳锁扣之间形成锁口，所述锁口内灌注有水泥砂浆。

相比于现有技术，本实用新型的有益效果在于：通过将两个或以上的桩体主体轴向贴焊、以及在两端分别焊接阴、阳锁扣以构成钢导墙构件，将多组的钢导墙构件定位插打至深水软弱淤泥地区，通过每组钢导墙构件之间阴、阳锁扣的咬合，打设出一圈或一段沿地连墙轴线的钢导墙结构；这种钢导墙结构取代了原有的钢筋混凝土导墙，在插打好钢导墙结构后即可进行地连墙的开槽施工。(1)本实用新型为地连墙施工提供了一种新的导墙结构形式，采用钢导墙插打至深水淤泥地区前，只需要通过水泥搅拌桩进行简单的地质加固处理，而不再需要为了修筑钢筋混凝土导墙而进行繁重的围堰筑岛施工，避免了现有技术中采用围堰筑岛所带来的施工塌孔、工期较长、筑岛成本高昂等技术难题；(2)本实用新型采用阴、阳锁扣进行配合，结构合理、传力途径清晰、受力安全可靠、能保证工程安全和质量；(3)本实用新型的钢导墙结构形式灵活多变，能根据实际工程情况进行调整适应；(4)钢导墙同时能兼顾后期基坑开挖阶段的挡水挡浪作用；(5)钢材还可以回收利用、节约了造价成本、提高了施工功效；(6)除了能应用在深水软弱淤泥地区外，本实用新型还能推广应用到常规陆域环境的地连墙导墙结构。

附图说明

图1为本实用新型中第一种实施例的钢导墙构件的单个示意图；

图2为本实用新型中第一种实施例的钢导墙构件的组合连接示意图；

图3为本实用新型中第二种实施例的钢导墙构件的单个示意图；

图4为本实用新型中第二种实施例的钢导墙构件的组合连接示意图；

图5为本实用新型的施工状态示意图；

图6为采用本实用新型的施工方法流程图。

图中：10、钢管桩；20、厚钢板；30、阴锁扣；40、阳锁扣；50、水泥砂浆；60、H型钢；70、厚肋板；80、铣槽机；90、地质结构；91、淤泥层；92、黏土层；93、砂层；94、岩石层；100、辅助钢平台；110、钢导墙；120、深层水泥搅拌桩；130、地连墙。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

本实用新型公开了一种用于深水软弱淤泥地区的地连墙基础钢导墙110结构，用于作为地连墙基础的导墙结构。

本实用新型包括若干组的钢导墙构件，钢导墙构件即为组成钢导墙110整体的单个构件；钢导墙构件包括桩体主体、阴锁扣以及阳锁扣，桩体主体可以为钢管桩或者H型钢，两个或以上的桩体主体之间沿轴向焊接固定，桩体主体的一端焊接固定有阴锁扣，另一端焊接固定有阳锁扣；若干组的钢导墙构件之间通过阴锁扣和阳锁扣相互咬合。

本实用新型的第一实施例为：参阅图1-图2，钢导墙构件长1.9m、宽0.7m，入土深度穿过淤泥层打入砂层，桩体主体为2根800mm钢管桩10，两钢管桩10之间沿侧壁轴向贴焊2块10mm厚钢板20，构成一组双筒钢管桩，双筒钢管桩的两侧分别焊接固定有尺寸相对应的阴锁扣30以及阳锁扣40，形成单个的钢导墙构件。其中，阴锁扣30包括2块第一等边角钢和2块第一槽钢，第一等边角钢的具体规格为125mm等边角钢，第一槽钢的具体规格为200mm槽钢；第一等边角钢固定焊接于双筒钢管桩的一侧，第一槽钢固定焊接于第一等边角钢的侧部，第一槽钢的开口朝外。另外，阳锁扣40包括2块第二等边角钢和2块第二槽钢，第二等边角钢的具体规格也为125mm等边角钢，第二槽钢的具体规格也为200mm槽钢；第二等边角钢焊接固定于双筒钢管桩的另一侧，第二槽钢固定焊接于第二等边角钢的侧部，第二槽钢的开口朝内。双筒钢管桩焊接上两侧的阴锁扣30、阳锁扣40后，形成单个的钢导墙构件，不同的钢导墙构件之间通过阴锁扣30、阳锁扣40之间相互咬合，形成整体、连续的钢导墙结构。阴锁扣30和阳锁扣40之间形成锁口，锁口内灌注有水泥砂浆50，确保钢导墙整体的密水性能，防止地连墙铣槽过程中出现漏浆情况。

本实用新型的第二种实施例为：参阅图3-图4，钢导墙构件长2.7m、宽0.7m，入土深度穿过淤泥层打入砂层，桩体主体包括三根H型钢60，具体规格为HN700型钢，沿翼缘板轴向贴焊4块10mm厚钢板20，构成一组型钢格墙，在型钢格墙的两侧分别焊接尺寸对应的阴锁扣30、阳锁扣40。其中，阴锁扣30包括2块第三槽钢，具体规格为200mm槽钢，第三槽钢焊接固定在型钢格墙的一侧，第三槽钢的开口朝外。另外，阳锁扣40包括2块第四槽钢，具体规格也为200mm槽钢，第四槽钢焊接固定在型钢格墙的另一侧，第四槽钢的开口朝外。型钢格墙两端的HN700型钢分别和阴锁扣30、阳锁扣40均焊接固定有厚肋板70。型钢格墙在焊接上两侧的阴锁扣30、阳锁扣40以及厚肋板70后，形成单个钢导墙构件，不同的钢导墙构件之间通过阴锁扣30、阳锁扣40之间相互咬合，形成整体、连续的钢导墙结构。阴锁扣30和阳锁扣40之间形成锁口，锁口内灌注有水泥砂浆50，确保钢导墙整体的密水性能，防止地连墙铣槽过程中出现漏浆情况。

单个钢导墙构件的焊接全部在工厂内完成，在施工前将多组的钢导墙构件运输到现场，通过将多组的钢导墙构件定位插打至水下，使其形成连续的钢导墙110整体结构，具体的施工方法和施工步骤会在下文中详细介绍。

作为替代的实施方式，单个钢导墙构件所采用的钢管桩10、H型钢60实际数目不限于2根或3根，可根据实际工程情况调整为4根、5根甚至多根，钢管桩10、H型钢60的直径、壁厚等参数可根据实际情况调整。另外，阴锁扣30、阳锁扣40的结构形式也可根据实际情况调整为其他形式，如“C”、“T”口锁扣、“C”“O”口锁扣，等等。但本实施例中所采用的锁扣形式(等边角钢、槽钢)是较优选的方式，其优点至少包括：(1)由于直接采用标准件，不需要像其他形式如“C”型锁扣在制造过程中破坏标准件的结构，避免造成钢材资源浪费、增加制造成本和难度；(2)本实用新型实施例的阴、阳锁扣之间的间距大，对海上钢管桩打设的精度要求会降低，降低施工难度；(3)诸如“C”“T”、“C”“O”等锁扣形式，用钢量会较之本实施例的锁扣大，在截面特性相近的情况下，造价更贵，增加工程成本。

图5所示为本实用新型的施工状态示意图，铣槽设备为铣槽机80，地质结构90自上而下分别是：淤泥层91、黏土层92、砂层93、黏土层92和岩石层94。

下面提供一种采用本实用新型的钢导墙来修筑深水区域的地下连续墙的施工方法，参阅图6，包括有以下步骤：

地基处理步骤：根据施工需求划出地连墙轴线，对地连墙130轴线两侧5m范围内的淤泥覆盖层采用深层水泥搅拌桩120加固处理，形成地连墙130内外两道素混凝土墙，阻止淤泥流动和加固软弱地基，一方面避免上部槽壁发生缩径塌孔，另一方面减少后续钢导墙110自身的沉降和变形，增加钢导墙110的竖向承载力，并为后续连续墙开槽施工提供足够的地质条件；

搭设辅助钢平台步骤：在对软弱淤泥地基加固处理后，在地连墙轴线的内外侧搭设辅助钢平台100，钢平台包括自下而上依次设置的支撑桩、承重结构以及标准化模块面板；先采用打桩船来打入固定支撑桩，按贯入度和桩顶标高实行双控，再通过起重船来分别吊装承重结构和标准化模块面板，在具备一定的工作面后即可采用两台履带吊反向同步推进施工，最后完成钢平台整体的搭设施工；钢平台的作用在于：创造陆域施工环境，使得施工人员可以在其上进行顺利开展地连墙施工、材料摆放等工作；

钢导墙施工步骤：将若干组的钢导墙构件定位插打至地连墙轴线的内外两侧，根据地连墙轴线的具体形状，钢导墙构件围绕成一圈闭合环形或者成一段不闭合的异形曲线(视地质情况而定，可以针对整个地连墙轴线打设一圈连续的钢导墙110，或者只针对地质情况不好的其中一段打设钢导墙110，两种方式均在本实用新型保护范围内)，相邻所述钢导墙构件的所述锁扣之间相互咬合，对锁口内灌注水泥砂浆50，使多组钢导墙构件之间形成整体连续的、稳固的钢导墙110结构，作为地连墙基础的导墙结构；

钢导墙110的施工重难点在于钢导墙构件(钢管桩或H型钢)的定位插打，除了控制安装平面位置、垂直度外，还需要设置姿态导向装置控制锁口插入姿态保证钢导墙整体形态满足地连墙铣槽相关要求。因此，在钢导墙施工步骤中：采用履带吊、液压振动锤和导向架来对钢导墙构件进行定位插打，通过测量控制锁口转角来控制钢导墙110的弧度，最后根据实际情况合拢钢导墙110，在插打过程中实时观测钢导墙构件的锁口方向及插口平面扭角位置，确保钢导墙构件的平面位置、垂直度及锁口姿态的准确性。

打设好钢导墙110作为地连墙130的导墙结构后，下面开始常规的地连墙开槽施工：

地连墙槽段划分步骤：将地连墙130至少划分为I期槽和II期槽(根据实际工程需要而定)，I期槽和II期槽间隔设置；划分好槽段后，就可以开始按槽段来开始地连墙施工；

II期槽回填砂步骤：对II期槽设置泥浆挡板并回填砂，防止泥浆外漏，且保持槽段泥浆水位高于钢导墙外侧水位；

I期槽施工步骤：按照一般地连墙的施工方法，对I期槽进行铣槽、钢筋笼吊放、浇筑砼，在I期槽浇筑砼前，安装II期槽段接头板，提前预留出II期槽孔位置，在I期槽浇筑初凝后拔除泥浆挡板和接头板；

II期槽施工步骤：按照一般地连墙的施工方法，对II期槽进行铣槽、钢筋笼吊放、浇筑砼，使工程整体形成以钢导墙110为导墙形式的地连墙结构。

通过对上述实施例的详细阐述，可以理解，本实用新型通过将两个或以上的桩体主体轴向贴焊、以及在两端分别焊接阴、阳锁扣以构成钢导墙构件，将多组的钢导墙构件定位插打至深水软弱淤泥地区，通过每组钢导墙构件之间阴、阳锁扣的咬合，打设出一圈或一段沿地连墙轴线的钢导墙结构；这种钢导墙结构取代了原有的钢筋混凝土导墙，在插打好钢导墙结构后即可进行地连墙的开槽施工。技术效果至少包括有：(1)本实用新型为地连墙施工提供了一种新的导墙结构形式，采用钢导墙插打至深水淤泥地区前，只需要通过水泥搅拌桩进行简单的地质加固处理，而不再需要为了修筑钢筋混凝土导墙而进行繁重的围堰筑岛施工，避免了现有技术中采用围堰筑岛所带来的施工塌孔、工期较长、筑岛成本高昂等技术难题；(2)本实用新型采用阴、阳锁扣进行配合，结构合理、传力途径清晰、受力安全可靠、能保证工程安全和质量；(3)本实用新型的钢导墙结构形式灵活多变，能根据实际工程情况进行调整适应；(4)钢导墙同时能兼顾后期基坑开挖阶段的挡水挡浪作用；(5)钢材还可以回收利用、节约了造价成本、提高了施工功效；(6)除了能应用在深水软弱淤泥地区外，本实用新型还能推广应用到常规陆域环境的地连墙导墙结构。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种深水软弱淤泥地区的地连墙基础钢导墙结构，其特征在于，包括：若干组的钢导墙构件；所述钢导墙构件包括桩体主体、阴锁扣以及阳锁扣；所述桩体主体为钢管桩或者H型钢，两个或以上的所述桩体主体之间沿轴向焊接固定；所述桩体主体的一端焊接固定有阴锁扣，另一端焊接固定有阳锁扣；若干组的所述钢导墙构件之间通过所述阴锁扣和所述阳锁扣相互咬合。

2.如权利要求1所述的深水软弱淤泥地区的地连墙基础钢导墙结构，其特征在于，所述桩体主体之间通过若干块厚钢板沿轴向贴焊固定。

3.如权利要求2所述的深水软弱淤泥地区的地连墙基础钢导墙结构，其特征在于，所述桩体主体为2根钢管桩，所述钢管桩之间通过2块厚钢板轴向贴焊固定。

4.如权利要求3所述的深水软弱淤泥地区的地连墙基础钢导墙结构，其特征在于，所述阴锁扣包括第一等边角钢和第一槽钢，所述第一等边角钢固定焊接于所述桩体主体的侧部，所述第一槽钢固定焊接于所述第一等边角钢的侧部，其中所述第一槽钢的开口朝外。

5.如权利要求4所述的深水软弱淤泥地区的地连墙基础钢导墙结构，其特征在于，所述阳锁扣包括第二等边角钢和第二槽钢，所述第二等边角钢固定焊接于所述桩体主体的另一侧部，所述第二槽钢固定焊接于所述第二等边角钢的侧部，其中所述第二槽钢的开口朝内。

6.如权利要求2所述的深水软弱淤泥地区的地连墙基础钢导墙结构，其特征在于，所述桩体主体为3根H型钢，所述H型钢之间通过4块厚钢板轴向贴焊固定。

7.如权利要求6所述的深水软弱淤泥地区的地连墙基础钢导墙结构，其特征在于，所述阴锁扣包括第三槽钢，所述第三槽钢固定焊接于所述桩体主体的侧部，所述第三槽钢的开口朝外。

8.如权利要求7所述的深水软弱淤泥地区的地连墙基础钢导墙结构，其特征在于，所述阳锁扣包括第四槽钢，所述第四槽钢固定焊接于所述桩体主体的另一侧部，所述第四槽钢的开口朝内。

9.如权利要求8所述的深水软弱淤泥地区的地连墙基础钢导墙结构，其特征在于，所述钢导墙构件还包括厚肋板；所述H型钢和所述阴锁扣之间固定焊接有所述厚肋板；所述H型钢和所述阳锁扣之间也固定焊接有所述厚肋板。

10.如权利要求1-9任一项所述的深水软弱淤泥地区的地连墙基础钢导墙结构，其特征在于，相互咬合的所述阴锁扣和所述阳锁扣之间形成锁口，所述锁口内灌注有水泥砂浆。

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