Ct式鎖口鋼管樁基坑止水支護裝置及工法的製作方法
2023-05-07 16:22:26 1
專利名稱：Ct式鎖口鋼管樁基坑止水支護裝置及工法的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種基坑止水支護裝置及工法。
背景技術：
目前，隨著人工填海造地進行建築開發的項目日趨增多，在人工填海、軟弱地層、 人工吹填和拋石等地下水較為豐富、透水層較厚地區，進行大型基礎設施施工時，首要解決 的就是止水難度大、安全風險高的難題。採用傳統的鋼管樁圍堰，剛度難以滿足深開挖的要 求；採用沉井、砼樁等圍堰形式，存在工藝複雜，工周期長，造價高等缺點。因此選擇適合的 圍堰形式和恰當的施工工藝，是解決基坑止水及安全支護問題的根本，也是確保施工安全 與質量的關鍵。
發明內容
本發明的目的是提供一種CT式鎖口鋼管樁基坑止水支護裝置及工法，要解決開 挖深度在8 15m的軟弱地層、人工填海地層、人工吹填和拋石等地層條件下的基坑止水和 安全支護的技術問題。為實現上述目的，本發明採用如下技術方案
一種CT式鎖口鋼管樁基坑止水支護裝置，包括由鋼管樁圍合而成閉合的止水帷幕和 支護結構，所述支護結構包括至少兩道內圍檁和內支撐，所述內圍檁通過內支撐緊貼在鋼 管樁內表面，其特徵在於所述鋼管樁包括主鋼管和咬合鋼管，所述主鋼管的外表面焊接 有咬合工字鋼，所述咬合鋼管與主鋼管外切，並通過兩根連接鋼筋焊接在主鋼管外表面，其 形心與主鋼管形心的連線與工字鋼的軸線垂直或在同一直線上，所述咬合鋼管上開有咬合 縫，所述咬合口縫與主鋼管與咬合鋼管的切線平行，並遠離主鋼管，相鄰鋼管樁的工字鋼和 咬合鋼管交錯咬合形成止水帷幕。
所述內支撐為角支撐或角支撐和水平支撐的組合。所述角支撐為雙槽鋼槽口相對拼合而成。所述水平支撐的兩端部設置有加強斜支撐。所述水平支撐和內圍檁焊接連接，水平支撐的上下表面焊接有加強板，所述加強 板和內圍檁形成的夾角內焊接有肋板。
所述內圍檁為兩根上下並置的H型鋼。所述的CT式鎖口鋼管樁基坑止水支護施工裝置的工法，步驟如下
步驟一，製作鋼管樁中的主鋼管、咬合鋼管和咬合工字鋼，並將以上構件焊接為一體； 步驟二，採用衝擊鑽成孔工藝衝擊成樁孔，所述樁孔穿越人工填石層，並採用長鋼管支 護樁孔孔壁；
步驟三，將第一根鋼管樁吊起放入衝擊好的樁孔內，再用振動錘夾緊第一根鋼管樁的 頂端，通過振動使第一根鋼管樁逐漸達到設計深度；
步驟四，將第二根鋼管樁的咬合工字鋼插入第一根咬合鋼管的咬合縫內，並振動使鋼管逐漸達到設計深度，依次按照上述方法插打所有的鋼管樁直至形成閉合的止水帷幕； 步驟五，在所有鋼管樁的主鋼管和咬合鋼管內填沙土，並水夯密實； 步驟六，在止水帷幕內，進行第一層基坑開挖，開挖至第一道內圍檁的底面設計位置， 繞止水帷幕內周安裝第一道內圍檁，並通過內支撐將其固定在止水帷幕的內表面；
步驟七，繼續開挖基坑至第二道內圍檁底面設計位置，繞止水帷幕內周安裝第二道內 圍檁，並通過內支撐其固定在止水帷幕的內表面。所述步驟六中，固定第一道內圍檁的內支撐和與其上下對應的所述步驟七中用於 固定第二道內圍檁的內支撐之間設置有構造支撐立柱。步驟二中所述樁孔至少超越人工填石層ail。所述步驟三中，鋼管樁達到設計深度時，鋼管樁的頂端露出基坑頂600mm。與現有技術相比本發明具有以下特點和有益效果
首先，本發明所述CT鎖口鋼管樁，通過利用焊於主鋼管外側的咬合工字鋼和咬合鋼管 的交錯咬合工藝，形成鋼管樁止水帷幕，具有保持基坑穩定和阻隔地下滲水的雙重功效。其次，所述CT鎖口鋼管樁中採用的管材、板材等均為施工現場常見材料，材料來 源廣泛，且可工程結束後可回收，周轉循環使用，達到了節約資源、保護環境的作用。再者，本發明的施工工法中採用先衝擊成孔穿越人工填石層，長鋼管支護孔壁，再 用振動錘插打鋼管樁就位的插打法，將衝擊作業與振動插打作業形成流水，施工安全、高 效，適應人工填海等複雜地質條件，鋼管樁成樁就位質量高。還有，本發明的基坑內支護體系在採用角支撐和水平支撐的同時，大跨度基坑中 還可在水平支撐根部增加臨時支撐加強水平杆件剛度，同時加強了內外支護體系的協同 性。本發明可廣泛應用於軟弱地層、人工填海地層、人工吹填和拋石等地層條件下的 結構物基坑止水及支護施工。也可應用於其它複雜地質條件下且地下水較為豐富地區的橋 梁、房屋建築等深大基礎工程施工。
下面結合附圖對本發明做進一步詳細的說明。圖1是本發明的實施例一示意圖。圖2是圖IA-A剖視圖。圖3是本發明的實施例二示意圖。圖4是本發明的實施例三示意圖。圖5是本發明的實施例四示意圖。圖6是圖1、圖2、圖3、圖4和圖5B-B剖視圖。圖7是內圍檁橫斷面圖。圖8是鋼管樁實施例一結構詳圖。圖9是鋼管樁實施例二結構詳圖。圖10是內圍檁和水平支撐連接詳圖。圖11是施工流程圖。附圖標記1 一鋼管樁、1. 1 一主鋼管、1. 2 一咬合鋼管、1. 3 一咬合縫、1. 4 —咬合工字鋼、1. 5 一連接鋼筋、2 —內圍檁、3 —水平支撐、4 一角支撐、5 —加強斜支撐、6 —構造 支撐立柱、7 —加強板、8 —肋板。
具體實施例方式實施例一參見圖1、圖2和圖6、圖8和圖9所示，一種CT式鎖口鋼管樁基坑止水支 護裝置，包括由鋼管樁1圍合而成閉合的止水帷幕和支護結構，所述支護結構包括至少兩 道內圍檁2和內支撐，所述內圍檁通過內支撐緊貼在鋼管樁內表面，所述鋼管樁1包括主鋼 管1. 1和咬合鋼管1. 2，所述主鋼管1. 1的外表面焊接有咬合工字鋼1. 4，所述咬合鋼管1. 2 與主鋼管1. 1外切，並通過兩根連接鋼筋1. 5焊接在主鋼管外表面，其形心與主鋼管1. 1形 心的連線與咬合工字鋼1. 4的軸線垂直或在同一直線上，所述咬合鋼管1. 2上開有咬合縫 1. 3，所述咬合口縫1. 3與主鋼管1. 1與咬合鋼管1. 2的切線平行，並遠離主鋼管1. 1，相鄰 鋼管樁的咬合工字鋼1. 4和咬合鋼管1. 2交錯咬合形成止水帷幕。所述內支撐為一道角支 撐4。開有咬合縫的咬合鋼管猶如字母C，插入其內的咬合工字鋼1. 4猶如字母T，故稱咬合 後的鋼管樁為CT式鎖口鋼管樁。圖8的鋼管樁形式，適用於直線形的咬合，圖9的鋼管樁 形式適用於轉角處的咬合。實施例二參見圖3和圖6所示，與實施例一不同的是所述內支撐為一道角支撐4 和水平支撐3的組合。實施例三參見圖4和圖6所示，與實施例一不同的是所述內支撐為角支撐4和水 平支撐3的組合，且角支撐4為兩道。實施例四參見圖5和圖6所示，與實施例三不同的是水平支撐3為縱橫兩向，且其 根部的兩端部設置有加強斜支撐5。所述上下相對兩水平支撐之間可設置構造支撐立柱6。上述角支撐4為雙槽鋼槽口相對拼合而成。所述槽鋼的型號為WOa。內圍檁截面詳圖參見圖7，所述內圍檁2為兩根上下並置的H型鋼，所述H型鋼的 型號為H500X300。水平支撐和內圍檁連接詳圖參見圖10，所述水平支撐3和內圍檁2焊接連接，水平 支撐3的上下表面焊接有加強板7，所述加強板7和內圍檁2形成的夾角內焊接有肋板8。所述的CT式鎖口鋼管樁基坑止水支護施工裝置的工法，其施工流程參見圖11，其 步驟如下
步驟一，製作鋼管樁1中的主鋼管1. 1、咬合鋼管1. 2和咬合工字鋼1. 4，並將以上構件 焊接為一體；
步驟二，採用衝擊鑽成孔工藝衝擊成樁孔，所述樁孔穿越人工填石層，並採用長鋼管支 護樁孔孔壁；
步驟三，將第一根鋼管樁吊起放入衝擊好的樁孔內，再用振動錘夾緊第一根鋼管樁的 頂端，通過振動使第一根鋼管樁逐漸達到設計深度；
步驟四，將第二根鋼管樁的咬合工字鋼插入第一根咬合鋼管的咬合縫內，並振動使鋼 管逐漸達到設計深度，依次按照上述方法插打所有的鋼管樁直至形成閉合的止水帷幕； 步驟五，在所有鋼管樁的主鋼管1. 1和咬合鋼管1. 2內填沙土，並水夯密實； 步驟六，在止水帷幕內，進行第一層基坑開挖，開挖至第一道內圍檁的底面設計位置， 繞止水帷幕內周安裝第一道內圍檁，並通過內支撐將其固定在止水帷幕的內表面；步驟七，繼續開挖基坑至第二道內圍檁底面設計位置，繞止水帷幕內周安裝第二道內 圍檁，並通過內支撐其固定在止水帷幕的內表面。所述步驟六中，固定第一道內圍檁的內支撐和與其上下對應的所述步驟七中用於 固定第二道內圍檁的內支撐之間設置有構造支撐立柱6。所述步驟二中樁孔至少超越人工填石層an。所述步驟三中鋼管樁達到設計深度時，鋼管樁組合體的頂端露出基坑頂600mm。更優化的實施例為，為避免支護結構與止水措施在外力作用下會產生一定的變 形，可能會產生滲水及漏水問題，可在鋼管樁咬合鋼管和咬合工字鋼咬合的鎖扣部位外側 預設注漿鋼管，必要時，進行注漿處理或採用旋噴樁進行止水。另外，在施工過程中，可對基坑穩定性進行實時監測。檢測的項目和方法如下 1)圍護結構水平位移測斜孔在基坑周圍預先埋設測斜管，採用傾斜儀進行監測。2)圍護結構頂部水平位移和沉降觀測可採用全站儀或經緯儀進行監測。3)支撐軸力監測採用軸力計或表面應變計進行監測。4)坑周水位監測在基坑周圍預先鑽孔，採用水位計進行監測。5)坑周地表沉降監測採用全站儀或精密水準儀進行監測。6)構造支撐立柱沉降監測採用全站儀或精密水準儀進行監測。7)基坑滲水情況巡視目測，結合水平測斜儀監測和地下水位監測數據綜合分析。
權利要求
1.一種CT式鎖口鋼管樁基坑止水支護裝置，包括由鋼管樁(1)圍合而成閉合的止水 帷幕和支護結構，所述支護結構包括至少兩道內圍檁(2)和內支撐，所述內圍檁通過內支撐 緊貼在鋼管樁內表面，其特徵在於所述鋼管樁(1)包括主鋼管(1. 1)和咬合鋼管(1.2)，所 述主鋼管(1.1)的外表面焊接有咬合工字鋼(1. 4)，所述咬合鋼管(1.2)與主鋼管(1. 1)外 切，並通過兩根連接鋼筋(1.5)焊接在主鋼管外表面，其形心與主鋼管(1. 1)形心的連線與 咬合工字鋼(1.4)的軸線垂直或在同一直線上，所述咬合鋼管(1. 2)上開有咬合縫(1.3)， 所述咬合口縫(1.3)與主鋼管(1. 1)與咬合鋼管(1.2)的切線平行，並遠離主鋼管(1. 1)，相 鄰鋼管樁的咬合工字鋼(1. 4)和咬合鋼管(1. 2)交錯咬合形成止水帷幕。
2.根據權利要求1所述的CT式鎖口鋼管樁基坑止水支護施工裝置，其特徵在於所述 內支撐為角支撐(4)或角支撐(4)和水平支撐(3)的組合。
3.根據權利要求1所述的CT式鎖口鋼管樁基坑止水支護施工裝置，其特徵在於所述 角支撐(4)為雙槽鋼槽口相對拼合而成。
4.根據權利要求1所述的CT式鎖口鋼管樁基坑止水支護施工裝置，其特徵在於所述 水平支撐(3)的兩端部設置有加強斜支撐(5)。
5.根據權利要求1所述的CT式鎖口鋼管樁基坑止水支護施工裝置，其特徵在於所述 水平支撐(3)和內圍檁(2)焊接連接，水平支撐(3)的上下表面焊接有加強板(7)，所述加強 板(7)和內圍檁(2)形成的夾角內焊接有肋板(8)。
6.根據權利要求1所述的CT式鎖口鋼管樁基坑止水支護施工裝置，其特徵在於所述 內圍檁(2)為兩根上下並置的H型鋼。
7.根據權利要求1所述的CT式鎖口鋼管樁基坑止水支護施工裝置的工法，其特徵在 於步驟如下步驟一，製作鋼管樁(1)中的主鋼管(1. 1)、咬合鋼管(1.2)和咬合工字鋼(1.4)，並將 以上構件焊接為一體；步驟二，採用衝擊鑽成孔工藝衝擊成樁孔，所述樁孔穿越人工填石層，並採用長鋼管支 護樁孔孔壁；步驟三，將第一根鋼管樁吊起放入衝擊好的樁孔內，再用振動錘夾緊第一根鋼管樁的 頂端，通過振動使第一根鋼管樁逐漸達到設計深度；步驟四，將第二根鋼管樁的咬合工字鋼插入第一根咬合鋼管的咬合縫內，並振動使鋼 管逐漸達到設計深度，依次按照上述方法插打所有的鋼管樁直至形成閉合的止水帷幕；步驟五，在所有鋼管樁的主鋼管(1. 1)和咬合鋼管(1.2)內填沙土，並水夯密實；步驟六，在止水帷幕內，進行第一層基坑開挖，開挖至第一道內圍檁的底面設計位置， 繞止水帷幕內周安裝第一道內圍檁，並通過內支撐將其固定在止水帷幕的內表面；步驟七，繼續開挖基坑至第二道內圍檁底面設計位置，繞止水帷幕內周安裝第二道內 圍檁，並通過內支撐其固定在止水帷幕的內表面。
8.根據權利要求7所述的CT式鎖口鋼管樁基坑止水支護施工裝置的工法，其特徵在 於所述步驟六中，固定第一道內圍檁的內支撐和與其上下對應的所述步驟七中用於固定 第二道內圍檁的內支撐之間設置有構造支撐立柱(6 )。
9.根據權利要求8所述的CT式鎖口鋼管樁基坑止水支護施工裝置的工法，其特徵在 於步驟二中所述樁孔至少超越人工填石層an。
10.根據權利要求9所述的CT式鎖口鋼管樁基坑止水支護施工裝置的工法，其特徵在 於所述步驟三中，鋼管樁達到設計深度時，鋼管樁的頂端露出基坑頂600mm。
全文摘要
本發明涉及一種CT式鎖口鋼管樁基坑止水支護裝置及工法，CT式鎖口鋼管樁基坑止水支護裝置包括由鋼管樁圍合而成閉合的止水帷幕和支護結構，所述支護結構包括至少兩道內圍檁和內支撐，所述內圍檁通過內支撐緊貼在鋼管樁內表面，所述鋼管樁包括主鋼管和咬合鋼管，所述主鋼管的外表面焊接有咬合工字鋼，所述咬合鋼管與主鋼管外切，並通過連接鋼筋焊接在主鋼管外表面。具有結構簡單，構思巧妙，止水及支護效果好的優點，可廣泛應用於開挖深度在8～15m的軟弱地層、人工填海地層、人工吹填和拋石等地層條件下的止水和支護。
文檔編號E02D17/02GK102134853SQ20111004249
公開日2011年7月27日 申請日期2011年2月22日 優先權日2011年2月22日
發明者何輝斌, 孫聖明, 尤宏坤, 張晶, 塗常立, 王瑩, 郭志仁, 鮑凱 申請人:北京城建道橋建設集團有限公司