专利名称：Ct式锁口钢管桩基坑止水支护装置及工法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基坑止水支护装置及工法。
背景技术：
目前，随着人工填海造地进行建筑开发的项目日趋增多，在人工填海、软弱地层、 人工吹填和抛石等地下水较为丰富、透水层较厚地区，进行大型基础设施施工时，首要解决 的就是止水难度大、安全风险高的难题。采用传统的钢管桩围堰，刚度难以满足深开挖的要 求；采用沉井、砼桩等围堰形式，存在工艺复杂，工周期长，造价高等缺点。因此选择适合的 围堰形式和恰当的施工工艺，是解决基坑止水及安全支护问题的根本，也是确保施工安全 与质量的关键。
发明内容
本发明的目的是提供一种CT式锁口钢管桩基坑止水支护装置及工法，要解决开 挖深度在8 15m的软弱地层、人工填海地层、人工吹填和抛石等地层条件下的基坑止水和 安全支护的技术问题。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案
一种CT式锁口钢管桩基坑止水支护装置，包括由钢管桩围合而成闭合的止水帷幕和 支护结构，所述支护结构包括至少两道内围檩和内支撑，所述内围檩通过内支撑紧贴在钢 管桩内表面，其特征在于所述钢管桩包括主钢管和咬合钢管，所述主钢管的外表面焊接 有咬合工字钢，所述咬合钢管与主钢管外切，并通过两根连接钢筋焊接在主钢管外表面，其 形心与主钢管形心的连线与工字钢的轴线垂直或在同一直线上，所述咬合钢管上开有咬合 缝，所述咬合口缝与主钢管与咬合钢管的切线平行，并远离主钢管，相邻钢管桩的工字钢和 咬合钢管交错咬合形成止水帷幕。
所述内支撑为角支撑或角支撑和水平支撑的组合。所述角支撑为双槽钢槽口相对拼合而成。所述水平支撑的两端部设置有加强斜支撑。所述水平支撑和内围檩焊接连接，水平支撑的上下表面焊接有加强板，所述加强 板和内围檩形成的夹角内焊接有肋板。
所述内围檩为两根上下并置的H型钢。所述的CT式锁口钢管桩基坑止水支护施工装置的工法，步骤如下
步骤一，制作钢管桩中的主钢管、咬合钢管和咬合工字钢，并将以上构件焊接为一体； 步骤二，采用冲击钻成孔工艺冲击成桩孔，所述桩孔穿越人工填石层，并采用长钢管支 护桩孔孔壁；
步骤三，将第一根钢管桩吊起放入冲击好的桩孔内，再用振动锤夹紧第一根钢管桩的 顶端，通过振动使第一根钢管桩逐渐达到设计深度；
步骤四，将第二根钢管桩的咬合工字钢插入第一根咬合钢管的咬合缝内，并振动使钢管逐渐达到设计深度，依次按照上述方法插打所有的钢管桩直至形成闭合的止水帷幕； 步骤五，在所有钢管桩的主钢管和咬合钢管内填沙土，并水夯密实； 步骤六，在止水帷幕内，进行第一层基坑开挖，开挖至第一道内围檩的底面设计位置， 绕止水帷幕内周安装第一道内围檩，并通过内支撑将其固定在止水帷幕的内表面；
步骤七，继续开挖基坑至第二道内围檩底面设计位置，绕止水帷幕内周安装第二道内 围檩，并通过内支撑其固定在止水帷幕的内表面。所述步骤六中，固定第一道内围檩的内支撑和与其上下对应的所述步骤七中用于 固定第二道内围檩的内支撑之间设置有构造支撑立柱。步骤二中所述桩孔至少超越人工填石层ail。所述步骤三中，钢管桩达到设计深度时，钢管桩的顶端露出基坑顶600mm。与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果
首先，本发明所述CT锁口钢管桩，通过利用焊于主钢管外侧的咬合工字钢和咬合钢管 的交错咬合工艺，形成钢管桩止水帷幕，具有保持基坑稳定和阻隔地下渗水的双重功效。其次，所述CT锁口钢管桩中采用的管材、板材等均为施工现场常见材料，材料来 源广泛，且可工程结束后可回收，周转循环使用，达到了节约资源、保护环境的作用。再者，本发明的施工工法中采用先冲击成孔穿越人工填石层，长钢管支护孔壁，再 用振动锤插打钢管桩就位的插打法，将冲击作业与振动插打作业形成流水，施工安全、高 效，适应人工填海等复杂地质条件，钢管桩成桩就位质量高。还有，本发明的基坑内支护体系在采用角支撑和水平支撑的同时，大跨度基坑中 还可在水平支撑根部增加临时支撑加强水平杆件刚度，同时加强了内外支护体系的协同 性。本发明可广泛应用于软弱地层、人工填海地层、人工吹填和抛石等地层条件下的 结构物基坑止水及支护施工。也可应用于其它复杂地质条件下且地下水较为丰富地区的桥 梁、房屋建筑等深大基础工程施工。
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。图1是本发明的实施例一示意图。图2是图IA-A剖视图。图3是本发明的实施例二示意图。图4是本发明的实施例三示意图。图5是本发明的实施例四示意图。图6是图1、图2、图3、图4和图5B-B剖视图。图7是内围檩横断面图。图8是钢管桩实施例一结构详图。图9是钢管桩实施例二结构详图。图10是内围檩和水平支撑连接详图。图11是施工流程图。附图标记1 一钢管桩、1. 1 一主钢管、1. 2 一咬合钢管、1. 3 一咬合缝、1. 4 —咬合工字钢、1. 5 一连接钢筋、2 —内围檩、3 —水平支撑、4 一角支撑、5 —加强斜支撑、6 —构造 支撑立柱、7 —加强板、8 —肋板。
具体实施例方式实施例一参见图1、图2和图6、图8和图9所示，一种CT式锁口钢管桩基坑止水支 护装置，包括由钢管桩1围合而成闭合的止水帷幕和支护结构，所述支护结构包括至少两 道内围檩2和内支撑，所述内围檩通过内支撑紧贴在钢管桩内表面，所述钢管桩1包括主钢 管1. 1和咬合钢管1. 2，所述主钢管1. 1的外表面焊接有咬合工字钢1. 4，所述咬合钢管1. 2 与主钢管1. 1外切，并通过两根连接钢筋1. 5焊接在主钢管外表面，其形心与主钢管1. 1形 心的连线与咬合工字钢1. 4的轴线垂直或在同一直线上，所述咬合钢管1. 2上开有咬合缝 1. 3，所述咬合口缝1. 3与主钢管1. 1与咬合钢管1. 2的切线平行，并远离主钢管1. 1，相邻 钢管桩的咬合工字钢1. 4和咬合钢管1. 2交错咬合形成止水帷幕。所述内支撑为一道角支 撑4。开有咬合缝的咬合钢管犹如字母C，插入其内的咬合工字钢1. 4犹如字母T，故称咬合 后的钢管桩为CT式锁口钢管桩。图8的钢管桩形式，适用于直线形的咬合，图9的钢管桩 形式适用于转角处的咬合。实施例二参见图3和图6所示，与实施例一不同的是所述内支撑为一道角支撑4 和水平支撑3的组合。实施例三参见图4和图6所示，与实施例一不同的是所述内支撑为角支撑4和水 平支撑3的组合，且角支撑4为两道。实施例四参见图5和图6所示，与实施例三不同的是水平支撑3为纵横两向，且其 根部的两端部设置有加强斜支撑5。所述上下相对两水平支撑之间可设置构造支撑立柱6。上述角支撑4为双槽钢槽口相对拼合而成。所述槽钢的型号为WOa。内围檩截面详图参见图7，所述内围檩2为两根上下并置的H型钢，所述H型钢的 型号为H500X300。水平支撑和内围檩连接详图参见图10，所述水平支撑3和内围檩2焊接连接，水平 支撑3的上下表面焊接有加强板7，所述加强板7和内围檩2形成的夹角内焊接有肋板8。所述的CT式锁口钢管桩基坑止水支护施工装置的工法，其施工流程参见图11，其 步骤如下
步骤一，制作钢管桩1中的主钢管1. 1、咬合钢管1. 2和咬合工字钢1. 4，并将以上构件 焊接为一体；
步骤二，采用冲击钻成孔工艺冲击成桩孔，所述桩孔穿越人工填石层，并采用长钢管支 护桩孔孔壁；
步骤三，将第一根钢管桩吊起放入冲击好的桩孔内，再用振动锤夹紧第一根钢管桩的 顶端，通过振动使第一根钢管桩逐渐达到设计深度；
步骤四，将第二根钢管桩的咬合工字钢插入第一根咬合钢管的咬合缝内，并振动使钢 管逐渐达到设计深度，依次按照上述方法插打所有的钢管桩直至形成闭合的止水帷幕； 步骤五，在所有钢管桩的主钢管1. 1和咬合钢管1. 2内填沙土，并水夯密实； 步骤六，在止水帷幕内，进行第一层基坑开挖，开挖至第一道内围檩的底面设计位置， 绕止水帷幕内周安装第一道内围檩，并通过内支撑将其固定在止水帷幕的内表面；步骤七，继续开挖基坑至第二道内围檩底面设计位置，绕止水帷幕内周安装第二道内 围檩，并通过内支撑其固定在止水帷幕的内表面。所述步骤六中，固定第一道内围檩的内支撑和与其上下对应的所述步骤七中用于 固定第二道内围檩的内支撑之间设置有构造支撑立柱6。所述步骤二中桩孔至少超越人工填石层an。所述步骤三中钢管桩达到设计深度时，钢管桩组合体的顶端露出基坑顶600mm。更优化的实施例为，为避免支护结构与止水措施在外力作用下会产生一定的变 形，可能会产生渗水及漏水问题，可在钢管桩咬合钢管和咬合工字钢咬合的锁扣部位外侧 预设注浆钢管，必要时，进行注浆处理或采用旋喷桩进行止水。另外，在施工过程中，可对基坑稳定性进行实时监测。检测的项目和方法如下 1)围护结构水平位移测斜孔在基坑周围预先埋设测斜管，采用倾斜仪进行监测。2)围护结构顶部水平位移和沉降观测可采用全站仪或经纬仪进行监测。3)支撑轴力监测采用轴力计或表面应变计进行监测。4)坑周水位监测在基坑周围预先钻孔，采用水位计进行监测。5)坑周地表沉降监测采用全站仪或精密水准仪进行监测。6)构造支撑立柱沉降监测采用全站仪或精密水准仪进行监测。7)基坑渗水情况巡视目测，结合水平测斜仪监测和地下水位监测数据综合分析。
权利要求
1.一种CT式锁口钢管桩基坑止水支护装置，包括由钢管桩(1)围合而成闭合的止水 帷幕和支护结构，所述支护结构包括至少两道内围檩(2)和内支撑，所述内围檩通过内支撑 紧贴在钢管桩内表面，其特征在于所述钢管桩(1)包括主钢管(1. 1)和咬合钢管(1.2)，所 述主钢管(1.1)的外表面焊接有咬合工字钢(1. 4)，所述咬合钢管(1.2)与主钢管(1. 1)外 切，并通过两根连接钢筋(1.5)焊接在主钢管外表面，其形心与主钢管(1. 1)形心的连线与 咬合工字钢(1.4)的轴线垂直或在同一直线上，所述咬合钢管(1. 2)上开有咬合缝(1.3)， 所述咬合口缝(1.3)与主钢管(1. 1)与咬合钢管(1.2)的切线平行，并远离主钢管(1. 1)，相 邻钢管桩的咬合工字钢(1. 4)和咬合钢管(1. 2)交错咬合形成止水帷幕。
2.根据权利要求1所述的CT式锁口钢管桩基坑止水支护施工装置，其特征在于所述 内支撑为角支撑(4)或角支撑(4)和水平支撑(3)的组合。
3.根据权利要求1所述的CT式锁口钢管桩基坑止水支护施工装置，其特征在于所述 角支撑(4)为双槽钢槽口相对拼合而成。
4.根据权利要求1所述的CT式锁口钢管桩基坑止水支护施工装置，其特征在于所述 水平支撑(3)的两端部设置有加强斜支撑(5)。
5.根据权利要求1所述的CT式锁口钢管桩基坑止水支护施工装置，其特征在于所述 水平支撑(3)和内围檩(2)焊接连接，水平支撑(3)的上下表面焊接有加强板(7)，所述加强 板(7)和内围檩(2)形成的夹角内焊接有肋板(8)。
6.根据权利要求1所述的CT式锁口钢管桩基坑止水支护施工装置，其特征在于所述 内围檩(2)为两根上下并置的H型钢。
7.根据权利要求1所述的CT式锁口钢管桩基坑止水支护施工装置的工法，其特征在 于步骤如下步骤一，制作钢管桩(1)中的主钢管(1. 1)、咬合钢管(1.2)和咬合工字钢(1.4)，并将 以上构件焊接为一体；步骤二，采用冲击钻成孔工艺冲击成桩孔，所述桩孔穿越人工填石层，并采用长钢管支 护桩孔孔壁；步骤三，将第一根钢管桩吊起放入冲击好的桩孔内，再用振动锤夹紧第一根钢管桩的 顶端，通过振动使第一根钢管桩逐渐达到设计深度；步骤四，将第二根钢管桩的咬合工字钢插入第一根咬合钢管的咬合缝内，并振动使钢 管逐渐达到设计深度，依次按照上述方法插打所有的钢管桩直至形成闭合的止水帷幕；步骤五，在所有钢管桩的主钢管(1. 1)和咬合钢管(1.2)内填沙土，并水夯密实；步骤六，在止水帷幕内，进行第一层基坑开挖，开挖至第一道内围檩的底面设计位置， 绕止水帷幕内周安装第一道内围檩，并通过内支撑将其固定在止水帷幕的内表面；步骤七，继续开挖基坑至第二道内围檩底面设计位置，绕止水帷幕内周安装第二道内 围檩，并通过内支撑其固定在止水帷幕的内表面。
8.根据权利要求7所述的CT式锁口钢管桩基坑止水支护施工装置的工法，其特征在 于所述步骤六中，固定第一道内围檩的内支撑和与其上下对应的所述步骤七中用于固定 第二道内围檩的内支撑之间设置有构造支撑立柱(6 )。
9.根据权利要求8所述的CT式锁口钢管桩基坑止水支护施工装置的工法，其特征在 于步骤二中所述桩孔至少超越人工填石层an。
10.根据权利要求9所述的CT式锁口钢管桩基坑止水支护施工装置的工法，其特征在 于所述步骤三中，钢管桩达到设计深度时，钢管桩的顶端露出基坑顶600mm。
全文摘要
本发明涉及一种CT式锁口钢管桩基坑止水支护装置及工法，CT式锁口钢管桩基坑止水支护装置包括由钢管桩围合而成闭合的止水帷幕和支护结构，所述支护结构包括至少两道内围檩和内支撑，所述内围檩通过内支撑紧贴在钢管桩内表面，所述钢管桩包括主钢管和咬合钢管，所述主钢管的外表面焊接有咬合工字钢，所述咬合钢管与主钢管外切，并通过连接钢筋焊接在主钢管外表面。具有结构简单，构思巧妙，止水及支护效果好的优点，可广泛应用于开挖深度在8～15m的软弱地层、人工填海地层、人工吹填和抛石等地层条件下的止水和支护。
文档编号E02D17/02GK102134853SQ20111004249
公开日2011年7月27日 申请日期2011年2月22日 优先权日2011年2月22日
发明者何辉斌, 孙圣明, 尤宏坤, 张晶, 涂常立, 王莹, 郭志仁, 鲍凯 申请人:北京城建道桥建设集团有限公司