一种管廊基坑围护施工方法与流程

1.本发明属于地下工程技术领域，具体涉及一种管廊基坑围护施工方法。


背景技术：

2.随着我国城市基础设施的快速发展，地下管廊被应用到各个企业场地当中，这是对地下空间合理开发和利用的重要举措，不仅节省地上空间，还极大的方便了电力、通信、燃气、供排水等设施的维护和检修。
3.地下管廊建设初都需要挖设基坑，目前，现有的管廊基坑挖设期间，由于管廊基坑较房屋建筑基坑长且窄，从而管廊基坑的侧应力极强，普遍应用的围护方法是在基坑相对两侧插设的钢板桩上施工制作钢围檩以及钢支撑，并将钢支撑两端分别搭接在两侧钢围檩上。
4.随着基坑的开挖深度增加，坑边土体会发生位移，基坑的侧应力会逐渐增大，而采用现有施工方法，只能够被动的让钢支撑结构承受基坑坑壁给与的侧压，难以有效控制基坑位移，易使基坑位移幅度增大，由此对基坑的围护结构产生较大威胁，易导致围护基坑的支撑体系载荷超出限制，出现支护不稳的风险。
5.因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。


技术实现要素：

6.本发明的目的是克服上述现有技术中的管廊基坑围护施工方式无法有效地控制基坑位移，易使基坑位移幅度增大，对基坑的围护体系产生较大威胁的问题。
7.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种管廊基坑围护施工方法，包括以下步骤：步骤s1，测定基坑开挖的边界线，确定桩的钻孔位置；步骤s2，沿所述边界线安装导向架，通过所述导向架保证钢板桩打设后的整齐度，防止在钢板桩打设过程中发生移位；步骤s3，打设钢板桩，将钢板桩相对设于基坑的两侧，并将钢板桩的上端凸出地表，随后在两排钢板桩之间开挖基坑；步骤s4，安装围护支撑结构，围护支撑结构包括：托架、围檩和内撑梁，先在基坑的两侧安装所述托架和所述围檩，然后在所述内撑梁外部装设能够对基坑坑壁施加预应力的所述张弛臂；步骤s5，所述张弛臂随所述内撑梁一同进入基坑之前对所述张弛臂进行调节，以使所述张弛臂两端集中收缩进行蓄能，将所述张弛臂随同所述内撑梁一起吊装至基坑内，再一次调节所述张弛臂使其放能，使所述张弛臂的两端同步向对应的基坑坑壁伸张，由此通过放能状态下的所述张弛臂对基坑的坑壁施加预应力；步骤s6，将所述内撑梁与所述围檩相连完成基坑最上层的围护。
9.在如上所述的管廊基坑围护施工方法，优选，步骤s2中，所述导向架包括：导桩和导梁，根据设定距离的首尾分别打设所述导桩，并保证两个所述导桩处于同一直线，然后将所述导梁与两个所述导桩同时相连，同时使所述导梁与地表接触，通过所述导梁将两个所述导桩衔接在一起。
10.优选，所述导梁位置的地面进行人工平整，所述导梁与所述边界线延伸方向一致；
11.打设钢板桩期间，使其沿着所述导梁朝向基坑方向的一侧进行打桩。
12.优选，步骤s3中，打设钢板桩期间遇到转角以及最后合角时，均使用异型角桩进行不同方向的钢板桩的衔接作业；
13.所述异型角桩就是将钢板桩沿长度方向分割，以利用钢板桩的分割体来调整钢板装拼接方向。
14.优选，步骤s4中，所述张弛臂包括：左力臂和右力臂，且所述左力臂和所述右力臂均包括：撑板、顶板、传力杆和啮合板，所述撑板与所述顶板之间通过所述传力杆相连；
15.所述撑板与所述顶板的中部均设有通孔，所述通孔与所述内撑梁相适配；
16.所述顶板对应所述撑板相反的一面与所述围檩紧贴。
17.优选，所述啮合板设于所述顶板紧贴所述围檩的一面；
18.所述啮合板朝向基坑坑壁的一端设有咬合齿，以适配于连续打设钢板桩形成的挡土墙面。
19.优选，所述左力臂的所述撑板位于所述右力臂的所述撑板与所述顶板之间，同时，所述右力臂的所述撑板位于所述左力臂的所述撑板与所述顶板之间。
20.优选，所述左力臂的所述传力杆贯穿所述右力臂的所述撑板；
21.所述右力臂的所述传力杆贯穿所述左力臂的所述撑板。
22.优选，，所述右力臂的所述撑板与所述左力臂的所述顶板之间设有蓄能弹簧，对应的，所述左力臂的所述撑板与所述右力臂的所述顶板之间也设有蓄能弹簧；
23.所述蓄能弹簧套装于对应的所述传力杆上。
24.优选，所述撑板的表面设有应力槽，所述应力槽的槽底开设槽孔，通过所述槽孔将所述撑板打通；
25.所述槽孔的孔径小于所述应力槽的槽口，以使所述应力槽的槽底形成应力槽台；
26.所述左力臂的所述撑板和所述右力臂的所述撑板之间设有抵抗臂，所述抵抗臂的两端均通过所述槽孔穿过对应的所述撑板并外凸设置；
27.外凸的部分所述抵抗臂设有抵抗块。
28.有益效果：本发明能够对基坑坑壁施加预应力，通过该预应力能够主动向外抵御来自基坑坑壁给与的侧压，从而有效的控制基坑位移，将基坑坑壁释放的侧向压力进行合理控制，避免对基坑的围护结构产生威胁，使基坑的围护支撑体系能够保持稳定。
附图说明
29.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
30.图1为本发明的基坑俯视图；
31.图2为本发明的异型角桩结构在基坑转角处的应用图；
32.图3为本发明的异型角桩结构在连续钢板桩收拢合角处的应用图；
33.图4为本发明的围护支撑结构的正视图；
34.图5为本发明张弛臂结构的整体示意图；
35.图6为图5中a处放大图；
36.图7为本发明定型臂结构与张弛臂的组装示意图；
37.图8为本发明抵抗臂与张弛臂结构的组装示意图。
38.图中：1、托架；2、围檩；3、内撑梁；4、导桩；5、导梁；6、异型角桩；7、左力臂；8、右力臂；9、撑板；10、顶板；11、传力杆；12、啮合板；13、通孔；14、蓄能弹簧；15、应力槽；16、槽孔；17、应力槽台；18、抵抗臂；19、抵抗块；20、定型臂。
具体实施方式
39.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
40.在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
41.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
42.实施例1
43.一种管廊基坑围护施工方法，包括以下步骤：
44.步骤s1，测定基坑开挖的边界线，确定桩的钻孔位置；
45.步骤s1.1，利用主轴线法测定基坑开挖边界线，依据已建立的施工方格网及设计图纸找出轮廓线与主轴的关系，定出其开挖的界线，再在基坑开挖的边线外确定桩的钻孔位置；
46.步骤s2，参照图1，沿边界线安装导向架，通过导向架保证钢板桩打设后的整齐度，防止在钢板桩打设过程中发生移位；
47.步骤s2.1，插打导桩2，导向架包括：导桩4和导梁5，根据设定距离的首尾位置分别打设导桩4，并保证两个导桩4处于同一直线，两导桩4间距为11.0m；
48.步骤s2.2，导梁5安装，采用单层单面形式，通常采用围檩材料(hw350x350b型钢钢围檩)来使用，首先将导梁5位置的地面进行人工平整，导梁5同时贴紧两个导桩4，并将导梁5与导桩4焊接固定，防止在打桩过程中发生移位；
49.步骤s3，参照图1，打设钢板桩，将钢板桩相对设于基坑的两侧，并将钢板桩的上端凸出地表，随后在两排钢板桩之间开挖基坑；
50.步骤s3.1，采用机械手震动打桩机插打作业，常规一个打桩班组配备2个人员，其中1名打桩机机手和1名扶桩人员；
51.步骤s3.2，首先，通过打桩机用振动锤将场地上的钢板桩夹起并移动至打桩处，扶桩人员配合机手将钢板桩准确的放入桩位，此时钢板桩应紧贴导梁5，随后机手开启震动锤，向下插打钢板桩，扶桩人员随时观察钢板桩的垂直度情况，并指挥机手进行调整，第一根钢板桩插打至设计标高后，再吊起第二根桩进行插打，采用这种单独打入法，逐根将钢板
桩打入土中，直至基坑支护完成；
52.步骤s3.3，插打的第一根钢板桩为作为导向桩，对后续打设的钢板桩起样板导向的作用，应确保其打入位置和垂直度，以免影响后续钢板桩的位置和垂直度；
53.步骤s3.4，参照图2和图3，打设钢板桩期间遇到转角以及最后合角时，均使用异型角桩6进行不同方向的钢板桩的衔接作业，异型角桩6就是将钢板桩沿长度方向分割，以利用钢板桩的分割体来调整钢板装拼接方向；
54.步骤s4，参照图4，安装围护支撑结构，围护支撑结构包括：托架1、围檩2和内撑梁3，先在基坑的两侧安装托架1和围檩2，然后在内撑梁3外部装设能够对基坑坑壁施加预应力的张弛臂；
55.步骤s4.1，托架1安装，安装前根据各道内撑梁3的中心标高，推算出托架1顶部的标高，使用水准仪测量放样到钢板桩上，托架1采用双面焊的工艺固定在钢板桩上，保证其顶部处于同一平面上，托架1提前在地面做好半成品，现场进行拼装这样可加快施工速度；
56.步骤s4.2，围檩2安装，采用汽车吊吊放至焊好的托架1上，施工人员在基坑内将两节围檩2进行拼接，拼接围檩2采用10mm厚钢板，围檩2紧靠桩身平面，个别围檩2与钢板桩有缝隙，则用10mm厚钢板抄垫；
57.步骤s4.3，安装张弛臂，将张弛臂套装在内撑梁3的外部，具体的，参照图5，张弛臂包括：左力臂7和右力臂8，且左力臂7和右力臂8均包括：撑板9、顶板10、传力杆11和啮合板12，撑板9与顶板10之间通过传力杆11相连，撑板9与顶板10的中部均设有通孔13，啮合板12设于顶板10对应撑板9相反的一面，且啮合板12的数量设有两个，两个啮合板12相对且平行设于顶板10上，该啮合板12的端部设有与连续打设钢板桩形成的挡土墙面相适配的咬合齿，其中，左力臂7的撑板9位于右力臂8的撑板9与顶板10之间，同时，右力臂8的撑板9位于左力臂7的撑板9与顶板10之间，左力臂7的传力杆11贯穿右力臂8的撑板9，右力臂8的传力杆11贯穿左力臂7的撑板9，该传力杆11至少设有四个，以保证稳定，左力臂7和右力臂8上分别设有两个传力杆11，且以轴向的方向去观察四个传力杆11呈十字状，以避免多个传力杆11之间相互干涉，右力臂8的撑板9与左力臂7的顶板10之间设有蓄能弹簧14，对应的，左力臂7的撑板9与右力臂8的顶板10之间同样设有蓄能弹簧14，该蓄能弹簧14套装于对应的传力杆11上；
58.步骤s5，参照图3，张弛臂随内撑梁3一同进入基坑之前对张弛臂进行调节，以使张弛臂两端集中收缩进行蓄能，将张弛臂随同内撑梁3一起吊装至基坑内，再一次调节张弛臂使其放能，使张弛臂的两端同步向对应的基坑坑壁伸张，由此通过放能状态下的张弛臂对基坑的坑壁施加预应力；
59.步骤s5.1，张弛臂蓄能，通孔13与内撑梁3相匹配，通过该通孔13得以将张弛臂套装在内撑梁3上，该张弛梁在初始状态下的长度要长于管廊基坑宽度，需要将其进行蓄能来缩短其长度才能随内撑梁3一同吊入基坑中，具体的，初始状态下的张弛臂，其左力臂7的撑板9和右力臂8的撑板9之间要预留空间，将两个千斤顶横向置于两个撑板9之间，并使两个千斤顶保持平行，以使千斤顶对撑板9施加的力保持平衡，然后控制两个千斤顶同时对撑板9进行输出，通过千斤顶将两个撑板9同步向相反的反向移动，期间，左力臂7会拉动自身的顶板10向右力臂8的方向移动，对应的，右力臂8也会拉动自身的顶板10向左力臂7的方向移动，使得两个顶板10同步朝张弛臂的中心方向移动，通过两个顶板10同步朝张弛臂的中心
方向移动可以改变张弛臂的长度，从而将张弛臂的长度缩短至与内撑梁3长度或管廊基坑两侧围檩2之间的宽度相匹配，保证张弛臂能够随内撑梁3一同进入管廊基坑中，此时，位于左侧的蓄能弹簧14被左力臂7的顶板10和右力臂8的撑板9进行挤压而实现蓄能，位于右侧的蓄能弹簧14被右力臂8的顶板10和左力臂7的撑板9进行挤压而蓄能；
60.步骤s5.2，参照图6和图7，确定张弛臂长度，撤去千斤顶，撑板9的表面环形分布有多个应力槽15，应力槽15的槽底开设槽孔16，通过槽孔16将撑板9打通，槽孔16的孔径小于应力槽15的槽口，以使应力槽15的槽底形成应力槽台17，接上述，在两个撑板9之间横向放置定型臂20，该定型臂20的尺寸与应力槽15相契合，使定型臂20的其中一端插入其对应撑板9的应力槽15中，然后逐渐释放千斤顶的压力使两个撑板9逐步靠近，定型臂20的另一端会自动插入其对应撑板9的应力槽15中，通过该定型臂20来抵抗蓄能弹簧14的释放的能量，暂时对张弛臂的长度进行定型，最后继续释放千斤顶的压力，直到能够将千斤顶从两个撑板9中间取下，以便重复该操作对其它内撑梁3上的张弛臂进行蓄能作业，其中通过该应力槽15能够避免定型臂20被两个撑板9施加的压力而发生错位，以此杜绝安全隐患；
61.步骤s5.3，参照图3和图7，吊放内撑梁3，张弛臂放能，使用吊机将张弛臂随同内撑梁3一同吊至基坑内，并使内撑梁3的端部与围檩2侧面相对，然后就在两撑板9之间再次对称放置两个千斤顶，通过千斤顶对两个撑板9施加压力，以便将定型臂20从两个撑板9中间取出，将定型臂20取下后，再次操作千斤顶使其卸压，期间，在蓄能弹簧14的作用下，两个撑板9逐渐靠近，而两个顶板10则相互远离，使的张弛臂的总长逐渐增加，直到啮合板12端头的咬合齿嵌入连续打设的钢板桩形成的挡土墙面中，此时，蓄能弹簧14释放的能量将全部传入到挡土墙面中，对管廊基坑坑壁产生预应力，通过该预应力能够主动向外抵御来自基坑坑壁给与挡土墙的侧压，从而有效的控制基坑位移，将基坑坑壁释放的侧向压力进行合理控制，避免对基坑的围护结构产生威胁，使基坑的围护支撑体系能够保持稳定，最后，将千斤顶取下即可；
62.步骤s6，将内撑梁3与围檩2相连完成基坑最上层的围护。
63.实施例2，与实施例1基本相同，其区别在于能够为内撑梁3施加一道防线，扩大内撑梁3的支撑强度，以此来抵御基坑坑壁土体大变形产生的极强侧压，具体的，参照图4、图6和图8，左力臂7的撑板9和右力臂8的撑板9之间设有抵抗臂18，抵抗臂18的两端均通过槽孔16穿过对应的撑板9并外凸设置，外凸的部分抵抗臂18螺纹连接有抵抗块19，且抵抗块19与相邻撑板9之间预留加压空隙，该加压空隙与蓄能弹簧14相互作用，当基坑坑壁土体发生大变形时，两个顶板10被蓄能弹簧14附加的应力都会相互传递，从而无论单侧坑壁还是双侧坑壁的大变形，两个顶板10同时受压，对应的两个蓄能弹簧14也会被压缩，通过上述加压空隙能够为蓄能弹簧14提供一定程度的蓄能，使得被压缩的蓄能弹簧14能够反向加压，最大程度的发挥张弛臂的作用，如若该方式仍然无法抵御坑壁侧压，通过抵抗块19与相邻撑板9的配合来实现刚性支撑，尽可能的为内撑梁3吸收荷载，避免内撑梁3产生断裂的风险。
64.可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本技术实施例对此并不进行限定。
65.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明待批权利要求保护范围之内。

技术特征：
1.一种管廊基坑围护施工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1，测定基坑开挖的边界线，确定桩的钻孔位置；步骤s2，沿所述边界线安装导向架，通过所述导向架保证钢板桩打设后的整齐度，防止在钢板桩打设过程中发生移位；步骤s3，打设钢板桩，将钢板桩相对设于基坑的两侧，并将钢板桩的上端凸出地表，随后在两排钢板桩之间开挖基坑；步骤s4，安装围护支撑结构，围护支撑结构包括：托架、围檩和内撑梁，先在基坑的两侧安装所述托架和所述围檩，然后在所述内撑梁外部装设能够对基坑坑壁施加预应力的张弛臂；步骤s5，所述张弛臂随所述内撑梁一同进入基坑之前对所述张弛臂进行调节，以使所述张弛臂两端集中收缩进行蓄能，将所述张弛臂随同所述内撑梁一起吊装至基坑内，再一次调节所述张弛臂使其放能，使所述张弛臂的两端同步向对应的基坑坑壁伸张，由此通过放能状态下的所述张弛臂对基坑的坑壁施加预应力；步骤s6，将所述内撑梁与所述围檩相连完成基坑最上层的围护。2.根据权利要求1所述的一种管廊基坑围护施工方法，其特征在于，步骤s2中，所述导向架包括：导桩和导梁，根据设定距离的首尾分别打设所述导桩，并保证两个所述导桩处于同一直线，然后将所述导梁与两个所述导桩同时相连，同时使所述导梁与地表接触，通过所述导梁将两个所述导桩衔接在一起。3.根据权利要求2所述的一种管廊基坑围护施工方法，其特征在于，所述导梁位置的地面进行人工平整，所述导梁与所述边界线延伸方向一致；打设钢板桩期间，使其沿着所述导梁朝向基坑方向的一侧进行打桩。4.根据权利要求1所述的一种管廊基坑围护施工方法，其特征在于，步骤s3中，打设钢板桩期间遇到转角以及最后合角时，均使用异型角桩进行不同方向的钢板桩的衔接作业；所述异型角桩就是将钢板桩沿长度方向分割，以利用钢板桩的分割体来调整钢板装拼接方向。5.根据权利要求1所述的一种管廊基坑围护施工方法，其特征在于，步骤s4中，所述张弛臂包括：左力臂和右力臂，且所述左力臂和所述右力臂均包括：撑板、顶板、传力杆和啮合板，所述撑板与所述顶板之间通过所述传力杆相连；所述撑板与所述顶板的中部均设有通孔，所述通孔与所述内撑梁相适配；所述顶板对应所述撑板相反的一面与所述围檩紧贴。6.根据权利要求5所述的一种管廊基坑围护施工方法，其特征在于，所述啮合板设于所述顶板紧贴所述围檩的一面；所述啮合板朝向基坑坑壁的一端设有咬合齿，以适配于连续打设钢板桩形成的挡土墙面。7.根据权利要求5所述的一种管廊基坑围护施工方法，其特征在于，所述左力臂的所述撑板位于所述右力臂的所述撑板与所述顶板之间，同时，所述右力臂的所述撑板位于所述左力臂的所述撑板与所述顶板之间。8.根据权利要求5所述的一种管廊基坑围护施工方法，其特征在于，所述左力臂的所述传力杆贯穿所述右力臂的所述撑板；
所述右力臂的所述传力杆贯穿所述左力臂的所述撑板。9.根据权利要求8所述的一种管廊基坑围护施工方法，其特征在于，所述右力臂的所述撑板与所述左力臂的所述顶板之间设有蓄能弹簧，对应的，所述左力臂的所述撑板与所述右力臂的所述顶板之间也设有蓄能弹簧；所述蓄能弹簧套装于对应的所述传力杆上。10.根据权利要求5所述的一种管廊基坑围护施工方法，其特征在于，所述撑板的表面设有应力槽，所述应力槽的槽底开设槽孔，通过所述槽孔将所述撑板打通；所述槽孔的孔径小于所述应力槽的槽口，以使所述应力槽的槽底形成应力槽台；所述左力臂的所述撑板和所述右力臂的所述撑板之间设有抵抗臂，所述抵抗臂的两端均通过所述槽孔穿过对应的所述撑板并外凸设置；外凸的部分所述抵抗臂设有抵抗块。

技术总结
本发明提供一种管廊基坑围护施工方法，包括以下步骤：步骤S1，测定基坑开挖的边界线，确定桩的钻孔位置；步骤S2，沿边界线安装导向架，通过导向架保证钢板桩打设后的整齐度，防止在钢板桩打设过程中发生移位；步骤S3，打设钢板桩，将钢板桩相对设于基坑的两侧，并将钢板桩的上端凸出地表，随后在两排钢板桩之间开挖基坑；步骤S4，安装围护支撑结构，围护支撑结构包括：托架、围檩和内撑梁，先在基坑的两侧安装托架和围檩，然后在内撑梁外部装设能够对基坑坑壁施加预应力的张弛臂。本发明能够对基坑坑壁施加预应力，通过该预应力能够主动向外抵御来自基坑坑壁给与的侧压，从而有效的控制基坑位移，将基坑坑壁释放的侧向压力进行合理控制。将基坑坑壁释放的侧向压力进行合理控制。将基坑坑壁释放的侧向压力进行合理控制。


技术研发人员：王科 李征 端木永正 郑明林 彭广谋 李威伟 张宝 王军鹏 左钰洋 李翔 丁伟宜 闫航 赵继初 候孟伟 司小康
受保护的技术使用者：中铁七局集团郑州工程有限公司
技术研发日：2023.07.05
技术公布日：2023/9/20