一种柔性复合防渗装配式可回收矩形截面排桩支护结构的设计施工方法技术

本发明专利技术涉及一种柔性复合防渗装配式可回收矩形截面排桩支护结构的设计施工方法，包括如下步骤：（一）矩形截面排桩的施工；（二）型钢冠梁安装；（三）钢面板安装及钢面板后注浆；（四）依次竖向分层分段开挖，重复步骤（三）、(四)，施工至设计深度；（五）支护结构完成使用功能后，随着基坑回填工作便可有步骤的进行回收。本发明专利技术构建的柔性复合防渗装配式可回收矩形截面排桩支护结构体系具有安全可靠、施工快捷、技术先进、可回收重复利用、综合经济环保指标优越等诸多优点，为基坑、边坡、地铁站口、市政管道等项目的开挖支护提供了技术先进、安全可靠、可高效回收重复利用、经济环保指标优越的新方法，发展应用前景可观。

Design and construction method of flexible composite impervious and assembled rectangular pile support structure with rectangular cross section

The present invention relates to a flexible composite diaphragm assembly type Recyclable rectangular section pile supporting structure design and construction method, which comprises the following steps: (a) the rectangular cross-section pile construction; (two) the steel crown beam installation; (three) the steel panel installation and steel panel after grouting; (four) in the vertical the staged excavation, repeat steps (three), (four), the construction depth to the design; (five) a complete function of supporting structure, with the recovery of pit backfill work can be a step by step. Flexible composite diaphragm assembly constructed by the invention Recyclable rectangular section pile retaining structure system is safe and reliable, fast construction, advanced technology, Recyclable recycling, comprehensive economic and environmental index superior advantages for foundation pit, slope, subway station, municipal pipeline project excavation provides advanced technology and the safe and efficient recycling economy, environmental protection index superior new methods, the development of application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种柔性复合防渗装配式可回收矩形截面排桩支护结构的设计施工方法
本专利技术属于土木、水利、矿山、市政等基础设施的开挖支护
，具体涉及各类边坡、基坑、市政管道等项目开挖施工所面临的柔性复合防渗装配式可回收矩形截面排桩支护结构的设计施工方法。
技术介绍
新中国成立以来，我国土木、水利、矿山、市政等基础设施建设取得了举世瞩目的成就。在地下空间开发利用、矿产资源开采等过程中，当面临复杂的地质条件时，往往需要采取边坡支护或基坑支护措施，以保证地下工程建设过程及此期间的周边环境的安全稳定。伴随着岩土工程技术、机械及土木工程材料等的发展，边坡支护及基坑支护技术得到了有效发展，相应地出现了以砂石、水泥、钢筋、混凝土等传统建筑材料为结构主体的土钉墙、复合土钉墙、地下连续墙、排桩支护、桩锚支护等支护结构体系。与此同时，为控制地下水对支护结构及地下工程施工的影响，还需在支护体系中考虑设置止水帷幕或者辅以降水措施。特别是在地下水位较高、侧壁土层较软易扰动的情况下，基坑支护必须考虑侧壁防渗及地下水控制措施。相比而言，采取止水方式，更能保证周边建筑物、构筑物及临近地下管线的安全，更多情况下，是侧壁土体的蠕变诱发的周边地表裂缝及建筑物的不均匀沉降等事故。理论上讲，采取足够的安全措施，可保证任何需求状态下的边坡或基坑安全。但从基坑支护的本质来看，其作为保护地下主体结构施工和周边环境的安全，而采取的临时性支挡、加固、保护与地下水控制的措施，且基坑越深、周边环境越复杂，基坑工程的造价也就越高，更重要的一点是，基坑的使用寿命一般不超过2年，在地下主体结构施工完毕后即被废弃或者强制拆除。由此可见，与主体工程相比，基坑工程的造价就非常昂贵了。即使现阶段少数基坑采用了支护结构与地下工程主体结构一体化的设计，在此情况下，后续基础工程的施工效率降低、人工成本剧增及后续施工缝渗漏的潜在风险也是非常高。在当前普遍采用的建筑材料中，钢材的加工性能较好，力学性能优越，在土木工程中得到了广泛的应用。与此同时，高聚物注浆技术是20世纪70年代发展起来的地基基础快速加固技术。该技术通过向地基中注入高聚物材料，利用高聚物材料发生化学反应后的体积迅速膨胀并固化的特性，达到加固地基、填充脱空或提升结构沉降区的目的。本专利基于钢材的力学及可加工特性与高聚物注浆技术的特性研究，在本团队前期的研究基础上，包括已经申请的编号为201310123667.6、201610078440.8和201610077784.7专利的基础上，并充分利用矩形截面构件的横向抗弯刚度较大，更适应基坑开挖所产生的力学特性，专利技术了一种柔性复合防渗装配式可回收矩形截面排桩支护结构的设计施工方法，为土木、水利、矿山、市政等行业的基坑、边坡、地铁站口、市政管道等项目的开挖提供了全新的支护技术，具有回收价值高、且可重复利用及标准化设计与施工等特点。目前国内还未见关于柔性复合防渗装配式可回收矩形截面排桩支护结构的相关报道。
技术实现思路
本专利技术针对基坑、边坡、地铁站口、市政管道等项目的开挖支护的发展需求和目前支护技术存在的不足，专利技术了一种柔性复合防渗装配式可回收矩形截面排桩支护结构的设计施工方法。本专利技术是在从基坑工程的本质出发，首次提出柔性复合的设计理念，并在基坑支护结构体系中引入机械精确制造、现场装配标准化生产的思想，并基于土压力理论研发而来的；在施工工艺上，通过独立设计的平面定位矫正平台，该平面定位矫正平台根据钢质矩形截面排桩尺寸设计，刚好满足后者从其中传入，且自身具有自我调平功能，借助平面定位矫正平台事先设定的中心与钢质矩形截面排桩中心重合，能高精确的实现钢质矩形截面排桩施工需要，并将钢质矩形截面排桩的桩位精度提高并控制在毫米级别，同时充分发挥钢材优异的力学及加工性能、高聚物材料的快速膨胀、防渗特性及精确的施工安装工艺，实现本专利技术的设计目的。利用该专利技术可快速对基坑、边坡、地铁站口、市政管道等项目进行开挖支护，使用完毕后，通过对支护结构的高效率回收，可大大的降低基坑支护成本，真正意义上实现并完成了基坑工程作为一个临时安全措施的使命，为基坑、边坡、地铁站口、市政管道等项目的开挖支护提供了技术先进、安全可靠、经济指标优越的新方法。本专利技术采取的技术方案为：一种柔性复合防渗装配式可回收矩形截面排桩支护结构的设计施工方法，根据相关资料完成设计工作后，先工厂预制加工所需支护构件，再进行支护结构的施工，施工过程具体包括如下步骤：（一）矩形截面排桩施工，其具体步骤如下：（1）矩形截面排桩加工：根据设计计算结果，采用钢材在工厂进行预制加工成矩形截面排桩，在矩形截面排桩的顶部、桩身对应位置进行冠梁安装固定孔、后期回收用的吊装孔加工，并穿入回收钢缆；根据设计需要，矩形截面排桩支护结构采用单排桩支护结构或双排桩支护结构；（2）排桩成孔施工：在指定地面位置，利用桩机进行支护排桩的成孔施工，施工过程中严格控制成孔精度，包括平面定位精度和桩孔垂直精度；（3）植入矩形截面排桩：利用吊车和平面定位矫正平台，精确的将矩形截面排桩植入确定的桩孔位置，满足设计的定位精度要求，当采用双排桩支护结构时，控制好前排桩、后桩在结构上的不同；（4）桩孔回填，对桩孔采用适合地层需要的材料进行回填，以保证矩形截面排桩周边土体的稳定，回填材料为低标号混凝土、砂石及高分子材料；（二）型钢冠梁的具体施工步骤如下：（1）型钢冠梁的加工：根据基坑形状和设计，精确加工桩顶型钢冠梁及冠梁安装孔的打孔处理，必要时采用机械拉弯加工工艺，以方便型钢冠梁的螺栓连接；（2）型钢冠梁的拼接安装：单排桩或者双排桩施工完毕后，基坑开挖前，首先采用水准仪对型钢冠梁的标高进行控制，紧接着用吊车对其位置进行初步固定，最后采用高强螺栓对型钢冠梁与排桩顶部进行固定连接；（三）钢面板安装，其具体施工步骤如下：（1）分层分段开挖基坑内部土方，每层开挖深度控制在0.5m左右，采用人工方法进行清理排桩或前排装附近的土体，分层分段施工；（2）在清理后的排桩侧壁安装钢面板，具体实施步骤如下：a.钢面板加工：首先按排桩间距、适合人工操作的高度确定钢面板尺寸，对钢面板进行裁剪及打孔加工，若采用螺丝固定钢面板，需提前对钢面板进行打孔处理；若采用焊接工艺，则应在焊接前对焊接部位进行除锈清洁处理；b.钢面板安装：安装前，采用水准仪对钢面板进行定位与校正，随后根据设计和施工需要，采用螺丝连接或者焊接工艺进行钢面板安装，将钢面板牢固的固定在型钢护坡桩上；c.钢面板后注浆：为保证钢面板与侧壁土体紧密结合防止桩侧土体的蠕变，在钢面板背后注入快速膨胀硬化的高聚物材料，形成具有一定强度和韧性的薄层高聚物层状结构，既可控制侧壁土体的过大变形，也能防止接缝渗漏；（四）依次竖向分层分段开挖；（五）重复步骤（三）、（四），施工至设计的基底标高，即完成柔性复合防渗装配式可回收矩形截面排桩支护结构的施工；（六）支护结构完成使用功能后，随着基坑回填工作的开始，便可进行回收阶段的工作，具体回收步骤如下：（1）随基坑回填工作的进展，首先回收下部钢面板；（2）逐层回填夯实、逐层拆除回收对应部位的钢面板；（3）排桩顶部型钢冠梁拆除回收；（4）吊车配合液压千斤顶完成对矩形截面排桩拔出回收。与现行的支护技术相比，本专利技术具有以下优点：（1）本专利技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性复合防渗装配式可回收矩形截面排桩支护结构的设计施工方法，其特征在于，施工过程具体包括如下步骤：（一）矩形截面排桩施工，其具体步骤如下：（1）矩形截面排桩加工：根据设计计算结果，采用钢材在工厂进行预制加工成矩形截面排桩，在矩形截面排桩的顶部、桩身对应位置进行冠梁安装固定孔、后期回收用的吊装孔加工，并穿入回收钢缆；根据设计需要，矩形截面排桩支护结构采用单排桩支护结构或双排桩支护结构；（2）排桩成孔施工：在指定地面位置，利用桩机进行支护排桩的成孔施工，施工过程中严格控制成孔精度，包括平面定位精度和桩孔垂直精度；（3）植入矩形截面排桩：利用吊车和平面定位矫正平台，精确的将矩形截面排桩植入确定的桩孔位置，满足设计的定位精度要求，当采用双排桩支护结构时，控制好前排桩、后桩在结构上的不同；（4）桩孔回填，对桩孔采用适合地层需要的材料进行回填，以保证矩形截面排桩周边土体的稳定，回填材料为低标号混凝土、砂石及高分子材料；（二）型钢冠梁的具体施工步骤如下：（1）型钢冠梁的加工：根据基坑形状和设计，精确加工桩顶型钢冠梁及冠梁安装孔的打孔处理，必要时采用机械拉弯加工工艺，以方便型钢冠梁的螺栓连接；（2）型钢冠梁的拼接安装：单排桩或者双排桩施工完毕后，基坑开挖前，首先采用水准仪对型钢冠梁的标高进行控制，紧接着用吊车对其位置进行初步固定，最后采用高强螺栓对型钢冠梁与排桩顶部进行固定连接；（三）钢面板安装，其具体施工步骤如下：（1）分层分段开挖基坑内部土方，每层开挖深度控制在0.5m左右，采用人工方法进行清理排桩或前排装附近的土体，分层分段施工；（2）在清理后的排桩侧壁安装钢面板，具体实施步骤如下：a.钢面板加工：首先按排桩间距、适合人工操作的高度确定钢面板尺寸，对钢面板进行裁剪及打孔加工，若采用螺丝固定钢面板，需提前对钢面板进行打孔处理；若采用焊接工艺，则应在焊接前对焊接部位进行除锈清洁处理；b.钢面板安装：安装前，采用水准仪对钢面板进行定位与校正，随后根据设计和施工需要，采用螺丝连接或者焊接工艺进行钢面板安装，将钢面板牢固的固定在型钢护坡桩上；c.钢面板后注浆：为保证钢面板与侧壁土体紧密结合防止桩侧土体的蠕变，在钢面板背后注入快速膨胀硬化的高聚物材料，形成具有一定强度和韧性的薄层高聚物层状结构，既可控制侧壁土体的过大变形，也能防止接缝渗漏；（四）依次竖向分层分段开挖；（五）重复步骤（三）、（四），施工至设计的基底标高，即完成柔性复合防渗装配式可回收矩形截面排桩支护结构的施工；（六）支护结构完成使用功能后，随着基坑回填工作的开始，便可进行回收阶段的工作，具体回收步骤如下：（1）随基坑回填工作的进展，首先回收下部钢面板；（2）逐层回填夯实、逐层拆除回收对应部位的钢面板；（3）排桩顶部型钢冠梁拆除回收；（4）吊车配合液压千斤顶完成对矩形截面排桩拔出回收。...

【技术特征摘要】
1.一种柔性复合防渗装配式可回收矩形截面排桩支护结构的设计施工方法，其特征在于，施工过程具体包括如下步骤：（一）矩形截面排桩施工，其具体步骤如下：（1）矩形截面排桩加工：根据设计计算结果，采用钢材在工厂进行预制加工成矩形截面排桩，在矩形截面排桩的顶部、桩身对应位置进行冠梁安装固定孔、后期回收用的吊装孔加工，并穿入回收钢缆；根据设计需要，矩形截面排桩支护结构采用单排桩支护结构或双排桩支护结构；（2）排桩成孔施工：在指定地面位置，利用桩机进行支护排桩的成孔施工，施工过程中严格控制成孔精度，包括平面定位精度和桩孔垂直精度；（3）植入矩形截面排桩：利用吊车和平面定位矫正平台，精确的将矩形截面排桩植入确定的桩孔位置，满足设计的定位精度要求，当采用双排桩支护结构时，控制好前排桩、后桩在结构上的不同；（4）桩孔回填，对桩孔采用适合地层需要的材料进行回填，以保证矩形截面排桩周边土体的稳定，回填材料为低标号混凝土、砂石及高分子材料；（二）型钢冠梁的具体施工步骤如下：（1）型钢冠梁的加工：根据基坑形状和设计，精确加工桩顶型钢冠梁及冠梁安装孔的打孔处理，必要时采用机械拉弯加工工艺，以方便型钢冠梁的螺栓连接；（2）型钢冠梁的拼接安装：单排桩或者双排桩施工完毕后，基坑开挖前，首先采用水准仪对型钢冠梁的标高进行控制，紧接着用吊车对其位置进行初步固定，最后采用高强螺栓对型钢冠梁与排桩顶部进行固定连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：王复明，潘艳辉，赵鹏，
申请(专利权)人：郑州安源工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41