一种适用于浅水淤泥河道的基坑开挖支护方法.pdf

一种适用于浅水淤泥河道的基坑开挖支护方法，在河道浅水中两次填筑构筑施工平台，并在施工平台上建立基坑开挖的支护结构，然后在支护结构的保护下第二次开挖基坑并进行承台施工，待承台施工完成后拆除基坑支护结构即可完成支护过程。本发明结合浅水淤泥河道特有的地质水文特点，通过使用普通型钢与普通挖掘机构建钢围堰以及整个承台基坑开挖的支护结构，并且与河道中的土围堰相配合，在起到承台基坑支护作用的前提下，大幅的减少工程资金的投入，经过试验，与采用9m长拉森钢板桩与带振动锤机械臂的履带车施工的钢板桩围堰相比，能够节约84.1%的费用，并且由于简化了施工方法，大大的缩短了工程工期。

1.  一种适用于浅水淤泥河道的基坑开挖支护方法，通过在河道浅水中构筑施工平台（3），并在施工平台（3）上建立基坑（5）开挖的支护结构，然后在支护结构的保护下开挖基坑（5）并进行承台（10）施工，待承台（10）施工完成后拆除基坑支护结构，其特征在于：具体方法有如下步骤：
步骤一、在河道浅水中填筑施工平台（3），将填料由河边逐渐向河中施工平台（3）构筑处推进，所填筑的施工平台（3）迎水面的宽度超出承台（10）设计宽度5m；
步骤二、在所填筑的施工平台（3）上进行垂直钻孔以及基桩（4）的施工，所述钻孔向下穿过河道的淤泥层（2）；
步骤三、在施工平台（3）上的施工承台放样范围内进行基坑（5）的初次开挖，开挖深度为1m，然后将长度不超过6m的工字钢一端削尖，逐根在所开挖的基坑（5）边沿自上而下竖直插打，至工字钢的尖头插入淤泥层以下，并且保证相邻工字钢之间不留缝隙，以构成作为基坑支护结构的钢围堰（6），然后采用工字钢首尾相接围绕钢围堰（6）的内壁安装围囹（7），并在围囹（7）的四角固定斜撑（8），从而构成基坑（5）的支护结构；
步骤四、在步骤三中基坑（5）初次开挖的基础上再次进行向下开挖，直至承台（10）设计底高程以下30~50cm，再清理承台（10）基底并浇筑垫层混凝土（9），然后在垫层混凝土（9）上构筑承台（10），承台（10）与所述钢围堰（6）之间留有缝隙；
步骤五、向所述钢围堰（6）与承台（10）之间的缝隙内回填土，然后拆除上述基坑支护结构即可完成对基坑（5）开挖的支护。

2.  根据权利要求1所述的一种适用于浅水淤泥河道的基坑开挖支护方法，其特征在于：在步骤一中施工平台（3）的填筑包括两次填筑过程，第一次填筑的填料为就地挖取的粘土，填筑高度高于河面（1）80cm，并在填筑后用压路机碾压，使得施工平台（3）的顶面高于河面（1）50cm以上；第二次填筑中，先用双层的防水布围在施工平台（3）周围，防水布的下边沿用卵石以及砂袋压在河床上，防水布的上边沿压在施工平台（3）的顶面，再用砖碴作为填料在施工平台（3）的顶面进行第二次的填筑，并用压路机碾压，直至达到施工平台（3）的设计高程。

3.  根据权利要求1所述的一种适用于浅水淤泥河道的基坑开挖支护方法，其特征在于：在步骤三中构成钢围堰（6）的工字钢采用25型，在插打的过程中使用挖掘机进行插打，并采用全站仪进行工字钢的位置放样，防止工字钢出现偏移。

4.  根据权利要求1所述的一种适用于浅水淤泥河道的基坑开挖支护方法，其特征在于：在步骤三中的围囹（7）以及斜撑（8）采用45型工字钢。

5.  根据权利要求1所述的一种适用于浅水淤泥河道的基坑开挖支护方法，其特征在于：在步骤四中垫层混凝土（9）的厚度为10cm，其上表面低于桩基础中基桩（4）的上端。

6.  根据权利要求1所述的一种适用于浅水淤泥河道的基坑开挖支护方法，其特征在于：在步骤五中所述基坑支护结构的拆除过程如下：首先拆除斜撑（8），再把基坑（5）内壁中一面的围囹（7）拆除后将该面的钢围堰（6）中的工字钢逐一拔出，然后用同样的方法将基坑（5）内壁其他面内的围囹（7）以及钢围堰（6）的工字钢拆除。

一种适用于浅水淤泥河道的基坑开挖支护方法
技术领域
本发明涉及一种河道中桩基承台施工方法，尤其是适用于浅水淤泥河道中桩基承台施工的基坑开挖支护方法。
背景技术
我国交通事业的发展使得桥梁的修建也大量增加，在桥梁桩基础施工中，筑岛围堰法是一种常见的方式。钢围堰通常采用专用施工机械将钢板桩打入土层内，通过支撑体系保证开挖过程的稳定性。
在我国北方地区，由于降水量较少，河道内河水水深较浅，大多都在2米以内，甚至更低，并且由于河水流速缓慢，河床上淤积大量的淤泥以及泥沙，无法利用目前的钢板桩构筑钢围堰以及支撑体系，其原因在于：其一，钢板桩的规格有限，其最小标准长度为9m，对于浅水河道中桩基承台施工不需要长度9m的围护桩，因此其造价较高，造成浪费；其二，钢板桩的施工需要履带吊车配振动锤或带振动锤机械臂的履带车为施工机械，对地基承载力要求高，而浅水淤泥河道的地基松软，不利于该设备进行作业，并且该设备使用费较高，施工组织较复杂，施工周期长。以上所述的原因如果对于深水桩基承台施工，其造价相对于总造价来说可能不大，但是对于浅水中桩基承台的施工，其造价相对较高，施工过程过于复杂化。因此有必要采用较低造价的围堰材料和简单的施工工艺来完成，提高工程的经济效益。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于浅水淤泥河道的基坑开挖支护方法，根据浅水淤泥河道的地质水文特点，通过采用通用的工字钢作为围堰材料，简化现有的施工工艺，在保证施工质量的前提下，缩短施工周期，降低造价，提高工程的经济效益。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种适用于浅水淤泥河道的基坑开挖支护方法，通过在河道浅水中构筑施工平台，并在施工平台上建立基坑开挖的支护结构，然后在支护结构的保护下开挖基坑并进行承台施工，待承台施工完成后拆除基坑支护结构，包括如下具体步骤：
步骤一、在河道浅水中填土构筑施工平台，所用的填料由河边逐渐向河中施工平台构筑处推进，所构筑的施工平台迎水面的宽度超出承台设计宽度5m；
步骤二、在所构筑的施工平台上进行垂直钻孔以及基桩的施工，所述钻孔向下穿过河道的淤泥层；
步骤三、在施工平台上的施工承台放样范围内进行基坑的初次开挖，开挖深度为1m，然后将长度不超过6m的工字钢一端削尖，逐根在所开挖的基坑边沿自上而下竖直插打，至工字钢的尖头插入淤泥层以下，并且保证相邻工字钢之间不留缝隙，以构成作为基坑支护结构的钢围堰，然后采用工字钢首尾相接围绕钢围堰的内壁安装围囹，并在围囹的四角固定斜撑，从而构成基坑的支护结构；
步骤四、在步骤三中初次开挖的基坑的基础上再次进行向下开挖，直至承台设计底高程以下30~50cm，再清理承台基底并浇筑垫层混凝土，然后在垫层混凝土上构筑承台，承台与所述钢围堰之间留有缝隙；
步骤五、向所述钢围堰与承台之间的缝隙内回填土，然后拆除上述基坑支护结构即可完成对基坑开挖的支护。
在步骤一中施工平台的构筑包括两次填料的填筑，第一次填筑的填料为就地挖取的粘土，填筑高度高于河面80cm，并在填筑后用压路机碾压，使得施工平台的顶面高于河面50cm以上；第二次填筑中，先用双层的防水布围在施工平台周围，防水布的下边沿用卵石以及砂袋压在河床上，防水布的上边沿压在施工平台的顶面，再用砖碴作为填料在施工平台的顶面进行第二次的填筑，并用压路机碾压，直至达到施工平台的设计高程。
在步骤三中构成钢围堰的工字钢采用25型，在插打的过程中使用挖掘机进行插打，并采用全站仪进行工字钢的位置放样，防止工字钢出现偏移。
在步骤三中的围囹以及斜撑采用45型工字钢。
在步骤四中垫层混凝土的厚度为10cm，其上表面低于桩基础中基桩的上端。
在步骤五中所述基坑支护结构的拆除过程如下：首先拆除斜撑，再把基坑内壁中一面的围囹拆除后将该面的钢围堰中的工字钢逐一拔出，然后用同样的方法将基坑内壁其他面内的围囹以及钢围堰的工字钢拆除。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
第一，本发明结合浅水淤泥河道特有的地质水文特点，通过使用普通型钢与普通挖掘机构建钢围堰以及整个承台基坑开挖的支护结构，并且与河道中的土围堰相配合，在起到承台基坑支护作用的前提下，大幅的减少工程资金的投入，经过试验，与采用9m长拉森钢板桩与带振动锤机械臂的履带车施工的钢板桩围堰相比，能够节约84.1%的费用，并且由于简化了施工方法，大大的缩短了工程工期；
第二，使用本发明所述的方法可以采用小型或中型工程机械进行施工，避免了大型履带吊车等大型机械对地基土体承载力的过高要求，便于施工操作，并且由于使用的机械种类少，还便于施工组织。
附图说明
图1是本发明的方法流程图。
图2是施工平台的示意图。
图3是桩基础施工的示意图。
图4是基坑初次开挖的示意图。
图5是基坑支护结构的示意图。
图6是基坑支护结构的俯视图。
图7是浇筑垫层混凝土的示意图。
图8是承台施工后的示意图。
图9是基坑支护结构拆除后的示意图。
图中标记：1、河面，2、淤泥层，3、施工平台，4、基桩，5、基坑，6、钢围堰，7、围囹，8、斜撑，9、垫层混凝土，10、承台。
具体实施方式
下面结合附图，通过具体实施方式对本发明作进一步的说明。
本实施例中，某大桥北侧引桥1#、2#、3#、4#墩位于浅水淤泥河道中，水深1至2米，河床淤泥层厚1米，淤泥层下为粉砂土。墩位均采用填土围堰施工钻孔桩，土围堰顶面标高26.0米，承台开挖深度平均为4米，由于其中的淤泥厚度为1米，在施工中若无支护结构，将无法将承台基坑直接开挖到承台底，所以必须进行承台基坑开挖的支护施工。
一种适用于浅水淤泥河道的基坑开挖支护方法，其方法流程如图1所示，具体步骤如下：
步骤一：如图2所示，在浅水中填土构筑施工平台3，填料以就地挖取的粘土为宜，将填料运至筑岛河堤附近，并由河边开始逐渐推进，避免将填料直接倒入河中被水洗去泥土，施工平台3迎水面的填筑宽度要超出设计承台的边缘5m，首层填筑高度高出河面80cm，在首层填筑完成后用压路机将其压实，压路机的重量为18T，此时，该筑岛顶面高于河面50cm以上，然后用双层彩条布将筑岛外围包裹，并使用卵石以及人工装砂袋压在彩条布的下边沿，使其紧贴河床，彩条布的上边沿压在筑岛顶面上后进行第二次的填筑，在筑岛顶面填筑50cm厚的废旧砖碴并压实，直至达到施工平台3的设计高程；
步骤二：如图3所示，在步骤一所填筑的施工平台3表面自上而下垂直钻孔，进行桩基础施工，所述钻孔要钻入河道中的淤泥层2以下，基桩4采用摩擦桩；
步骤三：如图4及图5所示，插打工字钢构建作为基坑支护的钢围堰6，先用330型挖掘机对施工承台放样范围内的土围堰进行基坑5的初次开挖，开挖深度为1m，开挖的形状为正方形，然后取长度不超过6m的25型工字钢，将其端头削尖，并围绕所开挖的基坑5内壁，逐根在基坑5边沿自上而下垂直插打至工字钢的端头插入淤泥层2以下的粉砂层内，并且保证相邻工字钢之间不留缝隙，以构成作为基坑支护的钢围堰6，在工字钢的插打过程中，确保承台尺寸大小以及承台位置，防止出现钢围堰6偏离承台开挖边线的现象出现，采用全站仪进行工字钢的位置放样，工字钢采用挖机挂钢丝绳吊到位，逐片插打；
步骤四：如图5及图6所示，采用45型工字钢支承安装在上述步骤三中的钢围堰6的内壁上构成围囹7，然后在钢围堰6的四角进行斜撑8的安装，待检查围囹7与斜撑8合格后进行基坑5剩余部分的开挖；
步骤五：如图7所示，在步骤三中基坑5的开挖基础上继续向下开挖，直至承台设计底高程以下30~50cm，然后进行承台基底的清理以及垫层混凝土9的浇筑，其中垫层混凝土9浇筑厚度为10cm，垫层混凝土9的上表面低于上述基桩4上端；
步骤六：如图8所示，在步骤五挖好的基坑5内进行承台10施工；
步骤七：如图8及图9所示，向承台10与钢围堰6之间的缝隙内回填土，然后拆除斜撑8，再把基坑5一个面内的支撑围囹7拆除后使用人工配合挖机将该面构成钢围堰6的工字钢逐一拔出，然后以此类推将基坑5其他面内的支撑围囹7以及工字钢拔出。
本发明所述的方法中，工字钢的插拔可以使用中型挖掘机施工，行走方便，避免出现大型履带吊车等大型机械对地基土体承载力的过高要求的情况，施工方便，针对性强，并且使用的机械设备种类少，施工组织简单，与采用9m长拉森钢板桩与带振动锤机械臂的履带车施工的钢板桩围堰相比，能够节约84.1%的费用。