一种箱型扣接钢桩支护结构
技术领域
本实用新型涉及岩土工程技术领域，具体为一种适用于码头、桥梁工程围堰、综合管廊、防洪断流和基坑支护等临时或永久性建设工程，尤其适用于对支护变形要求高、施工工期特别紧的基坑工程和小型地下车库等基坑工程的一种箱型扣接钢桩支护结构。
背景技术
近年来随着城市拥堵，小区车位难求，地下管道不足，城市内涝等问题的突显，我国地下工程建设迅速兴起，地下室建设面积越来越大，越来越深，基坑支护采用传统的钻孔灌注桩存在施工速度慢，养护周期长，泥浆污染严重等问题。因此，节能环保的施工工法成为工程建设的首要考虑问题。鉴于此，钢板桩用于基坑支护越来越多，但是常规U型拉森钢板桩的截面和刚度都很小，大面积、深基坑采用U型拉森钢板桩时，基坑变形过大，存在安全风险。目前工程中亦有采用U型拉森钢板桩和H型钢桩的组合钢板桩，即沿U型拉森钢板桩的长度方向，在U型钢板桩的内侧面或外侧面施工一根H型钢桩，该组合钢桩，虽然提高了钢板桩的抗变形能力，但是由于U型拉森钢板桩和H型钢桩为分离的、独立的两根钢桩，故而整体性较差，且地下水丰富的地层中桩与桩之间渗水严重，对于施工环境要求干燥度和变形控制要求较高的基坑工程难以满足。
为有效解决常规钢板桩用于基坑支护的问题，保障基坑施工安全，提供一种箱型扣接钢桩支护结构及施工方法，确保基坑施工安全，节约施工成本的一个亟需解决的问题。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种箱型扣接钢桩支护结构。
本实用新型的目的是这样实现的：
一种箱型扣接钢桩支护结构，包括箱型钢桩A,所述的箱型钢桩A包括大截面箱型钢桩1，所述的大截面箱型钢桩1扣接在小截面箱型钢桩2上，所述的大截面箱型钢桩1和小截面箱型钢桩2通过两端扣接连成连续钢墙，形成一个整体支护结构；
所述的箱型钢桩A中腹为矩形空腔，矩形四个直角边分别带有悬臂，且四个直角边的4个悬臂以矩形中心线对称分布；
所述箱型钢桩A的4个悬臂末端都设置有半圆形锁口；所述的小截面箱型钢桩2的悬臂末端半圆形锁口向外，所述的大截面箱型钢桩1的悬臂末端半圆形锁口向内；
所述矩形四个直角边分别带有的悬臂长度为矩形短边边长的0.375倍，所述箱型钢桩A的短边边长为长边边长的0.6～0.8倍；所述箱型钢桩A的截面具体尺寸，根据工程地质情况计算确定；
所述的大截面箱型钢桩1和小截面箱型钢桩2采用相同的材质，所述的大截面箱型钢桩1和小截面箱型钢桩2的壁厚相同；
所述的一种箱型扣接钢桩支护结构的施工方法，依次包括施工组织设计、测控放线、机械部署、箱型钢桩A加工、H型钢围檩5制作、箱型钢桩插入施工、基坑土方开挖、坑内支护结构施工、基础底板施工、向上施工建筑主体结构、拆除坑内支护结构和基坑土方回填,所述的箱型扣接钢桩支护结构施作包括如下步骤：
S1.结合拟建基坑的面积、性状、深度、基坑周边的保护对象、岩土和水文条件，通过计算分析确定箱型钢桩壁厚、截面尺寸、桩长，并确定纵横向位置；
S2.根据设计确定的箱型钢桩的位置，测量放线定位后，检查施工箱型钢桩的范围内是否存在地下管线和障碍物；同时施工现场地表浇筑素混凝土硬化路面，做好测量控制网和水准基点；
S3.在箱型钢桩的横向两侧安装2根导向梁，用于限制箱型钢桩移动，同时再测定的位置压入2根箱型钢桩作纵向导向桩，通过横向导向梁和纵向导向桩形成箱型钢桩插入的导架，控制箱型钢桩定位精度；
S4.插入箱型钢桩A前，在箱型钢桩A的所有锁口内涂油脂;然后将10～15根箱型钢桩成排插入导架内，使它呈屏风状，然后再采用包括履带式吊机结合液压振动锤、静压植桩机械的施工方式逐根、依次插入箱型钢桩；
S5. 箱型钢桩插入后，及时进行桩体的闭水性检查，对漏水处进行焊接修补；
S6. 箱型钢桩密闭性检查结束，分层、分块、对称开挖基坑内土方，并按照设计要求，根据土方开挖进度，设置坑内水平向H型钢围檩5或内支撑；同时在H型钢围檩5下面设置钢三角托架7；
S7.整个基坑内土方开挖至基础底标高后，浇筑地下室基础底板，并向上施工地下室主体结构，并逐层形成换撑结构；
S8.按设计工况由下向上逐层施工地下室结构，直到施工至±0.000，地下室主体结构施工出地面后，地下室与支护桩之间的施工操作空间回填土方。
积极有益效果：1.本实用新型采用空腹箱型扣接式钢桩用于支护体系的方法，所有箱型钢桩施工过程不存在泥浆滴撒，扬尘污染，实现了绿色施工的理念；2.所有箱型钢桩工程结束后全部拔除，不会对土体造成污染；钢桩都可重复利用，按量按时间租赁使用，避免资金一次性投入，实现较少资金多周期循环收益的目的；3.相比于U型拉森钢桩和H型钢桩，箱型钢桩的空腹提高了截面惯性矩，充分发挥矩形形状惯性矩大的优势，达到较小支护结构截面，较大抵抗变形的效果；4.相比于U型拉森钢桩，箱型钢桩通过大、小箱型钢桩扣接后，垂直于基坑开挖面的一个断面形成两道防水接缝，增长了地下水的渗漏路径，降低了渗漏风险；5.本实用新型不仅解决了大面积深基坑支护结构一次性投入，污染土壤的问题，实现了绿色环保的施工工艺，而且提供了一种大面积深基坑施工方法；该方法简单易行，工序转换衔接简单可靠，支护结构无需养护，有效提高工作效率，具有突出的实质性特点和显著进步。
附图说明
图1为本实用新型实施例整体构造示意图；
图2为箱型钢桩锁口扣接示意图；
图3为箱型钢桩基坑支护示意图。
图中额：大截面箱型钢桩1、小截面箱型钢桩2、小截面箱型钢桩锁口3、大截面箱型钢桩锁口4、钢围檩5、内支撑6、钢三角托架7。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例，对本实用新型做进一步的说明：
如图1-3所示，一种箱型扣接钢桩支护结构，包括箱型钢桩A,所述的箱型钢桩A包括大截面箱型钢桩1，所述的大截面箱型钢桩1扣接在小截面箱型钢桩2上，所述的大截面箱型钢桩1和小截面箱型钢桩2通过两端扣接连成连续钢墙，形成一个整体支护结构；
所述的箱型钢桩A中腹为矩形空腔，矩形四个直角边分别带有悬臂，且四个直角边的4个悬臂以矩形中心线对称分布；
所述箱型钢桩A的4个悬臂末端都设置有半圆形锁口；所述的小截面箱型钢桩2的悬臂末端半圆形锁口向外，所述的大截面箱型钢桩1的悬臂末端半圆形锁口向内；
所述矩形四个直角边分别带有的悬臂长度为矩形短边边长的0.375倍，所述箱型钢桩A的短边边长为长边边长的0.6～0.8倍；所述箱型钢桩A的截面具体尺寸，根据工程地质情况计算确定；
所述的大截面箱型钢桩1和小截面箱型钢桩2采用相同的材质，所述的大截面箱型钢桩1和小截面箱型钢桩2的壁厚相同；
所述的一种箱型扣接钢桩支护结构的施工方法，依次包括施工组织设计、测控放线、机械部署、箱型钢桩A加工、H型钢围檩5制作、箱型钢桩插入施工、基坑土方开挖、坑内支护结构施工、基础底板施工、向上施工建筑主体结构、拆除坑内支护结构和基坑土方回填,所述的箱型扣接钢桩支护结构施作包括如下步骤：
S1.结合拟建基坑的面积、性状、深度、基坑周边的保护对象、岩土和水文条件，通过计算分析确定箱型钢桩壁厚、截面尺寸、桩长，并确定纵横向位置；
S2.根据设计确定的箱型钢桩的位置，测量放线定位后，检查施工箱型钢桩的范围内是否存在地下管线和障碍物；同时施工现场地表浇筑素混凝土硬化路面，做好测量控制网和水准基点；
S3.在箱型钢桩的横向两侧安装2根导向梁，用于限制箱型钢桩移动，同时再测定的位置压入2根箱型钢桩作纵向导向桩，通过横向导向梁和纵向导向桩形成箱型钢桩插入的导架，控制箱型钢桩定位精度；
S4.插入箱型钢桩A前，在箱型钢桩A的所有锁口内涂油脂;然后将10～15根箱型钢桩成排插入导架内，使它呈屏风状，然后再采用包括履带式吊机结合液压振动锤、静压植桩机械的施工方式逐根、依次插入箱型钢桩；
S5. 箱型钢桩插入后，及时进行桩体的闭水性检查，对漏水处进行焊接修补；
S6. 箱型钢桩密闭性检查结束，分层、分块、对称开挖基坑内土方，并按照设计要求，根据土方开挖进度，设置坑内水平向H型钢围檩5或内支撑；
S7.整个基坑内土方开挖至基础底标高后，浇筑地下室基础底板，并向上施工地下室主体结构，并逐层形成换撑结构；
S8.按设计工况由下向上逐层施工地下室结构，直到施工至±0.000，地下室主体结构施工出地面后，地下室与支护桩之间的施工操作空间回填土方。
实施例1
以南京浦口金基G14地块项目为例，该项目属于大面积深基坑，场地周边均为道路，对变形和支护结构渗漏要求较高。应工程安全和环保的要求，基坑支护结构采用箱型钢桩体系，该工程的具体施工步骤为：
首先，综合拟建基坑的开挖面积和深度、边线形状、基坑四周边要保护的道路和管线等、岩土性质和地下水的情况，通过计算分析确定箱型钢桩壁厚、截面尺寸、桩长，并确定纵横向位置，其中常用箱型钢桩的短边宽度为400、500和600mm，箱型钢桩短边边长为长边边长的0.6～0.8倍；
按照设计计算确定箱型钢桩尺寸和壁厚，工厂加工所需钢桩，并根据设计图纸确定的箱型钢桩的现场施工位置，现场测箱型钢桩中线的起点、终点控制中心桩，用木桩固定，桩顶钉中心钉设定。
箱型钢桩A插入施工前，检查施工箱型钢桩的范围内是否存在地下管线和障碍物。同时施工现场地表浇筑素混凝土硬化路面，做好测量控制网和水准基点；
在箱型钢桩的横向两侧安装2根导向梁，用于限制箱型钢桩移动，同时再测定的位置压入2根箱型钢桩作纵向导向桩，通过横向导向梁和纵向导向桩形成箱型钢桩插入的导架，控制箱型钢桩定位精度；
插入箱型钢桩前，对箱型钢桩逐根检查，在箱型钢桩的所有锁口内涂油脂。然后将10～15根箱型钢桩成排插入导架内，使它呈屏风状，然后再采用履带式吊机结合液压振动锤、静压植桩机械的等方式，采取先大截面箱型钢桩1，再小截面箱型钢桩2，通过锁口3和锁口4紧密扣接后，逐根、依次将所有箱型钢桩，插至设计标高；
箱型钢桩插入后，及时检查大截面箱型钢桩锁口4和小截面箱型钢桩锁口3每一处的扣接情况，确保其紧密扣接，形成闭水结构。若存在漏水，则进行修补；
箱型钢桩密闭性检查结束，分层、分块、对称开挖基坑内土方，并按照设计要求，根据土方开挖进度，设置坑内水平向H型钢围檩5或内支撑6，同时在H型钢围檩5下面设置钢三角托架7；
整个基坑内土方开挖至基础底标高后，浇筑底板混凝土。待地下室基础底板强度达到设计强度的50%，向上施工地下室结构，并按设计工况逐层由下至上逐层拆除地下室基坑支护H型钢围檩5或内支撑6，直至施工出±0.000，回填地下室基坑支护桩与地下室外墙之间的施工操作空间。
利用拔出设备拔除所有箱型钢桩，并采取注浆等方式处理拔桩后的孔隙。
本实用新型采用空腹箱型扣接式钢桩用于支护体系的方法，所有箱型钢桩施工过程不存在泥浆滴撒，扬尘污染，实现了绿色施工的理念；所有箱型钢桩工程结束后全部拔除，不会对土体造成污染；钢桩都可重复利用，按量按时间租赁使用，避免资金一次性投入，实现较少资金多周期循环收益的目的；相比于U型拉森钢桩和H型钢桩，箱型钢桩的空腹提高了截面惯性矩，充分发挥矩形形状惯性矩大的优势，达到较小支护结构截面，较大抵抗变形的效果；相比于U型拉森钢桩，箱型钢桩通过大、小箱型钢桩扣接后，垂直于基坑开挖面的一个断面形成两道防水接缝，增长了地下水的渗漏路径，降低了渗漏风险；本实用新型不仅解决了大面积深基坑支护结构一次性投入，污染土壤的问题，实现了绿色环保的施工工艺，而且提供了一种大面积深基坑施工方法；该方法简单易行，工序转换衔接简单可靠，支护结构无需养护，有效提高工作效率，具有突出的实质性特点和显著进步。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
