一种基坑沉桩式开挖方法及装置
技术领域
本发明属于土木工程施工技术领域，特别涉及一种基坑沉桩式开挖方法及装置。
背景技术
伴随着建筑基坑不断向超大面积、超大深度发展，深基坑土方开挖后的取土至关重要，直接影响着深基坑工程进度及经济成本。目前，深基坑土方取土设备包括长臂挖机、贝壳斗伸缩臂挖机、抓斗挖掘机等，这些设备均存在所需操作面大、土方多次驳运，导致施工效率低的问题。同时，在现有中心城区施工，存在土方运输能力受限难题，一般采用土方临时堆场解决土方外运、存储和现场施工进度协调的难题。而且大量土方堆在对基坑及周边环境存在较大安全隐患。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当视为承认或以任何形式暗示该信息为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明提供了一种基坑沉桩式开挖方法及装置，实现了基坑土方蜂窝阵列式快速开挖，有效减少了土方驳运，提升了土方垂直提升效率。同时，开发的取土装置可兼做取土与存储装置，最大限度的减小了现场土方堆场占地。
为解决以上技术问题，本发明包括如下技术方案：
一种基坑沉桩式开挖方法，包括如下步骤：
步骤S1、提供若干装置，所述装置为取土工具管，所述取土工具管包括I型取土工具管和II型取土工具管；
步骤S2、根据基坑平面图，对基坑开挖阵列进行区域划分，形成若干分区土层，在基坑土体打入I型取土工具管形成若干分区土层的边界；
步骤S3、分区土层内阵列式打入II型取土工具管，开挖分区土层内第一层土体，相邻分区土层同步进行土方开挖施工，实现土方均衡卸载；
步骤S4、II型取土工具管移运，若施工现场土方的运能以及施工进度满足要求，直接将土方转装至土方车外运；若施工现场土方的运能以及施工进度不能满足要求，则将满载土体的II型取土工具管堆放于已开挖完成区域或未开挖区域，实现不占用基坑外场地做土方堆场；
步骤S5、第一层土体开挖完成后，对第二层土体进行留土开挖，确保I型取土工具管的稳定；然后依次打入II型取土工具管，并重复所述步骤S4进行土方开挖，直至剩下留土区域；
步骤S6、在所述留土区域打入II型取土工具管，依次移运I型取土工具管和II型取土工具管，完成基坑土方开挖。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
本发明提供了一种基坑沉桩式开挖方法，提供了一种矩形土管结合免共振沉桩技术，开发了矩形取土管，实现了土方高效开挖与移运；通过长短矩形取土管的组合应用，实现了基坑土方蜂窝矩阵式开挖，有效确保了基坑分区开挖各开挖面的稳定；同时，取土管可兼做储土装置，通过利用基坑内的空间暂时堆放取土管，起到了不占用坑外场地做临时土方堆场的效果。进一步地，所述I型矩形工具管用于相邻的分区土层的取土，其长度与开挖土层的厚度相等；所述II型矩形工具管用于土层区内取土，其长度为开挖土层厚度的一半。
进一步地，为了避免取土工具管和土体产生共振，所述取土工具管的截面为矩形。
本发明还提供了一种用于基坑沉桩式开挖方法的装置，所述装置为取土工具管，所述取土工具管包括中空管体和底部单向止回机构，所述单向止回机构包括拼接连接的两块挡土板，所述两块挡土板相互靠近的一侧分别与定位杆铰接连接，所述定位杆的两端分别固定于中空管体的内壁上；还包括限位挡杆，所述限位挡杆有三根，其中两根限位挡杆设置于挡土板的下方，另外一根限位档杆固定于定位杆正上方。
进一步地，为了方便取土工具管的安装和拔除，还包括吊耳，四个所述吊耳分布于所述取土工具管的管口处。
进一步地，为了方便取土工具管的安装和拔除，还包括吊孔，四个所述吊孔分布于所述取土工具管的底部侧壁上。
附图说明
图1至图5为本发明一实施例中基坑沉桩式开挖方法中步骤S2至步骤S6的示意图；
图6为本发明一实施例中用于基坑沉桩式开挖方法的装置示意图；
图7为图6的剖视图之一；
图8为图6的剖视图之二；
图9为图6的剖视图之三。
图中，1-挡土板A；2-挡土板B；3-定位杆；4-限位档杆一；5-限位档杆二；6-限位档杆三；7-吊耳；8-吊孔。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的基坑沉桩式开挖方法及装置作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。
实施例一
下面结合图1至图9，详细说明本发明的基坑沉桩式开挖方法及装置。
以某基坑工程为例进行说明。
主要工作原理：采用取土工具管进行沉桩取土，在取土工具管沉桩取土时，由于土的阻力作用挡土板A(1)由A1运动至A2，挡土板B(2)由B1运动至B2，取土工具管下部封口打开，土方进入取土工具管管内；取土工具管上拔外运土方时，管内土体在重力作用下下落带动挡土板A(1)由A2运动至A1、挡土板B(2)由B2运动至B1，由于限位档杆一(4)和限位档杆二(5)的存在，取土工具管下部开口封闭，阻止了取土工具管管内土方的外漏，实现单向止回取土功能。
请参考图1至图9，一种基坑沉桩式开挖方法，包括如下步骤：
步骤S1、提供若干装置，装置为取土工具管，取土工具管包括I型取土工具管和II型取土工具管；
步骤S2、根据基坑平面图，对基坑开挖阵列进行区域划分，形成若干分区土层，在基坑土体打入I型取土工具管形成若干分区土层的边界；
步骤S3、分区土层内阵列式打入II型取土工具管，开挖分区土层内第一层土体，相邻分区土层同步进行土方开挖施工，实现土方均衡卸载；
步骤S4、II型取土工具管移运，若施工现场土方的运能以及施工进度满足要求，直接将土方转装至土方车外运；若施工现场土方的运能以及施工进度不能满足要求，则将满载土体的II型取土工具管堆放于已开挖完成区域或未开挖区域，实现不占用基坑外场地做土方堆场；
步骤S5、第一层土体开挖完成后，对第二层土体进行留土开挖，确保I型取土工具管的稳定；然后依次打入II型取土工具管，并重复所述步骤S4进行土方开挖，直至剩下留土区域；
步骤S6、在所述留土区域打入II型取土工具管，依次移运I型取土工具管和II型取土工具管，完成基坑土方开挖。
具体来说，本发明的基坑沉桩式开挖方法，属于一种矩形土管结合免共振沉桩技术，开发了矩形取土管，实现了土方高效开挖与移运；通过长短矩形取土管的组合应用，实现了基坑土方蜂窝矩阵式开挖，有效确保了基坑分区开挖各开挖面的稳定；同时，取土管可兼做储土装置，通过利用基坑内的空间暂时堆放取土管，起到了不占用坑外场地做临时土方堆场的效果。
在本实施例中，更优选地，I型矩形工具管用于相邻的分区土层的取土，其长度与开挖土层的厚度相等；II型矩形工具管用于土层区内取土，其长度为开挖土层厚度的一半。
在本实施例中，更优选地，为了避免取土工具管和土体产生共振，取土工具管的截面为矩形。
请继续参考图6至图9，本实施例还提供了一种用于基坑沉桩式开挖方法的装置，所述装置为取土工具管，取土工具管包括中空管体和底部单向止回机构，单向止回机构包括拼接连接的两块挡土板，分别为挡土板A(1)和挡土板B(2)，两块挡土板相互靠近的一侧分别与定位杆3铰接连接，定位杆3的两端分别固定于中空管体的内壁上；还包括限位挡杆，限位挡杆有三根，其中两根限位挡杆，即限位档杆一(4)和限位档杆二(5)，设置于挡土板的下方，也就是说，限位档杆一(4)位于挡土板A(1)的下方，限位档杆二(5)位于挡土板B(2)的下方，另外一根限位档杆，即限位档杆三(6)固定于定位杆3正上方。限位档杆三(6)使得两块挡土板的转动角度为锐角，方便实现单向止回取土功能。限位档杆一(4)和限位档杆二(5)用于防止对应的挡土板往下翻转，从而实现下口封堵。
特别地，为了满足取土工具管的下口封闭功能，挡土板A(1)和挡土板B(2)靠近的一侧截面为圆弧形。
在本实施例中，更优选地，为了方便取土工具管的安装和拔除，还包括吊耳7，四个吊耳7分布于取土工具管的管口处。
在本实施例中，更优选地，为了方便取土工具管的安装和拔除，还包括吊孔8，四个吊孔8分布于取土工具管的底部侧壁上。
上述实例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受以上实施例的限制。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
