CN114482079B - 一种顶管井深基坑施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种顶管井深基坑施工方法，包括：步骤S1，通过图纸放样进行顶管井的围护结构施工；步骤S2，在围护结构外部施作止水帷幕；步骤S3，在围护结构的上沿浇筑冠梁；步骤S4，进行顶管井工作面的土方开挖，在开挖至一定深度后浇筑环梁；步骤S5，重复步骤S4，多次进行的土方开挖并浇筑环梁，直至开挖至设计标高；步骤S6，对顶管井进行内衬施工及封底。设置围护结构和止水帷幕，使顶管井具有较好的抗渗性和刚性，构造简单，能够避免地下水渗透带来的工作井形变问题，提高了顶管井的质量，同时最大可能的降低对对周边环境的扰动，保证了顶管施工的安全性。

Description

一种顶管井深基坑施工方法

技术领域

本发明属于顶管施工技术领域，具体涉及一种顶管井深基坑施工方法。

背景技术

顶管井一般包括工作井和接收井，通常用于市政工程中的隧道或管道的施工，大型基础设施项目的工作井具有直径大、深度深的特点，现有技术中工作井施作业为一次性挖掘至预定深度，在井坑内搭建起从坑底至坑上侧的脚手架及浇筑模板，再进行浇筑作业，但这种施工难度较大、耗费大量人工和设备，并且浇筑效率低下，除此之外，该方法生产的顶管井强度较差，面临雨后沉降造成的管壁形变等问题

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。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术中的不足，提供一种顶管井深基坑施工方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种顶管井深基坑施工方法，包括：

步骤S1，通过图纸放样进行顶管井的围护结构施工；

步骤S2，在围护结构外部施作止水帷幕；

步骤S3，在围护结构的上沿浇筑冠梁；

步骤S4，进行顶管井工作面的土方开挖，在开挖至一定深度后浇筑环梁；

步骤S5，重复步骤S4，多次进行的土方开挖并浇筑环梁，直至开挖至设计标高；

步骤S6，对顶管井进行内衬施工及封底。

优选地，步骤S1中，围护结构为咬合桩依次咬合所形成的环形幕墙，咬合桩的长度与顶管井设计标高相适配。

优选地，首先通过跳桩法施作第一序列咬合桩，在第一序列咬合桩未凝固前进行第二序列咬合桩的施作，第二序列咬合桩与第一序列咬合桩呈咬合状态嵌入并融合，形成连续排桩结构。

优选地，进行咬合桩施作前，对工作面的软弱地层进行碎石换填压实后浇筑导墙。

优选地，步骤S2中，止水帷幕为多层，每层所述止水帷幕均由多个旋喷桩依次咬合组成，且任意相邻的两层止水帷幕之间的旋喷桩交错咬合。

优选地，在进行所述冠梁浇筑之前进行上层基坑开挖，上层基坑在顶管井***进行1:1.5放坡，并在基坑边坡进行锚管支护，并挂网喷浆。

优选地，步骤S3中，冠梁施工前在围护结构上沿标高处进行环向切割，以形成环形槽，并在环形槽内绑扎冠梁的钢筋骨架并设置模板，通过浇筑形成冠梁。

优选地，在顶管井工作面开挖至对应的环梁设计标高处后，对围护结构的内壁进行凿除以露出围护结构的钢筋，将环梁的钢筋骨架与围护结构的钢筋进行焊接，并设置模板进行环梁浇筑。

优选地，多个环梁在顶管井的纵向间隔分布，且相邻环梁之间的间距自下向上逐渐减小。

优选地，在顶管井的内壁设置所述内衬，所述内衬为混凝土浇筑成型，所述内衬模板11由竹胶板构成，并将所述竹胶板通过拉杆锚固在围护结构上。

有益效果：设置围护结构和止水帷幕，使顶管井具有较好的抗渗性和刚性，构造简单，能够避免地下水渗透带来的工作井形变问题，提高了顶管井的质量，同时最大可能的降低对对周边环境的扰动，保证了顶管施工的安全性。

附图说明

构成本申请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：

图1为本发明所提供具体实施例中顶管井的结构简图；

图2为本发明所提供具体实施例中顶管井的俯视简图；

图3为本发明所提供具体实施例中内衬模板11连接示意图；

图4为本发明所提供具体实施例中导墙俯视简图；

图5为本发明所提供具体实施例中咬合桩的施工顺序图。

图中：1、围护结构；2、止水帷幕；3、冠梁；4、内衬；5、环梁；6、封底；7、顶管；8、锚管；9、边坡、10、拉杆；11、内衬模板；12、导孔模板；13、导墙。

具体实施方式

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他实施例，都属于本发明保护的范围。

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。

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。

如图1-5所示，一种顶管井深基坑施工方法，包括：步骤S1，通过图纸放样进行顶管井的围护结构1施工；步骤S2，在围护结构1外部施作止水帷幕2；步骤S3，在围护结构1的上沿浇筑冠梁3；步骤S4，进行顶管井工作面的土方开挖，在开挖至一定深度后浇筑环梁5；步骤S5，重复步骤S4，多次进行的土方开挖并浇筑环梁5，直至开挖至设计标高；步骤S6，对顶管井进行内衬4施工及封底6。通过围护结构1和止水帷幕2对顶管井进行双重防护，使顶管井具有较好的抗渗性，构造简单，能够避免地下水渗透带来的工作井形变问题，设置冠梁3和环梁5，有效提高了顶管井的刚性，保证了顶管井的质量，同时最大可能的降低对对周边环境的扰动，保证了顶管施工的安全性。

在另一可选实施例中，步骤S1中，围护结构1为咬合桩依次咬合所形成的环形幕墙，咬合桩的长度与顶管井设计标高相适配。多个咬合桩通过咬合形成连续的不间断的、对应顶管井***的环形幕墙，咬合桩的桩径间距700mm，咬合间距为300mm；在本实施例中，首先通过跳桩法施作第一序列咬合桩，在第一序列咬合桩未凝固前进行第二序列咬合桩的施作，第二序列咬合桩与第一序列咬合桩呈咬合状态嵌入并融合，形成连续排桩结构。具体地，采用全套管桩基预先跳桩施工第一序列咬合桩(A1、A2、A3......),在第一序列咬合桩灌注C30水下混凝土素桩未缓凝前，第二序列咬合桩(B1、B2......)跟进完成钻进并浇筑混凝土，使第二序列咬合桩的混凝土融合在一起呈嵌入咬合状态而形成一个连续、整体的排桩结构。

更进一步的，围护结构1由素砼桩与钢筋砼桩间隔布置形成，其中第一序列咬合桩为素砼桩，第二序列咬合桩为钢筋砼桩。咬合桩的孔洞采用全回转钻机和旋挖钻机配合施工形成。

在另一可选实施例中，进行咬合桩施作前，对工作面的软弱地层进行碎石换填压实后浇筑导墙13，提高钻孔咬合桩孔口的定位精度并提高就位效率，导墙13为钢筋砼导墙，并在设计图纸提供的坐标按外放50mm计算排桩中心线坐标，以抵消咬合桩在基坑开挖时在外侧土压力作用下向内位移和变形而造成的基坑结构净空减小变化，桩位偏差不大于5cm。导墙总宽为3.4m，厚度20cm，深度1.5m，C20混凝土。

具体地，首先平整场地，根据设计图纸提供基坑井中心坐标计算圆形导墙13内外边线，现场放出导墙13边线使用白灰标记，进行开挖，开挖完成后，计算排桩中心线坐标，采用全站仪根据地面、导线控制点进行放样复核，并作好护桩，作为导墙13施工的控制中线，桩位放样线符合要求后即可进行沟槽的开挖，采用人工配合开挖施工。开挖结束后，立即将中心线引入沟槽下，保证导墙13中心轴线的正确无误，然后在导墙13沟槽中绑扎钢筋骨架进行浇筑，钢筋骨架设有对应咬合桩的导孔模板，浇筑时设置方木对两侧咬合桩的导孔模板进行支撑，浇筑完成后拆除内部对应咬合桩的导孔模板。

咬合桩孔洞挖掘完成后放入咬合桩套管作为模板，钢筋砼桩浇筑前放入预制的钢筋骨架，纵向相邻的两个咬合桩套管之间设有密封圈，保证不漏水不透水，浇筑过程中，导管埋入深度宜保持在2m～6m之间，浇灌混凝土时随浇随提，不宜将导管提出混凝土面或埋入过深，施作过程中，如果素砼桩对应的套管发生较大偏移，可先利用钻机油缸直接纠偏，如达不到要求，可向套管内填砂或粘土，一边填土一边拔起套管，直至将套管提升到上一次检查合格的地方，然后调整套管垂直度，重新下压。如果钢筋砼桩对应的套管发生较大偏移，纠偏过程基本与素砼桩相同，其不同之处是不能向套管内填砂或粘土而应填入与素砼桩相同的砼，否则有可能在桩间留下土夹层，从而影响排桩的防水效果。

在另一可选实施例中，步骤S2中，止水帷幕2为多层，每层所述止水帷幕2均由多个旋喷桩依次咬合组成，且任意相邻的两层止水帷幕2之间的旋喷桩交错咬合。具体的，旋喷桩的采用双排旋喷桩，旋喷桩混凝土达到设计强度70％以后，土方开挖及冠梁3施工前进行施工。钻进过程中，出现泥浆严重漏失，孔口不返浆时，可采取加大泥浆浓度、泥浆中掺砂、向孔内填充堵漏材料或对漏失段先行灌浆等措施，直至孔口正常返浆后再继续钻进。

在另一可选实施中，在进行所述冠梁3浇筑之前进行上层基坑开挖，开挖过程中通过破碎设备对顶管井上沿的围护结构1和止水帷幕2进行破碎拆除，上层基坑在顶管井***进行1:1.5放坡，并在边坡9进行锚管8支护，并挂网喷浆。喷浆厚度为8cm，每层锚管8下预埋泄水孔。锚管8为不厚不小于3mm的钢管制作，端部制成尖锥状，钢管入土前端1/3段每隔600mm设1出浆孔，焊接薄钢片或角钢覆盖以防止被土堵孔，并在坡面处将网片锚杆焊牢。。工作井共设置两层锚管8，每层均分为竖向及斜向两类，第一层距离坡顶1m，斜向锚管8长度4.5m，竖向3m；第二层距离第一层1.3m，斜向锚管8长度4.5m，竖向2m；每层的横向间距均为1.3m。接收井设置1层锚管8，距离坡顶1.5m，斜向锚管8长度4.5m，竖向2m，横向间距1.3m。

每层锚管8下端设置一***水管，泄水管入土端应留出孔眼，且在埋入前需在土中掘出小坑填充碎石等滤水材料以确保泄水管通畅；喷射面层混凝土时需将泄水管口部包裹。

为了防止地表雨水流入顶管井的基坑，对边坡9稳定造成影响，在基坑坡顶设置拦水埂，拦水埂位置设在坡顶栏杆内外侧，沿基坑四周设置，拦水埂采用M7.5砂浆砌筑，截面尺寸120×240mm，外侧20mm后防水砂浆抹面。坡体内地下水通过泄水管排出。泄水管采用PVC管，泄水管长度伸入土层不得小于0.5m，横向间距在含水层不大于1.5m，其余不大于3m。泄水管入土端留出孔眼，且在埋入前须在土中掘小坑填充碎石等滤水材料以确保泄水管的通畅，喷射混凝土时应对泄水管口部进行包裹。

为防止局部渗水影响坑内施工作业，在坡脚设置排水沟及集水井。基坑底部边缘开挖排水沟一条，内空尺寸300mm×200mm，MU7.5实心砖砌筑，内壁20mm厚防水砂浆抹面。每隔约20-30m布置一口集水井，规格800mm×800×500mm，水流通过坡顶排水沟导出场地外。

待冠梁3施工完成后组织开挖下部结构土方。下部结构土方为顶管井的井内土方开挖，工作井内开挖深度为28.1m，开挖直径为12.836m，接收井开挖深度为26.5m，开挖直径为10.085m。工作井分为6层开挖，每层开挖至环梁5底标高，最后一层开挖至底板底；接收井分为5层开挖，每层开挖至环梁5底标高，最后一层开挖至底板底；每层土方开挖前均需等到环梁5施工完成且强度达到设计的75％后方可施工

在顶管井内设置人行通道，人行通道均采用钢管与钢筋焊接整体，与环梁5预埋钢筋焊接固定(采用/>的螺纹钢，预埋深度50cm，层间间距20cm)。爬梯扶手采用钢管，间距1m，踏步采用/>钢筋，30cm等间距布置，护笼至踏步距离为70cm，层间50cm等间距布置。临时通道均采用密目网全封闭包围。一个做为正常施工人行通道，一个作为应急通道；每层环梁5之间设置一个休息平台，休息平台长3m，宽0.8m，设置于环梁5外侧，采用斜撑，休息平台设置钢管护栏，高1.2m，踢脚板高0.2m，刷黑黄油漆。

在另一可选实施例中，步骤S3中，冠梁3施工前在围护结构1上沿标高处进行环向切割，以形成环形槽，切割深度为5cm，并在环形槽内绑扎冠梁3的钢筋骨架并设置模板，通过浇筑形成冠梁3。模板采用优质竹胶板进行拼装，模板与模板之间粘贴双面胶相互挤。

在另一可选实施例中，在顶管井工作面开挖至对应的环梁5设计标高处后，对围护结构1的内壁进行凿除以露出围护结构1的钢筋，将环梁5的钢筋骨架与围护结构1的钢筋进行焊接，并设置模板进行环梁5浇筑。环梁5采用钢筋混凝土结构，断面尺寸为：0.8*1.2m，混凝土强度为C35，内衬4壁厚为0.8m。在开挖至环梁5底部设计标高后，按照设计要求将该位置处钢筋混凝土桩基混凝土凿除，与桩基主筋采用直径25mm钢筋进行焊接连接，施工时采用电镐在桩基位置凿除，不得伤及桩基主筋，并将表面清理干净，加固连接钢筋与环梁5钢筋主筋进行焊接连接。

在本实施例中，多个环梁5在顶管井的纵向间隔分布，且相邻环梁5之间的间距自下向上逐渐减小。具体地，每道环梁5间为一层工作井内衬4从下到上高度为4.6m、3.7m、3.7m、3.7m、3.2m、3.2m、4m。

在另一可选实施例中，在顶管井的内壁设置所述内衬4，所述内衬4为混凝土浇筑成型，所述内衬模板11由竹胶板构成，并将所述竹胶板通过拉杆10锚固在围护结构1上。

待基坑开挖完成及环梁5施工完成后进行内衬4施工，内衬4施工均采用1.5cm竹胶板，小梁采用10*10方木，间距20cm；主梁采用直径48*3.0mm钢管弯弧双拼加固，对拉杆10采用圆钢制作，直径14mm，横向间距60cm，纵向间距60*60*120*120*750cm。对拉杆10施工时需要提前进行拉杆10位置放线，从底部开始从下到上进行定位，定位完成后采用风镐将该处咬合桩混凝土剥除，露出主筋，再将拉杆10与主筋进行焊接。严格按照间距施工，每处均需焊接。基坑开挖至设计标高后及时施做封底6，施做前为便于现场钢筋安装及施工作业，在基坑底部浇筑一层15cmC15混凝土垫层，封底6底板厚度100cm，为钢筋混凝土结构。

为了保证顶管井开挖不会产生侧向变位，在坡顶水平、竖向位移监测点、深层水平位移监测点、周边地表竖向位移监测点，可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

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。

Claims (6)

1.一种顶管井深基坑施工方法，其特征在于，包括：

步骤S1，通过图纸放样进行顶管井的围护结构施工；

步骤S2，在围护结构外部施作止水帷幕；

步骤S3，在围护结构的上沿浇筑冠梁；

步骤S4，进行顶管井工作面的土方开挖，在开挖至一定深度后浇筑环梁；

步骤S5，重复步骤S4，多次进行的土方开挖并浇筑环梁，直至开挖至设计标高；

步骤S6， 对顶管井进行内衬施工及封底；

步骤S3中，冠梁施工前在围护结构上沿标高处进行环向切割，以形成环形槽，并在环形槽内绑扎冠梁的钢筋骨架并设置模板，通过浇筑形成冠梁；

在顶管井工作面开挖至对应的环梁设计标高处后，对围护结构的内壁进行凿除以露出围护结构的钢筋，将环梁的钢筋骨架与围护结构的钢筋进行焊接，并设置模板进行环梁浇筑；

进行咬合桩施作前，对工作面的软弱地层进行碎石换填压实后浇筑导墙，导墙为钢筋砼导墙，并在设计图纸提供的坐标按外放50mm计算排桩中心线坐标，以抵消咬合桩在基坑开挖时在外侧土压力作用下向内位移和变形而造成的基坑结构净空减小变化，首先平整场地，根据设计图纸提供基坑井中心坐标计算圆形导墙内外边线，现场放出导墙边线使用白灰标记，进行开挖，开挖完成后，计算排桩中心线坐标，采用全站仪根据地面、导线控制点进行放样复核，并作好护桩，作为导墙施工的控制中线，桩位放样线符合要求后即进行沟槽的开挖，开挖结束后，立即将中心线引入沟槽下，然后在导墙沟槽中绑扎钢筋骨架进行浇筑，钢筋骨架设有对应咬合桩的导孔模板，浇筑时设置方木对两侧咬合桩的导孔模板进行支撑，浇筑完成后拆除内部对应咬合桩的导孔模板；

咬合桩孔洞挖掘完成后放入咬合桩套管作为模板，钢筋砼桩浇筑前放入预制的钢筋骨架，纵向相邻的两个咬合桩套管之间设有密封圈，保证不漏水不透水，浇筑过程中，导管埋入深度宜保持在2m～6m之间，浇灌混凝土时随浇随提，不宜将导管提出混凝土面或埋入过深，施作过程中，如果素砼桩对应的套管发生较大偏移，先利用钻机油缸直接纠偏，如达不到要求，向套管内填砂或粘土，一边填土一边拔起套管，直至将套管提升到上一次检查合格的地方，然后调整套管垂直度，重新下压；

在进行所述冠梁浇筑之前进行上层基坑开挖，开挖过程中通过破碎设备对顶管井上沿的围护结构和止水帷幕进行破碎拆除，上层基坑在顶管井***进行1:1.5放坡，并在边坡进行锚管支护，并挂网喷浆；

锚管端部制成尖锥状，钢管入土前端1/3段每隔600mm设一出浆孔，焊接薄钢片或角钢覆盖以防止被土堵孔，并在坡面处将网片锚杆焊牢；

工作井共设置两层锚管，每层均分为竖向及斜向两类，第一层距离坡顶1m，斜向锚管长度4.5m，竖向3m；第二层距离第一层1.3m，斜向锚管长度4.5m，竖向2m；每层的横向间距均为1.3m；接收井设置一层锚管，距离坡顶1.5m，斜向锚管长度4.5m，竖向2m，横向间距1.3m；

每层锚管下端设置一***水管，泄水管入土端应留出孔眼，且在埋入前在土中掘出小坑填充碎石滤水材料以确保泄水管通畅；喷射面层混凝土时将泄水管口部包裹。

2.根据权利要求1所述的顶管井深基坑施工方法，其特征在于，步骤S1中，围护结构为咬合桩依次咬合所形成的环形幕墙，咬合桩的长度与顶管井设计标高相适配。

3.根据权利要求2所述的顶管井深基坑施工方法，其特征在于，首先通过跳桩法施作第一序列咬合桩，在第一序列咬合桩未凝固前进行第二序列咬合桩的施作，第二序列咬合桩与第一序列咬合桩呈咬合状态嵌入并融合，形成连续排桩结构。

4.根据权利要求1所述的顶管井深基坑施工方法，其特征在于，步骤S2中，止水帷幕为多层，每层所述止水帷幕均由多个旋喷桩依次咬合组成，且任意相邻的两层止水帷幕之间的旋喷桩交错咬合。

5.根据权利要求1所述的顶管井深基坑施工方法，其特征在于，多个环梁在顶管井的纵向间隔分布，且相邻环梁之间的间距自下向上逐渐减小。

6.根据权利要求1所述的顶管井深基坑施工方法，其特征在于，在顶管井的内壁设置所述内衬，所述内衬为混凝土浇筑成型，所述内衬模板由竹胶板构成，并将所述竹胶板通过拉杆锚固在围护结构上。