CN117988357B - 一种超大直径柱桩基础支护结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及柱桩基础技术领域，提出了一种超大直径柱桩基础支护结构及施工方法，包括筒体，所述筒体的外侧安装有第一外罩，所述筒体的内壁上安装有第二外罩，所述第二外罩上安装有第一连接柱，所述第一外罩上安装有第二连接柱，所述筒体内安装有第一槽钢，所述第一槽钢的下方连接有第二槽钢，所述第一槽钢和所述第二槽钢的侧面均固定连接有波纹钢板，所述筒体内安装有支撑板，所述支撑板的上方滑动安装有第一支柱。通过上述技术方案，解决了现有的支护结构不能够进行多层堆叠施工，不能够在施工完成后注浆时使得支护结构的内外壁自动凸起实现二次加固，并且现有的支护结构不能够对多层支护结构的内部进行垂直方向的支撑的问题。

Description

一种超大直径柱桩基础支护结构及施工方法

技术领域

本发明涉及柱桩基础技术领域，具体的，涉及一种超大直径柱桩基础支护结构及施工方法。

背景技术

随着管柱式基础基坑尺寸越来越大，基坑中岩体完整性不佳，节理裂隙发育，岩体富水性，岩体自稳能力差，但同时对基坑支护要求也越来越高，因此对管柱式基础基坑支护提出了更强、更高、更全面的要求，现有的桩基础支护结构还存在一些不足之处。

例如公开号CN112663523A公开的一种桥梁桩基防变位加固支护结构，通过多个撑抵板首尾相连，配合液压柱对撑抵板进行支撑，以此使得撑抵板形成契合地面凹凸不平轮廓的稳定支撑，同时能够配合插地钉形成自适应抵撑结构，从而进行双重紧固的加固支护装置，固定座套置于支护套筒的中部，多个加强板等角度的置于支护套筒的外壁上，且位于支护套筒的上部，多个加强板的底部和固定座固定连接，四个螺杆的一端等角度的置于固定座的上部，四个螺杆的另一端贯穿固定座延伸至固定座的下部，旋拧把置于螺杆的一端上，插地钉置于螺杆的另一端上，四组液压柱置于固定座的底部，且和四个螺杆一一对应。上述支护结构虽然能够实现双重紧固的功能，但在使用时不能够进行多层堆叠施工，而且不能够在施工完成后注浆时使得支护结构的内外壁自动凸起实现二次加固，稳定性不足，并且现有的支护结构不能够对多层支护结构的内部进行垂直方向的支撑。

发明内容

本发明提出一种超大直径柱桩基础支护结构及施工方法，解决了现有的支护结构不能够进行多层堆叠施工，不能够在施工完成后注浆时使得支护结构的内外壁自动凸起实现二次加固，并且现有的支护结构不能够对多层支护结构的内部进行垂直方向的支撑的问题。

本发明的技术方案如下：

一种超大直径柱桩基础支护结构，包括筒体，所述筒体的外侧安装有第一外罩，所述筒体的内壁上安装有第二外罩，所述第二外罩上安装有第一连接柱，所述第一外罩上安装有第二连接柱，所述筒体内安装有第一槽钢，所述第一槽钢的下方连接有第二槽钢，所述第一槽钢和所述第二槽钢的侧面均固定连接有波纹钢板，所述筒体内安装有支撑板，所述支撑板的上方滑动安装有第一支柱，所述支撑板的下方滑动安装有第二支柱，相邻两所述支撑板之间安装有橡胶板，所述橡胶板的中间开设有连通槽，所述第一支柱和所述第二支柱之间安装有支撑组件。

作为本发明的一种优先方案，所述筒体、所述第一外罩和所述第二外罩为一个整体，所述第二外罩的顶部开设有第一注浆孔，所述第一外罩的顶部开设有第二注浆孔。

作为本发明的一种优先方案，所述筒体的外壁上开设有第一通孔，所述第一通孔的位置与所述波纹钢板向内凹陷的位置一一对应。

作为本发明的一种优先方案，所述筒体的内壁上开设有第三通孔和第四通孔，所述第三通孔的位置和所述第一支柱的位置互相对应，所述第四通孔的位置与所述第二支柱的位置互相对应。

作为本发明的一种优先方案，所述筒体上开设有供所述支撑板穿过的开口，所述开口的宽度大于所述支撑板的宽度，所述开口位于所述第三通孔和所述第四通孔之间的所述筒体上，所述开口和所述波纹钢板之间的距离大于所述支撑板的厚度。

作为本发明的一种优先方案，所述第一外罩上所述第二连接柱的位置与所述第二外罩上所述第一连接柱的位置互相对应，所述第二连接柱和所述第一连接柱均在所述第一外罩和所述第二外罩上等间距分布。

作为本发明的一种优先方案，所述第一槽钢和所述第二槽钢之间为螺栓连接，所述第一槽钢和所述第二槽钢之间安装有橡胶圈，所述第一槽钢、所述第二槽钢和所述波纹钢板均为环状结构。

作为本发明的一种优先方案，所述第一连接柱左右两端的直径均大于所述第一连接柱中间部分的直径，所述第二连接柱左右两端的直径均大于所述第二连接柱中间部分的直径，所述第一连接柱和所述第二连接柱与所述筒体之间均存在空隙。

作为本发明的一种优先方案，所述支撑组件包括安装于所述支撑板内的第一弹簧和第二弹簧，所述第一弹簧的上下两侧分别与所述第一支柱和所述支撑板相连，所述第二弹簧的上下两侧分别与所述支撑板和所述第二支柱相连，所述第一支柱上固定连接有第一牵引钢绳，所述第二支柱上固定连接有第二牵引钢绳，所述第一牵引钢绳和所述第二牵引钢绳经导向轮导向与连接块相连，所述导向轮转动安装于所述支撑板的内部，所述连接块和所述支撑板之间互相贴合。

一种超大直径柱桩基础支护结构的施工方法，包括如下步骤：

S1：基坑开挖强风化段时，每开挖一段深度，支护一层筒体、第一槽钢、第二槽钢和波纹钢板，每两层进行管壁注浆

S2：现场安装时采用背面背丝，千斤顶矫正进行精细化安装；

S3：每层波纹钢板环向由多块波纹板拼装而成，环形相邻波纹板采用焊接连接，横向采用钢板作为连接板法兰连接；

S4：前一层环形波纹板安装完成之后，第一槽钢和第二槽钢通过腹板背靠背的法兰连接、翼缘焊接的连接方式进行安装，波纹钢板及第一槽钢和第二槽钢的接头位置在铅垂方向错位配置；

S5：根据现场实际情况增加锚筋进行临时固定，第一槽钢和第二槽钢使用电动卷扬机配合导链进行安装；

S6：全部安装完成后，将多个支撑板和橡胶板安装进筒体的内部，通过支撑组件撑起第一支柱和第二支柱，再通过第一支柱和第二支柱对上下两层的第一槽钢和第二槽钢进行纵向支撑；

S7：将第一外罩和第二外罩焊接在筒体上进行注浆，注浆后第一连接柱和第二连接柱伸出完成整体固定工作。

本发明的工作原理及有益效果为：

通过设置的环形波纹钢板和环形第一槽钢和第二槽钢，在满足支护要求的同时，槽钢的背土面安装设置也降低了安装难度，波纹板与槽钢的施工不再受施工场地的限制，也进一步降低了成本，提高了管柱式基础基坑支护的安全系数，经济效益明显。

通过设置的多层堆叠分布的筒体，使得装置能够在安装完成第一槽钢、第二槽钢以及波纹钢板后，再进行下一层安装，适用于超大直径柱桩基础进行使用，增强了装置施工时的便捷性，解决了现有的柱桩基础不能够进行多层堆叠施工的问题。

通过设置的第一注浆孔、第二注浆孔、第一连接柱和第二连接柱，在支护结构安装完成后，通过向筒体内注浆，使得第一外罩和第二外罩内滑动安装的第一连接柱和第二连接柱在压力作用下向外罩的外侧移动，从而实现在注浆完成后使得筒体的内外壁自动凸起的功能，增大了支护结构垂直方向上的摩擦力，从而增强装置整体的稳定性，解决了现有的支护结构不能够在施工完成后注浆时使得支护结构的内外壁自动凸起实现二次加固的问题。

通过设置的开口、支撑组件、支撑板和橡胶板，通过开口将支撑板推入筒体的内部，各个位置的支撑板会沿着弧形的轨迹移动，并且橡胶板上的连通槽可使得相邻两支撑板之间小幅度折弯，在支撑组件的作用下可使得装置内的两组第一槽钢和第二槽钢能够被第一支柱和第二支撑撑紧，从而增强支护结构整体的牢固程度，解决了现有的支护结构不能够对多层支护结构的内部进行垂直方向支撑的问题。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明一种超大直径柱桩基础支护结构整体结构示意图；

图2是图1中A处结构的放大示意图；

图3是本发明支撑板和橡胶板连接结构示意图；

图4是图3中B处结构的放大示意图；

图5是图3中C处结构的放大示意图；

图6是本发明波纹钢板结构示意图；

图7是图6中D处结构的放大示意图；

图8是本发明筒体和第一槽钢连接结构示意图；

图9是图8中E处结构的放大示意图；

图10是本发明筒体上方结构示意图；

图11是本发明筒体下方结构示意图。

附图标记：1、筒体；2、第一外罩；3、第一槽钢；4、第二槽钢；5、波纹钢板；6、第二外罩；7、第一连接柱；8、第二连接柱；9、第一注浆孔；10、橡胶圈；11、第二注浆孔；12、第一通孔；13、支撑板；14、第一支柱；15、第二支柱；16、橡胶板；17、连通槽；18、支撑组件；1801、第一弹簧；1802、第一牵引钢绳；1803、第二弹簧；1804、第二牵引钢绳；1805、导向轮；1806、连接块；19、第三通孔；20、开口；21、第四通孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。

实施例1

如图1-图11所示，本实施例提出了一种超大直径柱桩基础支护结构，包括筒体1，筒体1的外侧安装有第一外罩2，筒体1的内壁上安装有第二外罩6，第二外罩6上安装有第一连接柱7，第一外罩2上安装有第二连接柱8，第一外罩2和第二外罩6上的第二连接柱8和第一连接柱7能够在筒体1内灌浆后自动向外伸出，从而使得装置能够增大自身在纵向移动时的摩擦力，进而提升支护结构整体的稳定性，筒体1内安装有第一槽钢3，第一槽钢3的下方连接有第二槽钢4，第一槽钢3和第二槽钢4的侧面均固定连接有波纹钢板5，波纹钢板5可提供支护结构纵向的支撑力，进而增强支护结构整体的强度，筒体1内安装有支撑板13，支撑板13的上方滑动安装有第一支柱14，第一支柱14能够在支撑板13安装进筒体1的内部后对上层第二槽钢4的底部进行支撑，支撑板13的下方滑动安装有第二支柱15，第二支柱15能够在支撑板13安装进筒体1的内部后对下层第一槽钢3进行支撑，从而使得支护结构能够在筒体1的内部实现多级支撑的效果，方便后续进行堆叠施工时保证各层筒体1的牢固程度，相邻两支撑板13之间安装有橡胶板16，橡胶板16的中间开设有连通槽17，第一支柱14和第二支柱15之间安装有支撑组件18，支撑组件18可提供第一支柱14和第二支柱15的支撑力，使得第一支柱14和第二支柱15能够自动伸出并不会从筒体1内脱离，保证安装稳定性的同时保证支护结构整体的强度，使得第一槽钢3和第二槽钢4能够得到稳定支撑，并且该支护结构通过多层堆叠施工，适用于超大直径柱桩基础施工。

横向采用钢板作为连接板法兰连接；

实施例2

如图1-图11所示，基于与上述实施例1相同的构思，本实施例还提出了一种超大直径柱桩基础支护结构。

本实施例中，筒体1、第一外罩2和第二外罩6为一个整体，第二外罩6的顶部开设有第一注浆孔9，第一外罩2的顶部开设有第二注浆孔11，第一外罩2和第二外罩6能够在多层筒体1对接完成后进行整体焊接和固定，后续可通过第一注浆孔9和第二注浆孔11向筒体1内注浆，使得筒体1在安装完成后保持固定。

本实施例中，筒体1的外壁上开设有第一通孔12，第一通孔12方便后续注浆，第一通孔12的位置与波纹钢板5向内凹陷的位置一一对应，保证波纹钢板5和筒体1之间的空隙能够在注浆时被填充，从而增加支护结构整体的强度。

本实施例中，筒体1的内壁上开设有第三通孔19和第四通孔21，第三通孔19的位置和第一支柱14的位置互相对应，第四通孔21的位置与第二支柱15的位置互相对应，利用位置互相对应的第三通孔19和第一支柱14以及第四通孔21和第二支柱15，使得装置内的空隙能够在注浆时被尽可能多填充。

本实施例中，筒体1上开设有供支撑板13穿过的开口20，开口20的宽度大于支撑板13的宽度，开口20位于第三通孔19和第四通孔21之间的筒体1上，开口20和波纹钢板5之间的距离大于支撑板13的厚度，保证支撑板13能够稳定放置进筒体1的内部，并且还能够沿着筒体1内的弧形轨迹进行移动，以便后续对筒体1的内部进行二次支撑，进而提升支护结构的强度。

本实施例中，第一外罩2上第二连接柱8的位置与第二外罩6上第一连接柱7的位置互相对应，第二连接柱8和第一连接柱7均在第一外罩2和第二外罩6上等间距分布，等间距分布的第二连接柱8和第一连接柱7可使各处第二连接柱8和第一连接柱7在伸出后提供第一外罩2和第二外罩6的纵向摩擦力，进而使得支护结构施工完成后更加稳定。

本实施例中，第一槽钢3和第二槽钢4之间为螺栓连接，第一槽钢3和第二槽钢4之间安装有橡胶圈10，第一槽钢3、第二槽钢4和波纹钢板5均为环状结构，环状结构的第一槽钢3、第二槽钢4和波纹钢板5通过堆叠分层施工，不仅能够简化施工步骤，而且能够保证各层支护结构的牢固程度。

本实施例中，第一连接柱7左右两端的直径均大于第一连接柱7中间部分的直径，第二连接柱8左右两端的直径均大于第二连接柱8中间部分的直径，第一连接柱7和第二连接柱8与筒体1之间均存在空隙，保证第一连接柱7和第二连接柱8在向外移动时不会从装置上脱离，增强了装置整体的稳定性。

本实施例中，支撑组件18包括安装于支撑板13内的第一弹簧1801和第二弹簧1803，第一弹簧1801的上下两侧分别与第一支柱14和支撑板13相连，第二弹簧1803的上下两侧分别与支撑板13和第二支柱15相连，第一支柱14上固定连接有第一牵引钢绳1802，第二支柱15上固定连接有第二牵引钢绳1804，第一牵引钢绳1802和第二牵引钢绳1804经导向轮1805导向与连接块1806相连，导向轮1805转动安装于支撑板13的内部，连接块1806和支撑板13之间互相贴合，需要将支撑板13安装进支护结构的内部时，拉动连接块1806，使得导向轮1805上的第一牵引钢绳1802和第二牵引钢绳1804拉动第一支柱14和第二支柱15，第一弹簧1801和第二弹簧1803被压缩，直到第一支柱14和第二支柱15完全收纳进支撑板13的内部，此时可将支撑板13安装进装置的内部，松开连接块1806后，在第一弹簧1801和第二弹簧1803的弹力作用下，第一支柱14和第二支柱15自动伸出，从而实现从支护结构内部进行支撑的功能，保证各层支护结构的强度。

具体的，本发明为一种超大直径柱桩基础支护结构及施工方法，首先，如图1-图5所示，基坑开挖强风化段时，每开挖一段深度，支护一层筒体1、第一槽钢3、第二槽钢4和波纹钢板5，每两层进行管壁注浆。现场安装时采用背面背丝，千斤顶矫正进行精细化安装。每层波纹钢板5环向由多块波纹板拼装而成，环形相邻波纹板采用焊接连接。前一层环形波纹板安装完成之后，第一槽钢3和第二槽钢4通过腹板背靠背的法兰连接、翼缘焊接的连接方式进行安装，波纹钢板5及第一槽钢3和第二槽钢4的接头位置在铅垂方向错位配置。根据现场实际情况增加锚筋进行临时固定，第一槽钢3和第二槽钢4使用电动卷扬机配合导链进行安装。

如图2-图9所示，第一槽钢3、第二槽钢4和波纹钢板5安装完成后，将多个支撑板13和橡胶板16通过开口20安装进筒体1的内部，在安装前，需要先拉动连接块1806，使得相连两导向轮1805之间的第一牵引钢绳1802和第二牵引钢绳1804拉动第一支柱14和第二支柱15，使得第一支柱14向下移动，第二支柱15向上移动，第一弹簧1801和第二弹簧1803被压缩，直到第一支柱14和第二支柱15完全收纳进支撑板13的内部，通过开口20将支撑板13安装进筒体1的内部，松开连接块1806后，在第一弹簧1801和第二弹簧1803的弹力作用下，第一支柱14和第二支柱15自动伸出，通过支撑组件18上撑起第一支柱14和第二支柱15，再通过第一支柱14和第二支柱15对上下两层的第一槽钢3和第二槽钢4进行纵向支撑，从而实现从支护结构对上层的第二槽钢4以及下层的第一槽钢3进行支撑的功能，加强各层支护结构的牢固程度。将第一外罩2和第二外罩6焊接在筒体1上，通过第一外罩2和第二外罩6上的第二注浆孔11和第一注浆孔9注浆，填充细石混凝土会通过第一通孔12、第三通孔19和第四通孔21流入筒体1的内部，并填充支撑板13与筒体1内壁的空腔以及波纹钢板5与筒体1内壁的空腔。随着压力逐渐增大，第一外罩2上的第二连接柱8以及第二外罩6上的第一连接柱7被逐渐撑起，从而使得各层筒体1在注浆后内外壁自动凸起，以增大支护结构自身的纵向摩擦力。

结合图10和图11中的箭头可以看出，由于灌注的腔体内部为密封结构，因此，随着混凝土液面逐渐增高，灌注腔体内的气压也会逐渐增大，并且，由于混凝土具有一定稠度，在灌注的过程中，混凝土与第一连接柱7和第二连接柱8会保持图11中倾斜面的状态，从而尽可能多地将多个第一连接柱7和第二连接柱8向外顶推。

以上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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种超大直径柱桩基础支护结构，包括筒体（1），其特征在于：所述筒体（1）的外侧安装有第一外罩（2），所述筒体（1）的内壁上安装有第二外罩（6），所述第二外罩（6）上安装有第一连接柱（7），所述第一外罩（2）上安装有第二连接柱（8），所述筒体（1）内安装有第一槽钢（3），所述第一槽钢（3）的下方连接有第二槽钢（4），所述第一槽钢（3）和所述第二槽钢（4）的侧面均固定连接有波纹钢板（5），所述筒体（1）内安装有支撑板（13），所述支撑板（13）的上方滑动安装有第一支柱（14），所述支撑板（13）的下方滑动安装有第二支柱（15），相邻两所述支撑板（13）之间安装有橡胶板（16），所述橡胶板（16）的中间开设有连通槽（17），所述第一支柱（14）和所述第二支柱（15）之间安装有支撑组件（18），所述筒体（1）、所述第一外罩（2）和所述第二外罩（6）为一个整体，所述第二外罩（6）的顶部开设有第一注浆孔（9），所述第一外罩（2）的顶部开设有第二注浆孔（11），所述筒体（1）的外壁上开设有第一通孔（12），所述第一通孔（12）的位置与所述波纹钢板（5）向内凹陷的位置一一对应，所述筒体（1）的内壁上开设有第三通孔（19）和第四通孔（21），所述第三通孔（19）的位置和所述第一支柱（14）的位置互相对应，所述第四通孔（21）的位置与所述第二支柱（15）的位置互相对应，所述筒体（1）上开设有供所述支撑板（13）穿过的开口（20），所述开口（20）的宽度大于所述支撑板（13）的宽度，所述开口（20）位于所述第三通孔（19）和所述第四通孔（21）之间的所述筒体（1）上，所述开口（20）和所述波纹钢板（5）之间的距离大于所述支撑板（13）的厚度，所述第一连接柱（7）左右两端的直径均大于所述第一连接柱（7）中间部分的直径，所述第二连接柱（8）左右两端的直径均大于所述第二连接柱（8）中间部分的直径，所述第一连接柱（7）和所述第二连接柱（8）与所述筒体（1）之间均存在空隙，所述支撑组件（18）包括安装于所述支撑板（13）内的第一弹簧（1801）和第二弹簧（1803），所述第一弹簧（1801）的上下两侧分别与所述第一支柱（14）和所述支撑板（13）相连，所述第二弹簧（1803）的上下两侧分别与所述支撑板（13）和所述第二支柱（15）相连，所述第一支柱（14）上固定连接有第一牵引钢绳（1802），所述第二支柱（15）上固定连接有第二牵引钢绳（1804），所述第一牵引钢绳（1802）和所述第二牵引钢绳（1804）经导向轮（1805）导向与连接块（1806）相连，所述导向轮（1805）转动安装于所述支撑板（13）的内部，所述连接块（1806）和所述支撑板（13）之间互相贴合。

2.根据权利要求1所述的一种超大直径柱桩基础支护结构，其特征在于，所述第一外罩（2）上所述第二连接柱（8）的位置与所述第二外罩（6）上所述第一连接柱（7）的位置互相对应，所述第二连接柱（8）和所述第一连接柱（7）均在所述第一外罩（2）和所述第二外罩（6）上等间距分布。

3.根据权利要求1所述的一种超大直径柱桩基础支护结构，其特征在于，所述第一槽钢（3）和所述第二槽钢（4）之间为螺栓连接，所述第一槽钢（3）和所述第二槽钢（4）之间安装有橡胶圈（10），所述第一槽钢（3）、所述第二槽钢（4）和所述波纹钢板（5）均为环状结构。

4. 一种超大直径柱桩基础支护结构的施工方法，采用权利要求1所述的一种超大直径柱桩基础支护结构，其特征在于，包括如下步骤：

S1：基坑开挖强风化段时，每开挖一段深度，支护一层筒体（1）、第一槽钢（3）、第二槽钢（4）和波纹钢板（5），每两层进行管壁注浆

S2：现场安装时采用背面背丝，千斤顶矫正进行精细化安装；

S3：每层波纹钢板（5）环向由多块波纹板拼装而成，环形相邻波纹板采用焊接连接，横向采用钢板作为连接板法兰连接；

S4：前一层环形波纹板安装完成之后，第一槽钢（3）和第二槽钢（4）通过腹板背靠背的法兰连接、翼缘焊接的连接方式进行安装，波纹钢板（5）及第一槽钢（3）和第二槽钢（4）的接头位置在铅垂方向错位配置；

S5：根据现场实际情况增加锚筋进行临时固定，第一槽钢（3）和第二槽钢（4）使用电动卷扬机配合导链进行安装；

S6：全部安装完成后，将多个支撑板（13）和橡胶板（16）安装进筒体（1）的内部，通过支撑组件（18）撑起第一支柱（14）和第二支柱（15），再通过第一支柱（14）和第二支柱（15）对上下两层的第一槽钢（3）和第二槽钢（4）进行纵向支撑；

S7：将第一外罩（2）和第二外罩（6）焊接在筒体（1）上进行注浆，注浆后第一连接柱（7）和第二连接柱（8）伸出完成整体固定工作。