本發(fā)明涉及建筑施工的技術領域，尤其涉及一種鋼板樁圍堰施工平臺及一體化施工方法。

背景技術：

高壓旋噴樁施工因其作業(yè)占地少、振動小、噪音較低，能顯著提高淤泥、淤泥質(zhì)土、流塑、軟塑或可塑黏性土、粉土、砂土、黃土、素填土和碎石土等土質(zhì)地基的承載能力和密實度，而廣泛應用于建筑物地基加固處理、深基坑止水帷幕、邊坡?lián)跬粱驌跛⒒拥撞考庸?、防止管涌與隆起、地下大口徑管道圍封與加固、地鐵工程的土層加固或防水、水庫大壩、海堤、江河堤防、壩體壩基防滲加固、構(gòu)筑地下水庫截滲壩等工程?？梢娖渥鳂I(yè)常常處于水環(huán)境之中，而其作業(yè)又需要無水的環(huán)境和平整的作業(yè)平臺。如果能化解這種矛盾，開發(fā)一種能在水環(huán)境中無水作業(yè)的施工方法，將大幅度提高其施工效率，減少安全隱患，同時節(jié)約了施工成本。

技術實現(xiàn)要素：

基于以上現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明所解決的技術問題在于提供一種鋼板樁圍堰施工平臺及一體化施工方法，該方法技術可行、經(jīng)濟合理、工藝簡單、操作簡便、施工安全。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明通過以下技術方案來實現(xiàn)：本發(fā)明提供一種鋼板樁圍堰施工平臺，包括鋼板樁、鋼平臺及旋噴樁機，所述鋼板樁于圍堰兩側(cè)平行設置若干個，形成圍堰支護結(jié)構(gòu)，每側(cè)相鄰鋼板樁的鄰邊相互咬合，鋼板樁底面伸至圍堰基底以下，鋼板樁頂面高于水面，所述鋼板樁上架設有型鋼龍骨，所述型鋼龍骨為工字型鋼龍骨，所述型鋼龍骨橫跨兩側(cè)鋼板樁頂面，通過設置墊片或切割鋼板樁頂面使兩側(cè)鋼板樁頂面位于同一高度以使安裝的型 鋼龍骨處于水平狀態(tài)，所述鋼平臺固定于型鋼龍骨上，所述鋼平臺采用鋼材做面板，所述鋼平臺上開設有與施工點相對應的若干作業(yè)孔，所述作業(yè)孔按預設的開孔間距、鉆孔位置及鉆桿直徑進行開孔，所述旋噴樁機安設于鋼平臺的作業(yè)孔上并通過作業(yè)孔進行打樁作業(yè)，所述鋼平臺背面設置橫肋及縱肋進行加固。

更優(yōu)的，所述鋼平臺在開孔后，進一步在背面設置橫肋及縱肋進行加固，設置的橫肋及縱肋需避開開孔位置，并根據(jù)載重量調(diào)整橫肋及縱肋根數(shù)。

進一步的，在開孔及設置橫肋及縱肋后，還包括采用鉚接、焊接的方式，將鋼平臺固定于型鋼龍骨上，接縫處采用角鋼等墊片連接。

進一步的，所述鋼平臺由兩塊或更多塊鋼材面板拼合而成，所述拼合方式包括卡接、焊接、鉚接，或僅通過鋼材面板與型鋼龍骨之間的連接進行拼合固定

進一步的，所述旋噴樁機可隨作業(yè)孔位置挪動，所述鋼平臺及龍骨可于鋼板樁頂面挪動。

本發(fā)明還包括一種鋼板樁圍堰施工平臺一體化施工方法，包括以下步驟：

1、施工前進行工程調(diào)查，確定旋噴樁加固施工相關參數(shù)；

2、沿圍堰兩側(cè)平行打設若干鋼板樁，無需排水；

3、通過設置墊片或切割鋼板樁使兩側(cè)鋼板樁頂面水平，架設龍骨；

4、于龍骨上安裝鋼平臺，可按工程需要選擇以兩塊鋼材面板拼合而成；

5、于鋼平臺上預設的相應工作孔位置安放旋噴樁機；

6、按需挪動旋噴樁機，或按需挪動平臺位置，開始施工。

進一步的，在所述于平臺上相應工作孔位置安放旋噴樁機之前還包括，根據(jù)預設的開孔間距、位置及鉆桿直徑對平臺進行開孔，并于鋼平臺背面設置橫肋及縱肋進行加固。

進一步的，在所述于平臺上相應工作孔位置安放旋噴樁機之后還包括，調(diào)整旋噴樁機的底和頂標高，通過在鉆桿上設標記進行控制，鉆桿鉆收鉆長度等于平臺高程與樁底高程之差，鉆桿起鉆長度等于平臺高程與樁頂高程之差。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的技術方案具有如下有益效果：

1、水下軟基高壓旋噴樁處理，采用在鋼板樁圍堰上搭設整體移動式鋼平臺進行不排水施工，解決了圍堰底施工需清淤及填筑墊層的問題，并且不排水施工使圍堰內(nèi)外水壓平衡，確保圍堰施工安全，加固后的地基，在后續(xù)施工抽水時，也可提高圍堰基坑的安全性，同時作業(yè)平臺可以反復周轉(zhuǎn)使用。

2、施工高壓旋噴樁的架空鋼平臺采用鋼板做面板，面板上按照設計的旋噴樁間距和孔徑預先開孔，避免了傳統(tǒng)施工逐樁放樣的繁瑣，提高了工作效率。

采用本發(fā)明能大幅降低其施工難度，提高施工效率，具有更好的安全性、經(jīng)濟性，且平臺材料能反復周轉(zhuǎn)使用，符合建筑節(jié)約要求，具有廣闊的應用前景。

上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下結(jié)合優(yōu)選實施例，并配合附圖，詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例的附圖作簡單地介紹。

圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例的設計渠箱基坑支護結(jié)構(gòu)橫斷面圖。

圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例的旋噴樁作業(yè)平臺橫斷面示意圖。

圖3是本發(fā)明優(yōu)選實施例的型鋼龍骨布置平面示意圖。

圖4是本發(fā)明優(yōu)選實施例的平臺龍骨與鋼板樁連接處示意圖。

圖5是本發(fā)明優(yōu)選實施例的作業(yè)平臺單塊面板開孔平面示意圖。

圖6是本發(fā)明優(yōu)選實施例的作業(yè)平臺單塊面板背部縱橫肋平面示意圖。

圖7是本發(fā)明優(yōu)選實施例的作業(yè)平臺拼接平面示意圖。

附圖說明：1-橫撐鋼管；2-鋼板樁；3-旋噴樁；4-鋼平臺縱肋；5-鋼平臺；6-旋噴樁機；7-鋼平臺橫肋；8-龍骨；9-鋼板墊片；10-角鋼；11-工作孔；

具體實施方式

下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的具體實施方式，其作為本說明書的一部分， 通過實施例來說明本發(fā)明的原理，本發(fā)明的其他方面、特征及其優(yōu)點通過該詳細說明將會變得一目了然。在所參照的附圖中，不同的圖中相同或相似的部件使用相同的附圖標號來表示。

實施例

一、實施例工程簡介

本發(fā)明的實施例位于“大坦沙污水處理系統(tǒng)管網(wǎng)——石井河干流(石井河、新市涌)截污渠箱(石井河段)工程”，該工程要在臨岸的河床下修建一條20km長的暗渠，部分暗渠的地基需采用高壓旋噴樁3進行加固。這就涉及到大面積的在水深5m以下深基坑地基高壓攪拌處理。

對臨河的基坑底構(gòu)筑物地基進行加固，其常規(guī)基坑底旋噴樁3施工流程為:基坑支護結(jié)構(gòu)施工→基坑排水→填筑基坑底作業(yè)平臺→高壓旋噴樁3作業(yè)。即需排盡基坑內(nèi)的河水，清除基坑內(nèi)的淤泥，填筑厚30cm以上的碎石作為高壓旋噴樁3作業(yè)平臺，方可下樁機作業(yè)。因基坑一側(cè)臨河，水壓較大，基坑內(nèi)長期處于滲水狀態(tài)，且基底土體軟弱，將面臨在帶水的環(huán)境下施工，無良好的打樁平臺，同時存在樁機行走時如何避讓支護結(jié)構(gòu)橫撐的施工困難和無法施工橫撐下的旋噴樁3，并且存在坑內(nèi)管涌，支護結(jié)構(gòu)漏水，甚至支護結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的危險。

鑒此本工程需要進行旋噴樁3基底加固的戰(zhàn)線長達5.5km，常規(guī)地基加固施工很難開展。需改變施工思路，革新施工技術，才能完成施工目標。經(jīng)公司技術團隊多次會商研究，設想將高壓旋噴樁3作業(yè)提前至基坑排水工序之前，在基坑支護結(jié)構(gòu)上搭設高壓旋噴樁3作業(yè)平臺，旋噴樁機6在平臺上進行不排水作業(yè)，這樣可以避免樁機行走需避讓支護結(jié)構(gòu)橫撐的施工困難、在基坑底作業(yè)的諸多風險，解決了無法施工橫撐下的旋噴樁3的難題，同時基坑開挖前已進行坑底土體的加固，減少了開挖基坑時，因地基軟弱帶來的基坑管涌、支護結(jié)構(gòu)失穩(wěn)等一系列風險，該方法既省工、節(jié)時、安全，又具有較高的經(jīng)濟效益。因此公司技術團隊決定以鋼板樁2圍堰一體化架空加固施工技術作為研究課題，希望為這類復雜條件下的旋噴樁3作業(yè)提供一種先進的施工技術。

二、施工工藝流程

1、工程調(diào)查。

本技術研究主要以“大坦沙污水處理系統(tǒng)管網(wǎng)工程——石井河干流(石井河、新市涌)截污渠箱(石井河段)工程”為依托，針對其河底渠箱基底旋噴樁3處理的難題進行研究。如圖1所示，該工程沿石井河干流兩岸、潭涌兩側(cè)及環(huán)城高速南側(cè)道路、張村涌建設DN3000截污管道及BXH＝4.0×3.0～6.0×3.0、1.5×2.0截污渠箱，截污管渠總長約20.2km。其中有5.5km的河底渠箱需進行基底旋噴樁3加固處理，設計要求旋噴樁3加固后地基承載力不小于120KPa，在施工完成后可加橫撐鋼管1固定。

高壓旋噴樁3樁徑0.5m，樁長3～12m，梅花形布置，水泥用量200kg/m。間距1000X1000,樁體進入不相對透水層不小于1.0m，漿液采用42.5號水泥配置，水灰比為0.8～1.0，工作壓力管道及渠箱地基容許承載力必須達到120KPa。

2、旋噴樁3作業(yè)平臺的結(jié)構(gòu)設計。

如圖2所示，該旋噴樁3作業(yè)平臺結(jié)構(gòu)設計包括一組鋼板樁2、鋼平臺5及旋噴樁機6，所述鋼板樁2分兩側(cè)平行設置形成圍堰支護，鋼板樁2底面伸至圍堰基底以下，鋼板樁2頂面高于水面，所述鋼板樁2頂面架設型鋼龍骨8，所述鋼平臺5固定于型鋼龍骨8上，所述鋼平臺5上預設有相應的作業(yè)孔，所述旋噴樁機6安設于作業(yè)孔上。

更優(yōu)的，所述鋼板樁2可沿圍堰兩側(cè)設置多個，相鄰鋼板樁2的鄰邊相互咬合。

更優(yōu)的，所述型鋼龍骨8為工字型鋼龍骨。

利用基坑支護的鋼板樁2作為旋噴樁3作業(yè)平臺的支座，在其上搭設旋噴樁3作業(yè)平臺，作業(yè)平臺的設置擺脫了常規(guī)作業(yè)所環(huán)境嚴重影響的束縛，實現(xiàn)了基底加固的無水作業(yè)和作業(yè)面的平整度及硬度，提高了成樁質(zhì)量。同時整個作業(yè)平臺由型鋼和鋼板拼裝制作而成，方便安裝和拆卸，可以反復周轉(zhuǎn)使用。

3、旋噴樁3作業(yè)平臺的龍骨8設置。

如圖3及圖4所示，基坑支護結(jié)構(gòu)因地質(zhì)硬度的不同導致鋼板樁2頂面標高參差不齊，如果想要作業(yè)平臺處于水平狀態(tài)，需設置一對型鋼龍骨8。通過加 設鋼板墊片9或割除鋼板樁2長度，將兩根龍骨8調(diào)整至水平，并用角鋼10將龍骨8固定于鋼板樁2上。

4、旋噴樁3作業(yè)平臺面板的設計

如圖5所示，施工高壓旋噴樁3的架空鋼平臺5采用鋼板做面板，面板上按照設計的旋噴樁3間距和孔徑預先開孔，工作孔11孔徑略大于旋噴樁3鉆桿直徑。避免了傳統(tǒng)施工逐樁放樣的繁瑣，提高了工作效率。

進一步的，如圖6所示，所述鋼平臺5背面設置橫肋7及縱肋4進行加固。橫肋7應在鋼板開孔后布置，可避免與孔位沖突，并根據(jù)載重量調(diào)整橫肋及縱肋根數(shù)。

進一步的，如圖7所示，為降低平臺面的起重吊裝難度，鋼平臺5由兩塊乃至多塊面板相拼而成，所述拼合方式包括卡接、焊接、鉚接，或僅通過鋼材面板與型鋼龍骨之間的連接進行拼合固定。

進一步的，在開孔及設置橫肋及縱肋后，還包括采用鉚接、焊接的方式，將鋼平臺固定于型鋼龍骨上，接縫處采用角鋼等墊片連接。

進一步的，所述旋噴樁機6可隨作業(yè)孔位置挪動，所述鋼平臺5及龍骨8可于鋼板樁2頂面挪動。

三、旋噴樁3施工平臺的力學可行性分析

(1)作業(yè)平臺旋噴樁3施工總荷載

①、恒載：4m*6m*5mm的鋼板的重量約為1噸，即10KN

②、活載：旋噴樁機6+操作人員+機具震動力，約為2噸，即20KN

③、集中力：標準值Pk＝Pg+Pq＝10+20＝30KN

設計值Pd＝Pg*γG+Pq*γQ＝10*1.2+20*1.4＝40KN

(2)鋼平臺5型鋼縱肋4[25a受力驗算

①、支座反力 RA＝RB＝Pd/2＝20KN

②、最大彎矩Mmax＝Pd*L/4＝40KNM

③、彎曲正應力 σmax＝Mmax/(γx*Wx)＝94.76N/mm2<抗彎設計值f:215N/mm2滿足要求！

④、剪應力 τA＝τB＝RA*Sx/(Ix*tw)＝11.49N/mm2<抗剪設計值fv:125N/mm2滿足要求！

⑤、最大撓度 fmax＝Pk*L^3/48*1/(E*I)＝3.87mm<撓度控制值[v]:L/250(22mm)滿足要求！

(3)平臺龍骨8工字鋼I32a受力驗算

①、恒載：鋼板+[25a槽鋼的重量約為1.5噸，即15KN

②、活載：旋噴樁機6+操作人員+機具震動力，約為2噸，即20KN

③、集中力：標準值Pk＝Pg+Pq＝15+20＝35KN

設計值Pd＝Pg*γG+Pq*γQ＝15*1.2+20*1.4＝46KN

④、內(nèi)力計算結(jié)果

支座反力 RA＝RB＝Pd/2＝23KN

最大彎矩 Mmax＝Pd*L/4＝78.2KN.M

⑤、強度及剛度驗算結(jié)果

彎曲正應力 σmax＝Mmax/(γx*Wx)＝107.62N/mm2<抗彎設計值f:215N/mm2滿足要求！

剪應力 τA＝τB＝RA*Sx/(Ix*tw)＝8.75N/mm2<抗剪設計值fv:125N/mm2滿足要求！

最大撓度 fmax＝Pk*L^3/48*1/(E*I)＝10.04mm<撓度控制值[v]:L/250(26mm)滿足要求！

(4)拉森IV型鋼板樁2(支座)的受力驗算

①、強度驗算

拉森IV型鋼板樁2尺寸為：寬400mm，高170mm，厚15.5mm，截面面積96.99cm²，慣性矩Ix＝4670cm4

σ＝F/S＝23*10^4/96.99＝2372KPa＝2.37MPa＜[σ]＝215MPa,滿足要求。

②、穩(wěn)定性驗算

P＝πEI/(μl)＝3.14^2*210*10^6*4670*10^-8/100＝1973.3KN

μ＝2(一端固定一段自由)

l＝3.5m(鋼板樁2自由端長度)

R＝23KN＜P＝1973.3KN，壓桿穩(wěn)定！

綜上所述，經(jīng)力學理論驗算，旋噴樁3作業(yè)平臺滿足施工要求。

四、鋼板樁2圍堰一體化架空加固施工技術標準

該技術經(jīng)多個項目的應用，總結(jié)出以下技術標準：

(1)鋼筋龍骨8型鋼型號、龍骨8間距、鋼板的厚度和支座的可靠性由計算確定，安全系數(shù)取1.2。

(2)鋼板上按樁位和間距開孔，開孔直徑≥鉆桿直徑2cm，開孔間距誤差±1cm。

(3)龍骨8間距誤差±1cm。

(4)旋噴樁3底和頂標高通過在鉆桿上設標記進行控制。鉆桿鉆收鉆長度＝平臺高程-樁底高程，鉆桿起鉆長度＝平臺高程-樁頂高程。

收樁標識標高誤差+1cm，起鉆標識標高誤差-1cm。

(5)打樁平臺應安裝平整，高差應≤2cm。

通過以上實施例可以看出，本發(fā)明通過水下軟基高壓旋噴樁3處理，采用在鋼板樁2圍堰上搭設整體移動式鋼平臺5進行不排水施工，解決了圍堰底施工需清淤及填筑墊層的問題，并且不排水施工使圍堰內(nèi)外水壓平衡，確保圍堰施工安全，加固后的地基，在后續(xù)施工抽水時，也可提高圍堰基坑的安全性，同時作業(yè)平臺可以反復周轉(zhuǎn)使用。施工高壓旋噴樁3的架空鋼平臺5采用鋼板做面板，面板上按照設計的旋噴樁3間距和孔徑預先開孔，避免了傳統(tǒng)施工逐樁放樣的繁瑣，提高了工作效率。

采用本發(fā)明能大幅降低其施工難度，提高施工效率，具有更好的安全性、經(jīng)濟性，且平臺材料能反復周轉(zhuǎn)使用，符合建筑節(jié)約要求，具有廣闊的應用前景。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和變動，這些改進和變動也視為本發(fā)明的保 護范圍。