珊瑚礁管廊基坑的施工系统及其建造方法与流程

本发明涉及一种珊瑚礁管廊基坑的施工系统及其建造方法。

背景技术：

远海海域中造礁珊瑚、珊瑚藻主要成分为钙质砂(土)。钙质砂通常是指海洋生物(珊瑚、海藻、贝壳等)成因的富含碳酸钙或其它难溶碳酸盐类物质的特殊岩土介质。它的主要矿物成分为碳酸钙，是长期在饱和的碳酸钙溶液中，经物理、生物化学及化学作用过程(其中包括有机质碎屑的破碎和胶结过程，以及一定的压力、温度和溶解度的变化过程)，而形成的一种与陆相沉积物有很大差异的碳酸盐沉积物。由于其沉积过程大多未经长途搬运，保留了原生生物骨架中的细小孔隙等原因，形成的土颗粒多孔隙(含有内孔隙)、形状不规则、易破碎、颗粒易胶结等，使得其工程力学性质与一般陆相、海相沉积物相比有较明显的差异。

远海岛礁具有高温、高湿、高盐、高辐射、高强度，缺水、缺材料，环境恶劣、资源匮乏、远离大陆的特点。珊瑚礁工程建设涉及到礁体的工程地质、水动力环境、礁体砂土体特征、砂土层的力学特性、礁体的稳定性等内容，对于像机场跑道等这样的大型岛礁工程，还需要论证填筑人工岛和建筑地基的稳定性，以及需要解决大型工程建设所需的建筑材料短缺问题。管廊是一种埋设于地面以下的供管道、电缆等设施通过的设施，一般现在地面挖设基坑，在基坑中埋设管廊，在远海岛礁上实施管廊基坑及管廊安装作业时，由于礁体砂土比较松散且容易渗水，所以需要对基坑两侧的土体进行支护；基坑挖设好之后，需要通过门式起重机向基坑中吊装一段段的管廊并将这些管廊拼接在一起。一方面，由于礁体砂土比较松散，门式起重机难以直接在地面上行驶，如果在地面上为门式起重机铺设轨道，耗材会很多，材料运输成本及施工成本也很大。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种珊瑚礁管廊基坑的施工系统及其建造方法，能够方便地在远海珊瑚礁土质条件下对管廊基坑进行施工，成本较低。

为实现上述目的，本发明提供一种珊瑚礁管廊基坑的施工系统，采用如下技术方案：一种珊瑚礁管廊基坑的施工系统，包括设置于基坑两侧的第一排支护桩和第二排支护桩，第一排支护桩的顶部设有第一支撑轨道，第二排支护桩的顶部设有第二支撑轨道，所述第一支撑轨道和第二支撑轨道相互平行，所述第一支撑轨道和第二支撑轨道用于支承门式起重机的行走轮，门式起重机用于向基坑中吊装施工用料。

优选地，所述第一支撑轨道设置于第一排支护桩顶部的围囹上；所述第二支撑轨道设置于第二排支护桩顶部的围囹上。

优选地，所述第一排支护桩包括沿第一支撑轨道长度方向依次排布的支护桩，第二排支护桩包括沿第二支撑轨道长度方向依次排布的支护桩；所述支护桩的一侧具有沿竖直方向延伸的锁扣钢管，锁扣钢管上具有沿竖直方向延伸的长豁口，支护桩的另一侧连接有沿竖直方向延伸的工字钢；所述工字钢的一个翼板焊接在支护桩的外侧壁上，工字钢的腹板夹在相邻支护桩上的长豁口中，工字钢的另一个翼板位于锁扣钢管的内腔中。

优选地，所述锁扣钢管长豁口的两侧焊接有加强钢板，加强钢板沿竖直方向延伸。

优选地，所述长豁口、支护桩中心及工字钢的腹板沿直线对齐。

优选地，所述支护桩为钢管桩。

与本发明的一种珊瑚礁管廊基坑的施工系统相应地，本发明还提供一种珊瑚礁管廊基坑的施工系统的建造方法，采用如下技术方案：一种珊瑚礁管廊基坑的施工系统的建造方法，用于建造上述技术方案或其任一优选的技术方案所述的珊瑚礁管廊基坑的施工系统，包括如下步骤：

1)选定基坑位置，并准备好施工作业面；

2)在基坑的一侧沿基坑的长度方向完成第一排支护桩的打桩施工；在基坑的另一侧沿基坑的长度方向完成第二排支护桩的打桩施工；

3)在第一排支护桩的顶部沿基坑的长度方向设置第一支撑轨道；在第二排支护桩的顶部沿基坑的长度方向设置第二支撑轨道；

4)门式起重机驶入第一支撑轨道和第二支撑轨道进行施工。

优选地，所述第一排支护桩包括沿第一支撑轨道长度方向依次排布的支护桩，第二排支护桩包括沿第二支撑轨道长度方向依次排布的支护桩；所述支护桩的一侧具有沿竖直方向延伸的锁扣钢管，锁扣钢管上具有沿竖直方向延伸的长豁口，支护桩的另一侧连接有沿竖直方向延伸的工字钢；所述工字钢的一个翼板焊接在支护桩的外侧壁上，工字钢的腹板夹在相邻支护桩上的长豁口中，工字钢的另一个翼板位于锁扣钢管的内腔中；

在步骤2)中，打下第一排支护桩或打下第二排支护桩时，按照如下步骤进行作业：

a)完成第一根支护桩的打桩施工之后，将第二根支护桩上的工字钢腹板对准第一根支护桩上的长豁口并对第二根支护桩进行打桩施工；

b)在第一根支护桩和第二根支护桩上远离基坑的一侧连接一根横梁，然后在横梁上远离基坑的一侧打下一根限位桩，限位桩抵在横梁的侧面；

c)然后再依次完成剩余的支护桩的打桩施工，从而完成基坑一侧的支护桩的施工；各支护桩与其相邻的支护桩之间通过所述工字钢及锁扣钢管相互衔接。

优选地，在步骤2)中，打下第一排支护桩或打下第二排支护桩时，按照如下步骤进行作业：

I)从基坑其中一侧长度方向的两端同时向中间进行支护桩的施工；

II)当基坑一侧长度方向的两端的施工支护桩距离为10个桩距时，对随后施工的支护桩的桩位进行检测并调整，以使最后施工的两个支护桩的工字钢能够插入长豁口。

优选地，在所述步骤2)中，完成相邻的两根支护桩的打桩施工之后，在已经插入工字钢的锁扣钢管中注入砂浆。

如上所述，本发明涉及的一种珊瑚礁管廊基坑的施工系统及其建造方法，具有以下有益效果：由于在基坑两侧分别设有第一排支护桩和第二排支护桩，第一排支护桩的顶部设有第一支撑轨道，第二排支护桩的顶部设有第二支撑轨道，第一支撑轨道和第二支撑轨道相互平行，第一支撑轨道和第二支撑轨道用于支承门式起重机的行走轮，门式起重机用于向基坑中吊装施工用料；这样，第一排支护桩和第二排支护桩顶部作为支撑门式起重机的坚实基础，就无需再另行为门式起重机修建支承基础。从而能够节约材料，减少施工成本。

附图说明

图1显示为本发明的一种珊瑚礁管廊基坑的施工系统的结构示意图，沿基坑的长度方向观察；

图2显示为支护桩及连接于其侧面的锁扣钢管的横截面示意图；

图3显示为支护桩及连接于其侧面的工字钢的横截面示意图；

图4显示为支护桩及连接于其侧面的锁扣钢管、工字钢的横截面示意图；

图5显示为对合拢桩进行高压旋喷桩施工的示意图。

元件标号说明

1 基坑 8 锁扣钢管

2 第一排支护桩 9 长豁口

3 第二排支护桩 10 工字钢

4 第一支撑轨道 11 翼板

5 第二支撑轨道 12 腹板

6 门式起重机 13 高压旋喷桩

7 支护桩

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，本发明提供一种珊瑚礁管廊基坑的施工系统，包括设置于基坑1两侧的第一排支护桩2和第二排支护桩3，第一排支护桩2的顶部设有第一支撑轨道4，第二排支护桩3的顶部设有第二支撑轨道5，所述第一支撑轨道4和第二支撑轨道5相互平行，所述第一支撑轨道4和第二支撑轨道5用于支承门式起重机6的行走轮，门式起重机6用于向基坑1中吊装施工用料。由于在基坑1两侧分别设有第一排支护桩2和第二排支护桩3，第一排支护桩2的顶部设有第一支撑轨道4，第二排支护桩3的顶部设有第二支撑轨道5，第一支撑轨道4和第二支撑轨道5相互平行，第一支撑轨道4和第二支撑轨道5用于支承门式起重机6的行走轮，门式起重机6用于向基坑1中吊装诸如管廊14等施工用料；这样，第一排支护桩2和第二排支护桩3顶部作为支撑门式起重机6的坚实基础，就无需再另行为门式起重机6修建支承基础。从而能够节约材料，减少施工成本。

围囹是水下基础施工用的临时围水设施，以便于作业人员进行施工作业，围囹是指在基础里四周起支撑的围护圈梁，围囹一般设置在支护桩7的顶部，作为一种优选的实施方式，所述第一支撑轨道4设置于第一排支护桩2顶部的围囹上；所述第二支撑轨道5设置于第二排支护桩3顶部的围囹上。这样，可以在支护桩7的顶部设置现浇围囹，围囹兼做纵向的轨道梁，第一支撑轨道4和第二支撑轨道5设置在围囹上。

在本发明的一种珊瑚礁管廊基坑的施工系统中，所述第一排支护桩2包括沿第一支撑轨道4长度方向依次排布的支护桩7，第二排支护桩3包括沿第二支撑轨道5长度方向依次排布的支护桩7；作为一种优选的实施方式，如图2至图4所示，所述支护桩7的一侧具有沿竖直方向延伸的锁扣钢管8，锁扣钢管8上具有沿竖直方向延伸的长豁口9，支护桩7的另一侧连接有沿竖直方向延伸的工字钢10；所述工字钢10的一个翼板11焊接在支护桩7的外侧壁上，工字钢10的腹板12夹在相邻支护桩7上的长豁口9中，工字钢10的另一个翼板11位于锁扣钢管8的内腔中。这样，相邻的两个支护桩7之间通过锁扣钢管8和工字钢10衔接锁扣，各支护桩7之间连接紧密，相互支持。优选地，所述支护桩7为采用钢管桩，为了阻止水流入到锁扣钢管8中，作为一种优选的实施方式，完成相邻的两根支护桩7的打桩施工之后，在相邻的两根支护桩7之间及已经插入工字钢10的锁扣钢管8中注入砂浆，砂浆采用高流动性低强砂浆，砂浆成分包括水泥、粉煤灰、水和水玻璃，重量配比为：水泥:粉煤灰:水:水玻璃＝56:508:338:560。向锁扣钢管8中注入砂浆之前先用高压水枪对锁口钢管内进行清理，然后再用高流动性低强砂浆注入锁扣钢管8。为了加强锁扣钢管8上的长豁口9处的强度，可以在所述锁扣钢管8长豁口9的两侧焊接有加强钢板，加强钢板沿竖直方向延伸，长豁口9两侧每隔一米焊接一道加强钢板，板厚1cm。作为一种优选的实施方式，如图4所示，所述长豁口9、支护桩7中心及工字钢10的腹板12沿直线对齐。

与本发明的一种珊瑚礁管廊基坑的施工系统相应地，本发明还提供一种珊瑚礁管廊基坑的施工系统的建造方法，用于建造上述技术方案或其任一优选的技术方案所述的珊瑚礁管廊基坑的施工系统，包括如下步骤：

1)选定基坑位置，并准备好施工作业面；

2)在基坑的一侧沿基坑1的长度方向完成第一排支护桩2的打桩施工；在基坑的另一侧沿基坑1的长度方向完成第二排支护桩3的打桩施工；

3)在第一排支护桩2的顶部沿基坑1的长度方向设置第一支撑轨道4；在第二排支护桩3的顶部沿基坑1的长度方向设置第二支撑轨道5；

4)门式起重机6驶入第一支撑轨道4和第二支撑轨道5进行施工。

本发明的一种珊瑚礁管廊基坑的施工系统的建造方法当然也具有上述本发明的一种珊瑚礁管廊基坑的施工系统的有益效果，此处不再赘述。

在本发明的一种珊瑚礁管廊基坑的施工系统的优选实施方案中，所述第一排支护桩2包括沿第一支撑轨道4长度方向依次排布的支护桩7，第二排支护桩3包括沿第二支撑轨道5长度方向依次排布的支护桩7；所述支护桩7的一侧具有沿竖直方向延伸的锁扣钢管8，锁扣钢管8上具有沿竖直方向延伸的长豁口9，支护桩7的另一侧连接有沿竖直方向延伸的工字钢10；所述工字钢10的一个翼板11焊接在支护桩7的外侧壁上，工字钢10的腹板12夹在相邻支护桩7上的长豁口9中，工字钢10的另一个翼板11位于锁扣钢管8的内腔中。在建造这种优选方案的珊瑚礁管廊基坑的施工系统时，在上述步骤2)中，打下第一排支护桩2或打下第二排支护桩3时，按照如下步骤进行作业：

a)完成第一根支护桩7的打桩施工之后，将第二根支护桩7上的工字钢10腹板12对准第一根支护桩7上的长豁口9并对第二根支护桩7进行打桩施工；

b)在第一根支护桩7和第二根支护桩7上远离基坑的一侧连接一根横梁，然后在横梁上远离基坑的一侧打下一根限位桩，限位桩抵在横梁的侧面；

c)然后再依次完成剩余的支护桩7的打桩施工，从而完成基坑1一侧的支护桩7的施工；各支护桩7与其相邻的支护桩7之间通过所述工字钢10及锁扣钢管8相互衔接。

作为一种优选的实施方式，在步骤2)中，打下第一排支护桩2或打下第二排支护桩3时，按照如下步骤进行作业：

I)从基坑1其中一侧长度方向的两端同时向中间进行支护桩7的施工；

II)当基坑1一侧长度方向的两端的施工支护桩7距离为10个桩距(桩距指的是两个相邻支护桩之间的中心距)时，对随后施工的支护桩7的桩位进行检测并调整，以使最后施工的两个支护桩7的工字钢10能够插入长豁口9。

作为一种优选的实施方式，在所述步骤2)中，完成相邻的两根支护桩7的打桩施工之后，在已经插入工字钢10的锁扣钢管8中注入砂浆。这样可以阻止水流入到锁扣钢管8中并透过支护桩7之间的缝隙流入基坑1中。

在进行基坑施工之前，先进行准备工作：先开挖导流渠，将海水引离施工作业面；填筑土壤围堰，创造施工作业面；机械设备和加工材料等进场；装卸支护采用两点吊，并注意保护锁扣钢管8，防止锁扣钢管8变形，支护桩7分层堆放在平坦坚固的场地上(场地进行压实处理)，每层堆放的支护桩7数量不超过3层，各层间垫枕木，垫木间距为3-4米，且上、下层垫木应在同一垂直线。水域施工时，陆上采用25T汽车吊配合转运吊装，配合水域具有锁扣钢管8的支护桩7的施工。陆域锁口钢管支护桩7采用120t履带吊配合APE200-6振动锤作为打桩机械。钢管桩施工顺序：从一侧逐根施工，直至水域锁口钢管支护桩7全部打完。打桩前，在支护桩7的内外侧和锁扣钢管8上涂抹黄油混合物油膏(重量配合比为：黄油：沥青：干锯末：干粘土＝2：2：2：1)，以减少插打时的摩阻力，并加强防渗性能。先用起重船将钢管桩吊至桩位处进行插桩，测量人员配合定位，插桩时要使锁扣钢管8上的长豁口9与相邻支护桩7上的工字钢10对准，插入后在支护桩7的桩顶固定振动锤，加以锤击。打桩时有两个环节至关重要：一是第一根支护桩7的插打，二是合拢处支护桩7的处理。第一根支护桩7、第二根支护桩7必须保证位置准确且竖直；打完第二根支护桩7之后在第一根支护桩7和第二根支护桩7的外侧(远离基坑1的一侧)各焊接一根50cm长的14a工字钢作为横梁的支撑，将1根长6米的25a工字钢平放置上面作为横梁，并进行焊接固定，靠横梁外侧打设一根25a工字钢作为限位桩进行限位。打设第3、4、5根桩时，测量桩的外臂至25a工字钢距离以进行定位。

由于围堰较长，钢管桩之间的间距误差也较大，因此合拢处的支护桩7需要特别处理。打到基坑1出现夹角位置时，测好合拢点之间的距离，加长或缩短工字钢10的腹板12宽度，以此来调节钢管桩之间的距离，若距离过大，可再特别加工一两根支护桩7，使合拢能成功完成。当基坑1一侧长度方向的两端的施工支护桩7距离为10个桩距时，对随后施工的支护桩7的桩位进行检测并调整，以使最后施工的两个支护桩7的工字钢10能够插入长豁口9。合拢处的支护桩7不可能完全锁扣住，为保证合拢处支护桩7的桩位的质量，如图5所示，自下向上第三根支护桩7和第四根支护桩7进行对接合拢，在合拢处的桩位施作高压旋喷桩13，桩径800mm，桩中心间距600mm，施作二排，采用42.5R水泥，水灰比1.0，喷射压力20Mpa的砂浆进行旋喷，桩体平均水泥用量450kg/m。支护桩7施工完成后，进行开挖土方，进行管廊基坑1的施工，管廊安装施工完成之后，将支护桩7拔除。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。