专利名称：一种沉管隧道桩基础的施工方法
技术领域：
本发明涉及一种建筑基础的施工方法，特别涉及沉管隧道桩基础的施工方法。
背景技术：
随着城市的发展，在隧道建设时，一方面，要求增加所建隧道的车道数量；另一方面，隧道可建线位处，受隧道车道标高与道路连接坡标高的限制，采用沉管法修建隧道的优势凸显。沉管法隧道底部的基础工程非常重要，基础处理方案的选择是否合理，会直接影响沉管法隧道的投资、防水、变形、后期不均勻沉降等等。现有技术中，沉管法隧道底部常用的基础处理方法通常有刮铺法、喷砂法、灌砂法、囊袋法、注浆法等等。但是，在含砂量高，地质条件很差的江河、海底开挖沟槽时，存在水底土体稳定、淤积浮泥或底沙回淤等问题。据相关资料统计，采用桩基础处理较为理想。桩基础(含碎石桩)约占沉管法隧道总量的13% 左右ο根据已有的资料和工程实践可知道，在软土地区建造的沉管隧道，采用桩基础可有效控制隧道的总沉降量和隧道后期的不均勻沉降。但是，沉管隧道采用桩基础形式作为基础工程目前还存在不少技术问题需要解决。现有的沉管隧道桩基础采用单根桩桩顶标高调整的技术。单根桩桩顶标高调整的技术要求高，往往出现各根桩桩顶标高不一，这样各根桩各自所承受的压力不均勻。单根桩桩顶标高调整，处理时间过长，因此占用航道时间也长。大断面沉管隧道中心区域下部的桩顶标高调整时，需从水下引出大量的注浆管，每根注浆管与可调式桩顶的连接需由潜水员完成，很耗费人力物力财力。
发明内容
本发明的目的在于提出一种沉管隧道桩基础的施工方法，所述沉管隧道桩基础的施工方法中，所建造的沉管隧道桩基础包括多个集束型桩基础，并且在建造施工过程中，所述沉管隧道桩基础的标高可以方便地调整，所述沉管隧道桩基础的标高可以方便地达到设计标高，解决单根桩桩顶标高调整存在的各根桩桩顶标高不一、占用航道时间长、耗费人力物力财力的问题。本发明通过以下技术方案解决上述技术问题，达到本发明的目的。一种沉管隧道桩基础的施工方法，包括每个集束型桩基础的施工，所述每个集束型桩基础的施工包括以下工序a)打定位桩，使所述定位桩的顶面的标高高于施工时的水面标高；b)打多根基桩，使所述基桩的顶面的标高低于所述沉管隧道桩基础的设计标高；c)取预制的用于集束型桩基础的桩帽，所述用于集束型桩基础的桩帽包括周侧板、顶板、顶板通孔、吊装部，所述周侧板的内部可容纳所述多根基桩，所述顶板盖住所述周侧板的顶部开口并与所述周侧板成一体结构，所述顶板通孔设置在所述顶板上，所述顶板通孔连通所述周侧板的内部和外部，所述吊装部设置在所述顶板上，所述用于集束型桩基础的桩帽的高度值小于所述沉管隧道桩基础的设计标高值；
通过所述用于集束型桩基础的桩帽的吊装部吊起所述用于集束型桩基础的桩帽， 通过所述顶板通孔将所述用于集束型桩基础的桩帽套在所述定位桩上，所述用于集束型桩基础的桩帽盖住所述多根基桩，使所述用于集束型桩基础的桩帽的底面标高低于所述多根基桩的设计标高，所述用于集束型桩基础的桩帽的顶面标高低于所述沉管隧道桩基础的设计标高；d)围绕所述用于集束型桩基础的桩帽堆积碎石形成碎石堆；e)拔除所述定位桩；f)通过所述用于集束型桩基础的桩帽的吊装部吊起所述用于集束型桩基础的桩帽，提升所述用于集束型桩基础的桩帽，使所述用于集束型桩基础的桩帽的顶面标高达到所述沉管隧道桩基础的设计标高；g)通过所述用于集束型桩基础的桩帽的顶板通孔向所述用于集束型桩基础的桩帽内注入水泥混凝土；h)刮平高出所述顶板通孔的水泥混凝土。在本发明中，基准面是建造所述沉管隧道桩基础的水底地面。所述定位桩的顶面的标高是所述定位桩的顶面与所述基准面之间的距离。所述基桩的顶面的标高是所述基桩的顶面的与所述基准面之间的距离。所述用于集束型桩基础的桩帽的高度值是所述用于集束型桩基础的桩帽的底面与顶面之间的距离值；所述沉管隧道桩基础的设计标高值是设计中所述沉管隧道桩基础的顶面与所述基准面之间的距离值。所述用于集束型桩基础的桩帽的顶面标高是指所述用于集束型桩基础的桩帽的顶面与所述基准面之间的距离，所述沉管隧道桩基础的标高是指所述沉管隧道桩基础的顶面与所述基准面之间的距离。在本发明中，所述用于集束型桩基础的桩帽可以适应不同直径的基桩，因为所述周侧板的内部可容纳所述多根基桩，并且所述用于集束型桩基础的桩帽的高度值小于所述沉管隧道桩基础的设计标高值，所以可以建造集束型桩基础，并可以通过调整所述用于集束型桩基础的桩帽的顶面标高来调整所述沉管隧道桩基础的标高。因为设置有所述顶板通孔，所以可以方便地向所述用于集束型桩基础的桩帽中灌注水泥混凝土。所述吊装部的设置，便于吊起所述用于集束型桩基础的桩帽并将所述用于集束型桩基础的桩帽安装在预定位置，也便于提升所述用于集束型桩基础的桩帽，以通过调整所述用于集束型桩基础的桩帽的顶面标高来调整所述沉管隧道桩基础的标高。因为设置有吊装部，所以可以在水面之上进行调整所述用于集束型桩基础的桩帽的顶面标高的操作。在本发明的沉管隧道桩基础的施工方法中，所述用于集束型桩基础的桩帽盖住了所述多根基桩，所以提升所述用于集束型桩基础的桩帽的顶面标高即是提升所述沉管隧道桩基础的标高。因为所述碎石堆由所述碎石围绕所述用于集束型桩基础的桩帽堆积而成，所以当提升所述用于集束型桩基础的桩帽的时候，所述碎石即可自动滚落在所述用于集束型桩基础的桩帽之下，为所述用于集束型桩基础的桩帽垫底。向所述用于集束型桩基础的桩帽内注入所述水泥混凝土，这样就将所述多根基桩和所述用于集束型桩基础的桩帽连为一体。采用本发明沉管隧道桩基础的施工方法，无需调整单根桩桩顶标，不存在各根桩桩顶标高不一的问题；调整用于集束型桩基础的桩帽的顶面标高，比调整各根桩桩顶标高所占用的航道时间更短，并且不需要潜水员下水操作及引出注浆管，更加节省人力物力财力。
在本发明的沉管隧道桩基础的施工方法中，优选地，所述工序a)中，所述定位桩通过GPS定位。在本发明的沉管隧道桩基础的施工方法中，优选地，所述用于集束型桩基础的桩帽还包括桁架，所述桁架设置在所述周侧板内部，所述桁架连接所述周侧板。所述桁架能起加强作用。进一步，所述桁架是钢桁架。所述钢桁架可以作为所述沉管隧道桩基础的劲性钢筋。在本发明的沉管隧道桩基础的施工方法中，优选地，所述周侧板的底部为刃脚。所述刃脚具有就位导向作用，向所述用于集束型桩基础的桩帽中注入水泥混凝土时，所述刃脚使所述水泥混凝土更容易包裹到所述用于集束型桩基础的桩帽底部周边。在本发明的沉管隧道桩基础的施工方法中，优选地，所述顶板通孔设置在所述顶板的中心，所述顶板是变截面，所述顶板的厚度从所述顶板的周缘向所述顶板的中心变小， 所述顶板的下表面自所述顶板的周缘至所述顶板的中心为向上倾斜状。这样的形状有利于加强所述顶板的强度。注入所述水泥混凝土时，这样的形状有利于一些垃圾沿所述用于集束型桩基础的桩帽的下表面向上走，直至从所述顶板通孔走出所述用于集束型桩基础的桩帽。在本发明的沉管隧道桩基础的施工方法中，优选地，所述周侧板是圆柱形板或多边柱形板，所述顶板是与所述周侧板对应的圆形板或多边形板。所述多变柱形如三角柱形、 长方柱形、正方柱形、菱柱形、正五边柱形、正六边柱形、正八边柱形等等。进一步，在本发明的沉管隧道桩基础的施工方法中，优选地，所述周侧板是钢筋水泥混凝土圆柱形板，所述顶板是钢筋水泥混凝土圆形板；或者所述周侧板是圆柱形钢板，所述顶板是圆形钢板。在本发明的沉管隧道桩基础的施工方法中，优选地，所述基桩是管桩或者碎石桩。以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以使本领域的技术人员充分地了解本发明的目的、特征和效果。
图1是具体实施方式
中的沉管隧道桩基础的施工方法所用的用于集束型桩基础的桩帽的结构示意图；图2是具体实施方式
中的沉管隧道桩基础的施工方法所建造的沉管隧道桩基础的结构示意图；图3是具体实施方式
中沉管隧道桩基础的施工方法实施过程中沉管隧道桩基础的一个结构示意图。
具体实施例方式如图1所示，实施本发明的沉管隧道桩基础的施工方法，需要一种用于集束型桩基础的桩帽1，用于集束型桩基础的桩帽1包括周侧板11、顶板12、顶板通孔13、吊装部14 和桁架15。周侧板11的内部可容纳多根基桩。周侧板11的底部为刃脚111。周侧板11是钢筋混凝土圆柱形板。顶板12盖住周侧板11的顶部开口并与周侧板11成一体结构。顶板12是钢筋混凝土圆形板。顶板通孔13设置在顶板12上，顶板通孔13连通周侧板11的内部和外部。顶板通孔13设置在顶板12的中心，顶板12是变截面，顶板12的厚度从顶板 12的周缘向顶板12的中心变小，顶板12的下表面自顶板12的周缘至顶板12的中心为向上倾斜状。吊装部14设置在顶板12上，吊装部14可以是预埋的吊装板或预埋的挂钩，在本具体实施方式
中，吊装部14是预埋的吊装板，吊装板是设置有挂孔的钢板。桁架15设置在周侧板11内部，桁架15连接周侧板11。桁架15的材质是钢。用于集束型桩基础的桩帽1的高度值小于沉管隧道桩基础的设计标高值。这种用于集束型桩基础的桩帽1的建造方法包括如下步骤1)扎周侧板11的钢筋骨架，扎顶板12的钢筋骨架；2)将桁架15设置(如焊接)在周侧板11的钢筋骨架上(当然，本步骤也可以在下述的步骤5)之后实施)；3)将顶板12的钢筋骨架和周侧板11的钢筋骨架扎在一起；4)设置好周侧板11和顶板12的模板；5)浇筑水泥混凝土，成型。兼参见图2。实施本发明的沉管隧道桩基础的施工方法，能建造一种沉管隧道桩基础，这种沉管隧道桩基础包括多个集束型桩基础，每个集束型桩基础包括用于集束型桩基础的桩帽1、多根基桩2、碎石堆3、水泥混凝土 4。用于集束型桩基础的桩帽1是如本具体实施方式
所述的用于集束型桩基础的桩帽1。每个集束型桩基础包括的基桩2的数目可以根据荷载条件进行调整，一般为6 8 根，基桩2是管桩或碎石桩。兼参见图3，图3显示的一个集束型桩基础包括6根管桩21、 22、23、24、25、26，6 根管桩 21、22、23、24、25、26 围绕定位桩 6 分布，6 根管桩 21、22、23、24、 25,26与定位桩6的距离相等，相邻的两根管桩(如管桩21和管桩22)之间的距离相等； 图3显示的集束型桩基础的桁架包括两根纵向桁架151、152，一根横向桁架153。纵向桁架 151、152和横向桁架153连接周侧板11。用于集束型桩基础的桩帽1盖住基桩2。在本具体实施方式
中，每个用于集束型桩基础的桩帽1盖住六根基桩2。碎石堆3围绕用于集束型桩基础的桩帽1堆积。水泥混凝土 4填充在用于集束型桩基础的桩帽1中。本发明的沉管隧道桩基础的施工方法，是先在设计用于沉放沉管隧道的隧址开挖相应的沟槽，然后施工建设每个集束型桩基础，每个集束型桩基础的施工包括以下工序a)打定位桩6，定位桩6的顶面的标高高于施工时的水面标高，即定位桩6露出水面，这样便于后面的工序施工；定位桩6通过GPS定位，以保证整个集束型桩基础及集束型桩基础的基桩的准确定位；b)打多根基桩2，每根基桩2的顶面的标高都低于沉管隧道桩基础的设计标高，各根基桩2的顶面的标高可以不同；多根基桩2的定位，如果基桩2是管桩，可以用事先预制好的定位架定位；定位架包括插杆、多根悬臂、多个定位圈，每个悬臂的一端均与插杆连接， 每个悬臂的另一端均与一个定位圈连接，定位圈之间的相对位置与所要定位的基桩2之间的相对位置吻合，定位圈的大小正好能套住基桩2 ；使用时，将插杆插在定位桩6的桩孔中， 将基桩2插进定位圈，打下基桩2，即实现了基桩2的准确定位；c)取预制的如本具体实施方式
所述的用于集束型桩基础的桩帽1，用于集束型桩基础的桩帽1的顶板通孔13内径等于定位桩6的外径，通过用于集束型桩基础的桩帽1的吊装部14吊起用于集束型桩基础的桩帽1，通过顶板通孔13将用于集束型桩基础的桩帽1套在定位桩6上，用于集束型桩基础的桩帽1盖住基桩2，此时用于集束型桩基础的桩帽1 的底面标高比基桩2的设计标高低0 1500mm，用于集束型桩基础的桩帽1的顶面标高低于沉管隧道桩基础的设计标高，整个操作在水面之上进行；d)围绕用于集束型桩基础的桩帽1堆积碎石形成碎石堆3，具体实施时，围绕用于集束型桩基础的桩帽1倾倒碎石即可实现围绕用于集束型桩基础的桩帽1堆积碎石；e)拔除定位桩6 ；f)在水面通过用于集束型桩基础的桩帽1的吊装部14吊起用于集束型桩基础的桩帽1，慢速提升用于集束型桩基础的桩帽1，让碎石多点(多于三点)自动填入用于集束型桩基础的桩帽1的周侧板11的刃脚111之下，使用于集束型桩基础的桩帽1的顶面标高达到沉管隧道桩基础的设计标高，误差可控制在士 50mm，整个操作在水面之上进行；g)在顶板通孔13中插入浇捣混凝土的导管，通过用于集束型桩基础的桩帽1的顶板通孔13向用于集束型桩基础的桩帽1内注入水泥混凝土 4，水泥混凝土 4会自动在圆柱形的用于集束型桩基础的桩帽1中扩散成圆柱状，一些垃圾则沿用于集束型桩基础的桩帽 1的下表面向上走，直至从顶板通孔13走出用于集束型桩基础的桩帽1 ；h)刮平高出顶板通孔13的水泥混凝土 4。用于集束型桩基础的桩帽1可以在工厂中批量预制，以便于每个集束型桩基础同时开工建造。当然，周侧板11的形状也可以为多边柱形，如三角柱形、长方柱形、正方柱形、菱柱形、正五边柱形、正六边柱形、正八边柱形等等。顶板12的形状也可以与周侧板相应的多边形。周侧板11、顶板12的材质也可以为钢。以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
权利要求
1.一种沉管隧道桩基础的施工方法，其特征在于，包括每个集束型桩基础的施工，所述每个集束型桩基础的施工包括以下工序a)打定位桩，使所述定位桩的顶面的标高高于施工时的水面标高；b)打多根基桩，使所述基桩的顶面的标高低于所述沉管隧道桩基础的设计标高；c)取预制的用于集束型桩基础的桩帽，所述用于集束型桩基础的桩帽包括周侧板、顶板、顶板通孔、吊装部，所述周侧板的内部可容纳所述多根基桩，所述顶板盖住所述周侧板的顶部开口并与所述周侧板成一体结构，所述顶板通孔设置在所述顶板上，所述顶板通孔连通所述周侧板的内部和外部，所述吊装部设置在所述顶板上，所述用于集束型桩基础的桩帽的高度值小于所述沉管隧道桩基础的设计标高值；通过所述用于集束型桩基础的桩帽的吊装部吊起所述用于集束型桩基础的桩帽，通过所述顶板通孔将所述用于集束型桩基础的桩帽套在所述定位桩上，所述用于集束型桩基础的桩帽盖住所述多根基桩，使所述用于集束型桩基础的桩帽的底面标高低于所述多根基桩的标高，所述用于集束型桩基础的桩帽的顶面标高低于所述沉管隧道桩基础的设计标高；d)围绕所述用于集束型桩基础的桩帽堆积碎石形成碎石堆；e)拔除所述定位桩；f)通过所述用于集束型桩基础的桩帽的吊装部吊起所述用于集束型桩基础的桩帽，提升所述用于集束型桩基础的桩帽，使所述用于集束型桩基础的桩帽的顶面标高达到所述沉管隧道桩基础的设计标高；g)通过所述用于集束型桩基础的桩帽的顶板通孔向所述用于集束型桩基础的桩帽内注入水泥混凝土；h)刮平高出所述顶板通孔的水泥混凝土。
2.如权利要求1所述的沉管隧道桩基础的施工方法，其特征在于所述工序a)中，所述定位桩通过GPS定位。
3.如权利要求1所述的沉管隧道桩基础的施工方法，其特征在于，所述用于集束型桩基础的桩帽还包括桁架，所述桁架设置在所述周侧板内部，所述桁架连接所述周侧板。
4.如权利要求3所述的沉管隧道桩基础的施工方法，其特征在于，所述桁架是钢桁架。
5.如权利要求1所述的沉管隧道桩基础的施工方法，其特征在于，所述周侧板的底部为刃脚。
6.如权利要求1所述的沉管隧道桩基础的施工方法，其特征在于，所述顶板通孔设置在所述顶板的中心，所述顶板是变截面，所述顶板的厚度从所述顶板的周缘向所述顶板的中心变小，所述顶板的下表面自所述顶板的周缘至所述顶板的中心为向上倾斜状。
7.如权利要求1所述的沉管隧道桩基础的施工方法，其特征在于，所述周侧板是钢筋水泥混凝土圆柱形板，所述顶板是钢筋水泥混凝土圆形板。
8.如权利要求1所述的沉管隧道桩基础的施工方法，其特征在于，所述周侧板是圆柱形钢板，所述顶板是圆形钢板。
9.如权利要求1所述的沉管隧道桩基础的施工方法，其特征在于所述基桩是管桩。
10.如权利要求1所述的沉管隧道桩基础的施工方法，其特征在于所述基桩是碎石桩。
全文摘要
本发明涉及一种建筑基础的施工方法，特别涉及沉管隧道桩基础的施工方法。一种沉管隧道桩基础的施工方法，包括每个集束型桩基础的施工，所述每个集束型桩基础的施工包括以下工序a)打定位桩；b)打多根基桩；c)将用于集束型桩基础的桩帽套在所述定位桩上；d)堆积碎石；e)拔除所述定位桩；f)提升所述用于集束型桩基础的桩帽；g)注入水泥混凝土；h)刮平。本发明解决了现有的沉管隧道桩基础的施工方法中，单根桩桩顶标高调整存在的各根桩桩顶标高不一、占用航道时间长、耗费人力物力财力的问题。
文档编号E02D27/12GK102155022SQ201110103569
公开日2011年8月17日 申请日期2011年4月25日 优先权日2011年4月25日
发明者潘国庆 申请人:上海市城市建设设计研究院