兼具止水功能的双排桩结构及其施工方法与流程

本发明涉及双排桩支护技术领域，特别是涉及一种兼具止水功能的双排桩结构及其施工方法。

背景技术：

在城市建筑物密集区域进行基坑施工，既要保证基坑自身的稳定，又要考虑周边建筑物的安全，这就需要采用适当的支护方案对基坑周边土体的水平位移及沉降进行限制，同时，设置止水帷幕或降水井，对地下水进行控制。双排桩支护结构刚度大、强度高，可有效保证基坑自身及周边建筑物的安全，在深基坑工程中，被广泛应用。

目前双排桩比较传统的支护方式是在基坑周边布置两排间距较近的钢筋混凝土桩，两排桩中间，在垂直基坑方向通过现浇连梁连接，平行基坑方向通过现浇冠梁连接，双排桩与桩间土形成刚度较大的抗侧力结构体系，抵抗基坑外侧土体的水平位移，并保护邻近建筑物的安全。这种支护方式采用混凝土浇筑成型，施工周期长，工序复杂，且不可重复回收利用，易造成较大的材料浪费，而且不具备止水功能，需另设止水帷幕或降水井，施工周期长，费用高。

技术实现要素：

本发明提供一种钢管桩与混凝土桩相配合，具有优异止水性能，施工简捷高效，部分结构可拆卸回收再利用的兼具止水功能的双排桩结构及其施工方法。

解决的技术问题是：传统的双排桩结构为一次性施工的混凝土结构，施工工序复杂，工期长，且不可重复回收利用，材料浪费严重，且不具备止水功能。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明兼具止水功能的双排桩结构，包括前排的混凝土灌注桩，混凝土冠梁，后排的钢管桩以及位于混凝土灌注桩和钢管桩之间的止水帷幕，混凝土灌注桩之间通过冠梁连接；其特征在于：所述钢管桩之间通过l形的连接扣板可拆卸连接，所述混凝土灌注桩侧壁上沿桩轴向设置有锁口组件，锁口组件与混凝土灌注桩之间设置有注浆管；前后相对的混凝土灌注桩与钢管桩之间设置有连接短板。

本发明兼具止水功能的双排桩结构，进一步的，所述钢管桩顶部的外侧壁上相对位置分别设置有连接扣板，连接扣板沿钢管桩的长度方向设置，包括相互垂直的连接板和搭扣板，连接板的板面沿钢管桩的直径方向设置，且两个连接扣板的连接板位于同一平面内，搭扣板的内侧面与相邻钢管桩上对应的搭扣板的内侧面贴合设置。

本发明兼具止水功能的双排桩结构，进一步的，所述锁口组件为由一对相对设置的角钢围合而成的u形结构，两个角钢之间留有安装槽。

本发明兼具止水功能的双排桩结构，进一步的，所述角钢沿混凝土灌注桩的轴向设置，长度不小于1.5m，角钢一侧肢板的端部预埋设置在混凝土灌注桩内。

本发明兼具止水功能的双排桩结构，进一步的，所述注浆管的出浆口自上而下穿过锁口组件后，沿混凝土灌注桩轴向向下延伸至桩底位置。

本发明兼具止水功能的双排桩结构，进一步的，所述连接短板为厚度不小于6mm的矩形钢板，沿钢管桩的轴线方向设置，一侧的侧立端面与钢管桩外侧壁焊接固定，相对一侧的侧立边沿伸入锁口组件的安装缝内后与注浆管外侧壁焊接固定。

本发明兼具止水功能的双排桩结构，进一步的，所述止水帷幕为注浆加固后的土体。

本发明兼具止水功能的双排桩结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、工厂预制：根据施工需要，在工厂预制钢管桩和锁口组件，并运送至施工现场；

步骤二、前排桩施工：根据施工设计需求，进行精确的测量和定位，确定前后桩排的位置，成孔并灌注混凝土；

步骤三、后排桩施工：将钢管桩顶进打入土层中，并将注浆管穿过锁口组件下放至桩底；

步骤四、止水帷幕施工：通过注浆管在混凝土灌注桩与钢管桩之间进行注浆加固，加固后的土体形成止水帷幕；

步骤五、混凝土冠梁施工：在混凝土灌注桩顶部设置混凝土冠梁，混凝土浇筑成型；

步骤六、完成双排桩支护结构的施工后，进行基坑开挖和主体结构施工；

步骤七、在建筑物地下室部分的主体结构施工完成后，肥槽回填；

步骤八、回收钢管桩和锁口组件；

步骤九、回填级配砂石并夯固。

本发明兼具止水功能的双排桩结构的施工方法，进一步的，步骤三的具体施工步骤如下：

3.1、吊起钢管桩，调整钢管桩的角度和位置，使钢管桩两侧的连接板的板面沿基坑边线方向布置；

3.2、将注浆管的管头穿过相对混凝土灌注桩的锁口组件内；

3.3、旋挖钻机成孔，将钢管桩下放至土层内，同时，注浆管随着钢管桩的下放，贴合混凝土灌注桩逐步打入地层中。

本发明兼具止水功能的双排桩结构的施工方法，进一步的，步骤四的具体施工步骤如下：

4.1、将注浆泵与注浆管连接；

4.2、通过注浆泵将水泥净浆灌入注浆管，水泥净浆逐步渗入桩间土中；

4.3、水泥浆凝结硬化前，抽出注浆管；

4.4、泥净浆在桩间土中凝结硬化，形成止水帷幕。

本发明兼具止水功能的双排桩结构及其施工方法与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明兼具止水功能的双排桩结构采用混凝土灌注桩与钢管桩相结合的方式，将一次性施工结构与可拆卸结构结合，实现了部分结构的可回收再利用。本发明的可拆卸回收的主体为钢管桩部分，相邻钢管桩之间通过l形的连接扣板搭扣锁闭，在钢管桩之间形成可拆卸的z形连接结构，不仅可以快速的将钢管桩连为一体，在钢管桩打入土层的过程中即时形成了连接梁，替代了传统后排桩顶部的冠梁，大大减少了施工工序和现场工作量，降低了施工难度，提高了施工效率，而且钢管桩之间可拆卸连接，便于拆除回收再利用，减少了材料的浪费，大大降低了施工成本，节约了资源。

本发明通过连接短板连接相对的混凝土灌注桩和钢管桩，连接短板随着钢管桩的打入直接与混凝土灌注桩连接，替代传统双排桩中的连梁，实现了施工的一次性到位，大大减少了施工工序和工作量。

本方明在混凝土灌注桩上预埋设置有锁口组件，不仅可以与连接短板插接，实现混凝土灌注桩和钢管桩的连接，而且便于注浆管的定位和固定。注浆管向双排桩之间的土体进行注浆加固，形成止水帷幕，不仅起到止水的作用，而且可以有效加固桩间的土体，增加钢管桩之间的连接牢固性和稳定性，增强支护结构的支护效果。

下面结合附图对本发明的兼具止水功能的双排桩结构及其施工方法作进一步说明。

附图说明

图1为本发明兼具止水功能的双排桩结构的结构示意图；

图2为双排桩的结构示意图；

图3为双排桩的俯视图；

图4为单组双排桩的顶部的细节结构示意图；

图5为单组双排桩的俯视图。

附图标记：

1-混凝土灌注桩；2-混凝土冠梁；3-钢管桩；4-止水帷幕；5-连接扣板；51-连接板；52-搭扣板；6-锁口组件；7-注浆管；8-连接短板。

具体实施方式

如图1至图5所示，本发明兼具止水功能的双排桩结构包括前排的混凝土灌注桩1，混凝土冠梁2，后排的钢管桩3以及位于混凝土灌注桩1和钢管桩3之间的止水帷幕4，混凝土灌注桩1之间通过冠梁连接。

钢管桩3顶部的外侧壁上相对位置分别设置有相互配合搭扣的l形的连接扣板5，连接扣板5沿钢管桩3的长度方向设置，长度不短于1.5m，包括相互垂直的连接板51和搭扣板52，连接板51的板面沿钢管桩3的直径方向设置，两个连接扣板5的连接板51位于同一平面内；搭扣板52的内侧面与相邻钢管桩3上对应的搭扣板52的内侧面贴合设置，形成z形连接件，实现相邻钢管桩3的连接；搭扣板52的宽度不小于0.1m，连接扣板5替代传统双排桩中后排桩顶部的冠梁，有效将后排的钢管桩3连接为一体，同时锁扣式的可拆卸连接，便于钢管桩3的拆卸和回收再利用。

混凝土灌注桩1侧壁上沿桩轴向设置有锁口组件6，锁口组件6为由一对相对设置的角钢围合而成的u形结构，角钢沿混凝土灌注桩1的轴向设置，长度不小于1.5m，两个角钢之间留有安装槽，角钢一侧肢板的端部预埋设置在混凝土灌注桩1内，锁口组件6与混凝土灌注桩1之间设置有注浆管7，注浆管7的出浆口自上而下穿过锁口组件6后，沿混凝土灌注桩1轴向向下延伸至桩底位置。

前后相对的混凝土灌注桩1与钢管桩3之间设置有连接短板8，连接短板8为厚度不小于6mm的矩形钢板，沿钢管桩3的轴线方向设置，一侧的侧立端面与钢管桩3外侧壁焊接固定，相对一侧的侧立边沿伸入锁口组件6的安装缝内后与注浆管7外侧壁焊接固定；安装槽的宽度与连接短板8的厚度相适应。

止水帷幕4为注浆加固后的土体。

本发明兼具止水功能的双排桩结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、工厂预制：根据施工需要，在工厂预制钢管桩3和锁口组件6，并运送至施工现场；

将连接扣板5和连接短板8焊接固定在钢管桩3侧壁上，并将注浆管7焊接在连接短板8的外侧立面上。

步骤二、前排桩施工：根据施工设计需求，进行精确的测量和定位，确定前后桩排的位置，成孔并灌注混凝土，具体包括以下施工步骤：

2.1、以螺旋钻机成孔，孔径为0.6~1.5m，相邻孔中轴线之间的距离不宜大于孔径的2倍；

2.2、在钻孔内吊放钢筋笼，并在设计位置设置锁口组件6，锁口组件6与钢筋笼焊接固定；

2.3、浇筑混凝土并养护，完成混凝土灌注桩1的施工。

步骤三、后排桩施工：将钢管桩3顶进打入土层中，并将注浆管7穿过锁口组件6下放至桩底，具体按照以下方法进行施工；

3.1、吊起钢管桩3，调整钢管桩3的角度和位置，使钢管桩3两侧的连接板51的板面沿基坑边线方向布置；

3.2、将注浆管7的管头穿过相对混凝土灌注桩1的锁口组件6内；

3.3、旋挖钻机成孔，将钢管桩3下放至土层内，确保连接短板8顺利滑入安装槽内；与此同时，注浆管7随着钢管桩3的下放，贴合混凝土灌注桩1逐步打入地层中；

注浆管为直径不大于100mm的钢管，顶部为尖端设置，可快速顶进至桩底施工位置。

步骤四、止水帷幕4施工：通过注浆管7在混凝土灌注桩1与钢管桩3之间进行注浆加固，加固后的土体形成止水帷幕4，既起到止水的作用，同时又加固了桩间的土体，具体按照以下方法进行施工：

4.1、注浆泵与注浆管7连接，确保接口严密，不漏浆；

4.2、通过注浆泵将水泥净浆灌入注浆管7，水泥净浆逐步渗入桩间土中，在注浆的过程中，需严格控制水泥净浆的水灰比为0.4-0.45，并根据地层的不同选择适合的注浆压力、流速、渗透时间等参数，确保浆液粘度控制在80s~90s范围内，且封闭泥浆7d后立方体试块的抗压强度为0.3mpa~0.5mpa；

4.3、水泥浆凝结硬化前，抽出注浆管7；

4.4、水泥净浆在桩间土中凝结硬化，形成止水帷幕4。

步骤五、混凝土冠梁2施工：在混凝土灌注桩1顶部设置混凝土冠梁2，混凝土浇筑成型，混凝土冠梁2沿基坑边线方向设置，具体按照以下方法进行施工；

5.1、混凝土灌注桩1施工完成后，凿除桩头，漏出纵向钢筋；

5.2、绑扎冠梁钢筋，将冠梁钢筋与混凝土灌注桩1纵向钢筋绑扎在一起；

5.3、搭设冠梁模板，并浇筑混凝土；

5.4、混凝土强度等级达到设计要求后，拆除模板，冠梁施工完成。

步骤六、完成双排桩支护结构的施工后，进行基坑开挖和主体结构施工；

进行基坑内侧土层开挖，以及建筑物地下室部分的主体结构施工。

步骤七、在建筑物地下室部分的主体结构施工完成后，肥槽回填。

步骤八、回收钢管桩3、连接扣板5、连接短板8和锁口组件6；

按照顺序，依次拔出钢管桩3，回收钢管桩3、连接扣板5和连接短板8，并切割锁口组件6，取下回收再利用。

步骤九、回填级配砂石并夯固；

在原钢管桩3的位置回填级配砂石，并夯实坚固，完成双排桩的部分回收，可以留待下次重复再利用。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。