圍堰結構及其施工方法

圍堰結構及其施工方法
【專利摘要】本發明涉及一種圍堰結構及施工方法，該結構包括：兩排鋼板樁，并行插入水域底部土層中且之間形成圍合空間；圍檁，對稱橫設于兩排所述鋼板樁相背的外側通過拉桿固定于所述鋼板樁；土工膜，設于圍合空間內，且與兩排所述鋼板樁的內側及所述水域的底部土層貼合；土體結構，填覆于所述圍合空間內且被所述土工膜圍合。采用圍檁和拉桿夾設固定鋼板樁，省去了現有技術中的內支撐，減少了工程量，且圍堰結構的整體穩定性好，不受圍堰和內支撐焊接質量的影響，適用性廣且風險小。本發明具有施工周期短、工程造價低、施工質量易于保證且難度低等優點。
【專利說明】圍堰結構及其施工方法【技術領域】
[0001]本發明涉及隧道施工領域，尤指一種水域中鋼板樁圍堰結構及其施工方法。
【背景技術】
[0002]在淺埋式軟土隧道工程中，因軟土形成不了壓力拱，只能采用明挖法施工。采用明挖法施工時，需保證干作業施工環境，現有做法是采用圍堰技術將明挖法施工區域圍合起來，然后將施工區域內的水抽干，再進行明挖法施工。目前的圍堰方法可以分為兩類:圍堰現澆法施工和預制安裝法施工，但在水中通常采用圍堰現澆法施工，一般選擇土石圍堰、鋼筋混凝土沉井圍堰、鋼套箱圍堰、鋼板樁圍堰等。其中，土石圍堰常受到水深、圍堰范圍及施工現場條件限制，大的工程采用土石圍堰需要的土石量過大，具有施工難度大、造價高且工期長等不足。鋼筋混凝土沉井圍堰、鋼套箱圍堰也同樣具有工程造價高、工期長等不足。常規的鋼板樁圍堰施工方法，圍堰整體穩定性較差，適用性受到水深的限制，且圍堰和內支撐的構件焊接質量不 易保證，圍堰施工時風險大。

【發明內容】

[0003]本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種圍堰結構及其施工方法，解決現有鋼板樁圍堰施工中穩定性差、與內支撐焊接質量不易保證、施工風險大等問題。
[0004]實現上述目的的技術方案是:
[0005]本發明一種圍堰結構，包括:
[0006]兩排鋼板樁，并行插入水域底部土層中且相互之間形成圍合空間；
[0007]圍檁，對稱橫設于兩排所述鋼板樁相背的外側且通過拉桿固定于所述鋼板樁；
[0008]土工膜，設于所述圍合空間內，且與兩排所述鋼板樁相對的內側及所述水域的底部土層貼合；
[0009]土體結構，填覆于所述圍合空間內且被所述土工膜圍合。
[0010]采用圍檁和拉桿夾設固定鋼板樁，省去了現有技術中的內支撐，減少了工程量，且圍堰結構的整體穩定性好，不受圍堰和內支撐焊接質量的影響，適用性廣且風險小。鋼板樁、圍檁可以回收利用，不浪費鋼材，節約施工成本。土工膜及土體結構，增強圍檁結構的防滲效果，有效保證圍堰內工程的干作業施工。本發明具有施工周期短、工程造價低、施工質量易于保證且難度低等優點。
[0011]本發明圍堰結構的進一步改進在于，所述拉桿沿所述圍檁方向間隔設置。
[0012]本發明圍堰結構的進一步改進在于，所述拉桿為鋼筋。
[0013]本發明圍堰結構的進一步改進在于，所述鋼板樁穿過所述水域底部的泥炭質土層并埋入下一土層I至2米。
[0014]本發明圍堰結構的進一步改進在于，所述鋼板樁露出所述水域底部土層之上的長度與埋入所述水域底部土層中的長度比為1:1至1:2。
[0015]本發明一種圍堰結構的施工方法，包括:[0016]根據場地地質條件和防滲要求，確定鋼板樁的尺寸以及插入位置；
[0017]將兩排鋼板樁平行插入水域底部土層中，兩排所述鋼板樁之間形成有圍合空間；
[0018]設置土工膜以及圍檁，所述土工膜鋪設于所述圍合空間內并貼合于兩排所述鋼板樁相對的內側以及水域的底部土層，所述圍檁橫設于所述兩排鋼板樁相背的外側且通過拉桿固定于所述鋼板樁；
[0019]于土工膜之上填土，形成土體結構。
[0020]采用圍檁和拉桿夾設固定鋼板樁，省去了現有技術中的內支撐，減少了工程量，且圍堰結構的整體穩定性好，不受圍堰和內支撐焊接質量的影響，適用性廣且風險小。鋼板樁、圍檁可以回收利用，不浪費鋼材，節約施工成本。土工膜及土體結構，增強圍檁結構的防滲效果，有效保證圍堰內工程的干作業施工。本發明具有施工周期短、工程造價低、施工質量易于保證且難度低等優點。
[0021]本發明圍堰結構的施工方法的進一步改進在于，設置土工膜以及圍檁時，將圍檁固定于兩排所述鋼板樁相背的外側，再將土工膜鋪設于兩排所述鋼板樁相對的內側。
[0022]本發明圍堰結構的施工方法的進一步改進在于，插入鋼板樁時，采用先外側后內偵U、分段交叉前進施工。
[0023]本發明圍堰結構的施工方法的進一步改進在于，所述鋼板樁穿過所述水域底部的泥炭質土層，并埋入下一土層中I米至2米。
[0024]本發明圍堰結構的施工方法的進一步改進在于，所述鋼板樁露出所述水域底部土層之上的長度與埋入所述水域底部土層中的長度比為1:1至1:2。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本發明圍堰結構的剖面圖；
[0026]圖2為本發明圍堰結構的施工方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。
[0028]參閱圖1，顯示了本發明圍堰結構的剖面圖。本發明公開了一種在水域中采用鋼板樁的圍堰結構及方法，由兩側的圍堰結構將水隔開，在圍堰結構內進行隧道施工，完成后再拆除掉圍堰結構。本發明的圍堰結構為相對設置的鋼板樁，采用圍檁和拉桿固定，鋼板樁之間設置有土工膜以及土體結構，增加圍堰整體的穩定性，降低現有技術中的焊接質量帶來的風險，具有施工周期短，工程造價低，防滲效果好等優點。下面結合附圖對本發明圍堰結構及其施工方法進行說明。
[0029]參閱圖1，顯示了本發明圍堰結構的剖面圖。下面結合圖1對本發明圍堰結構進行說明。
[0030]如圖1所示，本發明圍堰結構，用于市政道路、橋梁工程以及水利工程等領域，將水域8阻擋，有效保證圍堰內工程的干作業施工。該圍堰結構包括兩排鋼板樁、圍檁3、拉桿4、土工膜5、以及土體結構6，兩排鋼板樁包括外側鋼板樁I和內側鋼板樁2，外側和內側是相對于圍堰結構內的施工區域設定的，外側鋼板樁I和內側鋼板樁2并行設置，外側鋼板樁I和內側鋼板樁2的下部插入水域中底部的土層內，且之間設有一定間距，外側鋼板樁I和內側鋼板樁2夾設形成有圍合空間。圍檁3對稱橫設于外側鋼板樁I和內側鋼板樁2的相背的外側表面，且位于外側鋼板樁I和內側鋼板樁2的上部，通過圍檁3擋設于鋼板樁中的兩排鋼板樁的外側，增加鋼板樁內各個鋼板間連接的穩定性。然后通過拉桿4貫穿圍檁3以及外側鋼板樁I和內側鋼板樁2，將圍檁3固定于外側鋼板樁I和內側鋼板樁2，拉桿4的兩端緊固于圍檁3的外側。通過拉桿4將圍檁3以及鋼板樁夾緊固定，增加圍堰結構的穩定性。土工膜5鋪設于圍合空間內，與外側鋼板樁I和內側鋼板樁2的相對的內側表面貼合，也與水域中的底部土層貼合，土體結構設于土工膜5之上，被土工膜5包覆，且置于圍合空間內，用于增強圍堰結構的穩定性以及防滲效果。
[0031]作為本發明一較佳實施方式，鋼板樁采用拉森鋼板樁，拉森鋼板樁之間相互咬合連接，為保證施工質量，第一根拉森鋼板樁必須插正，才能確保后續咬合的拉森鋼板樁的位置正確。本發明圍堰結構的外側鋼板樁I和內側鋼板樁2之間的間距為6米，外側鋼板樁I和內側鋼板樁2插入水域的底部土層時，穿過水域底部的泥炭質土層9，并伸入下一土層10中，伸入的長度為I米至2米深，作用為保證鋼板樁結構的穩定性。鋼板樁露出水域底部土層的部分與埋入水域底部土層的部分比為1:1至1:2。
[0032]作為本發明的一較佳實施方式，圍檁3為槽鋼，槽鋼尺寸優選25a，設于距鋼板樁頂端0.5米至I米的位置，兩條槽鋼夾設于兩排鋼板樁的外側，通過拉桿4貫穿槽鋼以及鋼板樁并緊固于槽鋼的外側，將槽鋼和鋼板樁夾緊固定。較佳地，拉桿4為鋼筋，采用規格為Φ20至Φ28的鋼筋，沿圍檁3的方向間隔設置，以I米至1.5米的間距設置鋼筋，鋼筋貫穿圍檁3以及鋼板樁，鋼筋于圍檁3兩側的端部處固定，可以采用將鋼筋端部彎折貼合于圍檁3的表面進行固定，也可以在鋼筋端部形成外螺紋，通過帶有內螺紋的套筒或螺母螺合緊固。
[0033]作為本發明的一較佳實施方式，土工膜5設置于外側鋼板樁I和內側鋼板樁2之間夾設的圍合空間內時，土工膜5留有一定的余量，用于抵消填土后因泥炭土層壓縮下沉產生的變形量。土體結構6采用地方的優質粘土，該優質粘土將外側鋼板樁I和內側鋼板樁2之間夾設的圍合空間填滿，當鋼板樁以及土工膜的防滲效果不好時，土體結構6可以作為第三道防滲墻，增加了圍堰結構的防滲效果。
[0034]本發明圍堰結構在隧道施工中的應用過程為:根據隧道施工區域的地質條件以及防滲要求，確定好鋼板樁的尺寸以及插入比等參數，于設定的位置進行圍堰結構的施工，如圖1所示，圍堰結構設于隧道區域7的兩側，將水域8分隔開，使得隧道區域7內可以進行干作業施工。圍堰結構的鋼板樁沿隧道區域7的方向設置，將水域8中的水阻隔于鋼板樁的外側，當隧道區域7兩側的圍堰結構施工完畢后，將圍堰結構圍合的內部空間內的水抽干，然后就可以對隧道區域7進行干作業施工了。圍堰結構的鋼板樁的插入分段進行，每段為6米長，外側和內側的鋼板樁進行交叉順序施工，先施工外側鋼板樁I再施工內側鋼板樁2。然后于鋼板樁上橫設圍檁3，通過拉桿4將圍檁以及鋼板樁夾緊固定，鋼板樁之間鋪設土工膜5，再填入土體結構6于土工膜5之上，這樣就將水阻擋住了，可以對隧道區域7進行施工。隧道區域7的施工完畢后，即可拆除兩側的圍堰結構，拆除時，先清除拉桿4以上的土體結構6，然后拆除拉桿4和圍檁3，再交叉順序拆除內側鋼板樁2和外側鋼板樁1，最后清除剩余的土體結構。
[0035]本發明圍堰結構的有益效果為:[0036]采用圍檁以及拉桿夾設固定并列設置的鋼板樁，圍堰的穩定性好，且減少了工程量，避免了現有的圍堰和內支撐構件因焊接質量存在的風險。
[0037]采用土工膜以及土體結構填充于兩排鋼板樁之間的空間，增加了鋼板樁圍堰結構的整體強度，且土體結構可作為防滲墻，提高了圍堰結構的防滲效果，有效保證通過圍堰結構圍合的工程區域內的干作業施工。
[0038]鋼板樁、拉桿以及圍檁待施工完成后，均可以回收再利用，合理利用資源，不浪費鋼材，節約施工成本。
[0039]本發明還具有施工周期短、工程造價低、施工質量易于保證且施工難度低等優點。
[0040]參閱圖2，顯示了本發明圍堰結構的施工方法的流程圖。下面結合圖2對本發明圍堰結構的施工方法進行說明。
[0041]如圖2所示，本發明圍堰結構的施工方法包括:
[0042]一種圍堰結構的施工方法，其特征在于，包括:
[0043]執行步驟S11，根據要求，確定鋼板樁的尺寸及設置位置。具體考慮施工現場的地質條件以及防滲要求，確定好鋼板樁的尺寸、位置以及插入比等施工參數。接著執行步驟S12。
[0044]執行步驟S12，將兩排鋼板樁并行插入水域底部土層中。結合圖1所示，將外側鋼板樁I和內側鋼板樁2并行插入水域底部的圖層中，插入時，確保鋼板樁的樁底穿過水域底部的泥炭質土層9，伸入下一土層10，伸入的長度為I米至2米深，較佳地，鋼板樁露出水域底部土層的部分與埋入水域底部土層的部分比為1:1至1:2。鋼板樁的施工順序為，先外后內、分段交叉前進施工，外側和內側是相對于施工區域7設定，靠近施工區域7處為內側，遠離施工區域7處為外側，該施工順序即每段插入鋼板樁的長度為6米，先插入一段6米長的外側鋼板樁，然后在插入6米長的內側鋼板樁，再繼續插入6米長的外側鋼板樁，如此反復交替直至鋼板樁達到設計要求的長度。作為本發明的一較佳實施方式，鋼板樁采用拉森鋼板樁，每個鋼板樁之間通過相互咬合連接。在施工第一根鋼板樁時，須保證第一根鋼板樁的位置正確，這樣才能確保后續咬合的鋼板樁位置的準確。外側鋼板樁I和內側鋼板樁2之間的間距較佳為6米，之間形成有圍合空間。鋼板樁的施工方向沿著隧道區域7的方向進行。接著執行步驟S13。
[0045]執行步驟S13，設置土工膜以及圍檁結合圖1所示，在鋼板樁的外側橫設圍檁3，圍檁3橫設于外側鋼板樁I和內側鋼板樁2相背的外側表面，圍檁3的設置方向沿著鋼板樁的施工方向，用于連接任一側的各個鋼板樁，增加單側鋼板樁的連接性。圍檁3較佳為槽鋼，優選25a槽鋼，設于距鋼板樁頂端0.5米至I米處。作為本發明的一較佳實施方式，圍檁3先簡單固定于鋼板樁之上，可以采用鎖固件將圍檁3固定于鋼板樁，或者還可以采用螺栓或螺釘將圍檁3固定于鋼板樁，然后鋪設土工膜。
[0046]將土工膜5鋪設于外側鋼板樁I的內側表面、水域底部土層表面、以及內側鋼板樁2的內側表面，土工膜5的作用為防止水滲入圍堰結構的內側。施工土工膜5時，先將土工膜5的兩端固定在兩側的鋼板樁上，然后在兩側鋼板樁之間形成圍合空間沉入土袋，用土袋將土工膜5貼合于水域底部土層表面，使土工膜5緊貼水底和鋼板樁。在鋪設土工膜5時，留有一定長度的富余量，以抵消填土后泥炭土層壓縮下沉的變形量。
[0047]通過拉桿4將圍檁3以及鋼板樁固定，將拉桿4貫穿圍檁3以及內側鋼板樁2和外側鋼板樁1，拉桿4的端部緊固于圍檁3的外側，通過拉桿4將圍檁3以及鋼板樁夾緊固定，防止鋼板樁由于后續內部填土而向外側漲開，增強了鋼板樁的穩固性。拉桿4沿圍檁3的方向間隔設置，較佳為沿圍檁3的方向以I米至1.5米間隔進行設置。拉桿4較佳為鋼筋，優選采用規格為Φ 20至Φ 28的鋼筋，沿圍檁3的方向間隔設置，以I米至1.5米的間距設置鋼筋，鋼筋于圍檁3兩側的端部處固定，可以采用將鋼筋端部彎折貼合于槽鋼的表面進行固定，也可以在鋼筋端部形成外螺紋，通過帶有內螺紋的套筒緊固。接著執行步驟S14。
[0048]執行步驟S14，于土工膜之上填土，形成土體結構。結合圖1所示，固定好拉桿4后，對兩側鋼板樁之間的圍合空間內填土，土工膜5將填土包覆起來,形成土體結構6。較佳地，采用地方優質粘土將圍合空間填滿。該土體結構形成了防滲墻，當鋼板樁和土工膜的防滲效果不好時，土體結構6可以增加圍堰結構的防滲功能，提高防滲效果。
[0049]采用圍堰結構進行施工時，通過圍堰結構將需要進行隧道施工的區域圍合起來，通過圍堰結構將水擋住，使得隧道施工區域可以進行干作業施工。通過上述方法對隧道區域7的兩側進行了圍堰結構施工，通過圍堰結構將水域8中的水阻擋于圍堰結構的外側，然后對圍堰結構內側抽水疏干，為干作業施工提供條件，對隧道區域7施工完畢后，在對兩側的圍堰結構進行拆除即可。拆除時，先清除拉桿4以上的土體結構6，然后拆除拉桿4和圍檁3，再交叉順序拆除內側鋼板樁2和外側鋼板樁1，最后清除剩余的土體結構。
[0050]本發明圍堰結構的施工方法的有益效果為:
[0051]采用圍檁以及拉桿夾設固定并列設置的鋼板樁，圍堰的穩定性好，且減少了工程量，避免了現有的圍堰和內支撐構件因焊接質量存在的風險。
[0052]采用土工膜以及土體結構填充于兩排鋼板樁之間的空間，增加了鋼板樁圍堰結構的整體強度，且土體結構可作為防滲墻，提高了圍堰結構的防滲效果，有效保證通過圍堰結構圍合的工程區域內的干作業施工。
[0053]鋼板樁、拉桿以及圍檁待施工完成后，均可以回收再利用，合理利用資源，不浪費鋼材，節約施工成本。
[0054]本發明還具有施工周期短、工程造價低、施工質量易于保證且施工難度低等優點。
[0055]以上結合附圖實施例對本發明進行了詳細說明，本領域中普通技術人員可根據上述說明對本發明做出種種變化例。因而，實施例中的某些細節不應構成對本發明的限定，本發明將以所附權利要求書界定的范圍作為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種圍堰結構,其特征在于,包括: 兩排鋼板樁，并行插入水域底部土層中且相互之間形成圍合空間； 圍檁，對稱橫設于兩排所述鋼板樁相背的外側且通過拉桿固定于所述鋼板樁； 土工膜，設于所述圍合空間內，且與兩排所述鋼板樁相對的內側及所述水域的底部土層貼合； 土體結構，填覆于所述圍合空間內且被所述土工膜圍合。
2.如權利要求1所述的圍堰結構，其特征在于，所述拉桿沿所述圍檁方向間隔設置。
3.如權利要求2所述的圍堰結構，其特征在于，所述拉桿為鋼筋。
4.如權利要求1至3任一項所述的圍堰結構，其特征在于，所述鋼板樁穿過所述水域底部的泥炭質土層并埋入下一土層I米至2米。
5.如權利要求4所述的圍堰結構，其特征在于，所述鋼板樁露出所述水域底部土層之上的長度與埋入所述水域底部土層中的長度比為1:1至1:2。
6.—種圍堰結構的施工方法,其特征在于,包括: 根據場地地質條件和防滲要求，確定鋼板樁的尺寸以及插入位置； 將兩排鋼板樁并行插入水域底部土層中，兩排所述鋼板樁之間形成有圍合空間； 設置土工膜以及圍檁，所述土工膜鋪設于所述圍合空間內并貼合于兩排所述鋼板樁相對的內側以及水域的底部土層，所述圍檁橫設于所述兩排鋼板樁相背的外側且通過拉桿固定于所述鋼板樁； 于土工膜之上填土，形成土體結構。
7.如權利要求6所述的圍堰結構的施工方法，其特征在于，設置土工膜以及圍檁時，將圍檁固定于兩排所述鋼板樁相背的外側，再將土工膜鋪設于兩排所述鋼板樁相對的內側。
8.如權利要求6所述的圍堰結構的施工方法，其特征在于，插入鋼板樁時，采用先外側后內側、分段交叉前進施工。
9.如權利要求8所述的圍堰結構的施工方法，其特征在于，所述鋼板樁穿過所述水域底部的泥炭質土層并埋入下一土層中I米至2米。
10.如權利要求9所述的圍堰結構的施工方法，其特征在于，所述鋼板樁露出所述水域底部土層之上的長度與埋入所述水域底部土層中的長度比為1:1至1:2。
【文檔編號】E02D19/04GK103981879SQ201410242244
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年6月3日 優先權日:2014年6月3日
【發明者】李向紅, 楊勇, 張耀三, 周毅 申請人:上海隧道工程股份有限公司