一种软土地层基坑的开挖方法 |
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| 申请号 | CN202210152172.5 | 申请日 | 2022-02-18 | 公开(公告)号 | CN114718074A | 公开(公告)日 | 2022-07-08 |
| 申请人 | 中交上海航道局有限公司; | 发明人 | 回恒酉; 姜聪宇; 吴松华; 包江; 杨中锋; 方路; 刘宇飞; 吴春勇; 胡玉龙; 贾洪斌; 李嘉振; 陈志刚; 王强; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种软土 地层 基坑的开挖方法，其特征在于：包括以下步骤：1)基坑支护桩施工：根据基坑尺寸测量出支护桩的打设 位置 ，根据测量位置先打设竖向的柱状桩，柱状桩超出地面一定的高度，在柱状桩之间打设竖向的 板桩 ，板桩的下沉高度与柱状桩下沉标高一致，在支护桩的外侧设置围檩。本发明在支护桩上搭设沿基坑宽度方向的栈桥，且该栈桥能够沿基坑的长度方向相对基坑移动，采用吊车将挖机吊至栈桥上，进行基坑开挖，挖机的前进、后退通过栈桥的移动来实现，因挖机与软土地层不直接 接触 ，避免了挖机的深陷，不需要传统的“挖‑晒‑挖”的工艺，施工工期缩短且设备的利用率提高，位于栈桥上的挖机作业空间增大，更有利于基坑的开挖。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种软土地层基坑的开挖方法，其特征在于：包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种软土地层基坑的开挖方法技术领域[0001] 本发明属于工程技术领域，具体涉及一种软土地层基坑的开挖方法。 背景技术[0002] 软黏土、淤泥地层统称为软土地层，在滨海地区、沿河附近地区，软黏土、淤泥地层分布较为广泛，地层特性主要表现在层土呈流塑状、含水量高、孔隙比大、灵敏度高，压缩性高、强度低，具有触变和流变特性，自稳能力极差。 [0003] 在软黏土、淤泥地层上开挖基坑，技术要求较高，通常是先做好支护，然后再进行开挖，而且对于含水率较大的土层，为避免挖机和运输车与土层直接接触后深陷，开挖一般采用边挖边晒、待水分流失形成干土后再进行挖装运输。“挖‑晒‑挖”施工工艺中的“晒”工艺需停工等待时间较长且不确定性较大，不但无法满足本工程的施工工期要求，而且施工机械设备效率较低。对于软黏土地层，在做好支护的情况下，由于软土流变特性，随着基坑暴露时间越久，基坑围护结构的位移变形越大，同时在开挖过程中随着基坑深度的增加，挖机及运输车产生的侧压力影响越来越大，使基坑围护结构破坏变形，易引发基坑失稳。而对于淤泥地层，因负荷越大沉降越大，挖机及运输车难以开至合适位置开挖，同时因基坑宽度小、基坑开挖深度深、水平支撑繁多等问题制约，导致挖机的作业空间有限，难以开挖。软黏土、淤泥地层基坑开挖易受扰动，强度会迅速降低，卸荷时会产生较大回弹，对围护结构施工、基坑开挖很不利，因此，施工过程应尽量减少对基坑周边及基坑内部土体的扰动。 [0004] 因此，针对现有的软土地层基坑的开挖方法需要进一步改进。 发明内容[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种挖机与软土地层不直接接触、减小基坑侧压力且利于开挖的软土地层基坑的开挖方法。 [0006] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种软土地层基坑的开挖方法，其特征在于：包括以下步骤： [0007] 1)基坑支护桩施工：根据基坑尺寸测量出支护桩的打设位置，根据测量位置先打设竖向的柱状桩，柱状桩超出地面一定的高度，在柱状桩之间打设竖向的板桩，板桩的下沉高度与柱状桩下沉标高一致，在支护桩的外侧设置围檩； [0008] 2)架设栈桥、基坑开挖：栈桥沿基坑的宽度方向搭设在支护桩上，且该栈桥能够沿基坑的长度方向相对基坑移动，采用吊车将挖机吊至栈桥上，进行基坑开挖，挖机的前进、后退通过栈桥的移动来实现； [0009] 3)设置渣土传送机、渣土运送：将渣土传送机放置到基坑外围，挖机将渣土送至渣土传送机上，通过渣土传送机将渣土输送至位于渣土传送机远离基坑一侧的运输车上。 [0010] 栈桥的设计方式有多种，作为优选，所述栈桥包括： [0011] 轨道，呈H型，数量为两条，两轨道沿基坑的长度方向分别设置在基坑两侧的支护桩上方，支护桩插设在轨道底部的开槽内； [0012] 桥体，沿基坑的宽度方向搭设在两轨道上，供挖机的放置； [0013] 转动轮，设置在桥体的底部且位于桥体的两侧，该转动轮位于轨道顶部的开槽内； [0014] 驱动装置，与转动轮驱动相连，驱动转动轮在轨道内沿基坑的长度方向移动。 [0015] 进一步，作为优选，所述驱动装置为设置在桥体上的电机，该电机的电机轴绕设有传动带；所述桥体与转动轮之间设置有连接组件，所述连接组件包括支撑杆、轴承以及转动轴，所述支撑杆设置在桥体底部，所述轴承设置在支撑杆的底端，所述支撑杆与轴承的外侧壁固定，所述转动轴穿设在轴承内并与轴承的内侧壁固定，所述转动轮固定在转动轴上，所述转动轴与电机轴之间通过传动带传动连接。 [0016] 为利于对桥体的定位，利于挖机的开挖，作为优选，所述轨道与转动轮之间设置有刹车装置，所述刹车装置包括开设在轨道上的第一刹车孔、开设在转动轮上的第二刹车孔以及固定销，所述固定销穿设在第一刹车孔、第二刹车孔内将转动轮定位在轨道上。 [0017] 为利于适配不同宽度的基坑，作为优选，所述桥体为可伸缩结构，桥体沿基坑的宽度方向可伸缩调节。通过对桥体宽度的调节，始终保持转动轮位于轨道顶部的凹槽内。 [0018] 进一步，作为优选，所述桥体包括两块且沿基坑宽度方向间隔设置的支撑架，两支撑架之间设置有液压千斤顶，该液压千斤顶沿基坑宽度方向设置而调节两支撑架之间的间距。通过液压千斤顶的伸缩控制两支撑架之间的间距，从而实现桥体宽度的调节。 [0019] 渣土传送机的设计有多种，作为优选，所述渣土传送机包括： [0020] 壳体，呈封闭的中空结构，该壳体上设置有进料斗以及出料口； [0021] 传送装置，设置在壳体内，该传送装置的一端从出料口伸出，将加入所述进料斗内的渣土从出料口排出； [0022] 第一驱动装置，与传送装置驱动相连； [0023] 履带式行走机构，设置在壳体的底部且位于壳体的两侧； [0024] 第二驱动装置，与履带式行走机构驱动相连。 [0025] 进一步，作为优选，所述第一驱动装置设置在壳体上，该第一驱动装置包括第一电机、设置在第一电机上的第一输出轴、绕设在第一输出轴上的第一传动皮带；所述传送装置包括与壳体相连、沿进料斗到出料口方向间隔设置的轴承、穿设在轴承内并与轴承固定连接的第一传动轴、绕设在第一传动轴外侧的传送带，所述第一传动轴与第一输出轴通过第一传动皮带传动连接。 [0026] 进一步，作为优选，所述第二驱动装置设置在壳体上，该第二驱动装置包括第二电机、设置在第二电机上的第二输出轴、绕设在第二输出轴上的第二传动皮带；所述履带式行走机构包括设置在壳体底部一侧的滚轮、与滚轮相连的第二传动轴以及绕设在滚轮外侧的履带，所述第二传动轴与第二输出轴通过第二传动皮带传动连接。 [0027] 作为优选，所述步骤2)中，基坑开挖采用分层开挖，开挖后，在支护桩内侧设置沿基坑长度方向的纵向围檩；基坑内设置有沿基坑宽度方向的横向支撑，支撑的两端与围檩固定，支撑为多个且沿基坑的长度方向间隔设置，相邻支撑之间的间距在4～6m，支撑的标高高差不大于30mm，支撑两端头的标高差不大于20mm及支撑长度的1/600，柱状桩的垂直度偏差不大于基坑开挖深度的1/100，支撑与柱状桩的轴线偏差不大于50mm，支撑水平轴线偏差不大于30mm。 [0028] 与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明在支护桩上搭设沿基坑宽度方向的栈桥，且该栈桥能够沿基坑的长度方向相对基坑移动，采用吊车将挖机吊至栈桥上，进行基坑开挖，挖机的前进、后退通过栈桥的移动来实现，因挖机与软土地层不直接接触，避免了挖机的深陷，不需要传统的“挖‑晒‑挖”的工艺，施工工期缩短且设备的利用率提高，而且位于栈桥上的挖机作业空间增大，更有利于基坑的开挖。在基坑外围设置渣土传送机，挖机将渣土送至渣土传送机上，通过渣土传送机将渣土输送至位于渣土传送机远离基坑一侧的运输车上，与运输车相比，渣土传送机的重量要轻很多，渣土传送机的设置降低了基坑支护侧向土压力，防止渣土运输车陷入淤泥，降低了对基坑支护桩的破坏变形，提高了整个施工过程的安全性。附图说明 [0029] 图1为本发明实施例中栈桥的剖面图。 [0030] 图2为本发明实施例中桥体的结构示意图。 [0031] 图3为本发明实施例中刹车装置的结构示意图。 [0032] 图4为本发明实施例中的渣土传送机的结构示意图。 [0033] 图5为本发明实施例中的渣土传送机的结构示意图。 [0034] 图6为本发明实施例中栈桥、渣土传送机在施工现场的布置示意图。 [0035] 图7为本发明实施例中支护桩的结构示意图。 [0036] 图8为本发明实施例中挖机的开挖示意图(开挖至第一层)。 [0037] 图9为本发明实施例中挖机的开挖示意图(开挖至第二层)。 [0038] 图10为本发明实施例中挖机的开挖示意图(开挖至第三层)。 具体实施方式[0039] 以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。 [0040] 本实施例中软土地层基坑的开挖方法，包括以下步骤： [0041] 1)基坑支护桩9施工：根据基坑尺寸测量出支护桩9的打设位置，根据测量位置先打设竖向的柱状桩91，柱状桩91超出地面一定的高度，在柱状桩91之间打设竖向的板桩92，板桩92的下沉高度与柱状桩91下沉标高一致，在支护桩9的外侧设置围檩93。参见图7，本实施例支护桩9采取PC工法组合桩，工法采用钢管桩(柱状桩91)与拉森钢板桩(板桩93)组合连接，形成一个整体的钢质连续墙体组合结构，是一种绿色施工的可回收式钢质连续墙。 [0042] 2)架设栈桥、基坑开挖：参见图6，栈桥1a沿基坑1c的宽度方向搭设在支护桩9上，且该栈桥1a能够沿基坑1c的长度方向相对基坑移动，采用吊车将挖机1d吊至栈桥1a上，进行基坑1c开挖，挖机1d的前进、后退通过栈桥1a的移动来实现；参见图8‑图10，基坑开挖采用分层开挖，开挖后，在支护桩9内侧设置沿基坑1c长度方向的纵向围檩；基坑1c内设置有沿基坑1c宽度方向的横向支撑94，支撑94的两端与围檩固定，支撑94为多个且沿基坑1c的长度方向间隔设置，相邻支撑94之间的间距在5m，支撑94的标高高差不大于30mm，支撑94两端头的标高差不大于20mm及支撑94长度的1/600，柱状桩91的垂直度偏差不大于基坑1c开挖深度的1/100，支撑94与柱状桩91的轴线偏差不大于50mm，支撑94水平轴线偏差不大于30mm。 [0043] 3)设置渣土传送机、渣土运送：将渣土传送机1b放置到基坑1c外围，挖机1d将渣土送至渣土传送机1b上，通过渣土传送机1b将渣土输送至位于渣土传送机远离基坑1c一侧的运输车1e上，参见图6。 [0044] 参见图1、图2、图3为本发明栈桥1a的一个优选实施例，该栈桥1a包括轨道1、桥体2、转动轮3、驱动装置4、连接组件5以及刹车装置8。 [0045] 轨道1呈H型，数量为两条，两轨道1沿基坑1c的长度方向分别设置在基坑1c两侧的支护桩9上方。轨道1包括多节沿基坑1c长度方向首尾连接的钢轨11，钢轨11之间的连接优选可拆装连接。轨道1上、下凹槽内高5cm，PC工法组合桩上端可卡入轨道1底部的凹槽内，PC工法组合桩承载轨道1的负荷，每节钢轨11为5m，分节架设。 [0046] 桥体2沿基坑1c的宽度方向搭设在两轨道1上，桥体2的两端分别搭设在两轨道1上，桥体2供挖机1d的放置，桥体2为可伸缩结构，桥体2包括两块且沿基坑1c宽度方向间隔设置的支撑架21，两支撑架21之间设置有液压千斤顶6，该液压千斤顶6沿基坑1c宽度方向设置而调节两支撑架21之间的间距，液压千斤顶6的数量为多个，沿基坑1c的长度方向间隔设置。栈桥1a的宽度调整到转动轮3刚好卡入轨道1的顶部卡槽。桥体2上方铺设钢板22，钢板22表面粗糙，挖机1d放置在其上方，挖机1d履带与其直接接触，表面粗糙防止挖机滑移。 [0047] 转动轮3设置在桥体2的底部且位于桥体2的两侧，本实施例中，桥体2每侧的转动轮3为两个(图中未示出)，转动轮3位于轨道1顶部的凹槽内。 [0048] 驱动装置4为设置在桥体2上的电机，该电机的电机轴42绕设有传动带41。 [0049] 连接组件5设置在桥体2与转动轮3之间，连接组件5包括支撑杆51、轴承52以及转动轴53。支撑杆51设置在桥体2的底部，轴承52设置在支撑杆51的底端，支撑杆51与轴承52的外侧壁焊接固定，转动轴53穿设在轴承52内并与轴承52的内侧壁焊接固定，该转动轴53与电机轴42通过传动带41传动连接，驱动转动轮3在轨道1上沿基坑的长度方向移动。 [0050] 刹车装置8包括开设在轨道1上的第一刹车孔81、开设在转动轮3上的第二刹车孔82以及固定销83，固定销83穿设在第一刹车孔81、第二刹车孔82内将转动轮3定位在轨道1上。第一刹车孔81沿轨道1的长度方向间隔设置，第二刹车孔82沿转动轮3的周向间隔设置。 [0051] 参见图5、图6所示为本发明可移动的渣土传送机的一个优选实施例，该可移动的渣土传送机包括：壳体10、传送装置20、第一驱动装置30、履带式行走机构40、第二驱动装置50、固定装置70以及升降装置80。 [0052] 壳体10呈封闭的中空结构，该壳体10的顶部设置有进料斗101、侧壁上开设有出料口。 [0053] 传送装置20设置在壳体10内，该传送装置20的一端从出料口伸出，将加入进料斗101内的渣土从出料口排出，传送装置20设置在壳体10内避免传送过程中渣土的洒落。传送装置20包括与壳体10相连、沿进料斗101到出料口方向间隔设置的轴承201、穿设在轴承201内并与轴承201固定连接的第一传动轴202、绕设在轴承201外侧的传送带203。本实施例中，轴承201的数量为两个，分别为第一轴承2001和第二轴承2002，第一轴承2001位于壳体10的内侧，第一轴承2001的外侧与壳体10焊接固定，第二轴承2002位于出料口的外侧，与升降装置80相连，第二轴承2002能够相对壳体10上下移动，第一传动轴202焊接在第一轴承2001和第二轴承2002的内侧，。 [0054] 第一驱动装置30设置在壳体10上，该第一驱动装置30包括第一电机303、设置在第一电机303上的第一输出轴31、绕设在第一输出轴301上的第一传动皮带302，其中一第一传动轴202与第一输出轴31通过第一传动皮带302传动连接。 [0055] 履带式行走机构40设置在壳体10的底部且位于壳体10的两侧，履带式行走机构40包括设置在壳体10底部一侧的滚轮401、与滚轮401相连的第二传动轴402以及绕设在滚轮401外侧的履带403。本实施例中，壳体10底部每侧的滚轮401数量为两个，相应地，第二传动轴402的数量为2个。 [0056] 第二驱动装置50设置在壳体10上，该第二驱动装置50包括第二电机503、设置在第二电机503上的第二输出轴501、绕设在第二输出轴501上的第二传动皮带502，其中一第二传动轴402与第二输出轴501通过第二传动皮带502传动连接。 [0057] 升降装置80设置在壳体10的外侧，本实施例中升降装置80为液压千斤顶，液压千斤顶与第二轴承2002之间通过连接杆90连接，具体为，第二轴承2002与连接杆90焊接在一起，升降装置80控制连接杆90的升降从而驱动第二轴承2002相对壳体10上下移动，调节传送装置20伸出出料口一端距离地面的高度，满足不同高度的运输车。 |
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