一种管道基坑钢板桩支护结构及其施工方法与流程

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1.本技术涉及管道基坑施工的领域，尤其是涉及一种管道基坑钢板桩支护结构及其施工方法。

背景技术：

2.水厂为实现自来水处理以及运输，在地下埋设多种水管道，由取水地点到水处理单元以及最后自来水向外输送等，都是由水管道来进行输送。
3.在进行供水管道铺装施工时，尤其是大直径管道，如dn1800钢管，往往会有管槽基坑的开挖以及基坑支护的搭建，而常见的管道基坑支护为钢板桩支护。
4.钢板桩是带有锁口的一种型钢，其截面有直板型、槽型和z字型，通过锁口的连接，钢板桩可自由组合形成一种连续紧密的挡土或挡水钢结构体。由于钢板桩自身强度高，容易打入坚硬土层，施工简单，安全性高，且可重复使用，故广泛应用于管道基坑支护施工中。
5.针对上述中的相关技术，发明人认为，钢板结构式围挡的抗外围土体的抵御面积较大，即要求承压能力较高，而现有钢板围挡的板状结构较为单薄，且锚固方式为简单插接于土体中，因此综合分析，钢板围挡承压能力有限。

技术实现要素：

6.为了提高支护的承压能力，本技术提供一种管道基坑钢板桩支护结构及其施工方法。
7.本技术提供的一种管道基坑钢板桩支护结构，采用如下的技术方案：一种管道基坑钢板桩支护结构，包括多根钢板件、槽形钢，所述钢板件包括主板，所述主板的宽度方向的两侧均同向倾斜弯折成型有翼板，所述钢板件呈“︹”字形，相邻钢板件的开口朝向相反设置，所述槽形钢的开口与所述钢板件的开口相对设置，所述槽形钢的侧边与所述钢板件连接，所述槽形钢与所述钢板件合围形成有困土腔。
8.通过采用上述技术方案，通过设置钢板件和槽形钢的组合，一来，形成类管状结构，抗弯性能和锚固稳定性大大提高，二来，形成有困土腔，以将困土腔内的致密土体作为钢板桩的一部分，即钢板桩形成类挡土墙结构，以共同抵御外围土体的压力，从而大大提高了承压能力；三来，钢板件和槽形钢的组合与土体的锚固面积增大，从而锚固稳定性增加。
9.可选的，将开口方向朝向管道基坑的所述槽形钢命名为第一槽形钢，所述第一槽形钢包括第一腹板和固定于第一腹板的宽度方向的两侧的第一侧板，其中第一腹板与对应钢板件的主板相对设置，第一侧板的侧边与所述翼板连接；所述第一侧板和第一腹板均倾斜设置，所述第一腹板与所述主板之间的水平距离从上到下逐渐增大，两个第一腹板之间的水平距离从上到下逐渐增大。
10.通过采用上述技术方案，一来，使得困土腔为下端大、上端小的形状，因此在第一槽形钢下插过程中，利用自身内表面的斜向积压，以将困土腔内的土体进行进一步密实，以形成上端小、下端大的土体，而密实的土体能够更进一步提高整体结构的抗侧压能力；二
来，由于困土腔内土体的形状，使得第一槽形钢的向上拆卸更加容易（类似于模具脱模过程），从而减少后续的拆卸难度；三来，第一腹板的外表面也为斜面，因此当外围土体的压力水平传导至第一腹板上时，会被第一腹板的外表面所引导分散，从而变相提高整体结构的抗侧压能力。
11.可选的，将开口方向背离管道基坑的所述槽形钢命名为第二槽形钢，所述第二槽形钢包括第二腹板和固定于第二腹板的宽度方向的两侧的第二侧板，其中第二腹板与对应钢板件的主板相对设置，第二侧板的侧边与所述翼板连接；所述第二侧板和第二腹板均竖直设置，所述第二腹板和第二侧板的内表面均为斜面，所述第二腹板的内表面与所述主板的内表面之间的水平距离从上到下逐渐增大，两个第二腹板的内表面之间的水平距离从上到下逐渐增大。
12.通过采用上述技术方案，一来，使得困土腔为下端大、上端小的形状，因此在第二槽形钢下插过程中，利用自身内斜面的斜向积压，以将困土腔内的土体进行进一步密实，以形成上端小、下端大的土体，而密实的土体能够更进一步提高整体结构的抗侧压能力；二来，由于困土腔内土体的形状，使得第二槽形钢的向上拆卸更加容易（类似于模具脱模过程），从而减少后续的拆卸难度；三来，第二槽形钢的外表面为竖直平面，因此在上拔拆卸过程中能够减少对已填充的管道基坑的扰动，从而安全性较高。
13.可选的，所述第一侧板垂直于相对应的所述钢板件的翼板的表面的中部位置；所述第二侧板垂直于相对应的所述钢板件的翼板的表面的中部位置。
14.通过采用上述技术方案，使得困土腔的横截面呈六边形，即困土腔的下开口更易供土体进入，而更多土体能够确保后期困土腔内的土体的密实性，进而提高整体结构的抗侧压能力。
15.可选的，所述第一侧板的侧边设有第一滑块，所述翼板设有供所述第一滑块竖向滑移的第一滑槽；所述第二侧板的侧边设有第二滑块，所述翼板设有供所述第二滑块竖向滑移的第二滑槽。
16.通过采用上述技术方案，使得第一槽形钢和第二槽形钢分别钢板件可拆离连接，因此当后期需要拆卸回收钢板桩时，可以先进行第一槽形钢和第二槽形钢的拆离，最后再拆离钢板件，如此一来，以极大减少对土体的扰动。
17.可选的，还包括用于往所述困土腔的外周侧喷洒土壤固化剂的固化剂释放结构。
18.通过采用上述技术方案，通过设置固化剂释放结构，一来，使得困土腔内的土体外表面较为致密稳定，以提高抗侧压能力，二来，以便于后续的上移拆卸，即减少拆卸过程中带动土体一并上移，有效减少扰动和减少拆卸难度。
19.可选的，所述固化剂释放结构包括固化剂罐、输送钢管，所述固化剂罐的输液端依次连接有电动泵和输送软管，所述槽形钢和所述钢板件均竖直开设有多个通孔，所述通孔的下端与所述困土腔通过所述槽形钢和所述钢板件的相对面所开设的通口连通，所述输送钢管的上端与所述输送软管连接，所述输送钢管的下端插入所述通孔内，且输送钢管的下端与所述通口连通。
20.通过采用上述技术方案，通过电动传输的方式，以将固化剂从固化剂罐内依次经过输送软管、输送钢管、通口，而进入困土腔内，并且由于通口位于槽形钢的下端，因此在槽形钢下移过程中，能够均匀释放固化剂，以便于困土腔内的土体外表面都能接触到固化剂，
以便于均匀固化；并且，输送钢管为可拆卸，即重复利用于不同槽形钢和钢板件中。
21.可选的，所述固化剂释放结构包括固化剂罐、设置于所述槽形钢的内表面的中部的按压式泵体，所述槽形钢开设有输送道，所述输送道的上端与所述固化剂罐通过输送软管连通，所述输送道的下端连通至所述困土腔，所述按压式泵体的吸排端与所述输送道的中部连通，所述按压式泵体的按压面与所述槽形钢的对应内表面平齐，且按压式泵体的按压方向垂直于所述槽形钢的对应内表面。
22.通过采用上述技术方案，由于槽形钢的内表面为倾斜面，因此当槽形钢下插过程中，土体的反作用力将稳定施加于按压式泵体的按压面上，从而转化于固化剂释放的动力；并且，槽形钢下插过程中为振动式下插，因此当槽形钢向上振动时，按压式泵体的按压面将快速脱离土体，即按压式泵体的按压面将失去土体压力作用，即按压式泵体的按压端将复位，以便于抽吸固化剂。
23.本技术提供的一种管道基坑钢板桩支护结构的施工方法，采用如下的技术方案：一管道基坑钢板桩支护结构的施工方法，包括以下步骤：s1、施工准备；s2、钢板桩打设：预先将槽形钢和对应的钢板件进行连接，然后采用单独打入法，沿管道基坑长度方向依次打设连接完毕的槽形钢和钢板件。
24.可选的，在s3步骤中，槽形钢与钢板件进行连接时，在开口背离管道基坑的槽形钢的下端绑扎固定锚索，锚索的另一端则向上穿过所述困土腔并延伸至槽形钢的上方，在将槽形钢和钢板件打入土体后，锚索的上端则沿远离管道基坑方向拉直，并利用锚杆固定于外围土体中。
25.通过采用上述技术方案，通过设置绷紧状态的锚索，其对钢板桩，以有效提高钢板桩的抗侧压能力。
26.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.通过设置钢板件和槽形钢的组合，一来，形成类管状结构，抗弯性能和锚固稳定性大大提高，二来，形成有困土腔，以将困土腔内的致密土体作为钢板桩的一部分，即钢板桩形成类挡土墙结构，以共同抵御外围土体的压力，从而大大提高了承压能力；2.通过限定第一槽形钢和第二槽形钢的形状，一来，以将困土腔内的土体进行进一步密实，更进一步提高整体结构的抗侧压能力；二来，减少后续的拆卸难度；三来，利用外斜面的引导分力，从而变相提高整体结构的抗侧压能力；3.通过设置固化剂释放结构，一来，使得困土腔内的土体外表面较为致密稳定，以提高抗侧压能力，二来，以便于后续的上移拆卸，即减少拆卸过程中带动土体一并上移，有效减少扰动和减少拆卸难度。
附图说明
27.图1是实施例1的整体结构示意图。
28.图2是实施例1的俯视状态的局部示意图。
29.图3是实施例1的第一槽形钢的剖视图。
30.图4是实施例1的第二槽形钢的剖视图。
31.图5是实施例2的固化剂释放结构的示意图。
32.图6是实施例3的槽形钢的剖视图。
33.图7是图6中a处的局部放大图。
34.附图标记说明：1、钢板件；2、槽形钢；3、横条；4、锚索；10、困土腔；11、主板；12、翼板；13、第一滑槽；14、第二滑槽；15、通孔；21、第一槽形钢；211、第一腹板；212、第一侧板；213、第一滑块；22、第二槽形钢；221、第二腹板；222、第二侧板；223、第二滑块；23、输送道；24、避让槽；25、滑孔；41、锚杆；51、固化剂罐；52、电动泵；521、输送软管；53、输送钢管；54、按压式泵体；541、泵块；542、按压圆块；543、弹簧；544、第一单向阀；545、第二单向阀。
具体实施方式
35.以下结合附图1-7对本技术作进一步详细说明。
36.本技术实施例1公开一种管道基坑钢板桩支护结构。
37.参照图1、图2，管道基坑钢板桩支护结构包括多根钢板件1、槽形钢2和横条3，其中钢板件1包括主板11，主板11的宽度方向的两侧均同向倾斜弯折成型有翼板12，即使得钢板件1呈“︹”字形，并且，翼板12的侧边设有锁口，因此相邻钢板件1通过自身侧边的锁口相连接，使得相邻钢板件1的开口朝向相反设置，即一部分钢板件1的开口朝向管道基坑，另一部分的钢板件1的开口背离管道基坑。
38.如图2所示，槽形钢2的开口与钢板件1的开口相对设置，且槽形钢2与钢板件1合围形成有困土腔10，具体为，将开口方向朝向管道基坑的槽形钢2命名为第一槽形钢21，将开口方向背离管道基坑的槽形钢2命名为第二槽形钢22；其中，第一槽形钢21包括第一腹板211和固定于第一腹板211的宽度方向的两侧的第一侧板212，第一腹板211与对应钢板件1的主板11相对设置，第一侧板212垂直于相对应的钢板件1的翼板12的表面的中部位置，并且，第一侧板212的侧边设有第一滑块213，翼板12的内表面竖向贯穿开设有第一滑槽13，第一滑块213与第一滑槽13滑移连接。
39.如图3所示，第一侧板212和第一腹板211均倾斜设置，具体为，使得第一腹板211与主板11之间的水平距离从上到下逐渐增大，且两个第一腹板211之间的水平距离从上到下逐渐增大，即使得第一槽形钢21与对应的钢板件1之间形成的困土腔10的上端小，下端大。
40.如图2所示，第二槽形钢22包括第二腹板221和固定于第二腹板221的宽度方向的两侧的第二侧板222，其中第二腹板221与对应钢板件1的主板11相对设置，第二侧板222垂直于相对应的钢板件1的翼板12的表面的中部位置，并且，第二侧板222的侧边设有第二滑块223，翼板12的内表面竖向贯穿开设有第二滑槽14，第二滑块223与第二滑槽14滑移连接。
41.如图4所示，第二侧板222和第二腹板221均竖直设置，第二腹板221和第二侧板222的内表面均为斜面，使得第二腹板221的内表面与主板11的内表面之间的水平距离从上到下逐渐增大，两个第二腹板221的内表面之间的水平距离从上到下逐渐增大，即使得第二槽形钢22与对应的钢板件1之间形成的困土腔10的上端小，下端大。
42.实施例1还公开一种管道基坑钢板桩支护结构的施工方法，包括以下步骤：s1、施工准备：测设管道中心线，放出沟槽边线和堆土堆料界限；进行钢板件1和槽形钢2的吊装和堆放。堆放的地点，选择在不会因压重而发生较大沉陷变形的平坦而坚实的场地上，并便于运往打桩施工现场。
43.s2、钢板桩支护打设，包括以下步骤：
s2.1、钢板件1和槽形钢2打设：通过滑移连接，已将槽形钢2和钢板件1进行预连接，然后利用振动打桩的方式，将钢板件1和槽形钢2的组合同时打入土体中，然后沿管道基坑长度方向依次打设连接完毕的槽形钢2和钢板件1。
44.期间，在管道基坑长度中段的钢板桩打设过程中，先将锚索4的一端固定于对应槽形钢2的下端，具体固定方式可以为，槽形钢2下端焊接有连接环，锚索4的端部绑扎于连接环上，锚索4的另一端则向上穿过困土腔10并延伸至槽形钢2的上方，且放置于地面，当该槽形钢2和钢板件1打入土体后，将锚索4的上端沿远离管道基坑方向拉直，然后利用锚杆41将锚索4的上端固定于外围土体中（如图1所示）。
45.s2.2、开挖沟槽，然后将横条3沿管道基坑宽度方向水平设置，且横条3的两端分别与一侧的钢板桩固定连接，钢板桩支护结构完成。
46.当需要拆卸钢板桩支护结构时，先拆卸横条3，然后沿打设反向依次拆卸钢板桩，具体为，先按顺序单独向上抽离槽形钢2，以减少土体扰动，直至所有槽形钢2抽离完毕，然后在依次逐个向上抽离钢板件1。
47.实施例1的实施原理为：首先，钢板件1和槽形钢2的组合，可形成类管状结构，抗弯性能和锚固稳定性大大提高。其次，钢板件1和槽形钢2的组合形成有困土腔10，并且在槽形钢2下插过程中，利用自身内表面的斜向积压，以将困土腔10内的土体进行进一步密实，以形成上端小、下端大的土体，而困土腔10内的致密土体作为钢板桩的一部分，即钢板桩形成类挡土墙结构，以共同抵御外围土体的压力，从而大大提高了承压能力；并且，槽形钢2的向上拆卸更加容易（类似于模具脱模过程），从而减少后续的拆卸难度。
48.实施例2，与实施例1的不同之处在于，如图5所示，管道基坑钢板桩支护结构还包括用于往困土腔10的外周侧喷洒土壤固化剂的固化剂释放结构，槽形钢2和钢板件1的上表面均竖向贯穿开设有多个通孔15，通孔15的下端与困土腔10之间通过槽形钢2和钢板件1的相对面所开设的通口连通。
49.固化剂释放结构包括固化剂罐51、输送钢管53，固化剂罐51的输液端依次连接有电动泵52和输送软管521，输送软管521的一端与输送钢管53连接，输送钢管53与通孔15插接配合，且输送钢管53的下端与通口连通。
50.先将输送钢管53与预下插的槽形钢2和钢板件1的通孔15插接配合，在钢板件1下插过程中，电动泵52启动，以将固化剂从固化剂罐51内依次经过输送软管521、输送钢管53、通口，而进入困土腔10内，并且在槽形钢2下移过程中，均匀释放固化剂，以便于困土腔10内的土体外表面都能接触到固化剂，使得困土腔10内的土体外表面固化，使其较为致密稳定，以提高抗侧压能力，并且致密稳定的土体能够减少槽形钢2或钢板件1拆卸过程中带动土体一并上移，即有效减少扰动和减少拆卸难度。
51.当对应的槽形钢2或钢板件1下插完毕后，向上拔出输送钢管53，以备下一钢板桩的使用，即循环利用。
52.实施例3，与实施例2的不同之处在于，如图6、图7所示，固化剂释放结构包括固化剂罐51（图中未标出）、设置于槽形钢2的内表面的中部的按压式泵体54，具体为，槽形钢2的上表面向下开设有输送道23，输送道23的上端与固化剂罐51通过输送软管521可拆卸连接，输送道23的下端与困土腔10连通。
53.按压式泵体54包括泵块541和固定于泵块541一端的按压圆板，槽形钢2内表面的
下部开设有避让槽24，避让槽24与输送道23之间开设有滑孔25，泵块541与滑孔25沿垂直于槽形钢2内表面方向滑移连接，按压圆块542位于避让槽24内，按压圆块542的端面与槽形钢2内表面平齐，避让槽24内设有弹簧543，弹簧543用于迫使按压圆块542向困土腔10中部滑移；输送道23的上部设有第一单向阀544，输送道23的下部设有第二单向阀545。
54.在槽形钢2下插过程中，困土腔10内土体的反作用力将稳定施加于按压圆块542的端面上，以将加压固化剂，使其通过第二单向阀545流至困土腔10中，由于槽形钢2下插过程中为振动式下插，因此当槽形钢2向上振动时，按压圆块542将快速向上脱离土体，因此在弹簧543的弹力作用下，泵块541复位，以将固化剂通过第一单向阀544吸入输送道23的第一单向阀544和第二单向阀545之间的区域内，以便于后续的加压。
55.即，将槽形钢2与土体之间的作用力转化为固化剂释放的动力，且固化剂释放的时机与槽形钢2与土体的接触时机相适应，从而能够确保土体有效接受固化剂，进而极大提高了固化剂的利用率和效果。
56.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。

技术特征：

1.一种管道基坑钢板桩支护结构，其特征在于：包括多根钢板件（1）、槽形钢（2），所述钢板件（1）包括主板（11），所述主板（11）的宽度方向的两侧均同向倾斜弯折成型有翼板（12），所述钢板件（1）呈“︹”字形，相邻钢板件（1）的开口朝向相反设置，所述槽形钢（2）的开口与所述钢板件（1）的开口相对设置，所述槽形钢（2）的侧边与所述钢板件（1）连接，所述槽形钢（2）与所述钢板件（1）合围形成有困土腔（10）。2.根据权利要求1所述的管道基坑钢板桩支护结构，其特征在于：将开口方向朝向管道基坑的所述槽形钢（2）命名为第一槽形钢（21），所述第一槽形钢（21）包括第一腹板（211）和固定于第一腹板（211）的宽度方向的两侧的第一侧板（212），其中第一腹板（211）与对应钢板件（1）的主板（11）相对设置，第一侧板（212）的侧边与所述翼板（12）连接；所述第一侧板（212）和第一腹板（211）均倾斜设置，所述第一腹板（211）与所述主板（11）之间的水平距离从上到下逐渐增大，两个第一腹板（211）之间的水平距离从上到下逐渐增大。3.根据权利要求2所述的管道基坑钢板桩支护结构，其特征在于：将开口方向背离管道基坑的所述槽形钢（2）命名为第二槽形钢（22），所述第二槽形钢（22）包括第二腹板（221）和固定于第二腹板（221）的宽度方向的两侧的第二侧板（222），其中第二腹板（221）与对应钢板件（1）的主板（11）相对设置，第二侧板（222）的侧边与所述翼板（12）连接；所述第二侧板（222）和第二腹板（221）均竖直设置，所述第二腹板（221）和第二侧板（222）的内表面均为斜面，所述第二腹板（221）的内表面与所述主板（11）的内表面之间的水平距离从上到下逐渐增大，两个第二腹板（221）的内表面之间的水平距离从上到下逐渐增大。4.根据权利要求3所述的管道基坑钢板桩支护结构，其特征在于：所述第一侧板（212）垂直于相对应的所述钢板件（1）的翼板（12）的表面的中部位置；所述第二侧板（222）垂直于相对应的所述钢板件（1）的翼板（12）的表面的中部位置。5.根据权利要求3所述的管道基坑钢板桩支护结构，其特征在于：所述第一侧板（212）的侧边设有第一滑块（213），所述翼板（12）设有供所述第一滑块（213）竖向滑移的第一滑槽（13）；所述第二侧板（222）的侧边设有第二滑块（223），所述翼板（12）设有供所述第二滑块（223）竖向滑移的第二滑槽（14）。6.根据权利要求3所述的管道基坑钢板桩支护结构，其特征在于：还包括用于往所述困土腔（10）的外周侧喷洒土壤固化剂的固化剂释放结构。7.根据权利要求6所述的管道基坑钢板桩支护结构，其特征在于：所述固化剂释放结构包括固化剂罐（51）、输送钢管（53），所述固化剂罐（51）的输液端依次连接有电动泵（52）和输送软管（521），所述槽形钢（2）和所述钢板件（1）均竖直开设有多个通孔（15），所述通孔（15）的下端与所述困土腔（10）通过所述槽形钢（2）和所述钢板件（1）的相对面所开设的通口连通，所述输送钢管（53）的上端与所述输送软管（521）连接，所述输送钢管（53）的下端插入所述通孔（15）内，且输送钢管（53）的下端与所述通口连通。8.根据权利要求6所述的管道基坑钢板桩支护结构，其特征在于：所述固化剂释放结构包括固化剂罐（51）、设置于所述槽形钢（2）的内表面的中部的按压式泵体（54），所述槽形钢（2）开设有输送道（23），所述输送道（23）的上端与所述固化剂罐（51）通过输送软管（521）连通，所述输送道（23）的下端连通至所述困土腔（10），所述按压式泵体（54）的吸排端与所述输送道（23）的中部连通，所述按压式泵体（54）的按压面与所述槽形钢（2）的对应内表面平齐，且按压式泵体（54）的按压方向垂直于所述槽形钢（2）的对应内表面。
9.一种根据权利要求1-8中任意一项所述的管道基坑钢板桩支护结构的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：s1、施工准备；s2、钢板桩打设：预先将槽形钢（2）和对应的钢板件（1）进行连接，然后采用单独打入法，沿管道基坑长度方向依次打设连接完毕的槽形钢（2）和钢板件（1）。10.根据权利要求9所述的管道基坑钢板桩支护结构的施工方法，其特征在于：在s3步骤中，槽形钢（2）与钢板件（1）进行连接时，在开口背离管道基坑的槽形钢（2）的下端绑扎固定锚索（4），锚索（4）的另一端则向上穿过所述困土腔（10）并延伸至槽形钢（2）的上方，在将槽形钢（2）和钢板件（1）打入土体后，锚索（4）的上端则沿远离管道基坑方向拉直，并利用锚杆（41）固定于外围土体中。

技术总结

本申请涉及一种管道基坑钢板桩支护结构及其施工方法，其中主要技术方案为一种管道基坑钢板桩支护结构，其包括多根钢板件、槽形钢；所述钢板件包括主板，所述主板的宽度方向的两侧均同向倾斜弯折成型有翼板，所述钢板件呈“︹”字形，相邻钢板件的开口朝向相反设置，所述槽形钢的开口与所述钢板件的开口相对设置，所述槽形钢的侧边与所述钢板件连接，所述槽形钢与所述钢板件合围形成有困土腔。本申请通过设置钢板件和槽形钢的组合，一来，形成类管状结构，抗弯性能和锚固稳定性大大提高，二来，形成有困土腔，以将困土腔内的致密土体作为钢板桩的一部分，即钢板桩形成类挡土墙结构，以共同抵御外围土体的压力，从而大大提高了承压能力。力。力。