[发明专利]一种无封底嵌岩钢板桩围堰基岩踢脚防护装置

说明书

本发明公开了一种无封底嵌岩钢板桩围堰基岩踢脚防护装置，包括设置在基坑硬岩上的基桩，所述基桩的外围在基坑硬岩进行开槽后形成槽口，所述槽口内通过插打拉森钢板桩形成围堰，所述围堰的内侧从上到下均布有多层围檩，还包括多个工字钢，多个所述工字钢设于所述拉森钢板桩的凹槽内，并朝向围堰的内侧，且所述工字钢位于所述槽口基坑硬岩的顶部以下；本发明具有机理明确，施工简单，成本低等优点。

技术领域

本发明涉及围堰设备技术领域，特别是一种无封底嵌岩钢板桩围堰基岩踢脚防护装置。

背景技术

当河床地址条件为硬岩时，为了进行在深水桥址区域基础承台施工，可以采用无封底嵌岩钢板桩围堰施工方法。该工艺的主要特点是首先利用器械对河床基础硬岩进行开槽，回填黏土后，再插打钢板桩并对引槽进行同步水下注浆，确保围堰底部密封。然后，在对围堰内部抽水过程中，通过围堰内部的支撑系统来承受围堰外侧水压，从而为低桩承台的水下施工提供干作业环境。因为没有对围堰底部进行大厚度混凝土封底，该工艺需要保证嵌岩钢板桩引孔槽的防渗性，以及避免外侧水压挤压钢板桩导致引孔槽口基岩的踢脚破坏。

由于钢板桩在平面图上呈现锯齿状不规则的布设形式，因此在嵌岩钢板桩引孔槽口处基岩应力的分布存在应力集中的现象，这是进一步导致基岩踢脚破坏的重要因素之一。通过建立如图1所示的围堰桩-土相互作用三维有限元数值模型，钢板桩底与硬岩之间的嵌固区域的硬岩应力分布如图2所示，从竖直方向上看，坑底硬岩顶部靠近引孔槽口区域的应力明显大于其他区域，所以该区域是薄弱区域。从水平方向上看，硬岩应力集中区域呈现规则的排布，并与钢板桩的几何构型相对应。

为了避免基岩的踢脚破坏，根据工程经验，传统的方法可以通过增加钢板桩嵌固深度的方式来实现，而不合理地增加嵌固深度存在增加施工难度及成本的缺点，并且该方法对防止踢脚破坏的有效程度尚无法科学评估。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种无封底嵌岩钢板桩围堰基岩踢脚防护装置，本发明具有机理明确，施工简单，成本低等优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种无封底嵌岩钢板桩围堰基岩踢脚防护装置，包括设置在基坑硬岩上的基桩，所述基桩的外围在基坑硬岩进行开槽后形成槽口，所述槽口内通过回填黏土插打拉森钢板桩形成围堰，所述围堰的内侧从上到下均布有多层围檩，还包括多个工字钢，多个所述工字钢设于所述拉森钢板桩的凹槽内，并朝向围堰的内侧，且所述工字钢位于所述槽口基坑硬岩的顶部以下。

作为本发明的进一步改进，所述工字钢焊接在所述拉森钢板桩的凹槽内。

作为本发明的进一步改进，所述工字钢焊接面的翼缘板宽度小于等于拉森钢板桩上焊接面的宽度，工字钢与基坑硬岩接触的挤压面的宽度大于工字钢焊接面的宽度。

作为本发明的进一步改进，所述工字钢从上到下的长度为0.5m-1.5m。

本发明的有益效果是：

本发明有助于防止基岩踢脚破坏，具有机理明确，施工简单，成本低等优点；三维数值模拟分析结果表明，增加该装置后，坑底基岩各应力集中区域的最大等效应力减小幅值约100kPa。

附图说明

图1为1/4围堰桩-土相互作用有限元模型及约束条件示意图；

图2为图1的模型下坑底基岩应力分布云图的计算结果；

图3为本发明实施例中工字钢焊接方式及相应拉森钢板桩插打位置的大样平面图；

图4为本发明实施例中工字钢焊接方式及相应拉森钢板桩插打位置的整体平面图；

图5为本发明实施例中工字钢沿竖向布设位置立面示意图；

图6为本发明实施例中沿竖向增设工字钢的位置整体示意图。

附图标记：