(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 112095623 A(43)申请公布日 2020.12.18
(21)申请号 202011036865.5(22)申请日 2020.09.28
(71)申请人 中国十七冶集团有限公司
地址 243000 安徽省马鞍山市花山区雨山
东路88号(72)发明人 王瀚 赵海峰
(74)专利代理机构 安徽知问律师事务所 34134
代理人 于婉萍 平静(51)Int.Cl.
E02D 17/04(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图2页
(54)发明名称
一种适用于沙土地区的深基坑开挖支护装置及支护方法(57)摘要
本发明公开了一种适用于沙土地区的深基坑开挖支护装置及支护方法，属于市政、房建等深基坑开挖支护技术领域。本发明的深基坑开挖支护装置包括钢板桩和机头，所述钢板桩为一体成型的中空管状结构，其管壁底部向下延伸形成锥形尖端，钢板桩与机头可拆卸相连，且机头上设有与钢板桩相匹配的用于夹持固定钢板桩的固定夹。采用本发明的技术方案可以有效的对砂土层及砾石层沙土进行支护，同时对于地下水丰富的地区，还可以直接进行抽排，减少打井的费用，有利于降低直接工程造价。CN 112095623 ACN 112095623 A
权 利 要 求 书
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1.一种适用于沙土地区的深基坑开挖支护装置，其特征在于：包括钢板桩(4)和机头，所述钢板桩(4)为一体成型的中空管状结构，其管壁底部向下延伸形成锥形尖端(403)，钢板桩(4)与机头可拆卸相连，且机头上设有与钢板桩(4)相匹配的用于夹持固定钢板桩(4)的固定夹(2)。
2.根据权利要求1所述的一种适用于沙土地区的深基坑开挖支护装置，其特征在于：所述机头上还设有螺杆(3)，螺杆(3)穿过钢板桩(4)的中心孔(402)，且其长度大于钢板桩(4)的长度。
3.根据权利要求2所述的一种适用于沙土地区的深基坑开挖支护装置，其特征在于：所述螺杆(3)的长度比钢板桩(4)长1-1.5m，且螺杆(3)的表面设有螺旋叶片(301)。
4.根据权利要求2或3所述的一种适用于沙土地区的深基坑开挖支护装置，其特征在于：所述螺杆(3)及固定夹(2)均可拆卸安装于设备连接头(1)上，该设备连接头(1)用于与打桩设备进行连接。
5.根据权利要求2或3所述的一种适用于沙土地区的深基坑开挖支护装置，其特征在于：所述固定夹(2)及螺杆(3)均与液压装置相连。
6.根据权利要求5所述的一种适用于沙土地区的深基坑开挖支护装置，其特征在于：所述锥形尖端(403)的锥角为14°-16°。
7.根据权利要求6所述的一种适用于沙土地区的深基坑开挖支护装置，其特征在于：所述钢板桩(4)的两端均向外延伸形成连接部(401)，相邻钢板桩(4)之间通过连接部(401)可拆卸相连。
8.根据权利要求7所述的一种适用于沙土地区的深基坑开挖支护装置，其特征在于：所述连接部(401)为内扣型钩状结构。
9.一种适用于沙土地区的深基坑开挖支护方法，其特征在于，使用权利要求1-8中任一项所述的深基坑开挖支护装置，其具体步骤为：
步骤一、首先在现场确定钢板桩桩位，然后将机头与钢板桩打桩设备进行连接，连接后利用固定夹(2)将钢板桩(4)夹起并对正桩位；
步骤二、开启螺杆(3)，利用螺杆(3)将钢板桩下方的土层土体搅拌松动，然后驱动固定夹(2)夹紧钢板桩(4)，将钢板桩(4)施打入地下；
步骤三、钢板桩(4)打入地下后松开固定夹(2)，将整个机头退出，在螺杆(3)的搅动作用下将钢板桩中心孔(402)的土壤带出，即在中间形成稳定的孔洞空间；
步骤四、施工完成后，将机头中的螺杆(3)卸下，重新利用固定夹(2)将钢板桩拔出。10.根据权利要求9所述的一种适用于沙土地区的深基坑开挖支护方法，其特征在于：当用于对含水丰富的地区进行深基坑开挖支护时，步骤四中先将抽水泵置于钢板桩的中心孔(402)内进行降水抽排，待施工完成后，拔出抽水设备，然后再将钢板桩拔出。
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一种适用于沙土地区的深基坑开挖支护装置及支护方法
技术领域
[0001]本发明属于市政、房建等深基坑开挖支护技术领域，更具体地说，涉及一种适用于沙土地区的深基坑开挖支护装置及支护方法。
背景技术
[0002]基坑支护，是为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。现有技术中，基坑支护通常使用排桩支护、地下连续墙支护、水泥挡土墙支护等支护方式进行支护。其中，钢板桩支护结构具有承载力强、水密性好、施工简便、作业高效、材料可回收利用等优点，能够满足结构安全和节能环保等要求，因此在建设工程各领域的支护结构中得到了广泛使用。[0003]但是，现有技术中的基坑开挖支护，主要适用于淤泥质土、粉土、粉质黏土等软弱地层中，若遇河沙和砾石层等坚硬地层以及地下水资源丰富的地质条件，将影响其打入，深基坑施工支护有困难。[0004]针对上述问题，申请人于2020年4月15日提交了名称为一种钢板桩支护结构及其施工方法的专利申请，该申请案的钢板桩上设置能够穿透钢板桩的腹腔，钻杆活动安装在腹腔内，钻杆上端与电机连接，钻杆下端安装钻头，钻头为倒锥形体结构，钻杆内部设置中空结构的输送管道，钻头内部设置喷头，喷头与输送通道连通，钻头上还设置多个连通喷头和钻头外部的喷孔。采用该专利申请案中的钢板桩支护结构能够克服砾石层等坚硬地层钢板桩难以打入的问题，减少钢板桩拔除对周围土体造成的扰动，提高钢板桩作业效率，但该申请案的钢板桩易存在空间上的不稳定状态，会受压造成钢板桩整体变形，而不易恢复[0005]又如，中国专利申请号为2010800062417的申请案公开了组合钢板桩、利用组合钢板桩的连续壁、以及组合钢板桩的压入方法(本申请案对比专利号为2010800062417的专利，具有如下优点：本申请钢板桩具有整体性，由型钢一次性烧纸而成，而专利号为2010800062417的专利，钢板桩由焊接连接而成，整体刚度不足，易造成变形。)，该申请案的组合钢板桩具有第一帽形钢板桩，第一帽形钢板桩具有腹板部、设在该腹板部的两端部的一对边缘部、分别设在该一对边缘部的端部的一对臂部、和分别形成在该一对臂部的端部的一对接头部；闭合部件，沿着上述第一帽形钢板桩的长度方向安装在上述第一帽形钢板桩的至少一部分上；由上述第一帽形钢板桩和上述闭合部件形成的闭合截面形状包含在以连结上述一对接头部间的线为直径的圆的内部。但该申请案的钢板桩由焊接连接而成，整体刚度不足，易造成变形。发明内容
[0006]1.要解决的问题
[0007]针对现有深基坑开挖支护难以对坚硬地质及含水丰富的地区进行有效支护的问题，本发明提供了满足的问题，本发明提供了一种适用于沙土地区的深基坑开挖支护装置及支护方法。采用本发明的技术方案可以有效的对砂土层及砾石层沙土进行支护，同时对
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说 明 书
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于地下水丰富的地区，还可以直接进行抽排，减少打井的费用，有利于降低直接工程造价。[0008]2.技术方案
[0009]为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
[0010]本发明的一种适用于沙土地区的深基坑开挖支护装置，包括钢板桩和机头，所述钢板桩为一体成型的中空管状结构，其管壁底部向下延伸形成锥形尖端，钢板桩与机头可拆卸相连，且机头上设有与钢板桩相匹配的用于夹持固定钢板桩的固定夹。[0011]更进一步的，所述机头上还设有螺杆，螺杆穿过钢板桩的中心孔，且其长度大于钢板桩的长度。
[0012]更进一步的，所述螺杆的长度比钢板桩长1-1.5m，且螺杆的表面设有螺旋叶片。[0013]更进一步的，所述螺杆及固定夹均可拆卸安装于设备连接头上，该设备连接头用于与打桩设备进行连接。[0014]更进一步的，所述固定夹及螺杆均与液压驱动装置相连。[0015]更进一步的，所述锥形尖端的锥角为14°-16°。[0016]更进一步的，所述钢板桩的两端均向外延伸形成连接部，相邻钢板桩之间通过连接部可拆卸相连。[0017]更进一步的，所述连接部为内扣型钩状结构。
[0018]本发明的一种适用于沙土地区的深基坑开挖支护方法，使用本发明的深基坑开挖支护装置，其具体步骤为：[0019]步骤一、首先在现场确定钢板桩桩位，然后将机头与钢板桩打桩设备进行连接，连接后利用固定夹将钢板桩夹起并对正桩位；[0020]步骤二、开启螺杆，利用螺杆将钢板桩下方的土层土体搅拌松动，然后驱动固定夹夹紧钢板桩，将钢板桩施打入地下；[0021]步骤三、钢板桩打入地下后松开固定夹，将整个机头退出，在螺杆的搅动作用下将钢板桩中心孔的土壤带出，即在中间形成稳定的孔洞空间；[0022]步骤四、施工完成后，将机头中的螺杆卸下，重新利用固定夹将钢板桩拔出。[0023]更进一步的，当用于对含水丰富的地区进行深基坑开挖支护时，步骤四中先将抽水泵置于钢板桩的中心孔内进行降水抽排，待施工完成后，拔出抽水设备，然后再将钢板桩拔出。
[0024]3.有益效果[0025]相比于现有技术，本发明的有益效果为：[0026](1)本发明的一种适用于沙土地区的深基坑开挖支护装置，包括钢板桩和机头，通过对钢板桩进行结构设计，并将其与机头配合使用，从而可以有效的穿越各类土层而不会造成钢板桩施打困难的情况，且采用该装置进行施工可以做到高效快捷。同时，利用钢板桩的中心孔还可以在地下水源丰富的地区对地下水直接进行抽排，大大降低了工程的直接造价。[0027](2)本发明的一种适用于沙土地区的深基坑开挖支护装置，机头上设有螺杆，螺杆穿过钢板桩的中心孔，在钢板桩施打前，先通过螺杆进行引孔，从而可以将周边土层进行松动，以方便钢板桩打入；所述钢板桩的管壁底部向下延伸形成锥形尖端，从而可以有效地将沙土或砾石土层中的砂石切碎或移除，避免钢板桩施打困难。同时，通过对锥形尖端的锥角
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进行优化设计，从而可以进一步保证施打效果。而当螺杆离开钢板桩的中心孔时可以直接将土壤一并带出。[0028](3)本发明的一种适用于沙土地区的深基坑开挖支护装置，通过机头上固定夹的设置对钢板桩进行夹紧固定，在钢板桩施加作用力时，用于夹起钢板桩，确保钢板桩不偏位；待施工完成后，用于拔出钢板桩。此外，本发明的装置可以多次循环利用，有利于节能环保。[0029](4)本发明的一种适用于沙土地区的深基坑开挖支护方法，通过对深基坑开挖支护装置的结构进行优化设计，首先利用螺杆对钢板桩下方的土层土体进行旋转搅拌，使土体发生松动，然后将钢板桩施打入地下，并将钢板桩的底部设计为锥形结构，从而可以有效对砂土层等坚硬地质进行开挖支护，同时借助于钢板桩的中心孔还可以直接对地下水进行抽排。
附图说明
[0030]图1为本发明的机头的结构示意图；[0031]图2为本发明的钢板桩的结构示意图；[0032]图3为沿图2中A-A方向的剖视图；[0033]图4为本发明的固定夹的结构示意图。[0034]图中：1、设备连接头；2、固定夹；201、液压系统；202、夹口；3、螺杆；301、螺旋叶片；4、钢板桩；401、连接部；402、中心孔；403、锥形尖端。具体实施方式
[0035]下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。[0036]实施例1
[0037]结合图1-图3，本实施例的一种适用于沙土地区的深基坑开挖支护装置，包括钢板桩4和机头，所述钢板桩4为一体成型的中空管状结构(型钢一次锻造而成，壁厚为1cm)，其管壁底部向下延伸形成锥形尖端403，所述钢板桩4与机头可拆卸相连，且机头上设有与钢板桩4相匹配的用于夹持固定钢板桩4的固定夹2。所述机头上还设有螺杆3，螺杆3穿过钢板桩4的中心孔402，且其长度大于钢板桩4的长度。具体的，螺杆3及固定夹2均可拆卸安装于设备连接头1上，设备连接头1用于与打桩设备进行连接，螺杆3的长度比钢板桩4长1-1.5m，且螺杆3的表面设有螺旋叶片301。
[0038]本实施例将深基坑开挖支护装置设计为包含钢板桩4和机头，且机头上设有穿过钢板桩4中心孔的螺杆3，先通过螺杆3对钢板桩4下方的土体进行引孔，将土体搅动松动，然后对钢板桩4进行施打，由于钢板桩4的底部设计为锥形结构，从而可以有效地将沙土或砾石土层中的砂石切碎或移除，避免钢板桩施打困难。即由于中心孔402的设置，在砂土层、砾石层等土层中，省去了中间引孔过程，将引孔与钢板桩施打合二为一，大大减少了施工周期；而当螺杆3离开钢板桩4时还能够将土壤一并带出，当螺杆3离开钢板桩4后可将抽水泵直接置于中心孔402内，对地下水进行抽排引流，因此该装置也适用于对地下水源丰富的地区进行开挖支护，大大减少了打井的时间，有利于降低施工成本。[0039]实施例2
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本实施例的一种适用于沙土地区的深基坑开挖支护装置，其结构基本同实施例1，
其区别主要在于：所述锥形尖端403的锥角为14°-16°，本实施例中优选为15°，从而有利于保证对沙土或砾石层等坚硬土体的开挖支护效果。所述钢板桩4的两端均向外延伸形成连接部401，相邻钢板桩4之间通过连接部401可拆卸相连，该连接部401为内扣型钩状结构，相邻钢板桩4之间通过两侧的连接钩进行反向对拉连接在一起。本实施例中固定夹2及螺杆3通过单独的液压驱动装置进行驱动和控制。具体的，如图4所示，本实施例的固定夹2通过液压系统201来控制夹口202的开合，从而达到控制夹紧钢板桩和松放钢板桩的目的。其中左右固定夹2是通过系统统一控制液压系统201的压力大小，从而可以保证左右压力相同，上述液压系统直接采用液压缸驱动即可。
[0041]本实施例的适用于沙土地区的深基坑开挖支护方法，其具体步骤为：[0042]步骤一、首先在现场确定钢板桩桩位，然后将机头与钢板桩打桩设备进行连接，连接后利用固定夹2将钢板桩4夹起并对正桩位；[0043]步骤二、开启螺杆3，利用螺杆3将钢板桩下方的土层土体搅拌松动，然后通过液压驱动装置驱动固定夹2夹紧钢板桩4，将钢板桩4施打入地下；[0044]步骤三、钢板桩4打入地下后松开固定夹2，将整个机头退出，在螺杆3的搅动作用下将钢板桩中心孔402的土壤带出，即在中间形成稳定的孔洞空间；[0045]步骤四、施工完成后，将机头中的螺杆3卸下，重新利用固定夹2将钢板桩拔出。当用于对含水丰富的地区进行深基坑开挖支护时，则先将抽水泵置于钢板桩的中心孔402内进行降水抽排，待施工完成后，拔出抽水设备，然后再将钢板桩拔出。
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