超大断面倾斜式单桩基础开挖及护壁施工工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种超大断面倾斜式单桩基础开挖及护壁施工工艺，包括步骤：一、管棚超前支护施工；二、洞口防护；三、桩洞开挖及护壁施工：采用全断面开挖法由上至下分多个施工节段对桩洞进行开挖，并对各施工节段开挖成型的桩洞节段分别进行护壁施工，过程如下：301、初始施工节段开挖及护壁施工：采用钻爆法由上至下进行开挖施工，并采用全断面支护结构进行支护；302、下一个施工节段开挖及护壁施工；303、多次重复步骤302，直至完成所有施工节段的开挖及护壁施工过程。本发明专利技术工艺步骤简单、设计合理、投入成本低且施工简便、使用效果好，能简便、快速完成超大断面倾斜式单桩基础的开挖及护壁施工过程，施工过程安全且易于控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于桩基础施工
，尤其是涉及一种超大断面倾斜式单桩基础开挖及护壁施工工艺。
技术介绍
对开挖断面面积大于100m2且倾角(即中心轴线与铅垂线之间的夹角)大于45°的超大断面大倾角倾斜式单桩基础(以下简称超大断面倾斜式单桩基础)进行开挖时，必须采用工程措施以确保施工期间的岩体稳定及作业安全。国内对上述超大断面倾斜式单桩基础进行开挖时，多按照矿山隧道开挖作业方式进行开挖，并采用人工钻爆与小型机械挖掘机相结合的开挖方式。实际开挖时需加强支护，确保基础混凝土灌注前的围岩稳定。为尽量减少开挖作业对周边的扰动，基坑采用分部、分台阶开挖。但上述开挖方法存在以下三方面的缺陷和不足：①断面分部、分台阶开挖时，通过减小施工空间、加大体内支撑等方式提高开挖安全性，但是空间狭小致使不能使用机械配合，机械化程度低，大大降低了施工进度，给施工带来了困难；②支护过程复杂，利用人工安装支护结构，大大降低了施工效率，无法实时监控围岩变化情况，施工安全风险大。另外，现如今对开挖断面面积大于100m2且隧道最大倾角为45°的超大断面大倾角隧道进行施工时，斜井采用新奥法进行开挖施工，竖井与隧道施工均采用新奥法或盾构法进行施工。但实际施工时，上述两种施工方法均有其自身局限性，不同程度地存在缺陷和不足。其中，新奥法受地形、地质条件影响较大，而且对于倾斜角度大于45°的斜井施工难度系数很大，机械化程度低，施工过程困难。而盾构法主要适用于隧道开挖工程，并且施工投入大、场地限制较大，不适用于超大断面倾斜式单桩基础开挖
施工。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种超大断面倾斜式单桩基础开挖及护壁施工工艺，其工艺步骤简单、设计合理、投入成本低且施工简便、使用效果好，能简便、快速完成超大断面倾斜式单桩基础的开挖及护壁施工过程，施工过程安全且易于控制。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种超大断面倾斜式单桩基础开挖及护壁施工工艺，其特征在于：所施工超大断面倾斜式单桩基础为钢筋混凝土桩，所述钢筋混凝土桩的横断面面积大于100m2且其倾角大于45°；对所施工超大断面倾斜式单桩基础进行开挖及护壁施工时，包括以下步骤：步骤一、管棚超前支护施工：对所施工超大断面倾斜式单桩基础的桩洞进行开挖之前，先对桩洞顶部进行管棚超前支护施工，获得施工成型的管棚超前支护结构；步骤二、洞口防护：在桩洞的洞口施工洞口支护结构；步骤三、桩洞开挖及护壁施工：采用全断面开挖法由上至下分多个施工节段对桩洞进行开挖，并对各施工节段开挖成型的桩洞节段分别进行护壁施工，过程如下：步骤301、初始施工节段开挖及护壁施工：采用钻爆法由上至下对桩洞的初始施工节段进行开挖施工，开挖完成后采用全断面支护结构对开挖成型的桩洞节段进行支护；所述初始施工节段为多个所述施工节段中位于最上部的施工节段；步骤302、下一个施工节段开挖及护壁施工：按照步骤301中所述的方法，对桩洞的下一个施工节段进行开挖及护壁施工；步骤303、多次重复步骤302，直至完成桩洞中所有施工节段的开挖及护壁施工过程。上述超大断面倾斜式单桩基础开挖及护壁施工工艺，其特征是：步骤三中所述施工节段的长度为0.5m～1.5m。上述超大断面倾斜式单桩基础开挖及护壁施工工艺，其特征是：步骤301中所述全断面支护结构为全断面支撑架与锚喷联合支护结构；所述全断面支撑架与锚喷联合支护结构包括支撑于所述桩洞节段内的全断面支撑架、对所述桩洞节段的内壁进行加固的锚杆组和喷射于所述桩洞节段内壁上的混凝土喷射层，所述锚杆组的内端和所述全断面支撑架均固定于所述混凝土喷射层内；所述全断面支撑架的数量为一个或多个，多个所述全断面支撑架沿所述桩洞节段的长度方向由上至下布设；每个所述全断面支撑架的外侧均布设有一个所述锚杆组；所述全断面支撑架的数量与所述锚杆组的数量相同；所述全断面支撑架的形状与所述桩洞节段的横断面形状相同，所述锚杆组包括多根沿所述全断面支撑架的内侧轮廓线由前至后布设的锚杆，多根所述锚杆均布设在所述桩洞节段的同一个横断面上；所述全断面支撑架与桩洞的长度方向呈垂直布设。上述超大断面倾斜式单桩基础开挖及护壁施工工艺，其特征是：所述全断面支撑架为由型钢弯曲而成且首尾紧固连接为一体的环状支架；所述全断面支撑架与布设在其外侧的多根所述锚杆均布设在同一平面上；所述锚杆组中多根所述锚杆的内端均固定在同一个所述全断面支撑架上；所述桩洞内布设的所有全断面支撑架之间均通过多道架体纵向连接钢筋紧固连接为一体，所述架体纵向连接钢筋沿桩洞的长度方向布设；所述桩洞内布设的每个所述全断面支撑架均与多道所述架体纵向连接钢筋固定连接，多道所述架体纵向连接钢筋均固定于所述混凝土喷射层内；所述混凝土喷射层为钢纤维混凝土喷射层。上述超大断面倾斜式单桩基础开挖及护壁施工工艺，其特征是：步骤三中进行桩洞开挖及护壁施工过程中，还需在桩洞内由上至下布设多个洞内锚索组，上下相邻两个所述洞内锚索组之间的间距为3.5m～4.5m；多个
所述洞内锚索组均与所述全断面支撑架呈平行布设；每个所述洞内锚索组均包括多道布设在所述桩洞节段的同一个横断面上的锚索。上述超大断面倾斜式单桩基础开挖及护壁施工工艺，其特征是：每个所述洞内锚索组均包括M道由左至右布设在桩洞顶部的锚索和两个对称布设在桩洞的左右两个侧壁上的侧壁锚索结构，每个所述侧壁锚索结构均包括N道由上至下布设在桩洞的左侧壁或右侧壁上的锚索；其中，M和N均为正整数，M≥2且N≥2；所述桩洞内布设的所有锚索分为m列进行布设；所述桩洞内布设的所有锚索内端通过m道锚索纵向连接钢筋紧固连接为一体，每列所述锚索的内端均与一道所述锚索纵向连接钢筋进行固定连接，所述锚索纵向连接钢筋沿桩洞的长度方向布设；m道所述锚索纵向连接钢筋均固定于所述混凝土喷射层内；其中，m＝M+2N。上述超大断面倾斜式单桩基础开挖及护壁施工工艺，其特征是：步骤二中所述洞口支护结构为环形防护墙，所述环形防护墙为现浇混凝土墙且其位于所述管棚超前支护结构内侧；所述环形防护墙的形状与桩洞的洞口形状相同，所述环形防护墙进入桩洞的深度为1m～3m。上述超大断面倾斜式单桩基础开挖及护壁施工工艺，其特征是：步骤三中多个所述施工节段均呈水平布设；步骤301中采用钻爆法由上至下对桩洞的初始施工节段进行开挖施工时，开挖断面呈水平布设；步骤一中所述桩洞的洞口位于边坡上；所述桩洞由上至下分为上部开挖段、中部开挖段和下部开挖段；所述上部开挖段、中部开挖段和下部开挖段均由上至下分为多个所述施工节段进行开挖施工；所述上部开挖段的开挖断面由上至下逐渐增大，所述中部开挖段的开挖断面由上至下均相同，所述下部开挖段的开挖断面由上至下逐渐缩小。上述超大断面倾斜式单桩基础开挖及护壁施工工艺，其特征是：步骤一中所述桩洞的洞口位于边坡上；步骤一中进行管棚超前支护施工时，按照常规的管棚超前支护施工方法进行施工；所述管棚超前支护结构沿桩洞的长度方向进行布设且其长度与桩洞的长度一致；所述管棚超前支护结构包括布设在边坡坡面上的导向墙、布设于导向墙内的拱形钢架、多根由后向前打入边坡内的管棚管和多个分别对多根所述管棚管进行导向的导向管，所述导向墙位于桩洞的顶部外侧；多个所述导向管均安装在拱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超大断面倾斜式单桩基础开挖及护壁施工工艺，其特征在于：所施工超大断面倾斜式单桩基础为钢筋混凝土桩，所述钢筋混凝土桩的横断面面积大于100m2且其倾角大于45°；对所施工超大断面倾斜式单桩基础进行开挖及护壁施工时，包括以下步骤：步骤一、管棚超前支护施工：对所施工超大断面倾斜式单桩基础的桩洞(1)进行开挖之前，先对桩洞(1)顶部进行管棚超前支护施工，获得施工成型的管棚超前支护结构；步骤二、洞口防护：在桩洞(1)的洞口施工洞口支护结构；步骤三、桩洞开挖及护壁施工：采用全断面开挖法由上至下分多个施工节段对桩洞(1)进行开挖，并对各施工节段开挖成型的桩洞节段分别进行护壁施工，过程如下：步骤301、初始施工节段开挖及护壁施工：采用钻爆法由上至下对桩洞(1)的初始施工节段进行开挖施工，开挖完成后采用全断面支护结构对开挖成型的桩洞节段进行支护；所述初始施工节段为多个所述施工节段中位于最上部的施工节段；步骤302、下一个施工节段开挖及护壁施工：按照步骤301中所述的方法，对桩洞(1)的下一个施工节段进行开挖及护壁施工；步骤303、多次重复步骤302，直至完成桩洞(1)中所有施工节段的开挖及护壁施工过程。...

【技术特征摘要】
1.一种超大断面倾斜式单桩基础开挖及护壁施工工艺，其特征在于：所施工超大断面倾斜式单桩基础为钢筋混凝土桩，所述钢筋混凝土桩的横断面面积大于100m2且其倾角大于45°；对所施工超大断面倾斜式单桩基础进行开挖及护壁施工时，包括以下步骤：步骤一、管棚超前支护施工：对所施工超大断面倾斜式单桩基础的桩洞(1)进行开挖之前，先对桩洞(1)顶部进行管棚超前支护施工，获得施工成型的管棚超前支护结构；步骤二、洞口防护：在桩洞(1)的洞口施工洞口支护结构；步骤三、桩洞开挖及护壁施工：采用全断面开挖法由上至下分多个施工节段对桩洞(1)进行开挖，并对各施工节段开挖成型的桩洞节段分别进行护壁施工，过程如下：步骤301、初始施工节段开挖及护壁施工：采用钻爆法由上至下对桩洞(1)的初始施工节段进行开挖施工，开挖完成后采用全断面支护结构对开挖成型的桩洞节段进行支护；所述初始施工节段为多个所述施工节段中位于最上部的施工节段；步骤302、下一个施工节段开挖及护壁施工：按照步骤301中所述的方法，对桩洞(1)的下一个施工节段进行开挖及护壁施工；步骤303、多次重复步骤302，直至完成桩洞(1)中所有施工节段的开挖及护壁施工过程。2.按照权利要求1所述的超大断面倾斜式单桩基础开挖及护壁施工工艺，其特征在于：步骤三中所述施工节段的长度为0.5m～1.5m。3.按照权利要求1或2所述的超大断面倾斜式单桩基础开挖及护壁施工工艺，其特征在于：步骤301中所述全断面支护结构为全断面支撑架与锚喷联合支护结构；所述全断面支撑架与锚喷联合支护结构包括支撑于所述桩洞节段内的全断面支撑架、对所述桩洞节段的内壁进行加固的锚杆组和喷射于所述桩洞节段内壁上的混凝土喷射层，所述锚杆组的内端和所述全断面支撑架均固定于所述混凝土喷射层内；所述全断面支撑架的数量为一个或多个，多个所述全断面支撑架沿所述桩洞节段的长度方向由上至下布设；每个所述全断面支撑架的外侧均布设有一个所述锚杆组；所述全断面支撑架的数量与所述锚杆组的数量相同；所述全断面支撑架的形状与所述桩洞节段的横断面形状相同，所述锚杆组包括多根沿所述全断面支撑架的内侧轮廓线由前至后布设的锚杆，多根所述锚杆均布设在所述桩洞节段的同一个横断面上；所述全断面支撑架与桩洞(1)的长度方向呈垂直布设。4.按照权利要求3所述的超大断面倾斜式单桩基础开挖及护壁施工工艺，其特征在于：所述全断面支撑架为由型钢弯曲而成且首尾紧固连接为一体的环状支架；所述全断面支撑架与布设在其外侧的多根所述锚杆均布设在同一平面上；所述锚杆组中多根所述锚杆的内端均固定在同一个所述全断面支撑架上；所述桩洞(1)内布设的所有全断面支撑架之间均通过多道架体纵向连接钢筋紧固连接为一体，所述架体纵向连接钢筋沿桩洞(1)的长度方向布设；所述桩洞(1)内布设的每个所述全断面支撑架均与多道所述架体纵向连接钢筋固定连接，多道所述架体纵向连接钢筋均固定于所述混凝土喷射层内；所述混凝土喷射层为钢纤维混凝土喷射层。5.按照权利要求3所述的超大断面大倾角隧道式桩基施工工艺，其特征在于：步骤三中进行桩洞开挖及护壁施工过程中，还需在桩洞(1)内由上至下布设多个洞内锚索组，上下相邻两个所述洞内锚索组之间的间距
\t为3.5m～4.5m；多个所述洞内锚索组均与所述全断面支撑架呈平行布设；每个所述洞内锚索组均包括多道布设在所述桩洞节段的同一个横断面上的锚索。6.按照权利要求5所述的超大断面大倾角隧道式桩基施工工艺，其特征在于：每个所述洞内锚索组均包括M道由左至右布设在桩洞(1)顶部的锚索和两个对称布...

【专利技术属性】
技术研发人员：余海，王高平，静国锋，程晓刚，李小龙，白利勇，田建伟，刘涛，冯四超，赵建民，毕张龙，张学钢，马少雄，
申请(专利权)人：中铁一局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61