CN103352470B - 一种基坑支护结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基坑支护结构，包括混凝土桩和冠梁，所述混凝土桩具有钢筋笼，所述钢筋笼具有第一钢缀板、第二钢缀板、第一型钢和第二型钢，其中所述第一型钢和所述第二型钢分别被固定在所述第一钢缀板和所述第二钢缀板的两个侧端之间。本发明的结构合理，简化了传统的设计，同时还提供一种基坑支护结构的施工方法，方便了施工，保证了施工效率，能有效减小基坑支护结构施工对周边地下管线的振动，充分保证重要地下管线的安全。

Description

一种基坑支护结构及其施工方法

技术领域

本本发明涉及一种基坑支护结构及其施工方法，尤其涉及适用于深基坑围护结构施工近接重要地下管线而需对地下管线做重点保护时所使用的基坑支护结构及其施工方法。

背景技术

随着全国城市轨道交通建设的迅猛发展，明挖法施工的地铁车站基坑工程越来越多。地铁车站及出入口又大多设置在城市交通要道、繁华地段，地下管线密集、复杂。管线改迁时常受到空间、管线功能中断、施工周期、施工成本等因素的限制，地铁车站主体和附属工程基坑围护结构施工时常常只能近接其施工，不得不采取新的支护结构形式及施工方法，以期最大限度地降低围护结构施工对地下管线的影响，保证地下管线的安全。

目前的基坑支护结构大多采用传统的钻孔灌注桩和钢筋混凝土冠梁。灌注桩机械成孔时对周边地下管线振动非常大，甚至会造起各种意想不到的破坏，造成不可估量的经济损失和社会影响。混凝土冠梁施工一来其要求的施工空间比较大，如与周边重要地下管线近接施工时，产权单位要求的安全保护距离不够，条件不具备；二来因一般钢筋混凝土冠梁标高要低于地面，后期存在凿除问题，凿除也会引起对周边地下管线的振动和破坏。因此，寻求一种既能减少对地下管线的振动，又能有效保证基坑支护结构与重要地下管线安全距离，适合近接重要地下管线的基坑支护结构形式及其施工方法就势在必行。

发明内容

为了解决上述技术问题本发明提供了一种基坑支护结构，包括混凝土桩和冠梁，其中，所述混凝土桩具有钢筋笼，所述钢筋笼具有第一钢缀板、第二钢缀板、第一型钢和第二型钢，其中所述第一型钢和所述第二型钢分别被固定在所述第一钢缀板和所述第二钢缀板的两个侧端之间。

优选地，所述钢筋笼单侧配置于所述混凝土桩内。

优选地，所述混凝土桩的半径为400mm，所述第一钢缀板的两端点处离所述混凝土桩的外侧的最短距离为50mm，所述第二缀板离所述混凝土桩的中心面的距离为60mm。

优选地，所述混凝土桩的半径为400mm，所述第一钢缀板和所述第二钢缀板的宽度均为350mm。

优选地，所述第一型钢和所述第二型钢均选用双拼工字钢，所述第一钢缀板和所述第二钢缀板的厚度为20mm。

优选地，所述冠梁选用双拼工字钢，其宽度为200mm。

优选地，所述第一钢缀板和所述第二钢缀板的一端从所述混凝土桩的顶端伸出，所述冠梁被焊接在从所述混凝土桩的顶端伸出的所述第一钢缀板和所述第二钢缀板之间。

优选地，所有的焊缝焊满，所述焊缝的厚度为10mm。

本发明还提供一种基坑支护结构的施工方法，包括放线定桩位及高程、开挖第一节桩孔土方、支护壁模板放附加钢筋、浇筑第一节护壁混凝土、检查桩位轴线、架设垂直运输架、安装电动葫芦或卷扬机或木辘轳、安装吊桶、照明、活动盖板、水泵、通风机、开挖吊运第二节桩孔土方、先拆第一节支第二节护壁模板、浇第二节护壁混凝土、检查桩位轴线、逐层往下循环作业、开挖扩底部分、检查验收、吊放型钢钢筋笼、放混凝土溜筒、浇筑桩身混凝土、固定冠梁，其中，所述施工方法还包括制作型钢钢筋笼的步骤，分别将第一型钢和第二型钢固定在第一钢缀板和第二钢缀板的两个侧端之间，获得所述型钢钢筋笼。

优选地，采用双拼工字钢的所述第一型钢和所述第二型钢加所述第一钢缀板和所述第二钢缀板的组合形式，通过焊接进行组合，以获得所述型钢钢筋笼。

优选地，所述第一钢缀板和所述第二钢缀板的厚度均为20㎜。

优选地，为方便混凝土的灌注，所述第一钢缀板和所述第二钢缀板均不满铺。

优选地，控制所述混凝土桩的桩位偏差、所述混凝土桩2的桩身垂直度偏差以及所述型钢钢筋笼的位置偏差。

优选地，在吊放型钢钢筋笼过程中，控制所述型钢钢筋笼的吊放位置，使得所述型钢钢筋笼被单侧布置在混凝土桩内。

优选地，在吊放型钢钢筋笼过程中，控制所述型钢钢筋笼的吊放位置，使得所述型钢钢筋笼的所述第一钢缀板的两端点处离所述混凝土桩的外侧的最短距离为50mm，所述第二缀板离所述混凝土桩的中心面的距离为60mm。

优选地，为方便基坑内所述混凝土桩侵限部分的凿除，在需凿除部分用多层板设置分界面。

优选地，所述冠梁选用双拼工字钢，所述冠梁被焊接在从混凝土桩的顶端伸出的所述第一钢缀板和所述第二钢缀板之间。

在本发明中，为减少机械成孔对临近地下管线的振动，在地质条件允许和确保无水作业条件情况下，优先选用人工挖孔作业；为确保冠梁施做过程中与重要地下管线的安全距离，混凝土桩成孔时可部分向基坑侧平移，双拼工字钢组合型式钢筋笼可在混凝土桩的单侧布置，待成桩后凿除基坑内侵限部分，以保证主体或附属结构净空；因型钢混凝土中型钢不受含钢率的限制，型钢混凝土构件的承载能力可以高于同样外形的钢筋混凝土构件的承载能力一倍以上，因而可以减小构件截面；混凝土桩主要受力构件和冠梁均采用同一种材料，既简化了设计，又方便了施工；当冠梁上不设置锚杆或支撑时，冠梁可以仅按构造要求设计，按构造配筋，不需浇注混凝土，型钢冠梁凿除可采用焊割作业，减少钢筋混凝土冠梁凿除施工时对周边地下管线的影响。因此，本发明能有效减小基坑支护结构施工对周边地下管线的振动，充分保证重要地下管线的安全，将得到管线产权单位、建设单位和施工单位的一致好评，将产生不可估量的社会效益。

附图说明：

图1为本发明一实施方式涉及的基坑支护结构俯视平面示意图。

图2为本发明一实施方式涉及的混凝土桩结构俯视平面示意图。

图3为图1沿A-A线的剖面图。

图4为图1沿B-B线的剖面图。

图5为发明一实施方式涉及的混凝土桩和冠梁组合结构局部示意图。

具体实施方式

下面根据附图所示实施方式阐述本项发明。

图1为基坑支护结构俯视平面示意图。如图1所示，基坑支护结构1具有混凝土桩2和冠梁3。上述混凝土桩2被设置在在基坑周边对上述基坑起道支护作用，在上述混凝土桩2的顶部设置有上述冠梁3。上述冠梁3用于将上述基坑中的上述混凝土桩2连到一起，以防止基坑顶部边缘产生坍塌。优选地，上述冠梁3选用双拼20b工字钢，其宽度L3为200mm。

图2为混凝土桩2结构俯视平面示意图。如图2所示，上述混凝土桩2具有桩体21和钢筋笼22。上述钢筋笼22包括缀板41、42和型钢51、52。上述桩体21的半径R为400mm，上述钢筋笼22位于上述桩体21的一侧，其中上述缀板41、42与上述桩体21的中心面（沿A-A线的面）平行配置，上述缀板41的两端离上述桩体21最短距离L1为50mm，上述缀板42离上述桩体21的中心面的距离L2为60mm。上述缀板41和42的宽度也可以均为350mm。优选地，上述型钢51、52均选用20b工字钢，上述缀板41和42为钢缀板，其厚度为20mm。上述型钢51、52的长度可以根据上述混凝土桩2的桩长来设定，尽量避免对接接长。上述型钢51、52的宽度可以均与上述冠梁3的宽度L3相同，即均为200mm。

图3为图1沿A-A线的剖面图，图4为图1沿B-B线的剖面图。如图3、图4所示，上述缀板41和42的一端位于上述混凝土桩2中并靠近上述混凝土桩2的底部，而上述缀板41和42另一端从上述混凝土桩2的顶端伸出，上述冠梁3被连接在从上述混凝土桩2的顶端伸出的两缀板41和42之间，其中上述冠梁3的宽度L3与两缀板41和42之间的距离相等为宜。上述型钢51、52分别位于两缀板41和42的两侧端之间，并且上述型钢51、52的宽度与两缀板41和42之间的距离相等为宜（参照图2）。上述型钢51、52的一端可以与两缀板41和42靠近上述混凝土桩2底部的一端齐平，而上述型钢51、52的另一端可以与上述混凝土桩2顶部的齐平。

图5为混凝土桩2和冠梁3组合结构局部示意图。如图5所示，上述冠梁3通过焊接的方式焊接在上述两缀板41和42之间，使得上述冠梁3固定在上述混凝土桩2上，构成混凝土桩2和冠梁3组合结构。同时，上述型钢51、52也可以分别通过焊接的方式焊接在上述两缀板41和42的两侧端之间。将上述冠梁3焊接在上述两缀板41和42之间或将上述型钢51、52分别焊接在上述两缀板41和42的两侧端之间时，所有的焊缝6焊满，上述焊缝6的厚度为10mm。

下面结合本发明的基坑支护结构对本发明的施工过程进行进一步的说明。

根据工程地质和水文地质情况确定基坑围护结构型钢混凝土桩2的成孔方式。为减少机械成孔对临近地下管线的振动，在地质条件允许和确保无水作业条件情况下，优先选用人工挖孔作业，在施工中必须注意工程质量和安全。人工挖孔和灌注混凝土桩2的主要施工工艺流程如下：放线定桩位及高程→开挖第一节桩孔土方→支护壁模板放附加钢筋→浇筑第一节护壁混凝土→检查桩位（中心）轴线→架设垂直运输架→安装电动葫芦（卷扬机或木辘轳）→安装吊桶、照明、活动盖板、水泵、通风机等→开挖吊运第二节桩孔土方（修边）→先拆第一节支第二节护壁模板（放附加钢筋）→浇第二节护壁混凝土→检查桩位（中心）轴线→逐层往下循环作业→开挖扩底部分→检查验收→吊放型钢钢筋笼→放混凝土溜筒（导管）→浇筑桩身混凝土（随浇随振）。

放线定桩位及高程：在场地三通一平的基础上，依据建筑物测量控制网的资料和基础平面布置图，测定桩位轴线方格控制网和高程基准许点。确定好桩位中心，以中点为圆心，以桩身半径加护壁厚度为半径画出上部（即第一步）的圆周。撒石灰线作为桩孔开挖尺寸线。孔位线定好之后，必须经有关部门进行复查，办好预检手续后开挖。

开挖第一节桩孔土方：开挖桩孔应从上到下逐层进行，先挖中间部分的土方，然后扩及周边，有效地控制开挖孔的截面尺寸。每节的高度应根据土质好坏、操作条件而定。

支护壁模板附加钢筋：为防止桩孔壁坍方，确保安全施工，成孔应设置井圈。

浇筑第一节护壁混凝土：桩孔护壁混凝土每挖完一节以后应立即浇筑混凝土。

检查桩位（中心）轴线及标高：每节桩孔护壁做好以后，必须将桩位十字轴线和标高测设在护壁的上口，然后用十字线对中，吊线坠向井底投设，以半径尺杆检查孔壁的垂直平整度。随之进行修整，井深必须以基准点为依据，逐根进行引测。保证桩孔轴线位置、标高、截面尺寸满足设计要求。

架设垂直运输架：第一节桩孔成孔以后，即着手在桩孔上口架设垂直运输支架。

安装电动葫芦或卷扬机：在垂直运输架上安装滑轮组和电动或穿卷扬机的钢丝绳，选择适当位置安装卷扬机。

安装吊桶、照明、活动盖板、水泵和通风机。

开挖吊运第二节桩孔土方（修边），桩孔挖至规定的深度后，用支杆检查桩孔的直径及井壁圆弧度，上下应垂直平顺，修整孔壁。

先拆除第一节支第二节护壁模板，放附加钢筋，护壁模板采用拆上节支下节依次周转使用。

浇筑第二节护壁混凝土：混凝土用串桶送来，人工浇筑，人工插捣密实。混凝土可由试验确定掺入早强剂，以加速混凝土的硬化。

检查桩位中心轴线及标高：以桩孔口的定位线为依据，逐节校测。

逐层往下循环作业，将桩孔挖至设计深度，清除虚土，检查土质情况，桩底应支承在设计所规定的持力层上。

开挖扩底部份：桩底可分为扩底和不扩底两种情况。挖扩底桩应先将扩底部位桩身的圆柱体挖好，再按扩底部位的尺寸、形状自上而下削土扩充成设计图纸的要求。

检查验收：成孔以后必须对桩身直径、扩头尺寸、孔底标高、桩位中线、井壁垂直、虚土厚度进行全面测定。

吊放钢筋笼22：钢筋笼22放入前应先绑好砂浆垫块，吊放钢筋笼22时，要对准孔位，直吊扶稳、缓慢下沉，避免碰撞孔壁。钢筋笼22放到设计位置时，应立即固定。遇有两段钢筋笼22连接时，应采用焊接（搭接焊或帮条焊），双面焊接，接头数按50%错开，以确保钢筋位置正确，保护层厚度符合要求。其中，上述钢筋笼22的制作工艺为：将两型钢51、52分别固定于两缀板41和42的两侧端之间，具体而言，钢筋笼11采用双拼普通热轧20b工字钢的型钢51、52加钢制缀板41和42的组合形式，通过焊接将型钢51、52和钢制缀板41和42进行组合。钢制缀板41和42厚度为20㎜。型钢51、52的长度可根据混凝土桩2设计桩长购买，尽量避免对接接长。为方便混凝土的灌注，钢制缀板41和42可不满铺。

浇筑桩身混凝土：桩身混凝土可使用粒径不大于50mm的石子，坍落度80～100mm，机械搅拌。用溜槽加串桶向桩孔内浇筑混凝土。浇筑混凝土时应连续进行，分层振捣密实。一般第一步宜浇筑到扩底部位的顶面，然后浇筑上部混凝土。其中，当混凝土浇筑到桩顶时，应适当超过桩顶设计标高，以保证在剔除浮浆后，桩顶标高符合设计要求。

在获得混凝土桩2后，将冠梁3固定至上述混凝土桩2的顶部。其中，冠梁3采用单根20b工字钢，混凝土桩2与冠梁3之间直接采用焊接方式进行连接。

在上述施工过程中，为保证混凝土桩2和冠梁3之间连接的整体性，必须充分控制混凝土桩2的桩位偏差、混凝土桩2的桩身垂直度偏差和钢筋笼22的位置偏差。

在上述施工过程中，为确保冠梁3施做过程中与重要地下管线的安全距离，混凝土桩2成孔时可部分向基坑侧平移，钢筋笼22在混凝土桩2单侧（迎土侧）布置，待成桩后凿除基坑内侵限部分，以保证主体或附属结构净空。

在上述施工过程中，为方便基坑内上述混凝土桩侵限部分的凿除，可在需凿除部分用多层板设置分界面。

在上述施工过程中，采用焊条E43将所有焊缝焊满，焊缝厚度均为10㎜，焊接施工时应遵循《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）的有关要求。

在上述施工过程中，当冠梁3上不需要设置锚杆或支撑时，冠梁3可以仅按构造要求设计，不需浇筑混凝土。

应理解以上说明书中所描述的具体实施方式和实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (4)

1. 一种基坑支护结构，包括混凝土桩和冠梁，其特征在于：

所述混凝土桩具有钢筋笼，所述钢筋笼具有第一钢缀板、第二钢缀板、第一型钢和第二型钢，其中所述第一型钢和所述第二型钢分别被固定在所述第一钢缀板和所述第二钢缀板的两个侧端之间；

所述钢筋笼单侧配置于所述混凝土桩内；

所述混凝土桩的半径为400mm，所述第一钢缀板的两端点处离所述混凝土桩的外侧的最短距离为50mm，所述第二钢缀板离所述混凝土桩的中心面的距离为60mm，所述第一钢缀板和所述第二钢缀板的宽度均为350mm；

所述第一型钢和所述第二型钢均选用双拼工字钢，所述第一钢缀板和所述第二钢缀板的厚度为20mm，所述冠梁选用双拼工字钢，其宽度为200mm；

所述第一钢缀板和所述第二钢缀板的一端从所述混凝土桩的顶端伸出，所述冠梁被焊接在从所述混凝土桩的顶端伸出的所述第一钢缀板和所述第二钢缀板之间。

2.一种基坑支护结构的施工方法，包括放线定桩位及高程、开挖第一节桩孔土方、支护壁模板放附加钢筋、浇筑第一节护壁混凝土、检查桩位轴线、架设垂直运输架、安装电动葫芦或卷扬机或木辘轳、安装吊桶、照明、活动盖板、水泵、通风机、开挖吊运第二节桩孔土方、先拆第一节支第二节护壁模板、浇第二节护壁混凝土、检查桩位轴线、逐层往下循环作业、开挖扩底部分、检查验收、吊放型钢钢筋笼、放混凝土溜筒、浇筑桩身混凝土、固定冠梁，其特征在于：所述施工方法还包括制作型钢钢筋笼的步骤，分别将第一型钢和第二型钢固定在第一钢缀板和第二钢缀板的两个侧端之间，获得所述型钢钢筋笼；

采用双拼工字钢的所述第一型钢和所述第二型钢加所述第一钢缀板和所述第二钢缀板的组合形式，通过焊接进行组合，以获得所述型钢钢筋笼；

控制所述混凝土桩的桩位偏差、所述混凝土桩的桩身垂直度偏差以及所述型钢钢筋笼的位置偏差，在吊放型钢钢筋笼过程中，控制所述型钢钢筋笼的吊放位置，使得所述型钢钢筋笼被单侧布置在混凝土桩内。

3.根据权利要求2所述的施工方法，其特征在于：在吊放型钢钢筋笼过程中，控制所述型钢钢筋笼的吊放位置，使得所述型钢钢筋笼的所述第一钢缀板的两端点处离所述混凝土桩的外侧的最短距离为50mm，所述第二钢缀板离所述混凝土桩的中心面的距离为60mm。

4.根据权利要求2所述的施工方法，其特征在于：为方便基坑内所述混凝土桩侵限部分的凿除，在需凿除部分用多层板设置分界面；所述冠梁选用双拼工字钢，所述冠梁被焊接在从混凝土桩的顶端伸出的所述第一钢缀板和所述第二钢缀板之间。