CN107503355A - 外排后插型钢式双排桩基坑支护体系及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种外排后插型钢式双排桩基坑支护体系，其包括有冠梁、若干支护桩构成的支护体和若干搅拌桩构成的止水帷幕，特别地还包括有腰梁和支撑柱，腰梁设置于止水帷幕侧、冠梁的上方；每间隔1至3根支柱桩的顶部竖直设有支撑柱，支撑柱下部穿插于冠梁和支护桩内、顶部设有连接腰梁的顶座、上端焊接有横向拉结筋并连接于腰梁钢筋或穿过腰梁植筋于搅拌桩内。又提出上述该基坑支护体系的施工方法，1，施工止水帷幕后进行一次土方开挖；2，施工支护桩，支护桩混凝土灌注完成后，立即施工支撑柱；3，施工腰梁及支撑柱的顶座；4，二次土方后施工冠梁；完成施工。本发明有效避免了基坑支护体系悬挑部分在土方回填前易发生侧向坍塌的安全隐患问题。

Description

外排后插型钢式双排桩基坑支护体系及其施工方法

技术领域

本发明涉及建筑物施工技术领域，具体是建筑物地基基坑的支护体系及该支护体系的施工方法。

背景技术

在建筑物基坑的土方开挖前，为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，需要先对基坑侧壁以及其四周环境进行支护体系的施工，以对基坑起到支挡、加固与保护。现有的支护体系通常包括有若干立柱和若干支撑梁，立柱竖直设于基坑内的，支撑梁通过立柱水平支撑于基坑顶部，这种基坑支护体系的施工步骤如申请号为201610442745.2的中国专利所公开的，主要有：（1）施工立柱至支撑梁底标高；（2）施工支护桩；（3）施工止水帷幕；（4）浇筑冠梁，冠梁通过支护桩支撑；（5）施工支撑梁，支撑梁通过立柱支撑。通过上述施工步骤建设好基坑的支护体系后，进行基坑土方开挖，然后在开挖好的基坑内建设地下室底板结构，往上施工至负一层底板后，进行拆除支撑梁的换撑工作，之后采用火药爆破拆除、机械拆除、人工拆除等方式拆除基坑内的支撑梁，继续往上施工至首层楼板，完成地下室结构的施工。这种支护体系的施工方式需要较大面积的施工现场，对周边建筑的扰动较大，对于施工地段周边建筑密集、环境复杂、场地狭窄，如市中心地段时，这种一次垂直开挖会使支护体系产生安全隐患，因此有必要改进。

发明内容

本发明的目的是提出一种外排后插型钢式双排桩基坑支护体系，其在基坑土方开挖及回填之前对基坑起到良好的竖向和侧向支护作用，又提出该基坑支护体系的施工方法，实现了基坑土方的垂直开挖，有效解决了垂直开挖基坑过程中，基坑支护体系悬挑部分在土方回填前易发生侧向坍塌的安全隐患问题。

本发明的目的可通过以下技术方案实现：

外排后插型钢式双排桩基坑支护体系，其包括有设置于基坑内的冠梁、支护桩和搅拌桩；若干搅拌桩沿基坑的边缘竖直平排接连设置构成止水帷幕，若干根支护桩沿止水帷幕侧边竖直平排接连设置构成支护体，支护桩采用沉管灌注桩结构，其由钢套管、插于钢套管的钢筋笼和灌注于钢套管内的混凝土构成，搅拌桩高出支护桩具有搅拌桩高出段，所述冠梁的侧边连接于止水帷幕侧、底部连接于支护体顶，冠梁采用钢筋混凝土结构、由混凝土密实包覆冠梁钢筋构成，冠梁与支护桩钢筋混凝土联接，其特征在于：还包括有腰梁和支撑柱，所述腰梁设置于止水帷幕侧、冠梁的上方，腰梁采用钢筋混凝土结构、由混凝土密实包覆腰梁钢筋构成，腰梁与搅拌桩钢筋混凝土联接；每间隔1至3根支柱桩的顶部竖直设置有支撑柱，支撑柱的下部穿插于冠梁和支护桩内，支撑柱的顶部设有连接腰梁的顶座；

所述支撑柱为H型钢段，支撑柱的上端焊接有横向拉结筋、横向拉结筋伸入腰梁内连接于腰梁钢筋或穿过腰梁植筋于搅拌桩内，混凝土密实包覆支撑柱的上端部和横向拉结筋构成顶座。

优化方案，本发明中止水帷幕的搅拌桩高出段侧位于冠梁的上方设有挂网喷砼层。

又提出上述外排后插型钢式双排桩基坑支护体系的施工方法，其包括以下施工步骤。

步骤1，按常规技术施工搅拌桩，全部搅拌桩成桩构成止水帷幕后，进行一次土方开挖，土方开挖至腰梁底面标高位置。

步骤2，依次施工支护桩和支撑柱；

步骤2.1，在止水帷幕侧支护桩位置挖支护桩孔，将钢套管沉入支护桩孔内使顶端位于冠梁底面标高位置，钢筋笼置于钢套管内并使竖向钢筋向上露出50 mm至100mm，支护桩桩孔内混凝土灌注至钢套管的顶端；

步骤2.2，待步骤2.1的支护桩的混凝土灌注完成后，立即施工支撑柱；

现场测量、定位支撑柱的安装位置，所述支撑柱为H型钢段，将支撑柱吊装就位，使支撑柱的底部沉入支护桩的混凝土内至少300mm，支撑柱上端高出腰梁底面标高，支撑柱由基坑土层搭设的临时支撑架固定；

待支护桩内灌注的混凝土初凝后，重复步骤2.1和步骤2.2至全部支护桩和全部支撑柱施工就位，全部支护桩围合构成支护体。

步骤3，施工腰梁；

步骤3.1，现场测量、定位腰梁施工位及支撑柱的顶座施工位，沿腰梁施工位依次铺设腰梁底模板及腰梁钢筋，腰梁钢筋通过植筋与搅拌桩连接，沿顶座施工位铺设顶座底模板，在支撑柱的上端焊接横向拉结筋并连接于腰梁钢筋上或穿过腰梁施工位植筋于搅拌桩内，之后沿腰梁施工位铺设腰梁侧模板，沿顶座施工位铺设顶座侧模板，顶座侧模板、顶座底模板、腰梁侧模板、腰梁底模板和搅拌桩构成腰梁顶座混凝土浇筑腔；

步骤3.2，在腰梁顶座混凝土浇筑腔内浇筑混凝土，当混凝土凝结至强度达到要求后，拆除腰梁侧模板、腰梁底模板、顶座侧模板、顶座底模板及临时支撑架，得到腰梁和支撑柱的顶座。

步骤4，施工冠梁；

步骤4.1，在基坑内进行二次土方开挖，二次土方开挖至冠梁底面标高位置；

步骤4.2，现场测量、定位冠梁施工位，沿冠梁施工位依次铺设冠梁底模板及冠梁钢筋，支护桩桩顶外露的竖向钢筋及支撑柱位于冠梁模腔内并与冠梁钢筋连接，之后沿冠梁施工位铺设冠梁侧模板，冠梁侧模板、冠梁底模板和搅拌桩构成冠梁模腔；

步骤4.3，在冠梁模腔内浇筑混凝土，冠梁模腔内的混凝土凝结至强度达到要求后，拆除冠梁侧模板和冠梁底模板，完成基坑支护体系的施工。

本发明的挂网喷砼层可以采用两种施工方式。

一是：还包括步骤5，在止水帷幕的搅拌桩高出段侧位于冠梁的上方挂设金属挂网，在金属挂网上喷射混凝土形成100mm至150mm厚的挂网喷砼层。

二是：在步骤3中步骤3.2之后还包括步骤3.3，在止水帷幕的搅拌桩高出段侧位于腰梁的上方挂设金属挂网，在金属挂网上喷射混凝土形成100mm至150mm厚的挂网喷砼层；在步骤4中步骤4.3之后还包括步骤4.4，在止水帷幕的搅拌桩高出段侧位于腰梁和冠梁之间挂设金属挂网，在金属挂网上喷射混凝土形成100mm至150mm厚的挂网喷砼层。

本发明具有以下突出的实质性特点和显著的进步。

1、本发明的基坑支护体系，在提供基坑竖向支护的同时，由支撑柱作为腰梁的临时支撑，通过腰梁加强了对基坑的侧向支护，具有结构简单、支护效果好的特点。

2、本发明的基坑支护体系进一步通过挂网喷砼层增加止水帷幕的侧向抵抗力，防止搅拌桩侧向凸鼓。

3、本发明的基坑支护体系的施工方法实现了基坑土方的垂直开挖，有效解决了垂直开挖基坑过程中，基坑支护体系悬挑部分在土方回填前易发生侧向坍塌的安全隐患问题。

4、通过本发明在施工基坑支护体系的同时，对支护体系悬挑部分的土方分两次开挖，有效避免了因一次开挖土方引起的基坑侧向凸起甚至坍塌的安全隐患。

附图说明

图1为本发明的外排后插型钢式双排桩基坑支护体系结构示意图。

图2为本发明的基坑支护体系的施工方法中步骤1的施工示意图。

图3为本发明的基坑支护体系的施工方法中步骤2.1的施工示意图。

图4为本发明的基坑支护体系的施工方法中步骤2.2的施工示意图。

图5和图6为本发明的基坑支护体系的施工方法中步骤2的施工示意图。

图7和图8为本发明的基坑支护体系的施工方法中步骤3的施工示意图。

图9为本发明的基坑支护体系的施工方法中步骤4的施工示意图。

图10为本发明的基坑支护体系的施工方法中步骤5的施工示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1

参考图1和图10，一种外排后插型钢式双排桩基坑支护体系，其包括有设置于基坑内的冠梁1、支护桩2、搅拌桩3、腰梁4和支撑柱5。

若干搅拌桩3沿基坑的边缘竖直平排接连设置构成止水帷幕，若干根支护桩2沿止水帷幕侧边竖直平排接连设置构成支护体，支护桩2采用沉管灌注桩结构，其由钢套管21、插于钢套管21的钢筋笼22和灌注于钢套管21内的混凝土构成，搅拌桩3高出支护桩2具有搅拌桩高出段。

所述冠梁1的侧边连接于止水帷幕侧、底部连接于支护体顶，冠梁1采用钢筋混凝土结构、由混凝土密实包覆冠梁钢筋11构成，冠梁1与支护桩2钢筋混凝土联接，止水帷幕的搅拌桩高出段侧位于冠梁1的上方设有挂网喷砼层6。

所述腰梁4设置于止水帷幕侧、冠梁1的上方，腰梁4采用钢筋混凝土结构、由混凝土密实包覆腰梁钢筋41构成，腰梁4与搅拌桩3钢筋混凝土联接。

每间隔1根支柱桩2的顶部竖直设置有支撑柱5，支撑柱5的下部穿插于冠梁1和支护桩2内，支撑柱5的顶部设有连接腰梁4的顶座53；所述支撑柱5为H型钢段，支撑柱5的上端焊接有横向拉结筋51、横向拉结筋51伸入腰梁4内连接于腰梁钢筋41或穿过腰梁4植筋于搅拌桩3内，混凝土密实包覆支撑柱5的上端部和横向拉结筋51构成顶座53。

本实施例的基坑支护体系在基坑土方开挖及回填之前对基坑起到良好的竖向和侧向支护作用，具有结构简单、支护效果好的特点。

实施例2

参考图2至图10，实施例1的外排后插型钢式双排桩基坑支护体系的施工方法，其包括以下施工步骤。

步骤1，参考图2，按常规技术施工搅拌桩3，全部搅拌桩3成桩构成止水帷幕后，进行一次土方开挖，土方开挖至腰梁4底面标高位置。

步骤2，参考图3至图6，依次施工支护桩2和支撑柱5；

步骤2.1，参考图3，在止水帷幕侧支护桩位置挖支护桩孔，将钢套管21沉入支护桩孔内使顶端位于冠梁1底面标高位置，钢筋笼22置于钢套管21内并使竖向钢筋向上露出50 mm至100mm，支护桩2桩孔内混凝土灌注至钢套管21的顶端；

步骤2.2，参考图4，待步骤2.1的支护桩2的混凝土灌注完成后，立即施工支撑柱5；

现场测量、定位支撑柱5的安装位置，所述支撑柱5为H型钢段，将支撑柱5吊装就位，使支撑柱5的底部沉入支护桩2的混凝土内至少300mm，支撑柱5上端高出腰梁底面标高，支撑柱5由基坑土层搭设的临时支撑架固定。

参考图5和图6，待支护桩2内灌注的混凝土初凝后，重复步骤2.1和步骤2.2至全部支护桩2和全部支撑柱5施工就位，全部支护桩2围合构成支护体。

步骤3，参考图7和图8，施工腰梁4；

步骤3.1，现场测量、定位腰梁施工位及支撑柱5的顶座施工位，沿腰梁施工位依次铺设腰梁底模板及腰梁钢筋41，腰梁钢筋41通过植筋与搅拌桩3连接，沿顶座施工位铺设顶座底模板，在支撑柱5的上端焊接横向拉结筋51并连接于腰梁钢筋41上或穿过腰梁施工位植筋于搅拌桩3内，之后沿腰梁施工位铺设腰梁侧模板，沿顶座施工位铺设顶座侧模板，顶座侧模板、顶座底模板、腰梁侧模板、腰梁底模板和搅拌桩3构成腰梁顶座混凝土浇筑腔；

步骤3.2，在腰梁顶座混凝土浇筑腔内浇筑混凝土，当混凝土凝结至强度达到要求后，拆除腰梁侧模板、腰梁底模板、顶座侧模板、顶座底模板及临时支撑架，得到腰梁4和支撑柱5的顶座53。

步骤4，参考图9，施工冠梁1；

步骤4.1，在基坑内进行二次土方开挖，二次土方开挖至冠梁1底面标高位置；

步骤4.2，现场测量、定位冠梁施工位，沿冠梁施工位依次铺设冠梁底模板及冠梁钢筋11，支护桩2桩顶外露的竖向钢筋及支撑柱5位于冠梁模腔内并与冠梁钢筋11连接，之后沿冠梁施工位铺设冠梁侧模板，冠梁侧模板、冠梁底模板和搅拌桩构成冠梁模腔；

步骤4.3，在冠梁模腔内浇筑混凝土，冠梁模腔内的混凝土凝结至强度达到要求后，拆除冠梁侧模板和冠梁底模板，完成基坑支护体系的施工。

步骤5，参考图10，在止水帷幕的搅拌桩高出段侧位于冠梁1的上方挂设金属挂网，在金属挂网上喷射混凝土形成100mm至150mm厚的挂网喷砼层6。

基坑支护体系施工完成后，基坑内换撑结构施工完成后，通过切割回收腰梁4和冠梁1的之间的部分支撑柱5。

本发明的基坑支护体系的施工方法对支护体系悬挑部分的土方分两次垂直开挖，有效解决了开挖基坑过程中，基坑支护体系悬挑部分在土方回填前易发生侧向坍塌的安全隐患问题。

实施例3

本实施例的外排后插型钢式双排桩基坑支护体系的施工方法与实施例2的区别在于挂网喷砼层6的具体施工工序，通过步骤3.3和步骤4.4施工替代实施例2中的步骤5，完成实施例1的基坑支护体系中的挂网喷砼层6，具体是：

在实施例2的步骤3中步骤3.2之后还包括步骤3.3，在止水帷幕的搅拌桩高出段侧位于腰梁4的上方挂设金属挂网，在金属挂网上喷射混凝土形成100mm至150mm厚的挂网喷砼层6。

在实施例2的步骤4中步骤4.3之后还包括步骤4.4，在止水帷幕的搅拌桩高出段侧位于腰梁4和冠梁1之间挂设金属挂网，在金属挂网上喷射混凝土形成100mm至150mm厚的挂网喷砼层6。

本实施例中将挂网喷砼层6分两步施工，分别对一次土方开挖和二次土方开挖后的基坑起到加强侧向支护的作用，有效防止搅拌桩侧向凸鼓。

Claims (5)

1.外排后插型钢式双排桩基坑支护体系，其包括有设置于基坑内的冠梁（1）、支护桩（2）和搅拌桩（3）；若干搅拌桩（3）沿基坑的边缘竖直平排接连设置构成止水帷幕，若干根支护桩（2）沿止水帷幕侧边竖直平排接连设置构成支护体，支护桩（2）采用沉管灌注桩结构，其由钢套管（21）、插于钢套管（21）的钢筋笼（22）和灌注于钢套管（21）内的混凝土构成，搅拌桩（3）高出支护桩（2）具有搅拌桩高出段，所述冠梁（1）的侧边连接于止水帷幕侧、底部连接于支护体顶，冠梁（1）采用钢筋混凝土结构、由混凝土密实包覆冠梁钢筋（11）构成，冠梁（1）与支护桩（2）钢筋混凝土联接，其特征在于：还包括有腰梁（4）和支撑柱（5），所述腰梁（4）设置于止水帷幕侧、冠梁（1）的上方，腰梁（4）采用钢筋混凝土结构、由混凝土密实包覆腰梁钢筋（41）构成，腰梁（4）与搅拌桩（3）钢筋混凝土联接；每间隔1至3根支柱桩（2）的顶部竖直设置有支撑柱（5），支撑柱（5）的下部穿插于冠梁（1）和支护桩（2）内，支撑柱（5）的顶部设有连接腰梁（4）的顶座（53）；

所述支撑柱（5）为H型钢段，支撑柱（5）的上端焊接有横向拉结筋（51）、横向拉结筋（51）伸入腰梁（4）内连接于腰梁钢筋（41）或穿过腰梁（4）植筋于搅拌桩（3）内，混凝土密实包覆支撑柱（5）的上端部和横向拉结筋（51）构成顶座（53）。

2.根据权利要求1所述的外排后插型钢式双排桩基坑支护体系，其特征在于：止水帷幕的搅拌桩高出段侧位于冠梁（1）的上方设有挂网喷砼层（6）。

3.权利要求1所述的外排后插型钢式双排桩基坑支护体系的施工方法，其包括以下施工步骤：

步骤1，按常规技术施工搅拌桩（3），全部搅拌桩（3）成桩构成止水帷幕后，进行一次土方开挖，土方开挖至腰梁（4）底面标高位置；

步骤2，依次施工支护桩（2）和支撑柱（5）；

步骤2.1，在止水帷幕侧支护桩位置挖支护桩孔，将钢套管（21）沉入支护桩孔内使顶端位于冠梁（1）底面标高位置，钢筋笼（22）置于钢套管（21）内并使竖向钢筋向上露出50 mm至100mm，支护桩（2）桩孔内混凝土灌注至钢套管（21）的顶端；

步骤2.2，待步骤2.1的支护桩（2）的混凝土灌注完成后，立即施工支撑柱（5）；

现场测量、定位支撑柱（5）的安装位置，所述支撑柱（5）为H型钢段，将支撑柱（5）吊装就位，使支撑柱（5）的底部沉入支护桩（2）的混凝土内至少300mm，支撑柱（5）上端高出腰梁底面标高，支撑柱（5）由基坑土层搭设的临时支撑架固定；

待支护桩（2）内灌注的混凝土初凝后，重复步骤2.1和步骤2.2至全部支护桩（2）和全部支撑柱（5）施工就位，全部支护桩（2）围合构成支护体；

步骤3，施工腰梁（4）；

步骤3.1，现场测量、定位腰梁施工位及支撑柱（5）的顶座施工位，沿腰梁施工位依次铺设腰梁底模板及腰梁钢筋（41），腰梁钢筋（41）通过植筋与搅拌桩（3）连接，沿顶座施工位铺设顶座底模板，在支撑柱（5）的上端焊接横向拉结筋（51）并连接于腰梁钢筋（41）上或穿过腰梁施工位植筋于搅拌桩（3）内，之后沿腰梁施工位铺设腰梁侧模板，沿顶座施工位铺设顶座侧模板，顶座侧模板、顶座底模板、腰梁侧模板、腰梁底模板和搅拌桩（3）构成腰梁顶座混凝土浇筑腔；

步骤3.2，在腰梁顶座混凝土浇筑腔内浇筑混凝土，当混凝土凝结至强度达到要求后，拆除腰梁侧模板、腰梁底模板、顶座侧模板、顶座底模板及临时支撑架，得到腰梁（4）和支撑柱（5）的顶座（53）；

步骤4，施工冠梁（1）；

步骤4.1，在基坑内进行二次土方开挖，二次土方开挖至冠梁（1）底面标高位置；

步骤4.2，现场测量、定位冠梁施工位，沿冠梁施工位依次铺设冠梁底模板及冠梁钢筋（11），支护桩（2）桩顶外露的竖向钢筋及支撑柱（5）位于冠梁模腔内并与冠梁钢筋（11）连接，之后沿冠梁施工位铺设冠梁侧模板，冠梁侧模板、冠梁底模板和搅拌桩构成冠梁模腔；

步骤4.3，在冠梁模腔内浇筑混凝土，冠梁模腔内的混凝土凝结至强度达到要求后，拆除冠梁侧模板和冠梁底模板，完成基坑支护体系的施工。

4.根据权利要求3所述的外排后插型钢式双排桩基坑支护体系的施工方法，其特征在于还包括步骤5，在止水帷幕的搅拌桩高出段侧位于冠梁（1）的上方挂设金属挂网，在金属挂网上喷射混凝土形成100mm至150mm厚的挂网喷砼层（6）。

5.根据权利要求3所述的外排后插型钢式双排桩基坑支护体系的施工方法，其特征在于：

在步骤3中步骤3.2之后还包括步骤3.3，在止水帷幕的搅拌桩高出段侧位于腰梁（4）的上方挂设金属挂网，在金属挂网上喷射混凝土形成100mm至150mm厚的挂网喷砼层（6）；

在步骤4中步骤4.3之后还包括步骤4.4，在止水帷幕的搅拌桩高出段侧位于腰梁（4）和冠梁（1）之间挂设金属挂网，在金属挂网上喷射混凝土形成100mm至150mm厚的挂网喷砼层（6）。