CN109403334A - 一种基坑结构及基坑施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及施工空间小的多水深基坑施工领域，具体涉及一种基坑结构及基坑施工方法，基坑结构包括：基壁和基底，所述基壁设有止水帷幕和支护桩，所述止水帷幕覆盖所述基壁的表面，所述支护桩被包裹于止水帷幕内；所述支护桩伸入所述基底以下的土层。本发明实施例提供的基坑结构，将止水帷幕沿基坑的边线设置，利用止水帷幕固化基壁周围的土体，起到阻挡基坑外部地下水渗透和提高基壁附近土体强度的效果；再在止水帷幕中设置支护桩，支护桩进一步加强止水帷幕和基壁的整体强度，形成止水、支护一体的结构，减少空间占用，解决施工空间有限的情况下不便于深基坑施工的问题。

Description

一种基坑结构及基坑施工方法

技术领域

本发明涉及施工空间小的多水深基坑施工领域，具体而言，涉及一种基坑结构及基坑施工方法。

背景技术

现有的地下水量大的深基坑，一般需要将基壁进行多级放坡处理，并在基坑具有一定距离的外围土体中设置止水帷幕阻挡地下水。现有的基坑支护和地下水控制方式虽能满足基坑支护的要求，但其需要较大的施工空间，在施工空间有限的情况下，不方便开展工作。

发明内容

本发明旨在提供一种基坑结构及基坑施工方法，以解决现有技术中施工空间有限情况下不便于深基坑施工的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种基坑结构，其包括：基壁和基底，所述基壁设有止水帷幕和支护桩，所述止水帷幕覆盖所述基壁的表面，所述支护桩被包裹于止水帷幕内；所述支护桩伸入所述基底以下的土层。

本发明实施例提供的基坑结构，发明人特别地，将止水帷幕沿基坑的边线设置，利用止水帷幕固化基壁周围的土体，起到阻挡基坑外部地下水渗透和提高基壁附近土体强度的效果；再在止水帷幕中设置支护桩，支护桩进一步加强止水帷幕和基壁的整体强度，形成止水、支护一体的结构，减少空间占用，解决施工空间有限的情况下不便于深基坑施工的问题。

在本发明的一种实施例中，可选的，所述止水帷幕先于所述支护桩凝固成型。先浇筑止水帷幕，再浇筑支护桩，使止水帷幕预先固化土体，再在止水帷幕内施工设置支护桩，避免在多水、软弱的地层进行支护桩施工，降低支护桩施工难度，解决多水、深基坑不便于施工的问题。

在本发明的一种实施例中，可选的，所述支护桩的骨架包括钢管，所述钢管至少远离地面的一端设有出浆孔。

一般类似于桩、柱等竖向钢筋混凝土构件大多采用绑扎的钢筋笼作为骨架，本实施例中，发明人特别采用具有出浆孔的钢管作为骨架，相比常规的钢筋笼，钢管能起到抗弯折的作用，并且还无需绑扎，能够加快施工进度。一体式的钢管在成型上更便于控制，还能够起到避免支护桩歪曲、倾斜、断桩等成型不良的问题。为了使支护桩与止水帷幕连接更紧密，至少在钢管远离地面的一端设置出浆孔，使混凝土能够顺利从出浆孔流出填充钢管与止水帷幕的间隙，进一步加强支护桩与止水帷幕的整体性。

在本发明的一种实施例中，可选的，所述支护桩的间隔位置设有锚具，所述锚具包括固定端和锚入端，所述固定端固定于所述基壁表面，所述锚入端穿过所述止水帷幕。

锚具从支护桩的间隔位置穿过止水帷幕锚入土体，进一步加强基壁支护，抵抗基壁受到的侧向压力，提高基壁抗变形能力，并且锚具的设置方向是由基壁向远离基坑方向的土体设置，此种设置相对于现有的基壁内支护装置更节省空间，进一步解决施工空间有限情况下不便于深基坑施工的问题。

在本发明的一种实施例中，可选的，所述支护桩设有冠梁，所述冠梁将支护桩依次连接为一体。冠梁将支护桩依次连接为一体，其无需占用更多的施工空间，能够进一步增加支护结构的整体性，使本实施例中的止水支护结构的整体强度进一步增加，抗变形能力增强，结构更稳固。

在本发明的一种实施例中，可选的，所述基壁表面挂设有钢丝网，并设有喷射混凝土层。钢丝网、喷射混凝土层与止水支护结构进一步结合，进一步增强止水帷幕的强度，使止水帷幕靠近基壁的一面抵抗侧向变形的能力进一步增强，并且还能填补止水帷幕未能填补到的基壁表面裂隙，延长止水帷幕的耐久性，在不过多占用基坑内部和外部空间的基础上起到防松动、抗滑塌的效果。

在本发明的一种实施例中，可选的，所述基壁与所述基底的连接部位设有排水盲沟。排水盲沟用于排出基底的积水，以及基壁的渗水，避免基壁底部软化。

在本发明的一种实施例中，可选的，所述出浆孔为开设于所述钢管上的多个，多个所述出浆孔呈梅花型错开设置。出浆孔呈梅花型分布于钢管上，使钢管周围均匀出浆，使支护桩与止水帷幕结合更好。相对于出浆孔沿径向、轴向矩形布置的形式，梅花型错开布置出浆孔的设置方式，减小钢管局部集中的应力，提高钢管的结构强度。

在本发明的一种实施例中，可选的，所述止水帷幕外围设有排水井，所述排水井的深度大于所述锚入端的最大深度。止水帷幕外围设置排水井，可以在其他结构施工过程中或施工前排出地下水，进一步避免基坑积水。

另一方面，本发明实施例提供一种基坑施工方法，其包括：

沿基坑边线设置止水帷幕，至少使止水帷幕到达预设的基底深度以下为止；

待止水帷幕终凝成型后，在止水帷幕上竖直钻取桩孔，至少使桩孔深度到达预设的基底深度以下为止；

向桩孔内设置支护桩骨架并灌注混凝土。

本发明实施例提供的基坑施工方法，先沿基坑边线设置止水帷幕，固化基壁，并阻挡基坑外部的地下水，然后在止水帷幕中钻取桩孔并设置支护桩。对于这种多地下水的深基坑来讲，常见的方式是直接在土体钻取桩孔并灌注混凝土，支护桩施工难度大，由于地下水、地下不良土层的影响还容易导致成型不良。本发明通过先用止水帷幕固化土体，再在止水帷幕内进行支护桩施工，降低了钻取桩孔及支护桩施工难度，加快施工进度，还提升了支护桩成型质量，相比现有的支护桩单独设置的情况提高了支护强度。并且止水帷幕与支护桩设置于同一位置，占用空间小，尤其适用于施工空间有限的多水深基坑施工。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的基坑的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的基壁的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的止水帷幕与支护桩的结构示意图；

图4为图1中I部分的放大图；

图5为本发明实施例提供的支护桩的骨架钢管的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的基坑施工流程图。

图标：010-地面；020-基底；100-止水帷幕；110-止水桩；200-支护桩；210-第一桩体；220-第二桩体；300-冠梁；400-锚具；500-喷射混凝土层；600-排水盲沟；700-钢管；710-出浆孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，本发明的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本发明的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例中所述的深度是指结构的最低点与地面的相对距离。

实施例1

本实施例提供一种基坑结构，其具有占用空间小，抗渗和支护效果好的特点，尤其适用于施工空间有限情况下，多地下水的深基坑设置。

请参照附图1和附图3，该基坑结构包括基壁和基底020，基壁设置止水帷幕100和支护桩200。

请参照附图1，止水帷幕100沿基坑的边线设置，止水帷幕100的深度大于基底020的深度。

止水帷幕100的形式有多种，例如高压旋喷桩帷幕、搅拌桩帷幕、旋喷桩帷幕、压浆帷幕等，本实施例中采用三轴搅拌桩止水帷幕100，如附图4中所示。

本实施例中，止水帷幕100先浇筑成型，支护桩200后浇筑成型，在其他实施例中，止水帷幕100与支护桩200还可以一体成型，或者在止水帷幕100未完全凝固成型时浇筑支护桩200。

止水帷幕100主要用于预先固化基壁周围的土体，以阻挡基坑外部的地下水，填充土体裂隙，并提高基壁附近的土体强度。

止水帷幕100开设有桩孔，请参照附图1所示，桩孔沿基壁设置，桩孔由地面010向基底020延伸，桩孔的深度大于基坑的基底020深度。

请参照附图4所示，用于支护基壁的支护桩200设置于上述的桩孔内。

发明人特别地，将止水帷幕100沿基坑的边线设置，利用止水帷幕100预先固化基壁周围的土体，起到初步阻挡基坑外部地下水渗透和提高基壁附近土体强度的效果；再在止水帷幕100中钻取桩孔，以便于设置支护桩200，支护桩200进一步加强止水帷幕100和基壁的整体强度，形成止水、支护一体的结构，减少空间占用，解决施工空间有限的情况下不便于深基坑施工的问题。

实施例2：

本实施例提供一种基坑结构，其具有占用空间小，抗渗和支护效果好的特点，尤其适用于施工空间有限情况下，多地下水的深基坑设置。

请参照附图1和附图2，该基坑结构包括基壁和基底020，基壁设置止水帷幕100、支护桩200、锚具400和喷射混凝土层500。基壁与基底020连接部位设置排水盲沟600，以降低基底020积水，避免基壁底部遭受浸泡致使强度降低。

请参照附图1，止水帷幕100沿基坑的边线设置，止水帷幕100的深度大于基底020的深度，止水帷幕100沿基壁开设有桩孔，桩孔由地面010向基底020延伸，桩孔的深度大于基坑的基底020深度；支护桩200设置于桩孔内，支护桩200顶部设置冠梁300，冠梁300将支护桩200依次连接为一体。

支护桩200的骨架一般采用绑扎钢筋笼，本实施例中，采用带有出浆孔710的钢管700，出浆孔710沿钢管700设置，且至少设置于钢管700远离地面010的一端，以便于混凝土从出浆孔710流出填充钢管700与桩孔的间隙。

本实施例中，出浆孔710沿钢管700设置，出浆孔710的具体布置方式不作限制，本实施例中，相邻列和相邻排的出浆孔710错开设置，如附图5所示，出浆孔710相互错开呈梅花型布置，如此能够使钢管700周围均匀出浆，从而使后期灌注的支护桩200与桩孔的内壁结合地更好，另外，出浆孔710错开布置的方式有利于减小钢管700局部应力集中的情况，提高钢管700的结构强度。

请参照附图1和附图3，锚具400设置于支护桩200的间隔位置，锚具400包括固定端和锚入端，固定端固定于基壁表面，锚入端从基壁进入土体并穿过止水帷幕100。锚具400与支护桩200配合，加强基壁浅层支护，并使浅层土体与深层土体拉结，增强抵抗基壁受到的侧向压力，提高基壁抗变形的能力，且不占用基坑内的空间，有利于后期基坑内施工，进一步解决施工空间有限情况下不便于深基坑施工的问题。

请参照附图2和附图3所示，喷射混凝土层500设置于基壁靠近基坑一侧的面层，先在基壁表面挂设钢丝网，再向基壁喷射混凝土层500。钢丝网、喷射混凝土层500设置于基壁表面，与止水帷幕100和支护桩200构成的止水支护结构配合，进一步增强止水效果，提高抵抗基壁侧向变形的能力，并且，填补止水帷幕100未能填补到的基壁表面的裂隙，延长止水帷幕100的耐久性，起到增强基壁面层强度，防止面层松动、抵抗面层变形和滑塌的效果，还不会占用过多的基坑内外部空间。

由于止水帷幕100、支护桩200是分两次成型，止水帷幕100和支护桩200的接触面可能会形成连接缝，为了减少外部水分和外部空气进入连接缝，尽可能将连接缝与外界隔离，进一步地，将冠梁300设置于支护桩200的顶部，并利用冠梁300覆盖连接缝，从而避免外部水分和外部空气进入连接缝，避免侵蚀金属骨架，或由于温度变化造成冻融破坏。

另外，为了减少外部水分和外部空气进入连接缝，还可以先对桩孔的内壁进行凿毛处理，提高支护桩200与桩孔的结合度，减小连接缝。为了节省工序，在钢管700的外壁设置凸起的钢钉，在下放钢管700至桩孔底部时，钢管700的外壁上设置的钢钉在桩孔内壁上划出纹路，起到等效于凿毛的效果，从而提高后期灌注的支护桩200与桩孔的结合度。

进一步地，在地下水量大情况下，还可以在止水帷幕100外围设置排水井，在进行止水帷幕100施工前，先通过排水井将地下水排走，能够进一步降低施工难度。

进一步地，该排水井的深度设置为大于锚具400的锚入端的深度。在向基壁深层土体设置锚具400前，先通过排水井将地下水位线降低至锚具400的锚入端到达的土层以下，以避免含水土颗粒从锚孔涌出，降低基坑、基壁稳定性。

实施例3：

本实施例提供一种基坑的施工方法，该施工方法在施工过程中占用的施工空间小，最后成型的基坑支护结构占用的空间少，尤其适用于施工空间有限情况下，多地下水的深基坑施工。

请参照附图6，一种基坑施工方法，其包括以下工序。

降低地下水位：在基坑外围土体设置排水井，并使用抽水设备从排水井抽排地下水，以降低地下水位。

设置止水帷幕100：沿基坑的设计边线设置止水帷幕100，本实施例采用三轴搅拌桩止水帷幕100。如附图4中所示，止水桩110依次紧密排列形成止水帷幕100，止水桩110的深度至少大于预设的基底020深度以下，本实施中所述的预设的基底020深度即为基底020的设计深度。

进一步地，止水桩110的深度到达预设的基底020深度以下后，继续向下施工，使止水桩110的深度到达土体的不透水层，以更好地隔绝从土体向基坑渗流的地下水，达到更好的止水效果。

钻取桩孔：请参照附图4，待止水帷幕100终凝成型后，在止水帷幕100上竖直钻取桩孔，使桩孔至少到达预设的基底020深度以下。本实施例中，桩孔底部位于止水帷幕100中，避免桩孔穿过止水帷幕100，使桩孔中尽可能保持干燥，尽量避免在水下灌注支护桩200，降低施工难度，提高支护桩200的成型质量。

设置支护桩200：请参照附图1，将预先制好的带有出浆孔710的钢管700置入桩孔，使钢管700沉入桩孔的底部，然后向桩孔内灌注混凝土。混凝土先灌注进钢管700中，再由出浆孔710进入桩孔。

进一步地，钢管700可以预制为外壁具有钢钉的结构，在沉放钢管700时，边转动钢管700边下放，使钢钉在桩孔内壁划出纹路，起到凿毛桩孔内壁的效果。

为了尽快避免止水帷幕100由于钻取桩孔后局部薄弱受损，请参照附图4，支护桩200包括第一桩体210和第二桩体220，第一桩体210和第二桩体220的结构形式完全相同，但第一桩体210和第二桩体220间隔设置，浇筑时，先浇筑第一桩体210，再浇筑第二桩体220，相对于常见的依次浇筑的方式，第一桩体210浇筑后，止水帷幕100的整体强度提升，有利于初期快速提升止水帷幕100的整体强度，尽量减少由于止水帷幕100局部强度不均、薄弱部受损的情况。

设置冠梁300：请参照附图1，支护桩200成型后，在支护桩200顶部设置冠梁300的钢筋笼，支护桩200的骨架伸入钢筋笼，即带有出浆孔710的钢管700伸入钢筋笼，并与钢筋笼绑扎连接，冠梁300的支模宽度大于支护桩200的直径，冠梁300浇筑成型后将支护桩200与止水帷幕100的连接缝完全覆盖。

基坑开挖：待支护桩200达到设计强度后，由地面010向下开挖基坑，本实施例中，基坑沿设计边线逐层开挖。

设置锚具400：请参照附图1，基坑每开挖一层后，立即由基壁向土体内打入锚具400，锚具400的锚入端在水平面上的投影大致与基壁垂直。利用排水井将地下水位线抽排至锚入端预计的最终位置以下，使锚具400的锚入端穿过止水帷幕100进入土体，锚具400的固定段固定于基壁。

锚具400在基壁表面呈梅花型布置，以使深层土体更为均匀锚固，避免锚固力全部施加于土体的同一深度。

基壁面层防护：请参照附图2，在基壁表面绑扎、铺设钢筋网，并向基壁设置喷射混凝土层500。

开设排水盲沟600：请参照附图1，每施工一层开挖层，都在当前开挖层的基壁与基底020的连接处设置排水盲沟600。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基坑结构，其特征在于包括：基壁和基底，所述基壁设有止水帷幕和支护桩，所述止水帷幕覆盖所述基壁的表面，所述支护桩被包裹于止水帷幕内；所述支护桩伸入所述基底以下的土层。

2.根据权利要求1所述的基坑结构，其特征在于：所述止水帷幕先于所述支护桩凝固成型。

3.根据权利要求1所述的基坑结构，其特征在于：所述支护桩的骨架包括钢管，所述钢管至少远离地面的一端设有出浆孔。

4.根据权利要求1所述的基坑结构，其特征在于：所述支护桩的间隔位置设有锚具，所述锚具包括固定端和锚入端，所述固定端固定于所述基壁表面，所述锚入端穿过所述止水帷幕。

5.根据权利要求1所述的基坑结构，其特征在于：所述支护桩设有冠梁，所述冠梁将支护桩依次连接为一体。

6.根据权利要求1所述的基坑结构，其特征在于：所述基壁表面挂设有钢丝网，并设有喷射混凝土层。

7.根据权利要求1所述的基坑结构，其特征在于：所述基壁与所述基底的连接部位设有排水盲沟。

8.根据权利要求3所述的基坑结构，其特征在于：所述出浆孔为开设于所述钢管上的多个，多个所述出浆孔呈梅花型错开设置。

9.根据权利要求4所述的基坑结构，其特征在于：所述止水帷幕外围设有排水井，所述排水井的深度大于所述锚入端的最大深度。

10.一种基坑施工方法，其特征在于包括：

沿基坑边线设置止水帷幕，至少使止水帷幕到达预设的基底深度以下为止；

待止水帷幕终凝成型后，在止水帷幕上竖直钻取桩孔，至少使桩孔深度到达预设的基底深度以下为止；

向桩孔内设置支护桩骨架并灌注混凝土。