CN109826201B - 一种软弱土基坑台阶式支护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软弱土基坑台阶式支护方法，其特征在于，步骤为：a.原地面自然放坡开挖形成第一级平台，在第一级平台上沿基坑周向竖直打入第一级钢板桩；b.从第一级钢板桩内侧面起继续朝内开挖形成施工平台，在施工平台上令搅拌桩钻机以上部空桩、下部实桩的方式施工搅拌桩；c.在施工平台上从外至内依次整体下挖，使搅拌桩各级实桩上方的空桩部分挖除形成各平台，在各平台外侧紧邻实桩处竖直打入钢板桩；直至下挖至与基坑底高程平齐。本发明先下挖形成施工平台，施工平台以及下方具有空桩部分的搅拌桩使其有效桩长能够达到更深的软弱土处理范围，对于10m深基坑达到稳定支护的要求。

Description

一种软弱土基坑台阶式支护方法

技术领域

本发明涉及基坑施工，具体地指一种软弱土基坑台阶式支护方法。

背景技术

软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基。这种软土地基粘聚力与内摩擦角较小，允许开挖坡比较缓。

水泥搅拌桩是指软基处理的一种有效形式，是一种将水泥作为固化剂的主剂，利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌，使水泥与土发生一系列物理化学反应，使软土硬结而提高地基强度。

对于软弱土基坑，垂直支护技术不受场地条件限制，开挖量少，是最理想的支护方式，但由于钢板桩的构造要求限定凸出的支护部分高度≤整体高度的1/3，一般钢板桩的长度仅为15m左右，无法适用于深至10m的基坑，而且施工要求高，费用大；放坡开挖难度小，费用低，场地受限较大，因此，用搅拌桩加固软弱土，可以增大开挖坡比，合理控制支护费用，但该方法使用仍有一定局限性。

现有技术中，因为常常受到周围建筑物的影响，基坑开挖区域受限，无法根据软土自身承载力形成坡比较缓的大面积开挖，公开号为CN108035359 A的中国发明专利申请公开了一种边坡开挖方法，步骤为：1)使用水泥搅拌桩对待开挖的地基进行处理；2)待水泥搅拌桩的龄期结束后对所述地基和水泥搅拌桩一起进行开挖，形成边坡。该方法可以确实可以突破软土地基的允许开挖坡比限制，但具有以下缺陷：1.该方法本质上仍属于斜坡法开挖，开挖坡面线以上的搅拌桩需要挖除，若仅作为临时支护措施，经济性较差，2.受制于水泥搅拌桩施工工艺，成桩有效长度只有10m左右，而搅拌桩群桩抗滑桩底需进入滑弧以下至少2m，若软弱土层分布较深，该方法无法使用；3.水泥搅拌桩的加固能力有限，在开挖区域极端狭窄的深基坑中仍无法使用。

当施工湖北省仙桃大垸子泵站基坑工程时，施工场地受限制较大，基坑一侧紧邻东荆河堤，开挖范围内土层均为淤泥质黏土或者淤泥质壤土，土体力学性能较差。原计划基坑开挖方式采用上述公开号为CN108035359 A专利中的搅拌桩支护结合放缓坡开挖方法，坡比根据施工期抗滑最小安全系数、搅拌桩最优置换率和当地水泥土经验强度值，并综合考虑降水漏斗形成几率，得出1:3的坡比配合60cm桩径和1m桩间距。具体施工时原始地面高程为18～20m(黄海高程)，软弱土和砂层分界线在4m高程左右，基坑深度10m左右，开挖前在地面施工搅拌桩，先下挖2m地表淤泥利于搅拌桩成桩，然后铺50cm粗砂找平地面形成搅拌桩钻机施工平台，边坡开挖线区域用搅拌桩加固软弱土层并在后续挖除边坡开挖线以上部分。因软弱土层分界线距原地面线约14-16m，搅拌桩横向处理范围约46m，处理区域极大，挖除量极大。

然而在搅拌桩施工过程中，靠近东荆河堤内平台部位发现多年前抢险防汛备料石呈大面积带状分布在地面以下5～6m的深度范围内，如图1所示，按原方案难以继续施工搅拌桩，该范围内原设计支护断面难以形成，无法进行施工支护。

因此，需要开发出一种开挖量小、经济性高、适用于开挖区域极端狭窄的10m深基坑的软弱土基坑台阶式支护方法。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种开挖量小、经济性高、适用于开挖区域极端狭窄的10m深基坑的软弱土基坑台阶式支护方法。

本发明的技术方案为：一种软弱土基坑台阶式支护方法，其特征在于，步骤为：

a.原地面自然放坡开挖形成第一级平台，在第一级平台.上沿基坑周向竖直打入第一级钢板桩；

b.从第一级钢板桩内侧面起继续朝内开挖形成施工平台，在施工平台上令搅拌桩钻机以上部空桩、下部实桩的方式施工搅拌桩，搅拌桩的实桩部分为由外至内、顶面高程逐渐下降至基坑底高程的多级阶梯型；

c.在施工平台上从外至内依次整体下挖，使搅拌桩各级实桩上方的空桩部分挖除形成各平台，在各平台外侧紧邻实桩处竖直打入钢板桩；直至下挖至与基坑底高程平齐。

优选的，步骤a中，原地面自然放坡开挖时在坡底处设置截水沟。

优选的，步骤a中，第一级钢板桩顶部与第一级平台平齐。

优选的，步骤b中，搅拌桩的各级实桩底部均位于基坑底高程下方的同一高程上。

优选的，步骤b中，搅拌桩施工时钻孔内外向间隔布置成行、多行钻孔周向间隔布置成阵列且钻孔下部注浆形成各级实桩，向内依次施工各级实桩形成多级阶梯型实桩。

优选的，步骤c中，钢板桩顶部与紧邻的实桩顶面平齐。

优选的，步骤a中第一级钢板桩以及步骤c中各钢板桩的底部均穿过软弱土层到达硬土层。

优选的，当步骤b中搅拌桩的实桩部分为三级阶梯型且包括由外至内分别为第一级实桩、第二级实桩、第三级实桩时，步骤c为：

将施工平台整体下挖，使第一级实桩上方的空桩部分挖除形成第二级平台，沿第二级平台外侧紧邻第一级实桩处竖直打入第二级钢板桩；

将第二级平台整体下挖，使第二级实桩上方的空桩部分挖除形成第三级平台，沿第三级平台外侧紧邻第二级实桩处竖直打入第三级钢板桩；

将第三级平台整体下挖，使第三级实桩上方的空桩部分挖除形成与基坑底高程相同的第四级平台。

优选的，步骤为：

a.原地面自然放坡开挖深度2m形成第一级平台，在第一级平台上竖直打入第一级钢板桩，第一级钢板桩顶部与第一级平台平齐；

b.从第一级钢板桩内侧面起继续朝内开挖深度2m形成施工平台，在施工平台上令搅拌桩钻机以上部空桩、下部实桩的方式施工搅拌桩，搅拌桩的实桩部分为由外至内、顶面高程逐渐下降至基坑底高程的三级阶梯型且包括由外至内的第一级实桩、第二级实桩、第三级实桩，各级实桩底部均位于基坑底高程下方4m处；

c.将施工平台整体下挖，使第一级实桩上方的空桩部分挖除形成第二级平台，沿第二级平台外侧紧邻第一级实桩处竖直打入第二级钢板桩，第二级钢板桩顶面与第一级实桩顶面平齐；

将第二级平台整体下挖，使第二级实桩上方的空桩部分挖除形成第三级平台，沿第三级平台外侧紧邻第二级实桩处竖直打入第三级钢板桩，第三级钢板桩顶面与第二级实桩顶面平齐；

将第三级平台整体下挖，使第三级实桩上方的空桩部分挖除形成与基坑底高程相同的第四级平台。

进一步的，步骤b中，第一级实桩顶面离施工平台高度1m，第二级实桩顶面离施工平台高度4m，第三级实桩顶面离施工平台高度6m。

本发明的有益效果为：

1.通过下挖的第一级平台设置第一级钢板桩，利用软弱土层自身的承载力使第一级钢板桩向下更深入硬土层，也使支护高度下移，利于深基坑的支护。

2.将第一级平台下挖后形成施工平台再施工搅拌桩，与直接在第一级平台上直接施工搅拌桩相比，既节约空桩工程量，且可以使有效桩长能够达到更深的处理范围，且兼顾该高程上部开挖自然放坡稳定。

3.通过搅拌桩钻机上方只钻进不喷浆、下方钻进喷浆的方式施工形成阶梯型实桩的搅拌桩，阶梯型实桩的上方土体内为空桩，与施工面下方全部喷浆形成桩体相比，既节省了施工费用，后期也无需挖除水泥桩体部分，挖除更容易，经济性更高、工期更短；而且台阶数量、台阶高度可根据开挖区域范围调节设置，即使在极端狭窄的开挖区域也可以使用。

4.搅拌桩将被动土压力区域的软弱土进行置换，有效提高被动区土质的抗剪强度，间接提高地基土水平抗力系数的比例系数m，从而提高钢板桩垂直支护的稳定性。

5.施工平台以及下方具有空桩部分的搅拌桩使其有效桩长能够达到更深的软弱土处理范围，对于基坑底高程位于原始地面线以下10米的基坑可以达到稳定支护的要求。

附图说明

图1为大垸子泵站基坑采用现有技术施工示意图

图2为步骤a施工示意图

图3为步骤b开挖施工平台示意图

图4为步骤b施工搅拌桩示意图

图5为步骤c施工第二级钢板桩的示意图

图6为步骤c施工第三级钢板桩的示意图

图7为步骤c中开挖至基坑底高程示意图

图8为所有钢板桩、搅拌桩平面布置图

其中：1-原地面2-平台3-钢板桩4-搅拌桩5-基坑6-施工平台7-截水沟8-搅拌桩钻机2.1-第一级平台2.2-第二级平台2.3-第三级平台3.1-第一级钢板桩3.2-第二级钢板桩3.3-第三级钢板桩4.1-第一级实桩4.2-第二级实桩4.3-第三级实桩。

具体实施方式

下面具体实施例对本发明作进一步的详细说明。图1为大垸子泵站基坑采用现有技术施工示意图，已在背景技术中详述，于此不再赘述。

本发明提供一种的软弱土基坑台阶式支护方法，基坑5底高程距原地面1深度为10m，步骤为：

a.如图2所示，原地面1自然放坡开挖深度2m形成第一级平台2.1，坡底处设置截水沟7，在第一级平台2.1上竖直打入第一级钢板桩3.1，第一级钢板桩3.1沿基坑5周向形成封闭区域，第一级钢板桩3.1顶部与第一级平台2.1平齐；

b.如图3-4所示，从第一级钢板桩3.1内侧面起继续朝内开挖深度2m形成施工平台6(施工平台6离基坑5底高程6m)，在施工平台6上令搅拌桩钻机8以上部空桩、下部实桩的方式(即土体内上部只钻进不喷水泥浆，下部才喷水泥浆形成水泥搅拌桩体)施工搅拌桩4，搅拌桩4的实桩部分为由外至内、顶面高程逐渐下降至基坑5底高程的三级阶梯型且包括由外至内的第一级实桩4.1、第二级实桩4.2、第三级实桩4.3，各级实桩底部均位于基坑底高程下方4m处，最内侧的第三级实桩4.3顶面与基坑5底高程相同，最外侧的第一级实桩4.1顶面离施工平台6高度1m(即施工时实桩范围9m、空桩范围1m)，中间的第二级实桩4.2顶面离施工平台6高度4m(即施工时实桩范围6m、空桩范围4m)，最内侧的第三级实桩4.3顶面离施工平台6高度6m(即施工时实桩范围4m、空桩范围6m)；

c.如图5所示，将施工平台6整体下挖深度1m，使第一级实桩4.1上方的空桩部分挖除形成第二级平台2.2，沿第二级平台2.2外侧紧邻第一级实桩4.1处竖直打入第二级钢板桩3.2，第二级钢板桩3.2顶面、第二级平台2.2顶面均与第一级实桩4.1顶面平齐；

如图6所示，将第二级平台2.2整体下挖，使第二级实桩4.2上方的空桩部分挖除形成第三级平台2.3，沿第三级平台2.3外侧紧邻第二级实桩4.2处竖直打入第三级钢板桩3.3，第三级钢板桩3.3顶面、第三级平台2.3顶面均与第二级实桩4.2顶面平齐；

如图7-8所示，将第三级平台2.3整体下挖，使第三级实桩4.3上方的空桩部分挖除形成与基坑5底高程相同的第四级平台2.4，完成支护施工。

本实施例中内外向为图2-8中左右向，各级钢板桩3施工时均沿基坑5周向形成封闭区域，所有钢板桩长度均为15m，底部均穿过软弱土层到达硬土层。搅拌桩4施工时钻孔内外向间隔布置成行、多行钻孔周向间隔布置成阵列且所有钻孔下部注浆形成各级实桩，向内依次施工各级实桩形成多级阶梯型实桩，搅拌桩4的各级实桩沿内外向处理宽度为5m，原地面1开挖时以坡比1:1向内开挖2m，第一级平台2.1开挖后保留的沿内外向宽度为2m，因此整个处理区域沿内外向为19m，远远小于原计划中的46m，支护时完全可以避开备料石块分布区域。

与原计划采用的公开号为CN108035359A专利中的搅拌桩支护结合放缓坡开挖方法相比，本方法采用钢板桩结合搅拌桩的局部台阶开挖法，在有限施工场地范围保证基坑安全，施工期整个边坡监测数据均在允许范围内。

Claims (7)

1.一种软弱土基坑台阶式支护方法，其特征在于，步骤为：

a.原地面(1)自然放坡开挖深度2m形成第一级平台(2.1)，在第一级平台(2.1)上沿基坑(5)周向竖直打入第一级钢板桩(3.1)，第一级钢板桩(3.1)顶部与第一级平台(2.1)平齐，第一级钢板桩(3.1)底部穿过软弱土层到达硬土层；

b.从第一级钢板桩(3.1)内侧面起继续朝内开挖形成施工平台(6)，在施工平台(6)上令搅拌桩钻机以上部空桩、下部实桩的方式施工搅拌桩(4)，搅拌桩(4)的实桩部分为由外至内、顶面高程逐渐下降至基坑(5)底高程的多级阶梯型；

c.在施工平台(6)上从外至内依次整体下挖，使搅拌桩(4)各级实桩上方的空桩部分挖除形成各平台(2)，在各平台(2)外侧紧邻实桩处竖直打入钢板桩(3)，钢板桩(3)顶部与紧邻的实桩顶面平齐，各钢板桩(3)的底部均穿过软弱土层到达硬土层；直至下挖至与基坑(5)底高程平齐。

2.如权利要求1所述的软弱土基坑台阶式支护方法，其特征在于，步骤a中，原地面(1)自然放坡开挖时在坡底处设置截水沟(7)。

3.如权利要求1所述的软弱土基坑台阶式支护方法，其特征在于，步骤b中，搅拌桩(4)的各级实桩底部均位于基坑(5)底高程下方的同一高程上。

4.如权利要求1所述的软弱土基坑台阶式支护方法，其特征在于，步骤b中，搅拌桩(4)施工时钻孔内外向间隔布置成行、多行钻孔周向间隔布置成阵列且所有钻孔下部注浆形成各级实桩，向内依次施工各级实桩形成多级阶梯型实桩。

5.如权利要求1所述的软弱土基坑台阶式支护方法，其特征在于，当步骤b中搅拌桩(4)的实桩部分为三级阶梯型且包括由外至内的第一级实桩(4.1)、第二级实桩(4.2)、第三级实桩(4.3)时，步骤c为：

将施工平台(6)整体下挖，使第一级实桩(4.1)上方的空桩部分挖除形成第二级平台(2.2)，沿第二级平台(2.2)外侧紧邻第一级实桩(4.1)处竖直打入第二级钢板桩(3.2)；

将第二级平台(2.2)整体下挖，使第二级实桩(4.2)上方的空桩部分挖除形成第三级平台(2.3)，沿第三级平台(2.3)外侧紧邻第二级实桩(4.2)处竖直打入第三级钢板桩(3.3)；

将第三级平台(2.3)整体下挖，使第三级实桩(4.3)上方的空桩部分挖除形成与基坑(5)底高程相同的第四级平台(2.4)。

6.如权利要求1所述的软弱土基坑台阶式支护方法，步骤为：

a.原地面(1)自然放坡开挖深度2m形成第一级平台(2.1)，在第一级平台(2.1)上竖直打入第一级钢板桩(3.1)，第一级钢板桩(3.1)顶部与第一级平台(2.1)平齐；

b.从第一级钢板桩(3.1)内侧面起继续朝内开挖深度2m形成施工平台(6)，在施工平台(6)上令搅拌桩钻机以上部空桩、下部实桩的方式施工搅拌桩(4)，搅拌桩(4)的实桩部分为由外至内、顶面高程逐渐下降至基坑(5)底高程的三级阶梯型且包括由外至内的第一级实桩(4.1)、第二级实桩(4.2)、第三级实桩(4.3)，各级实桩底部均位于基坑底高程下方4m处；

c.将施工平台(6)整体下挖，使第一级实桩(4.1)上方的空桩部分挖除形成第二级平台(2.2)，沿第二级平台(2.2)外侧紧邻第一级实桩(4.1)处竖直打入第二级钢板桩(3.2)，第二级钢板桩(3.2)顶面与第一级实桩(4.1)顶面平齐；

将第二级平台(2.2)整体下挖，使第二级实桩(4.2)上方的空桩部分挖除形成第三级平台(2.3)，沿第三级平台(2.3)外侧紧邻第二级实桩(4.2)处竖直打入第三级钢板桩(3.3)，第三级钢板桩(3.3)顶面与第二级实桩(4.2)顶面平齐；

将第三级平台(2.3)整体下挖，使第三级实桩(4.3)上方的空桩部分挖除形成与基坑(5)底高程相同的第四级平台(2.4)。

7.如权利要求6所述的软弱土基坑台阶式支护方法，其特征在于，步骤b中，第一级实桩(4.1)顶面离施工平台(6)高度1m，第二级实桩(4.2)顶面离施工平台(6)高度4m，第三级实桩(4.3)顶面离施工平台(6)高度6m。

Images