CN110258582A - 基于钢管桩与拉森钢板的斜支撑基坑支护结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于钢管桩与拉森钢板的斜支撑基坑支护结构及施工方法，包括先浇筑底板部分(1)、砼支座(2)、钢管斜支撑(3)、预埋钢板一(4)、预埋钢板二(21)、压顶梁(5)、钢管桩(6)、后浇筑底板部分(7)、砼换撑板带(8)、拉森钢板(9)，本发明在缺少放坡条件的前提下，能较好的控制基坑变形。钢管桩+拉森钢板组合桩与钢管斜支撑均可在施工结束后回收，相对钻孔桩+支撑方案而言更经济，且其具有很好的止水效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种基坑围护施工工艺，尤其是一种基于钢管桩与拉森钢板的斜支撑基坑支护结构及施工方法。
背景技术
浙石化4000万吨炼化一体化项目4#事故水池及雨水监测池位于舟山市岱山县鱼山乡大鱼山，本工程主体建筑由事故水池A、B及雨水监测池A、B共计4个单体水池组合而成；工程桩均为预应力管桩。
基坑面积19975m2，周长约618m。场地目前的地面标高为4.800m；水池底板面积标高﹣2.500m，水池底板垫层底绝对标高为﹣4.000m；主要开挖深度为8.08m(本工程±0.000相当于黄海高程4.80m)。
本工程的地质为冲填场地，地质条件复杂，淤泥层深厚且不均匀，加之后续规划的地上建筑物所产生的上覆荷载差异显著，导致本工程存在地基沉降总量大、差异沉降显著以及桩基负摩阻力的问题等。因此本工程采用塑料排水板+堆载预压方案进行地基处理。且直至今日，场地堆载沉降时间已达1年左右。
根据勘察成果，可将其土质分为三层，分为冲填土层、淤泥质粉质粘土层、粉质粘土层，结合土工试验成果，对各土层进行分述如下：
第1-1层：冲填土
灰色，主要成分为粉细砂，含粘性土，饱和，松散。该层分布于全场地。
第2-2层：淤泥质粉质粘土
灰色，流塑，具层理或鳞片状构造，中间夹少量粉砂，贴近山边的地段局部夹少量孤石，含少量贝壳碎屑，切面光滑，干强度高，韧性高，摇振反应无，高压缩性。该层在场地普遍分布。工程采用塑料排水板+堆载预压方案进行地基的前期处理后，土性有所改善。
第3-2层：粉质粘土
灰黄色，硬可塑，局部含铁锰质氧化物，切面较光滑，干强度较高，韧性中等，摇振反应无，中等压缩性。该层在场地普遍分布。工程采用塑料排水板+堆载预压方案进行地基的前期处理后，土性有所改善。
土层物理力学性质指标
注：*的数值为土层参数经验值
据地质勘查资料，影响基坑开挖的孔隙潜水主要赋存于表部填土中。孔隙潜水主要受大气降水补给及海水潮汐影响，年变化幅度一般在2.0m左右。地下稳定水位埋深0.00-4.50m，水位高程0.60-2.61m。
根据本工程地下室基坑的特点，在“安全、经济、方便施工的原则下，对各种围护方案进行技术可行性、经济合理性比较。”
1、钻孔桩+支撑方案
该方案的优点是采用内支撑的围护体系能有效控制变形，围护体系的安全度较高，但工期较长。而且由于有内支撑设置，对挖土会带来一定的影响，且不经济。
2、SMW工法桩+支撑方案
该方案的优点是采用内支撑的围护体系能有效控制变形，围护体系的安全度较高，而且如果工期较短，型钢租赁期短的话有一定的经济优势，但是如果工期较长，型钢租赁期较长而导致经济性不明显。型钢在地下室施工完成后拔除回收，但是拔除时对基坑周边环境会产生不利影响，且不经济。
3、分级放坡+高压旋喷桩止水、支护方案
本工程拟建场地经过塑料排水板+堆载预压方案进行地基处理后，土性有较大改善。高压旋喷桩止水可以解决场地水位对基坑开挖影响的问题。但本工程并不具备放坡的条件。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于钢管桩与拉森钢板的斜支撑基坑支护结构及施工方法，本发明在缺少放坡条件的前提下，能较好的控制基坑变形。钢管桩+拉森钢板组合桩与钢管斜支撑均可在施工结束后回收，相对钻孔桩+支撑方案而言更经济。且其具有很好的止水效果。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种基于钢管桩与拉森钢板的斜支撑基坑支护结构，包括先浇筑底板部分、砼支座、钢管斜支撑、预埋钢板一、预埋钢板二、钢管桩、后浇筑底板部分、砼换撑板带、拉森钢板，其中，所述拉森钢板上设置有企口一，所述钢管桩上设置有与企口一相匹配的企口二，所述拉森钢板设置于相邻的两个钢管桩之间，且所述拉森钢板与钢管桩之间通过企口一与企口二相互连接，形成钢管桩与拉森钢板组合桩，所述钢管桩顶部上设置有连接梁，相邻的连接梁之间相互连接，每四个连接梁间设置有一个压顶梁，且所述压顶梁安装在钢管桩上，所述预埋钢板一安装压顶梁上，所述预埋钢板一上焊接有到边弯折锚入梁内钢筋一，所述到边弯折锚入梁内钢筋一插入到压顶梁与预埋钢板一接触的一面内部，所述砼支座安装在先浇筑底板部分上，所述预埋钢板二安装在砼支座上，所述预埋钢板二上焊接有到边弯折锚入梁内钢筋二，所述到边弯折锚入梁内钢筋二插入到砼支座与预埋钢板二接触的一面内部，钢管斜支撑一端安装在预埋钢板二上，另一端安装在预埋钢板一上，所述后浇筑底板部分、砼换撑板带依次浇筑在先浇筑底板部分与钢管桩之间。
优选的：所述拉森钢板与钢管桩之间通过企口连接。
优选的：所述压顶梁与预埋钢板一接触的一面内部设置有到边弯折锚入梁内钢筋一。
优选的：所述预埋钢板一沿其对应钢管斜支撑的周向均匀分布。
优选的：所述钢管斜支撑均与8个预埋钢板一连接。
优选的：所述钢管桩深入到粉质粘土层。
优选的：所述先浇筑底板部分、后浇筑底板部分、砼换撑板带均与淤泥质粉质粘土层接触。
一种采用基于钢管桩与拉森钢板的斜支撑基坑支护结构的施工方法，包括以下步骤：
步骤1，施工前，先进行场地平整，清除施工场地围护中心线内侧15米范围内地表及地下障碍物，根据坐标基准点放样定位，根据基坑围护内边控制线，采用挖土机开挖沟槽，并清除地下障碍物，及时用水泵抽水，逐一放坡，防止坍塌，桩机及时打桩，形成一挖一打的形式，以保证钢管桩+拉森钢板组合桩正常施工。
步骤2，在平行沟槽方向放置一根定位钢管桩，定位钢管桩用点焊进行相互连接固定。
步骤3，钢管桩+拉森钢板组合桩需确保围护桩的连续性和接头的施工质量，钢管桩的搭接依靠拉森钢板桩小企口施工保证，以达到止水作用。
步骤4，钢管桩就位后校用经纬仪准垂直度后，启动振动锤匀速加压震送直至达到预定标高。钢管桩到位后机械手解除夹持回转，夹起拉森钢板移动到预定位置由工人扶正对准企口后启动振动锤匀速加压震送至预定标高，以此规律将其余钢管桩+拉森钢板组合桩施工完成。
步骤5，组合桩施工完毕后，进行土方开挖，挖至压顶梁标高时，进行压顶梁施工，压顶梁侧面留置斜支撑预埋件。
步骤6，压顶梁施工完成后，进行土方开挖，按照“中央开花”的原则挖至距基坑边约十米处时，放坡开挖至底板垫层底。浇筑底板至施工缝处得到先浇筑底板部分，并在先浇筑底板部分的承台上设砼支座，混凝土强度同底板并埋设预埋件。
挖土作业时，暂时保留坑边斜撑与钢管桩间土体，待底板及砼支座达到28天设计强度后，安装钢管斜支撑。
步骤7，待钢管斜支撑安装完毕后开挖斜撑下方土体，同时浇筑垫层及底板得到后浇筑底板部分，在底板与组合桩之间浇筑混凝土换撑板带，与底板同厚，得到砼换撑板带。
优选的：在基坑施工完毕，土方夯实回填后，组合桩予以回收，割除掉组合桩上的钢管斜支撑，回沙或填土，且让出拔除组合桩的工作面，即开始拔除组合桩。
优选的：首先凿除压顶梁，由吊车起吊振动锤夹持组合桩，启动振动锤边振动边起吊直至组合桩露出地面后慢慢放下解除夹持后起吊装车运离现场，同上操作步骤进行将组合桩拔出再利用。
本发明相比现有技术，具有以下有益效果：
本发明在缺少放坡条件的前提下，能较好的控制基坑变形。钢管桩+拉森钢板组合桩与钢管斜支撑均可在施工结束后回收，相对钻孔桩+支撑方案而言更经济。且其具有很好的止水效果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为钢管桩+拉森钢板连接示意图。
图3为钢管斜支撑均与预埋钢板连接示意图。
图4为压顶梁结构示意图。
图5为PC工法组合钢管桩施工示意图。
图6为压顶梁的施工示意图。
图7为开挖中间部分至底板垫层底标高示意图。
图8为浇筑中间部分底板及垫层示意图。
图9为设置砼支座和钢管斜支撑示意图。
图10为开挖至基坑边示意图。
图11为浇筑坑边部分底板、垫层及换撑带示意图。
图12为拆除砼支座和钢管斜支撑，再向上施工示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实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价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
一种基于钢管桩与拉森钢板的斜支撑基坑支护结构，如图1-4所示，包括先浇筑底板部分1、砼支座2、钢管斜支撑3、预埋钢板一4、预埋钢板二21、压顶梁5、钢管桩6、后浇筑底板部分7、砼换撑板带8、拉森钢板9，其中，所述钢管桩6深入到粉质粘土层。所述先浇筑底板部分1、后浇筑底板部分7、砼换撑板带8均与淤泥质粉质粘土层接触。所述拉森钢板9上设置有企口一，所述钢管桩6上设置有企口二，所述拉森钢板9设置于相邻的两个钢管桩6之间，且所述拉森钢板9与钢管桩6之间通过企口一与企口二的配合连接，形成钢管桩与拉森钢板组合桩，所述钢管桩6顶部上设置有连接梁，相邻的连接梁之间相互连接，每四个连接梁间设置有一个压顶梁5，且所述压顶梁5安装在钢管桩6上，所述预埋钢板一4安装压顶梁5上，所述预埋钢板一4上焊接有到边弯折锚入梁内钢筋一51，所述到边弯折锚入梁内钢筋一51插入到压顶梁5与预埋钢板一4接触的一面内部，所述压顶梁5与预埋钢板一4接触的一面内部设置有到边弯折锚入梁内钢筋一51。所述砼支座2安装在先浇筑底板部分1上，所述预埋钢板二21安装在砼支座2上，所述预埋钢板二21上焊接有到边弯折锚入梁内钢筋二，所述到边弯折锚入梁内钢筋二插入到砼支座2与预埋钢板二21接触的一面内部，钢管斜支撑3一端安装在预埋钢板二21上，另一端安装在预埋钢板一4上，所述预埋钢板一4沿其对应钢管斜支撑3的周向均匀分布。所述钢管斜支撑3均与8个预埋钢板一4连接。所述后浇筑底板部分7、砼换撑板带8依次浇筑在先浇筑底板部分1与钢管桩6之间，所述拉森钢板9设置于相邻的两个钢管桩6之间，形成钢管桩与拉森钢板组合桩。拉森钢板9与钢管桩6之间通过企口连接。
一种采用基于钢管桩与拉森钢板的斜支撑基坑支护结构的施工方法，钢管桩+拉森钢板组合桩与型钢斜支撑组合基坑支护体系支护方案：钢管桩+拉森钢板组合桩施工→挖土至冠梁垫层底，浇筑冠梁，安装钢支撑→先卸场地中心土至底板垫层底标高→打设此区域底板垫层并浇筑基础底板→安装钢管斜撑→按设计要求挖土至坑边→打设此区域底板垫层并浇筑基础底板→打设砼换撑板带→养护→拆除钢管斜撑→地下主体结构向上施工→回填土。具体包括以下步骤：
步骤1，施工前，先进行场地平整，清除施工场地围护中心线内侧15米范围内地表及地下障碍物，根据坐标基准点放样定位，根据基坑围护内边控制线，采用挖土机开挖沟槽，并清除地下障碍物，沟槽尺寸宽4米、深度2.5m，及时用水泵抽水，逐一放坡，防止坍塌，桩机及时打桩，形成一挖一打的形式，以保证钢管桩+拉森钢板组合桩正常施工。
步骤2，在平行沟槽方向放置一根定位钢管桩，规格为φ630*13.2-14钢管，长18m，定位钢管必须放置固定好，必要时用点焊进行相互连接固定。
步骤3，钢管桩+拉森钢板组合桩需确保围护桩的连续性和接头的施工质量，钢管桩的搭接依靠拉森钢板桩小企口施工保证，以达到止水作用。
步骤4，如图5所示，钢管桩就位后校用经纬仪准垂直度后，启动振动锤匀速加压震送直至达到预定标高。钢管桩到位后机械手解除夹持回转，夹起拉森钢板移动到预定位置由工人扶正对准企口后启动振动锤匀速加压震送至预定标高，以此规律将其余钢管桩+拉森钢板组合桩施工完成。
步骤5，组合桩施工完毕后，如图6所示，进行土方开挖，挖至压顶梁5标高时，进行压顶梁5施工，压顶梁5侧面留置斜支撑预埋件。
步骤6，压顶梁5施工完成后，如图7所示，进行土方开挖，按照“中央开花”的原则挖至距基坑边约十米处时，放坡开挖至底板垫层底。如图8所示，浇筑底板至施工缝处得到先浇筑底板部分1，并在先浇筑底板部分1的承台上设砼支座2，混凝土强度同底板并埋设预埋件。
挖土作业时，暂时保留坑边斜撑与钢管桩6间土体，待底板及砼支座2达到28天设计强度后，如图9所示，安装钢管斜支撑3。
步骤7，如图10所示，待钢管斜支撑3安装完毕后开挖斜撑下方土体，如图11所示，同时浇筑垫层及底板得到后浇筑底板部分7，在底板与组合桩之间浇筑混凝土换撑板带，与底板同厚，得到砼换撑板带8。
步骤8，组合桩的回收，如图12所示，在基坑施工完毕，土方夯实回填后，组合桩予以回收，割除掉割除掉焊接在组合桩上的钢管斜支撑3，并修割平整后在割除钢筋时不得伤及组合桩母材，回沙或填土，且让出拔除组合桩的工作面，即开始拔除组合桩。
首先凿除压顶梁5，并清理杂物，由吊车起吊振动锤夹持组合桩，启动振动锤边振动边起吊直至组合桩露出地面后慢慢放下解除夹持后起吊装车运离现场，同上操作步骤进行将组合桩拔出再利用。
为确保施工的安全和开挖的顺利进行，在整个施工过程中应进行全过程监测，实行动态的管理和信息化施工，根据众多的深基坑开挖的工程经验，现场监测在掌握基坑开挖对周围环境的影响，以及支护体自身的安全是行之有效的主要环节。根据监测情况指导施工，及时调整施工措施，确保周边道路、和地下管线和周边建筑的绝对安全是必须的。
1、监测内容
深层土体位移监测，为及时了解深层土体位移情况，共设14个深层土体位移监测点，用专用的测斜仪进行监测；
组合桩顶部水平位移和竖向位移，在水泥搅拌桩压顶板顶设置水平位移监测点，共30个，并用全站仪进行监测；为及时了解地下水位变化情况，在基坑四周设置4个水位观测点，孔深及位置同测斜；
2、监测频率
根据挖土的进展速度及基坑的变形情况来定；基坑挖到设计标高前每两天监测一次；挖到设计标高后增加到每天一次；当监测值超过报警值时，增加监测次数至每天2至3次；垫层和砖模形成后连续三天稳定可减少到每两天一次，如发现异常情况，应进行分析并及时通知有关各方进行处理。
3、监测报警值
支护桩位移报警值：桩顶水平位移：25mm；沉降：10mm；变形达到3mm/d并且连续三天不收敛或累计变形量达到或超过0.5H/100(H为开挖深度)时报警,以便分析原因，及时采取加固措施。基坑外土体沉降及水平位移报警值:H/200(H为开挖深度)。
本发明在缺少放坡条件的前提下，能较好的控制基坑变形；钢管桩+拉森钢板组合桩与钢管斜支撑均可在施工结束后回收，相对钻孔桩+支撑方案而言更经济；且其具有很好的止水效果。经过安全、经济等多方面的对比，采用此方案，实现基坑的支护与止水。在现今大型深基坑很普遍的情况下，依据不同的地质情况灵活应用本发明，能提供较好的基坑施工工作面，明显缩短工期，且经济效益明显。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于钢管桩与拉森钢板的斜支撑基坑支护结构，其特征在于：包括先浇筑底板部分(1)、砼支座(2)、钢管斜支撑(3)、预埋钢板一(4)、预埋钢板二(21)、钢管桩(6)、后浇筑底板部分(7)、砼换撑板带(8)、拉森钢板(9)，其中，所述拉森钢板(9)上设置有企口一，所述钢管桩(6)上设置有与企口一相匹配的企口二，所述拉森钢板(9)设置于相邻的两个钢管桩(6)之间，且所述拉森钢板(9)与钢管桩(6)之间通过企口一与企口二相互连接，形成钢管桩与拉森钢板组合桩，所述钢管桩(6)顶部上设置有连接梁，相邻的连接梁之间相互连接，每四个连接梁间设置有一个压顶梁(5)，且所述压顶梁(5)安装在钢管桩(6)上，所述预埋钢板一(4)安装压顶梁(5)上，所述预埋钢板一(4)上焊接有到边弯折锚入梁内钢筋一(51)，所述到边弯折锚入梁内钢筋一(51)插入到压顶梁(5)与预埋钢板一(4)接触的一面内部，所述砼支座(2)安装在先浇筑底板部分(1)上，所述预埋钢板二(21)安装在砼支座(2)上，所述预埋钢板二(21)上焊接有到边弯折锚入梁内钢筋二，所述到边弯折锚入梁内钢筋二插入到砼支座(2)与预埋钢板二(21)接触的一面内部，钢管斜支撑(3)一端安装在预埋钢板二(21)上，另一端安装在预埋钢板一(4)上，所述后浇筑底板部分(7)、砼换撑板带(8)依次浇筑在先浇筑底板部分(1)与钢管桩(6)之间。
2.根据权利要求1所述基于钢管桩与拉森钢板的斜支撑基坑支护结构，其特征在于：所述预埋钢板一(4)沿其对应钢管斜支撑(3)的周向均匀分布。
3.根据权利要求1所述基于钢管桩与拉森钢板的斜支撑基坑支护结构，其特征在于：所述钢管斜支撑(3)均与8个预埋钢板一(4)连接。
4.根据权利要求1所述基于钢管桩与拉森钢板的斜支撑基坑支护结构，其特征在于：所述钢管桩(6)深入到粉质粘土层。
5.根据权利要求1所述基于钢管桩与拉森钢板的斜支撑基坑支护结构，其特征在于：所述先浇筑底板部分(1)、后浇筑底板部分(7)、砼换撑板带(8)均与淤泥质粉质粘土层接触。
6.一种采用权利要求1所述基于钢管桩与拉森钢板的斜支撑基坑支护结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，施工前，先进行场地平整，清除施工场地围护中心线内侧15米范围内地表及地下障碍物，根据坐标基准点放样定位，根据基坑围护内边控制线，采用挖土机开挖沟槽，并清除地下障碍物，及时用水泵抽水，逐一放坡，防止坍塌，桩机及时打桩，形成一挖一打的形式，以保证钢管桩+拉森钢板组合桩正常施工；
步骤2，在平行沟槽方向放置一根定位钢管桩，定位钢管桩用点焊进行相互连接固定；
步骤3，钢管桩+拉森钢板组合桩需确保围护桩的连续性和接头的施工质量，钢管桩的搭接依靠拉森钢板桩小企口施工保证，以达到止水作用；
步骤4，钢管桩就位后校用经纬仪准垂直度后，启动振动锤匀速加压震送直至达到预定标高；钢管桩到位后机械手解除夹持回转，夹起拉森钢板移动到预定位置由工人扶正对准企口后启动振动锤匀速加压震送至预定标高，以此规律将其余钢管桩+拉森钢板组合桩施工完成；
步骤5，组合桩施工完毕后，进行土方开挖，挖至压顶梁(5)标高时，进行压顶梁(5)施工，压顶梁(5)侧面留置斜支撑预埋件；
步骤6，压顶梁(5)施工完成后，进行土方开挖，按照“中央开花”的原则挖至距基坑边约十米处时，放坡开挖至底板垫层底；浇筑底板至施工缝处得到先浇筑底板部分(1)，并在先浇筑底板部分(1)的承台上设砼支座(2)，混凝土强度同底板并埋设预埋件；
挖土作业时，暂时保留坑边斜撑与钢管桩(6)间土体，待底板及砼支座(2)达到28天设计强度后，安装钢管斜支撑(3)；
步骤7，待钢管斜支撑(3)安装完毕后开挖斜撑下方土体，同时浇筑垫层及底板得到后浇筑底板部分(7)，在底板与组合桩之间浇筑混凝土换撑板带，与底板同厚，得到砼换撑板带(8)。
7.根据权利要求6所述施工方法，其特征在于：在基坑施工完毕，土方夯实回填后，组合桩予以回收，割除掉组合桩上的钢管斜支撑(3)，回沙或填土，且让出拔除组合桩的工作面，即开始拔除组合桩。
8.根据权利要求7所述施工方法，其特征在于：首先凿除压顶梁(5)，由吊车起吊振动锤夹持组合桩，启动振动锤边振动边起吊直至组合桩露出地面后慢慢放下解除夹持后起吊装车运离现场，同上操作步骤进行将组合桩拔出再利用。
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