CN110952567A - 一种前墙后桩复合双排基坑支护结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种前墙后桩复合双排基坑支护结构及其施工方法，包括支护桩、地连墙、连梁、盖板和三轴搅拌桩；地连墙沿着基坑的侧壁通长布置；地连墙顶部设有前排冠梁；支护桩沿地连墙的延伸方向间隔设置，且与地连墙间留有间距；支护桩顶部设有后排冠梁；连梁连接在后排冠梁与前排冠梁之间；盖板设在后排冠梁、前排冠梁和连梁围成的矩形框格中；三轴搅拌桩的水平切面呈格栅状，紧贴着地连墙的前侧面设置基坑底部的土体中；三轴搅拌桩加固宽度为5～10倍支护桩的桩径，三轴搅拌桩下部穿过基坑下方软弱土层的长度不小于1倍地连墙的墙厚。本发明解决了传统的双排桩未考虑前后两排桩受力特点的差异性、受力不合理以及施工工艺复杂的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于建筑工程施工领域，特别是一种前墙后桩复合双排基坑支护结构及其施工方法。
背景技术
随着城市用地的愈发紧张，城市建筑纵向延伸的趋势越来越明显，具体表现为向上建造越来越高、向下开挖越来越深，建筑基坑支护难度逐渐增大，且城市建设项目周围往往存在大量商场民房、地下管线、地铁等设施，周围环境复杂，能用于基坑支护结构施工的场地狭小；这种情况下施工锚杆会使有效锚固长度不足，影响锚固效果，施工不当还会造成基坑周边建（构）筑物的损害或违反城市地下空间规划等规定，因此不适合采用；而施工内支撑往往造价高、工期长、施工复杂，还会占用坑内空间，影响主体结构正常施工，因而也较少采用。双排桩支护结构具有侧向刚度大、变形控制强、占用空间小等优点，能够有效约束基坑变形，且双排桩施工本身也不会对周围建（构）筑物产生损害，在基坑支护中得到了越来越多的应用。常规的双排桩是由沿基坑侧壁排列设置的前后两排支护桩以及冠梁、连梁衔接成的刚架式支挡结构。大量研究表明，坑外的主动土压力主要由前排桩分担，而后排桩除了具有分担部分土压力的“支挡”作用外，还兼有对前排桩的“拉锚”作用。目前，传统的双排桩选型往往前后排桩型、桩参数相同，未考虑前后两排桩受力特点的差异性，受力不合理；且对于软土和砂卵地层广泛分布的软弱松散地区，桩间距一般设计较小，必要时还要施工相互咬合的高压旋喷或水泥土搅拌桩来截水挡砂，施工类型多，工艺复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种前墙后桩复合双排基坑支护结构及其施工方法，要解决传统的双排桩未考虑前后两排桩受力特点的差异性、受力不合理以及施工工艺复杂的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
一种前墙后桩复合双排基坑支护结构，包括有支护桩、地连墙、连梁、盖板和三轴搅拌桩；所述地连墙沿着基坑的侧壁通长布置，且地连墙的底部伸入基坑以下位置处；所述地连墙的顶部设置有前排冠梁，且前排冠梁的顶面不低于基坑的顶部；所述支护桩有一组，沿着地连墙的延伸方向间隔设置在基坑外侧的土体中，一组支护桩与地连墙之间留有间距；所述支护桩的顶部设置有后排冠梁，且后排冠梁的顶面与前排冠梁的顶面平齐；所述连梁有一组，平行间隔连接在后排冠梁与前排冠梁之间，并且连梁与支护桩对应设置；所述盖板设置在后排冠梁、前排冠梁以及连梁围成的矩形框格中；所述三轴搅拌桩的水平切面呈格栅状，且紧贴着地连墙的前侧面设置基坑底部的土体中；所述三轴搅拌桩的加固宽度为5～10倍的支护桩的桩径，三轴搅拌桩的下部穿过基坑下方软弱土层的长度不小于1倍的地连墙的墙厚。
优选的，所述地连墙为现浇钢筋混凝土地下连续墙；该地连墙的下端穿过基坑下方的软土层，且伸入基坑底部的深度不小于基坑深度的0.6倍。
优选的，所述支护桩为灌注桩，相邻支护桩之间的中心距为1～2倍的支护桩的桩径。
优选的，所述前排冠梁和后排冠梁均为现浇钢筋混凝土梁；所述前排冠梁的宽度比地连墙的墙厚大0～200mm，后排冠梁的宽度比支护桩的桩径大0～200mm；所述前排冠梁的高度为0.6～1倍的地连墙墙厚，后排冠梁的高度为0.6～1倍的支护桩的桩径，且前排冠梁的高度与后排冠梁的高度相适应。
优选的，所述连梁为现浇钢筋混凝土梁，连梁的宽度与后排冠梁的宽度相适应，连梁的高度与后排冠梁的高度相适应。
优选的，所述盖板为现浇钢筋混凝土板，盖板的厚度为0.5～1倍的连梁高度；所述盖板与连梁一体浇筑成型。
优选的，所述支护桩的中心到地连墙中轴线的距离为3～5倍支护桩的桩径。
一种前墙后桩复合双排基坑支护结构的施工方法，包括步骤如下。
步骤一，平整场地，根据施工图纸定位放线。
步骤二，做成槽工艺试验，以检验施工设备性能和确定施工工艺；其中，地连墙采用跳槽施工。
步骤三，将待浇筑的地连墙划分为若干组地连墙段。
步骤四，进行第一组地连墙段的浇筑。
步骤五，待第一组地连墙段浇筑完成并达到设计强度的70%以上时，进行第二组地连墙段的施工，并同时进行第一组地连墙段对应区段内支护桩的施工和三轴搅拌桩的施工；第二组地连墙段与第一组地连墙段对应连接。
步骤六，按照步骤五的施工过程施工剩余组地连墙段、支护桩和三轴搅拌桩，直至所有的地连墙段、支护桩和三轴搅拌桩施工完毕。
步骤七，清除地连墙和支护桩顶部的残渣、浮土和积水，凿毛清洗至设计标高。
步骤八，施工后排冠梁和前排冠梁。
步骤九，浇筑连梁和盖板混凝土，至此施工完毕。
优选的，进行地连墙段的施工时，每段地连墙段从底到顶连续浇筑；
支护桩采取隔桩施工，并在前一根支护桩的混凝土灌注24小时后进行相邻支护桩2桩施工；
三轴搅拌桩采用套打一孔的成桩方法施工，前一根施工的三轴搅拌桩与后一根施工的三轴搅拌桩的搭接时间间隔不大于24小时。
优选的，若前一根施工的三轴搅拌桩与后一根施工的三轴搅拌桩的搭接时间间隔，采取局部补桩或注浆措施。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果。
1、本发明的复合双排基坑支护结构充分利用了双排桩受力特点，采用支护桩和地连墙相结合的整体结构，利用地连墙强度可靠、承压力大的优点来分担大部分土压力，后排桩采用支护桩对地连墙起拉锚作用，能有效控制基坑变形。
2、本发明的复合双排基坑支护结构可充分利用建筑主体的地下结构外墙，大大节省工程造价，且相较于传统双排桩支护结构，地连墙本身具有截水挡砂的功能，无需额外施工截水帷幕，配合基坑内的三轴搅拌桩进行土体加固，特别适用于软土和砂卵地层分布的地区基坑支护。
3、本发明的复合双排基坑支护结构通过桩、墙的合理布置能够有效控制基坑变形，坑内不用做支撑，坑外不用打锚杆，施工工艺简单，占用场地小，不妨碍建筑主体结构的施工，还不会对周围建（构）筑物产生破坏，同时能减少传统因施工基坑内撑或锚杆产生的分道养护时间；本发明缩短了施工周期，具有良好的经济和社会效益。
4、本发明的三轴搅拌桩加固宽度为5～10倍的支护桩的桩径，并且三轴搅拌桩下部穿过软弱土层不小于1倍的地连墙的墙厚；此处的三轴搅拌桩加固宽度值能够有效的防止地连墙和支护桩倾覆失稳，且使经济效益最佳；同时，三轴搅拌桩穿过软弱土层的深度也在保证整个支护结构的稳定性的同时，使施工简易。
5、本发明的支护桩的中心到地连墙中轴线的距离为2～5倍支护桩的桩径，在这个排距之间，本发明的支护结构受力最为合理，保证整个结构的刚度达到。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明中支护桩与地连墙连接结构的立体结构示意图。
图2是本发明的前墙后桩复合双排基坑支护结构支撑在基坑侧壁处的竖向剖面示意图。
图3是本发明中支护桩与地连墙连接结构的平面结构示意图。
图4是本发明中三轴搅拌桩设置在地连墙一侧的平面结构示意图。
附图标记：1－地连墙、2－支护桩、3-前排冠梁、4－后排冠梁、5－连梁、6－盖板、7－三轴搅拌桩、8－基坑。
具体实施方式
本实施例中，基坑8的长为170余米、宽为150余米、开挖深度为16.3米，基坑8开挖范围内主要为杂填土、细粉砂和中粗砂层，坑底附近有一层约9m厚的淤泥质土。基坑支护采用前墙后桩复合双排基坑支护结构。
如图1-4所示，这种前墙后桩复合双排基坑支护结构，包括有支护桩2、地连墙1、连梁5、盖板6和三轴搅拌桩7；所述地连墙1沿着基坑8的侧壁通长布置，且地连墙1的底部伸入基坑8以下位置处；所述地连墙1的顶部设置有前排冠梁3，且前排冠梁3的顶面不低于基坑8的顶部；所述支护桩2有一组，沿着地连墙1的延伸方向间隔设置在基坑8外侧的土体中，一组支护桩2与地连墙1之间留有间距；所述支护桩2的顶部设置有后排冠梁4，且后排冠梁4的顶面与前排冠梁3的顶面平齐；所述连梁5有一组，平行间隔连接在后排冠梁4与前排冠梁3之间，并且连梁5与支护桩2对应设置；所述盖板6设置在后排冠梁4、前排冠梁3以及连梁5围成的矩形框格中；所述三轴搅拌桩7的水平切面呈格栅状，且紧贴着地连墙1的前侧面设置基坑8底部的土体中；所述三轴搅拌桩7的加固宽度为5～10倍的支护桩2的桩径，三轴搅拌桩7的下部穿过基坑8下方软弱土层的长度不小于1倍的地连墙1的墙厚。
本实施例中，所述三轴搅拌桩7的桩径为0.85m、同组三轴搅拌桩7间中心距0.6m，三轴搅拌桩7在平面上呈格栅式布置。
本实施例中，所述地连墙1为现浇钢筋混凝土地下连续墙；地连墙1的厚度为不小于1m；该地连墙1的下端穿过基坑8下方的软土层，地连墙1底部深入基坑8底部的深度18.8m。
当然在其他实施例中，所述地连墙1底部深入基坑8底部的深度需要根据稳定性计算得到，为不小于基坑8深度的0.6倍。
本实施例中，所述支护桩2为灌注桩，支护桩2的桩径为1m～1.5 m，相邻支护桩2之间的中心距为1.5m，支护桩2的嵌固深度18.8m，支护桩2的桩心与地连墙1轴线之间的距离为4.5m～5m。
当然在其他实施例中，所述相邻支护桩2之间的中心距为还可以在1～2倍的支护桩2的桩径范围内选择。
本实施例中，所述前排冠梁3和后排冠梁4均为现浇钢筋混凝土梁；所述前排冠梁3的宽度比地连墙1的墙厚大0～200mm，后排冠梁4的宽度比支护桩2的桩径大0～200mm；所述前排冠梁3的高度为0.6～1倍的地连墙1墙厚，后排冠梁4的高度为0.6～1倍的支护桩2的桩径，且前排冠梁3的高度与后排冠梁4的高度相适应。
本实施例中，所述连梁5为现浇钢筋混凝土梁，连梁5的宽度与后排冠梁4的宽度相适应，连梁5的高度与后排冠梁4的高度相适应；连梁5轴线与支护桩2的桩心至地连墙1的轴线的垂线重合。
本实施例中，所述盖板6为现浇钢筋混凝土板，盖板6的厚度为0.5～1倍的连梁5高度；所述盖板6与连梁5一体浇筑成型。
本实施例中，所述支护桩2的中心到地连墙1中轴线的距离为3～5倍支护桩2的桩径。
这种前墙后桩复合双排基坑支护结构的施工方法，包括步骤如下。
步骤一，平整场地，根据施工图纸定位放线。
步骤二，做成槽工艺试验，以检验施工设备性能和确定施工工艺；为避免槽壁塌孔，在淤泥、淤泥质土、砂层等软弱松散地层成槽困难处保证槽内泥浆面的足够高度，在砂层施工时适当提高泥浆比重与粘度。其中，地连墙1采用跳槽施工。
步骤三，将待浇筑的地连墙1划分为若干组地连墙段。
步骤四，进行第一组地连墙段的浇筑。
步骤五，待第一组地连墙段浇筑完成并达到设计强度的70%以上时，进行第二组地连墙段的施工，并同时进行第一组地连墙段对应区段内支护桩2的施工和三轴搅拌桩7的施工； 第二组地连墙段与第一组地连墙段对应连接。
步骤六，按照步骤五的施工过程施工剩余组地连墙段、支护桩2和三轴搅拌桩7，直至所有的地连墙段、支护桩2和三轴搅拌桩7施工完毕。
步骤七，清除地连墙1和支护桩2顶部的残渣、浮土和积水，凿毛清洗至设计标高。
步骤八，施工后排冠梁4和前排冠梁3。
步骤九，浇筑连梁5和盖板6混凝土，至此施工完毕。
本实施例中，进行地连墙段的施工时，每段地连墙段从底到顶连续浇筑且浇筑标高比墙顶设计标高高0.8m；
支护桩2采取隔桩施工，并在前一根支护桩2的混凝土灌注24小时后进行相邻支护桩2桩施工；支护桩2的混凝土超灌高度0.8m
三轴搅拌桩7采用套打一孔的成桩方法施工，前一根施工的三轴搅拌桩7与后一根施工的三轴搅拌桩7的搭接时间间隔不大于24小时。
本实施例中，若前一根施工的三轴搅拌桩7与后一根施工的三轴搅拌桩7的搭接时间间隔，采取局部补桩或注浆措施。
本实施例中，在三轴搅拌桩7正式施工前，先做工艺性试桩，确定水泥浆水灰比为1.0、水泥掺入比为20%、注浆泵出口压力保持在0.5～0.6MPa、三轴搅拌桩7的提升速度不超过123cm/min、下沉速度不超过80cm/min，三轴搅拌桩7施工工艺采用二搅二喷法。
本实施例中，所述地连墙1的嵌固深度与支护桩2的嵌固深度相适应；所述前排冠梁3、后排冠梁4、连梁5以及盖板6的顶部平齐。
本实施例中，步骤八中后排冠梁4和前排冠梁3施工前清除地连墙1和支护桩2顶部的残渣、浮土和积水，凿毛清洗至设计标高，梁底部坐落在桩、墙顶新鲜混凝土面上。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种前墙后桩复合双排基坑支护结构，其特征在于：包括有支护桩（2）、地连墙（1）、连梁（5）、盖板（6）和三轴搅拌桩（7）；所述地连墙（1）沿着基坑（8）的侧壁通长布置，且地连墙（1）的底部伸入基坑（8）以下位置处；所述地连墙（1）的顶部设置有前排冠梁（3），且前排冠梁（3）的顶面不低于基坑（8）的顶部；所述支护桩（2）有一组，沿着地连墙（1）的延伸方向间隔设置在基坑（8）外侧的土体中，一组支护桩（2）与地连墙（1）之间留有间距；所述支护桩（2）的顶部设置有后排冠梁（4），且后排冠梁（4）的顶面与前排冠梁（3）的顶面平齐；所述连梁（5）有一组，平行间隔连接在后排冠梁（4）与前排冠梁（3）之间，并且连梁（5）与支护桩（2）对应设置；所述盖板（6）设置在后排冠梁（4）、前排冠梁（3）以及连梁（5）围成的矩形框格中；所述三轴搅拌桩（7）的水平切面呈格栅状，且紧贴着地连墙（1）的前侧面设置基坑（8）底部的土体中；所述三轴搅拌桩（7）的加固宽度为5～10倍的支护桩（2）的桩径，三轴搅拌桩（7）的下部穿过基坑（8）下方软弱土层的长度不小于1倍的地连墙（1）的墙厚。
2.根据权利要求1所述的前墙后桩复合双排基坑支护结构，其特征在于：所述地连墙（1）为现浇钢筋混凝土地下连续墙；该地连墙（1）的下端穿过基坑（8）下方的软土层，且伸入基坑（8）底部的深度不小于基坑（8）深度的0.6倍。
3.根据权利要求1所述的前墙后桩复合双排基坑支护结构，其特征在于：所述支护桩（2）为灌注桩，相邻支护桩（2）之间的中心距为1～2倍的支护桩（2）的桩径。
4.根据权利要求1所述的前墙后桩复合双排基坑支护结构，其特征在于：所述前排冠梁（3）和后排冠梁（4）均为现浇钢筋混凝土梁；所述前排冠梁（3）的宽度比地连墙（1）的墙厚大0～200mm，后排冠梁（4）的宽度比支护桩（2）的桩径大0～200mm；所述前排冠梁（3）的高度为0.6～1倍的地连墙（1）墙厚，后排冠梁（4）的高度为0.6～1倍的支护桩（2）的桩径，且前排冠梁（3）的高度与后排冠梁（4）的高度相适应。
5.根据权利要求4所述的前墙后桩复合双排基坑支护结构，其特征在于：所述连梁（5）为现浇钢筋混凝土梁，连梁（5）的宽度与后排冠梁（4）的宽度相适应，连梁（5）的高度与后排冠梁（4）的高度相适应。
6.根据权利要求1所述的前墙后桩复合双排基坑支护结构，其特征在于：所述盖板（6）为现浇钢筋混凝土板，盖板（6）的厚度为0.5～1倍的连梁（5）高度；所述盖板（6）与连梁（5）一体浇筑成型。
7.根据权利要求1所述的前墙后桩复合双排基坑支护结构，其特征在于：所述支护桩（2）的中心到地连墙（1）中轴线的距离为3～5倍支护桩（2）的桩径。
8.一种权利要求1-7任意一项所述的前墙后桩复合双排基坑支护结构的施工方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤一，平整场地，根据施工图纸定位放线；
步骤二，做成槽工艺试验，以检验施工设备性能和确定施工工艺；其中，地连墙（1）采用跳槽施工；
步骤三，将待浇筑的地连墙（1）划分为若干组地连墙段；
步骤四，进行第一组地连墙段的浇筑；
步骤五，待第一组地连墙段浇筑完成并达到设计强度的70%以上时，进行第二组地连墙段的施工，并同时进行第一组地连墙段对应区段内支护桩（2）的施工和三轴搅拌桩（7）的施工； 第二组地连墙段与第一组地连墙段对应连接；
步骤六，按照步骤五的施工过程施工剩余组地连墙段、支护桩（2）和三轴搅拌桩（7），直至所有的地连墙段、支护桩（2）和三轴搅拌桩（7）施工完毕；
步骤七，清除地连墙（1）和支护桩（2）顶部的残渣、浮土和积水，凿毛清洗至设计标高；
步骤八，施工后排冠梁（4）和前排冠梁（3）；
步骤九，浇筑连梁（5）和盖板（6）混凝土，至此施工完毕。
9.根据权利要求8所述的前墙后桩复合双排基坑支护结构的施工方法，其特征在于：进行地连墙段的施工时，每段地连墙段从底到顶连续浇筑；
支护桩（2）采取隔桩施工，并在前一根支护桩（2）的混凝土灌注24小时后进行相邻支护桩2桩施工；
三轴搅拌桩（7）采用套打一孔的成桩方法施工，前一根施工的三轴搅拌桩（7）与后一根施工的三轴搅拌桩（7）的搭接时间间隔不大于24小时。
10.根据权利要求9所述的前墙后桩复合双排基坑支护结构的施工方法，其特征在于：前一根施工的三轴搅拌桩（7）与后一根施工的三轴搅拌桩（7）的搭接时间间隔大于24小时，采取局部补桩或注浆措施。
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