CN111501771A - 多椭圆环形组合撑在深大淤泥基坑工程的应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多椭圆环形组合撑在深大淤泥基坑工程的应用方法，包括：根据基坑的深度设定多椭圆环形组合撑的层数；进行外侧水泥搅拌止水桩和支护桩施工；开始基坑第一层土方开挖，然后构建第一层多椭圆环形组合撑；在第一层多椭圆环形组合撑完工且强度达到设计强度85％及以上时，开始第二层土方开挖；并以此类推，在每一层多椭圆环形组合撑完工且强度达到设计强度85％及以上时，就开始下层土方挖掘，直至挖完基坑最底层土方。本发明有效缩短多椭圆环形组合撑硬化等待时间，加快工程进度，且又能保证基坑的安全稳定，通过基坑施工期间对基坑位移、支撑轴力、周边沉降等观测，各项指标均处于安全值以内。

Description

多椭圆环形组合撑在深大淤泥基坑工程的应用方法

技术领域

本发明涉及基坑工程施工技术领域，更具体地说，本发明涉及一种多椭圆环形组合撑在深大淤泥基坑工程的应用方法。

背景技术

近年来随着地下工程的逐渐增多，各种复杂地质条件下的深大基坑工程也普遍存在，特别是在南方沿海城市地下施工过程中，如何在安全、快速、节约的前提前确保深大淤泥质基坑的施工已成为工程施工中的重中之重。

内支撑作为深大基坑的主要支撑体系，形式越来越多，受力也越来越合理，对于不同的基坑形状，选用合理的支撑形式对基坑的安全、工程进度和成本均有不同程度的影响。

对于地质条件极差的异形基坑而言，现在普遍使用的角撑+横撑的支撑方式大大增加了支撑体系的体量，且长宽方向的长距离直接导致横撑截面大。而多椭圆环形组合撑具有以下的优点：

1)多椭圆环形组合撑相比与其它支撑形式更能有效的降低施工成本，结构受力更合理，能充分发挥钢筋混凝土材料的力学特性。

2)多椭圆环形组合撑能很好的发挥自身所创造的时空效应，节约支撑所占空间，有利于巧妙的为部分结构施工创造先行施工条件。

3)多椭圆环形组合撑对于深大软土基坑安全性更高，能有效的确保基坑施工期间，基坑的各项变形值位于安全报警值以内，安全性相比其他支撑体系能可靠。

因此，亟需设计一种多椭圆环形组合撑在深大淤泥基坑工程的应用方法以解决现在普遍使用的角撑+横撑的支撑方式及其应用方法存在的问题。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明的另一个目的是提供一种结构受力更加合理，且能够充分发挥钢筋混凝土材料的力学特性的多椭圆环形组合撑。

本发明的另一个目的是提供一种能很好的发挥自身所创造的时空效应，节约支撑所占空间，巧妙的为部分结构施工创造先行施工条件的多椭圆环形组合撑。

本发明的另一个目的是提供一种能够提高施工效率，同时保证基坑支护安全的多椭圆环形组合撑在深大淤泥基坑工程的应用方法。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，本发明提供一种多椭圆环形组合撑在深大淤泥基坑工程的应用方法，其中，包括：

根据基坑的深度设定多椭圆环形组合撑的层数；

进行外侧水泥搅拌止水桩和支护桩施工；

开始基坑第一层土方开挖，然后构建第一层多椭圆环形组合撑；

在第一层多椭圆环形组合撑完工且强度达到设计强度85％及以上时，开始第二层土方开挖；并以此类推，在每一层多椭圆环形组合撑完工且强度达到设计强度85％及以上时，就开始下层土方挖掘，直至挖完基坑最底层土方。

上述技术方案中，在强度达到设计强度85％及以上时就开挖，有效缩短多椭圆环形组合撑硬化等待时间，加快工程进度，整个施工过程能够节省15％以上的施工时间，且又能保证基坑的安全稳定，通过基坑施工期间对基坑位移、支撑轴力、周边沉降等观测，各项指标均处于安全值以内，解决了传统技术中施工挖土过快容易造成事故的问题，以及解决施工时间周期长的问题。

优选的是，所述多椭圆环形组合撑包括至少两个椭圆环形支撑体，所述椭圆环形支撑体设置在所述支护桩内侧为支护桩提供水平支撑；

所述椭圆环形支撑体设置有半径较大的外环梁和半径较小的内环梁，内环梁与外环梁之间具有间隔区域，所述间隔区域内设置有若干弧形支撑件，若干环形支撑件互相连接以形成环绕内环梁的波浪结构，所述波浪结构的波峰或波谷支顶所述内环梁和外环梁；所述波浪结构的弧部内设置有环状支撑件，环状支撑件一侧与内环梁或外环梁固定，另一侧与波浪结构的波峰或波谷活动贴合；

所述环状支撑件与内环梁或外环梁固定的位置设置有结合部，所述结合部适配环状支撑件的外形。

上述方案中，使用外环梁和内环梁组合，并在两者之间设置波浪结构的弧形支撑件支撑，一方面能够加强椭圆环形支撑体对支护桩的支撑，另一方面能够分散环梁的内力，使得内力均匀沿环梁传递，从而充分发挥环梁钢筋混凝土材料的力学特性。

同时，在所述波浪结构的弧部内设置有环状支撑件，环状支撑件一侧与内环梁固定，另一侧与波浪结构的波峰或波谷活动贴合；环状支撑件一方面能够加强对外环梁的支撑，使得结构受力更加合理，另一方面土体发生振动传递到椭圆环形支撑体时，环状支撑体与波浪结构的波峰或波谷活动贴合能够消除部分振动，避免共振。

优选的是，所述外环梁通过横向支撑件与支护桩连接；且相邻的椭圆环形支撑体通过加固件连接，椭圆环形支撑体下方设置立柱以提供支撑。

在深大软土质基坑支撑体系中，多椭圆环形组合撑相比与其它支撑形式更能有效的降低施工成本，结构受力更合理，能充分发挥钢筋混凝土材料的力学特性。

多椭圆环形组合撑能根据基坑的不同形状、不同位置的地质情况，通过合理的椭圆组合布置实现最大化的成本优化。

多椭圆环形组合撑充分利用其受力优势，有效的节约基坑空间，基坑中的支撑水平投影面积仅为基坑总面积的1/3，大大的减少了支撑投影面积，为后期土方开挖提供良好作业条件。

优选的是，所述的多椭圆环形组合撑在深大淤泥基坑工程的应用方法中，在进行外侧水泥搅拌止水桩和支护桩施工之前，对整个施工场地的原始标高进行测量，建立场地标高控制方格网，以便于计算和挖掘土方；并对施工场地进行平整，以利于确保后期搅拌桩机、旋挖钻机的行走安全。

优选的是，所述的多椭圆环形组合撑在深大淤泥基坑工程的应用方法中，所述土方开挖的具体方法为：

先开挖多椭圆环形组合撑覆盖范围外附近的土方；以减少淤泥对挖掘的影响。

再开挖基坑四周的多椭圆环形组合撑覆盖范围内的土方；

再开挖多椭圆环形组合撑的环内区域的土方；

最后开挖多椭圆环形组合撑的环内区域的中心岛区域的土方。开挖时做到对称开挖，确保基坑受力均匀。

优选的是，所述的多椭圆环形组合撑在深大淤泥基坑工程的应用方法中，基坑内的土方通过下基坑坡道向外运输，所述下基坑坡道由栈桥和填土坡道组成，所述栈桥始于所述基坑外部，跨越所述多椭圆环形组合撑后伸延到所述基坑内部，所述填土坡道位于所述基坑内并与所述栈桥对接。栈桥可以避免下基坑坡道对多椭圆环形组合撑的施工影响，加快土方外运，提高施工效率。

优选的是，所述的多椭圆环形组合撑在深大淤泥基坑工程的应用方法中，构建所述多椭圆环形组合撑的方法具体如下：

在上层土方开挖完成后，进行所述多椭圆环形组合撑的支撑垫层浇筑；

在支撑垫层上进行支撑梁钢筋绑扎，然后进行支撑梁侧模板支设；

再进行支撑板矮支架的搭设，支撑板钢筋的绑扎；

最后进行支撑梁和支撑板混凝土浇筑，以及砼养护。

采用矮支架施工具有以下好处：增加支撑间的开挖净空，小型挖土设备可直接开挖，为支撑间土方开挖提供了作业空间，加快了支撑间土方开挖进度。采用矮支架，避免了支撑梁板施工期间受场地质差，多雨等因素影响。

优选的是，所述的多椭圆环形组合撑在深大淤泥基坑工程的应用方法中，所述支撑板矮支架由龙骨和支杆组成，所述支杆的顶部设置有可调拖撑，所述龙骨包括主龙骨和次龙骨，所述可调拖撑支顶在所述主龙骨上。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明多椭圆环形组合撑在深大淤泥基坑工程的应用方法中，在每一层多椭圆环形组合撑完工且强度达到设计强度85％及以上时，就开始下层土方挖掘，既能保证支护体系的安全，又能够加快工程进度，解决传统技术中施工挖土过快容易造成事故的问题以及施工时间周期长的问题。

本发明采用支护桩+多椭圆环形组合撑相结合的支护体系，有效的将基坑承受的侧向土压力转化为环撑的轴向压力，充分的发挥混凝土的材料力学性能。多椭圆环形组合撑巧妙地利用空间效应，为基坑工程的塔楼先行施工创造了空间，为土方开挖提供了优势，与传统的角撑+横撑的支撑形式相比，多椭圆环形组合撑的体量更小、受力更合理、造价更低，因此能够解决现有的角撑+横撑的支撑方式及其施工方法存在的问题。

本发明的多椭圆环形组合撑既能充分的发挥环梁受压的力学特性，又保证了基坑的稳定和安全，通过基坑施工期间对基坑位移、支撑轴力、周边沉降等观测，各项指标均处于安全值以内。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明所述的多椭圆环形组合撑的结构示意图；

图2本发明所述的椭圆环形支撑体的结构示意图；

图3本发明所述的多椭圆环形组合撑施工工艺流程图；

图4为本发明所述多椭圆环形组合撑在深大淤泥基坑工程应用的施工流程图；

图5为本发明所述栈桥施工的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1和2所示，所述多椭圆环形组合撑包括至少两个椭圆环形支撑体2，所述椭圆环形支撑体设置在所述支护桩1内侧为支护桩1提供水平支撑；

所述椭圆环形支撑体2设置有半径较大的外环梁201和半径较小的内环梁202，内环梁202与外环梁201之间具有间隔区域，所述间隔区域内设置有若干弧形支撑件203，若干环形支撑件203互相连接以形成环绕内环梁的波浪结构，所述波浪结构的波峰或波谷支顶所述内环梁202和外环梁201；所述波浪结构的弧部内设置有环状支撑件204，环状支撑件204一侧与内环梁202或外环梁201固定，另一侧与波浪结构的波峰或波谷活动贴合；

所述环状支撑件与内环梁或外环梁固定的位置设置有结合部205，所述结合部205适配环状支撑件204的外形以对环形支撑件部分包裹，增加接触面积，分散受力。

所述外环梁201通过横向支撑件3与支护桩1连接；且相邻的椭圆环形支撑体2通过加固件4连接，椭圆环形支撑体2下方设置立柱以提供支撑。

实施例1

一、以南方某施工项目为例：该实施例中，基坑底标高-14.4m(塔楼核心筒位置底标高-20.25m)，基坑采用水泥搅拌止水桩+旋挖排桩+三层多椭圆环形钢筋混凝土梁板式组合撑的施工方案，基坑安全等级为一级。水泥搅拌止水桩采用Φ650mm的单轴水泥搅拌桩作为外侧止水帷幕，基坑支护桩采用Φ1.4/1m的钻孔桩，支撑采用三椭圆钢筋混凝土梁板式组合撑，如图1所示。

如图3所示，构建所述多椭圆环形组合撑的方法具体如下：在上层土方开挖完成后，进行所述多椭圆环形组合撑的支撑垫层浇筑；在支撑垫层上进行支撑梁钢筋绑扎，然后进行支撑梁侧模板支设；再进行支撑板矮支架的搭设，支撑板钢筋的绑扎；最后进行支撑梁和支撑板混凝土浇筑，以及砼养护。

二、为确保本工程基坑支护体系快速有效施工，施工前需做好以下准备：

1)施工前做好场地标高控制测量，对整个施工现场的原始标高进行测量，建立场地标高控制方格网(每10m×10m)，总场地面积16505㎡。

2)开工前配合业主完成场地内及周边地下管线探测，并绘制出地下管线敷设图。

3)对场地内影响后期搅拌桩、灌注桩施工的障碍物进行拆除，障碍物包括原混凝土场坪、地上、地下构筑物等。

4)由于地质条件差，施工前对施工场地进行平整，确保后期搅拌桩机、旋挖钻机的行走安全。

三、多椭圆环形组合撑在深大淤泥基坑工程应用的施工具体流程如图4所示，在设定多椭圆环形组合撑的层数为3层以后，首先件外侧水泥搅拌桩施工形成止水帷幕-然后进行支护桩的施工-再开挖首层土方-首层多椭圆环形组合撑施工-二层土方开挖-二层多椭圆环形组合撑的施工-三层土方开挖-三层多椭圆环形组合撑施工-四层土方开挖。

四、本工程深基坑共有3层多椭圆环形组合撑，故将基坑土方划分为4层，并根据时空效应原则分段、分层、先撑后挖。土方开挖的具体方法为：

先开挖多椭圆环形组合撑覆盖范围外附近的土方；以减少淤泥对挖掘的影响。

再开挖基坑四周的多椭圆环形组合撑覆盖范围内的土方；

再开挖多椭圆环形组合撑的环内区域的土方；

最后开挖多椭圆环形组合撑的环内区域的中心岛区域的土方。开挖时做到对称开挖，确保基坑受力均匀。

在每一层多椭圆环形组合撑完工且强度达到设计强度85％及以上时，就开始下层土方挖掘，直至挖完基坑最底层土方。

五、本工程土方开挖量大，共计土方开挖20万m³。为确保出土进度，尽可能采用土方水平运输取代垂直挖运，且为确保下基坑坡道不影响基坑三道水平支撑施工。本工程采用修建钢筋混凝土栈桥跨越支撑与填土坡道相结合的下基坑坡道方式进行基坑内土方外运。

如图5所示，所述栈桥始于所述基坑外部，跨越所述多椭圆环形组合撑后伸延到所述基坑内部，所述填土坡道位于所述基坑内并与所述栈桥对接。

栈桥板采用C30混凝土，板厚500mm、宽度8m，两侧设混凝土防撞墙，板顶按构造0.15％配筋，可配

双层双向钢筋网片。梁采用截面为1200×1000mm，梁配筋采用10Ф25mm通长配筋。

六、本工程首层环形组合撑已大面积进入淤泥层，且本工程支撑体系采用的是梁板式的多椭圆环形组合撑，而非常见的梁式支撑形式，因此本工程环形组合撑施工采用常规的拉梁槽开挖、浇筑垫层、砌筑砖模的方式难以实现，本工程采用大面积开挖后，浇筑垫层，支撑梁底以垫层为底模，支撑板采用搭设矮支架的施工方法。

所述支撑板矮支架由龙骨和支杆组成，所述支杆的顶部设置有可调拖撑，所述龙骨包括主龙骨和次龙骨，所述可调拖撑支顶在所述主龙骨上。矮支架施工模板采用15mm厚夹板，用80×40mm木枋作龙骨，支顶材料采用碗扣式Φ48×3㎜钢管。立杆横向间距为60cm，纵向间距为100cm，立杆上部设置可调托撑，托撑作用于钢管主龙骨，横向间距60cm，纵向主龙骨之上设置横向8cm×4cm方木作为模板次龙骨，间距为30cm。

7、数据结果

本工程从基坑首道支撑完成后到基坑开挖完成全过程对基坑支撑轴力、基坑水平位置、钢管立柱沉降以及周边路面沉降进行全过程监测各项数据如下表所示：

表1

通过开始开挖到开挖至设计标高，各项指标的现场监测，各项变形值均在预警值以内，基坑处于稳定、安全状态。可见多椭圆环形组合撑在深大淤泥基坑工程的应用方法既能充分的发挥环梁受压的力学特性，又保证了基坑的稳定和安全，通过基坑施工期间对基坑位移、支撑轴力、周边沉降等观测，各项指标均处于安全值以内。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。

Claims (8)

1.一种多椭圆环形组合撑在深大淤泥基坑工程的应用方法，其中，包括：

根据基坑的深度设定多椭圆环形组合撑的层数；进行外侧水泥搅拌止水桩和支护桩施工；开始基坑第一层土方开挖，然后构建第一层多椭圆环形组合撑；在第一层多椭圆环形组合撑完工且强度达到设计强度85％及以上时，开始第二层土方开挖；以此类推，在每一层多椭圆环形组合撑完工且强度达到设计强度85％及以上时，就开始下层土方挖掘，直至挖完基坑最底层土方。

2.如权利要求1所述的多椭圆环形组合撑在深大淤泥基坑工程的应用方法，其中，所述多椭圆环形组合撑包括至少两个椭圆环形支撑体，所述椭圆环形支撑体设置在所述支护桩内侧为支护桩提供水平支撑；

所述椭圆环形支撑体设置有半径较大的外环梁和半径较小的内环梁，内环梁与外环梁之间具有间隔区域，所述间隔区域内设置有若干弧形支撑件，若干环形支撑件互相连接以形成环绕内环梁的波浪结构，所述波浪结构的波峰或波谷支顶所述内环梁和外环梁；所述波浪结构的弧部内设置有环状支撑件，环状支撑件一侧与内环梁或外环梁固定，另一侧与波浪结构的波峰或波谷活动贴合；

所述环状支撑件与内环梁或外环梁固定的位置设置有结合部，所述结合部适配环状支撑件的外形。

3.如权利要求2所述的多椭圆环形组合撑在深大淤泥基坑工程的应用方法，其中，所述外环梁通过横向支撑件与支护桩连接；且相邻的椭圆环形支撑体通过加固件连接，椭圆环形支撑体下方设置立柱以提供支撑。

4.如权利要求1所述的多椭圆环形组合撑在深大淤泥基坑工程的应用方法，其中，在进行外侧水泥搅拌止水桩和支护桩施工之前，对整个施工场地的原始标高进行测量，建立场地标高控制方格网；并对施工场地进行平整。

5.如权利要求4所述的多椭圆环形组合撑在深大淤泥基坑工程的应用方法，其中，所述土方开挖的具体方法为：

先开挖多椭圆环形组合撑覆盖范围外附近的土方；

再开挖基坑四周的多椭圆环形组合撑覆盖范围内的土方；

再开挖多椭圆环形组合撑的环内区域的土方；

最后开挖多椭圆环形组合撑的环内区域的中心岛区域的土方。

6.如权利要求5所述的多椭圆环形组合撑在深大淤泥基坑工程的应用方法，其中，基坑内的土方通过下基坑坡道向外运输，所述下基坑坡道由栈桥和填土坡道组成，所述栈桥始于所述基坑外部，跨越所述多椭圆环形组合撑后伸延到所述基坑内部，所述填土坡道位于所述基坑内并与所述栈桥对接。

7.如权利要求6所述的多椭圆环形组合撑在深大淤泥基坑工程的应用方法，其中，构建所述多椭圆环形组合撑的方法具体如下：

在上层土方开挖完成后，进行所述多椭圆环形组合撑的支撑垫层浇筑；

在支撑垫层上进行支撑梁钢筋绑扎，然后进行支撑梁侧模板支设；

再进行支撑板矮支架的搭设，支撑板钢筋的绑扎；

最后进行支撑梁和支撑板混凝土浇筑，以及砼养护。

8.如权利要求7所述的多椭圆环形组合撑在深大淤泥基坑工程的应用方法，其中，所述支撑板矮支架由龙骨和支杆组成，所述支杆的顶部设置有可调拖撑，所述龙骨包括主龙骨和次龙骨，所述可调拖撑支顶在所述主龙骨上。

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