CN112709231A - 一种地下室基坑支护结构及其施工方法 - Google Patents

一种地下室基坑支护结构及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种地下室基坑支护结构，属于基坑支护的技术领域。其包括设置在基坑侧壁且相互搭接的三轴搅拌桩，所述三轴搅拌桩远离基坑的一侧搭接有坑壁栅格式水泥搅拌桩，所述三轴搅拌桩的底端设置有高压旋喷桩，所述三轴搅拌桩内和坑壁栅格式水泥搅拌桩远离基坑的一排间隔插入有钢管桩，与所述三轴搅拌桩外侧搭接的一排栅格式水泥搅拌桩内间隔设置有灌注桩，所述三轴搅拌桩与基坑侧壁之间设置有用于加固三轴搅拌桩支护性能的锚固件。本申请灌注桩和锚固件的设置进一步增强了支护结构的刚性，有效改善了一、二层地下室交界处荷载较大的问题。

Description

一种地下室基坑支护结构及其施工方法
技术领域
本申请涉及基坑支护的领域，尤其是涉及一种地下室基坑支护结构及其施工方法。
背景技术
目前在建设建筑物的过程中，一般会在建筑底部设置地下室，以提高对空间的利用率。在地下室的建设过程中，需要开挖基坑，而在开挖基坑之前，必须设置基坑支护结构。
基坑支护结构一般使用相互搭接的水泥搅拌桩作为重力挡墙和止水帷幕，或者在水泥搅拌桩的外侧面搭接旋喷桩做进一步加固，实现对基坑的稳定支护。然而，在一些软土地质条件下，基坑的开挖深度较深时，此时先施工一层地下室，再施工二层地下室，导致一、二层地下室交界处的荷载增大，一般的支护结构远远无法满足支护要求，导致基坑支护不够稳定，极易造成安全事故。
基于此，本申请提供一种地下室基坑支护结构及其施工方法，以解决上述技术问题。
发明内容
为了有助于改善一般的基坑支护结构无法满足深层地下室基坑支护要求的问题，本申请提供一种地下室基坑支护结构及其施工方法。
本申请提供的一种地下室基坑支护结构及其施工方法采用如下的技术方案：
第一方面，一种地下室基坑支护结构，包括设置在基坑侧壁且相互搭接的三轴搅拌桩，所述三轴搅拌桩远离基坑的一侧搭接有坑壁栅格式水泥搅拌桩，所述三轴搅拌桩的底端设置有高压旋喷桩，所述三轴搅拌桩内和坑壁栅格式水泥搅拌桩远离基坑的一排间隔插入有钢管桩，与所述三轴搅拌桩外侧搭接的一排栅格式水泥搅拌桩内间隔设置有灌注桩，所述三轴搅拌桩与基坑侧壁之间设置有用于加固三轴搅拌桩支护性能的锚固件。
通过采用上述技术方案，三轴搅拌桩起到止水的作用，高压旋喷桩起到复合地基抗浮的作用，坑壁栅格式水泥搅拌桩作为重力式挡墙，起到加固地基、提高地基承载力的作用，钢管桩和灌注桩则可以进一步加强搅拌桩的支护效果，提高基坑支护结构的整体支护能力，锚固件则进一步提高基坑抗滑移的能力。灌注桩和锚固件的设置进一步增强了支护结构的刚性，有效改善了一、二层地下室交界处荷载较大的问题。
可选的，所述基坑的坑底内设置有坑底栅格式水泥搅拌桩。
通过采用上述技术方案，坑底栅格式水泥搅拌桩充当基坑反压区，反压区可以有效降低支护结构位移和内力，使基坑内外土压尽量平衡，进一步提高了基坑的稳定性。
可选的，所述坑壁栅格式水泥搅拌桩和三轴搅拌桩的顶端设置有盖板。
通过采用上述技术方案，盖板将坑壁栅格式水泥搅拌桩和三轴搅拌桩连接成一个整体，可以有效减少基坑顶部边缘坍塌的现象，还可以承担钢支撑的水平挤靠力和竖向剪力，进一步提高搅拌桩的支护能力。
可选的，所述三轴搅拌桩面向基坑的侧面沿水平方向安装有腰梁。
通过采用上述技术方案，腰梁可以将三轴搅拌桩连接成一个整体，使斜撑对三轴搅拌桩的支撑从一个点变差一条线，提高支护结构的稳定性。
可选的，所述锚固件设置为预应力锚索，所述预应力锚索的一端与腰梁固定连接，所述预应力锚索的另一端沿倾斜向下的方向穿入基坑的侧壁内，所述预应力锚索用于固定三轴搅拌桩。
通过采用上述技术方案，该方案斜撑设置为锚索，锚索穿入基坑侧壁内，从而使三轴搅拌桩与基坑侧壁处于压紧状态，提高基坑侧壁整体的稳定性。
可选的，所述三轴搅拌桩面向基坑的侧面贴合有钢丝网，所述钢丝网上设置有砼面层。
通过采用上述技术方案，钢丝网可以减少搅拌桩的开裂现象，砼面层则可以将钢丝网贴合固定在搅拌桩侧面上，保证钢丝网起到有效的抗裂作用。
可选的，所述三轴搅拌桩与高压旋喷桩搭接。
通过采用上述技术方案，高压旋喷桩与三轴搅拌桩固定，可以进一步提高三轴搅拌桩的止水效果，减少基坑的漏水现象，保证施工的正常进行。
可选的，所述基坑内开设有集水井。
通过采用上述技术方案，集水井可以将基坑内侧的液体及时排放，保证基坑坑底的干燥，以便于进行施工，提高施工效率和施工质量。
第二方面，一种地下室基坑支护结构的施工方法，包括以下步骤：S1. 工程测量：建立平面控制网和高程控制网，以基坑平面图和业主提供的测量基准点为依据，建立长方格形状平面控制网，首级高程控制网借用平面控制网的桩点进行布设；S2.坑壁栅格式水泥搅拌桩施工：S20.采用直径Φ800mm间隔@600mm的多排坑壁栅格式水泥搅拌桩，实桩长14.7m-18.2m，施工于基坑侧壁，采用直径Φ800mm间隔@600mm的多排坑底栅格式水泥搅拌桩，实桩长7m，施工于基坑坑底；S21.在计划开挖的基坑周侧进行测量放样和场地清理；S22.开挖沟槽；S23.桩机就位；S24.制备水泥浆液及浆液注入；S25.钻进搅拌提升；S26.进行下一个桩施工；S3.灌注桩施工：S30.采用直径Φ600mm间隔@1800mm的钢筋混凝土灌注桩，施工于靠近基坑的一排坑壁栅格式水泥搅拌桩内；S31.钻孔，清孔；S32.在钻孔内吊放钢筋笼；S33.浇筑混凝土；S34.进行下一个桩施工；S4.三轴搅拌桩施工：S40.采用直径Φ850mm间隔@600mm的三轴搅拌桩，桩长为42m，施工于基坑侧壁；S41.测量放样和场地清理；S32.开挖沟槽；S33.桩机就位；S34.制备水泥浆液及浆液注入；S35.钻进搅拌提升；S5.三管高压旋喷桩施工：S50.采用直径Φ850mm间隔@600mm的三管高压旋喷桩，桩长为5.1m-7.2m，三管高压旋喷桩与三轴搅拌桩的搭接长度为2m，施工于三轴搅拌桩的底端；S51.测量放线；S52.引孔机就位、对中；S53.引孔施工；S54.旋喷机就位、定点对中、调平；S55.旋喷机下旋喷管，高压旋喷注浆；S6.钢管桩施工：S60.采用直径Φ114mm间隔@1200mm的钢管桩，桩长为18m，施工于三轴搅拌桩内和坑壁栅格式水泥搅拌桩远离基坑的一排；S61.桩位放样；S62.钻机就位；S63.成孔钻进；S64.吊放钢管；S65.清孔，注浆；S7.盖板和腰梁施工：S70.地下室开挖到负一层后，清凿浮浆、基底处理及垫层施工钢筋绑扎；S72.模板安装；S73.浇筑混凝土形成盖板；S74.在三轴搅拌桩的内侧壁水平安装腰梁；S75.利用腰梁安装预应力锚索.
通过采用上述技术方案，该方案可以形成有效的基坑支护结构，该基坑支护结构的承载能力强，刚性大，对软土地质条件下的深基坑起到有效的支护作用，可以提高基坑的稳定性和安全性，保证顺利施工。
可选的，所述三轴搅拌桩施工采用二搅二喷套打成桩，钻进时可以用快档，提升时必须采用慢档，提升速度≤0.8m/min。
通过采用上述技术方案，二搅二喷可以提高成型后的三轴搅拌桩桩体的均匀完整性，同时可以减少施工时间，缩短施工周期。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.三轴搅拌桩起到止水的作用，高压旋喷桩起到复合地基抗浮的作用，坑壁栅格式水泥搅拌桩作为重力式挡墙，起到加固地基的作用，钢管桩和灌注桩则可以进一步加强搅拌桩的支护效果，提高基坑支护结构的整体支护能力，锚固件则进一步提高基坑抗滑移的能力。灌注桩和锚固件的设置进一步增加了支护结构的刚性，有效改善了一、二层地下室交界处荷载较大的问题；
2.基坑盖板的设置有利于先施工一层地下室，再施工二层地下室，提高基坑的稳定性，同时坑底栅格式水泥搅拌桩充当基坑反压区，反压区可以有效降低支护结构位移和内力，使基坑内外土压尽量平衡，进一步提高了基坑的稳定性；
3.二搅二喷可以提高成型后的三轴搅拌桩桩体的均匀完整性，同时可以减少施工时间，缩短施工周期。
附图说明
图1是本申请实施例的整体结构的剖视图。
图2是本申请实施例的搅拌桩的俯视图。
附图标记说明：1、基坑；21、坑壁栅格式水泥搅拌桩；22、坑底栅格式水泥搅拌桩；3、灌注桩；4、三轴搅拌桩；5、高压旋喷桩；6、钢管桩；71、盖板；72、钢丝网；73、砼面层；74、腰梁；75、锚固件；8、厚砖渣换填层。
具体实施方式
以下结合附图1-2对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种地下室基坑支护结构。
参照图1和图2，支护结构包括设置在基坑1侧壁的坑壁栅格式水泥搅拌桩21和基坑1坑底的的坑底栅格式水泥搅拌桩22，坑壁栅格式水泥搅拌桩21的直径为Φ800mm，桩中心间距为@600mm，桩间搭接为200mm，桩长为14.7m-18.2m；坑底栅格式水泥搅拌桩22的直径为Φ800mm，桩中心间距为@600mm，桩间搭接为200mm，桩长为7m。
在施工过程中使用PC200挖机开挖沟槽，沟槽尺寸为宽1.2m，深1～1.2m，制备的水泥泥浆的水泥掺入量为15%，水泥用量不小于190kg/m，采用PC42.5水泥，水泥浆水灰比0.6-0.8，钻进搅拌过程中下沉和提升过程中均为注浆搅拌，下沉速度为不高于0.8m/min，提升速度为不高于0.8m/min。坑壁栅格式水泥搅拌桩21起到充当重力式挡墙加固软土地基的作用，坑底栅格式水泥搅拌桩22起到平衡基坑1内外土压力的作用。
接着，在坑壁栅格式水泥搅拌桩21靠近基坑1的一排内间隔施工灌注桩3，灌注桩3的直径为Φ600mm，桩中心间距为@1800mm，桩长为18m，桩体采用C30水泥浇筑而成，桩体内配有钢筋。灌注桩3起到加固坑壁栅格式水泥搅拌桩21的作用。
然后，靠近基坑1的一侧设置有三轴搅拌桩4，三轴搅拌桩4与坑壁栅格式水泥搅拌桩21搭接，桩间搭接为200mm，三轴搅拌桩4的直径为Φ850mm，桩中心间距为@600mm，实桩长L为42m。制备的浆液采用PC42.5复合硅酸盐水泥，水泥土浆的水灰比为0.8～1.0，每米水泥用量不小于460Kg，在施工过程中，三轴搅拌桩4采用二搅二喷套打成桩，钻进时可以用快档，提升时必须采用慢档，提升速度≤0.8m/min。三轴搅拌桩4起到止水的作用。
接着，在三轴搅拌桩4的底端设置有高压旋喷桩5，高压旋喷桩5选用三管高压旋喷桩，高压旋喷桩5的直径为Φ850mm，桩中心间距为@600mm，实桩长L为5.7m-7.2m，高压旋喷桩5与三轴搅拌桩4同轴搭接，搭接长度为2m。施工完三轴搅拌桩4后再施工高压旋喷桩5，为了减少对三轴搅拌桩4的破坏，需要对三轴搅拌桩4进行引孔成孔。
本方案引孔成孔采用XY-100型地质钻机，钻机钻进过程中采用泥浆护壁，配套泥浆循环系统。如遇塌孔情况，可采用PVC套管护壁成孔；如出现泥浆严重漏失、孔口不反浆时，可采取加大浆液浓度、加入堵漏材料等措施，至孔口反浆后继续钻进。
引孔成孔后使用旋喷桩机下旋喷管，高压旋喷的试桩施工参数如下：高压切割水压不小于25MPa，注浆压力4-6 MPa，压缩空气压力0.5-0.7 MPa，水泥采用PC42.5复合硅酸盐水泥，水泥浆液比重0.9-1.1,提升速度10-15cm/min。开工时根据试桩情况最终确定施工参数。
然后，三轴搅拌桩4内和坑壁栅格式水泥搅拌桩21远离基坑1的一排间隔插入有钢管桩6，钢管桩6的直径为Φ114mm，桩中心间距为@1200mm，实桩长L为18m。钢管桩6采用正循环回转钻进工艺施工，移机就位后按设计直径一径到底钻至设计深度，钻孔至设计深度后，提升钻杆20～30cm接清水洗孔十分钟，将注浆管放置孔中钢管内至钢管底部，接上注浆泵，先用清水进行洗孔，直到孔口返还清水为止，然后进行注浆作业，直到孔口返纯水泥浆为止。注浆材料采用42.5R普硅纯水泥浆，水灰比0.4～0.5，注浆压力为0.3～0.5Mpa。钢管桩6可以提高三轴搅拌桩4内和坑壁栅格式水泥搅拌桩21的抗弯性，使三轴搅拌桩4既起到止水也起到挡土的作用。
再接着，三轴搅拌桩4内和坑壁栅格式水泥搅拌桩21的桩顶设置有盖板71，盖板71采用C30砼浇筑而成，钢管桩6的桩顶连接有钢筋，钢筋位于盖板71内。其中，三轴搅拌桩4面向基坑1的侧面贴合有钢丝网72，钢丝网72的尺寸为300×300mm，钢丝网72上设置有砼面层73，砼面层73的厚度为50mm，采用C20砼喷射而成，砼面层73可以将钢丝网72固定在三轴搅拌桩4的侧面，提高三轴搅拌桩4的抗裂性。
此外，三轴搅拌桩4面向基坑1的一侧水平安装有腰梁74，腰梁74与基坑1侧壁之间设置有锚固件75，锚固件75设置为预应力锚索，预应力锚索的一端与腰梁74固定连接，预应力锚索的另一端沿倾斜向下的方向穿入基坑1侧壁内。预应力锚索的长度为35m，间隔1.8m，锚固段长度为30m，轴向力标准值为80KN，锁定载荷为110KN，入射角为35°。通过设置预应力锚索，可以进一步加强三轴搅拌桩4的抗剪性能，提高基坑1的稳定性。
其中，在基坑1的坑底底面设置有厚砖渣换填层8，厚砖渣换填层8的厚度为0.3m，同时基坑1坑底内设置有集水井，集水井可以将基坑1坑底内的液体及时排掉，保证基坑1的干燥，以便于后续的施工。
本申请实施例一种地下室基坑支护结构的实施原理为：本方案先施工一层地下室，再施工二层地下室，灌注桩3和预应力锚索的设置使该基坑1支护结构的整体刚性大，可以有效改善坡顶载荷较高的问题，提高基坑1整体的稳定性和安全性，保证施工的顺利进行。
本申请实施例还公开了一种地下室基坑支护结构的施工方法，包括以下步骤：
S1. 工程测量：建立平面控制网和高程控制网，以基坑1平面图和业主提供的测量基准点为依据，建立长方格形状平面控制网，首级高程控制网借用平面控制网的桩点进行布设；
S2.坑壁栅格式水泥搅拌桩21施工：S20.采用直径Φ800mm间隔@600mm的多排坑壁栅格式水泥搅拌桩21，实桩长14.7m-18.2m，施工于基坑1侧壁，采用直径Φ800mm间隔@600mm的多排坑底栅格式水泥搅拌桩22，实桩长7m，施工于基坑1坑底；S21.在计划开挖的基坑1周侧进行测量放样和场地清理；S22.开挖沟槽；S23.桩机就位；S24.制备水泥浆液及浆液注入；S25.钻进搅拌提升；S26.进行下一个桩施工；
S3.灌注桩3施工：S30.采用直径Φ600mm间隔@1800mm的钢筋混凝土灌注桩3，施工于靠近基坑1的一排坑壁栅格式水泥搅拌桩21内；S31.钻孔，清孔；S32.在钻孔内吊放钢筋笼；S33.浇筑混凝土；S34.进行下一个桩施工；
S4.三轴搅拌桩4施工：S40.采用直径Φ850mm间隔@600mm的三轴搅拌桩4，桩长为42m，施工于基坑1侧壁；S41.测量放样和场地清理；S32.开挖沟槽；S33.桩机就位；S34.制备水泥浆液及浆液注入；S35.钻进搅拌提升；
S5.三管高压旋喷桩5施工：S50.采用直径Φ850mm间隔@600mm的三管高压旋喷桩5，桩长为5.1m-7.2m，三管高压旋喷桩5与三轴搅拌桩4的搭接长度为2m，施工于三轴搅拌桩4的底端；S51.测量放线；S52.引孔机就位、对中；S53.引孔施工；S54.旋喷机就位、定点对中、调平；S55.旋喷机下旋喷管，高压旋喷注浆；
S6.钢管桩6施工：S60.采用直径Φ114mm间隔@1200mm的钢管桩6，桩长为18m，施工于三轴搅拌桩4内和坑壁栅格式水泥搅拌桩21远离基坑1的一排；S61.桩位放样；S62.钻机就位；S63.成孔钻进；S64.吊放钢管；S65.清孔，注浆；
S7.盖板71和腰梁74施工：S70.地下室开挖到负一层后，清凿浮浆、基底处理及垫层施工钢筋绑扎；S72.模板安装；S73.浇筑混凝土形成盖板71；S74.在三轴搅拌桩4的内侧壁水平安装腰梁74；S75.利用腰梁74安装预应力锚索。
其中，三轴搅拌桩4施工采用二搅二喷套打成桩，钻进时可以用快档，提升时必须采用慢档，提升速度≤0.8m/min。可以有效提高桩体的均匀完整性，缩短施工周期。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种地下室基坑支护结构，其特征在于：包括设置在基坑(1)侧壁且相互搭接的三轴搅拌桩(4)，所述三轴搅拌桩(4)远离基坑(1)的一侧搭接有坑壁栅格式水泥搅拌桩(21)，所述三轴搅拌桩(4)的底端设置有高压旋喷桩(5)，所述三轴搅拌桩(4)内和坑壁栅格式水泥搅拌桩(21)远离基坑(1)的一排间隔插入有钢管桩(6)，与所述三轴搅拌桩(4)外侧搭接的一排栅格式水泥搅拌桩内间隔设置有灌注桩(3)，所述三轴搅拌桩(4)与基坑(1)侧壁之间设置有用于加固三轴搅拌桩(4)支护性能的锚固件(75)。
2.根据权利要求1所述的一种地下室基坑支护结构，其特征在于：所述基坑(1)的坑底内设置有坑底栅格式水泥搅拌桩(22)。
3.根据权利要求1所述的一种地下室基坑支护结构，其特征在于：所述坑壁栅格式水泥搅拌桩(21)和三轴搅拌桩(4)的顶端设置有盖板(71)。
4.根据权利要求1所述的一种地下室基坑支护结构，其特征在于：所述三轴搅拌桩(4)面向基坑(1)的侧面沿水平方向安装有腰梁(74)。
5.根据权利要求4所述的一种地下室基坑支护结构，其特征在于：所述锚固件(75)设置为预应力锚索，所述预应力锚索的一端与腰梁(74)固定连接，所述预应力锚索的另一端沿倾斜向下的方向穿入基坑(1)的侧壁内，所述预应力锚索用于固定三轴搅拌桩(4)。
6.根据权利要求1所述的一种地下室基坑支护结构，其特征在于：所述三轴搅拌桩(4)面向基坑(1)的侧面贴合有钢丝网(72)，所述钢丝网(72)上设置有砼面层(73)。
7.根据权利要求1所述的一种地下室基坑支护结构，其特征在于：所述三轴搅拌桩(4)与高压旋喷桩(5)搭接。
8.根据权利要求1所述的一种地下室基坑支护结构，其特征在于：所述基坑(1)内开设有集水井。
9.一种地下室基坑支护结构的施工方法，应用于权利要求1-8项任一项所述的地下室基坑支护结构，其特征在于：包括以下步骤：
S1. 工程测量：建立平面控制网和高程控制网，以基坑(1)平面图和业主提供的测量基准点为依据，建立长方格形状平面控制网，首级高程控制网借用平面控制网的桩点进行布设；
S2.坑壁栅格式水泥搅拌桩(21)施工：S20.采用直径Φ800mm间隔@600mm的多排坑壁栅格式水泥搅拌桩(21)，实桩长14.7m-18.2m，施工于基坑(1)侧壁，采用直径Φ800mm间隔@600mm的多排坑底栅格式水泥搅拌桩(22)，实桩长7m，施工于基坑(1)坑底；S21.在计划开挖的基坑(1)周侧进行测量放样和场地清理；S22.开挖沟槽；S23.桩机就位；S24.制备水泥浆液及浆液注入；S25.钻进搅拌提升；S26.进行下一个桩施工；
S3.灌注桩(3)施工：S30.采用直径Φ600mm间隔@1800mm的钢筋混凝土灌注桩(3)，施工于靠近基坑(1)的一排坑壁栅格式水泥搅拌桩(21)内；S31.钻孔，清孔；S32.在钻孔内吊放钢筋笼；S33.浇筑混凝土；S34.进行下一个桩施工；
S4.三轴搅拌桩(4)施工：S40.采用直径Φ850mm间隔@600mm的三轴搅拌桩(4)，桩长为42m，施工于基坑(1)侧壁；S41.测量放样和场地清理；S32.开挖沟槽；S33.桩机就位；S34.制备水泥浆液及浆液注入；S35.钻进搅拌提升；
S5.三管高压旋喷桩(5)施工：S50.采用直径Φ850mm间隔@600mm的三管高压旋喷桩(5)，桩长为5.1m-7.2m，三管高压旋喷桩(5)与三轴搅拌桩(4)的搭接长度为2m，施工于三轴搅拌桩(4)的底端；S51.测量放线；S52.引孔机就位、对中；S53.引孔施工；S54.旋喷机就位、定点对中、调平；S55.旋喷机下旋喷管，高压旋喷注浆；
S6.钢管桩(6)施工：S60.采用直径Φ114mm间隔@1200mm的钢管桩(6)，桩长为18m，施工于三轴搅拌桩(4)内和坑壁栅格式水泥搅拌桩(21)远离基坑(1)的一排；S61.桩位放样；S62.钻机就位；S63.成孔钻进；S64.吊放钢管；S65.清孔，注浆；
S7.盖板(71)和腰梁(74)施工：S70.地下室开挖到负一层后，清凿浮浆、基底处理及垫层施工钢筋绑扎；S72.模板安装；S73.浇筑混凝土形成盖板(71)；S74.在三轴搅拌桩(4)的内侧壁水平安装腰梁(74)；S75.利用腰梁(74)安装预应力锚索。
10.根据权利要求9所述的一种地下室基坑支护结构的施工方法，其特征在于：所述三轴搅拌桩(4)施工采用二搅二喷套打成桩，钻进时可以用快档，提升时必须采用慢档，提升速度≤0.8m/min。
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