CN112761159A - 一种竖向滑移装配式基坑支护结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种竖向滑移装配式基坑支护结构及其施工方法，包括：钢立柱，立柱上设置第二钢滑轨；若干根第一钢滑轨均匀的嵌设在地连墙上；连续墙加强结构加强钢筋网片焊接在地连墙钢筋网上，地连墙钢筋网设置在地连墙远离第一钢滑轨的一面；水平钢支撑机构，至少两层，每层水平钢支撑机构通过T形接头与第一钢滑轨以及第二钢滑轨卡和连接，其中顶层的水平钢支撑机构被钢筋混凝土支撑替换。本发明的一种竖向滑移装配式基坑支护结构及其施工方法，实现了先支护后开挖，一次性支护到位，避免边开挖边支护、分层开挖、分层支护的施工过程中地连墙和墙后土体的变形的技术问题，提高了结构整体的稳定性。

Description

一种竖向滑移装配式基坑支护结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及基坑开挖中基坑支护技术领域，具体涉及一种竖向滑移装配式基坑支护结构及其施工方法。

背景技术

基坑开挖是大面积的卸载过程，将引起基坑周边土体应力场变化及地面沉降。因此，构筑支护结构在基坑开挖中占有极重要的地位。目前工程中采用的“地连墙+水平支撑结构”一般遵循“边开挖边支护、分层开挖、分层支护”的流程，即施工完成地连墙，设置第一道支撑后开挖土方至第二道支撑处，设置第二道支撑后开挖土方至第三道支撑处，直至开挖土方至底板底部；逐层施做主体结构并逐道拆除支撑。这种方式使得施工完成第一道支撑后开挖首道支撑下部土方时，由于下道支撑还未设置，不可避免会造成地连墙和墙后土体的变形，影响结构整体的稳定性。当前基坑开挖的整套设计理论、计算方法都是建立在这种施工流程的基础上。

随着开挖深度的增加，地层的复杂化以及基坑周边环境的日益敏感化，控制基坑支护结构变形，减小基坑开挖对周围地层、建筑物、构筑物的影响成为工程中最为关注的问题。然而，上述基坑工程施工方法决定了支护结构和土体先变形后支护，这就使得现有的所有控制基坑变形的技术方案建立在不尽合理的施工流程之上，导致工程成本高且风险大。可以看到，当前迫切需要从根本上变革当前的基坑施工方法，摆脱支护结构和土体先变形后支护的不合理顺序。为此，本发明提供一种新的基坑支护方法及装置以解决上述问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种竖向滑移装配式基坑支护结构及其施工方法，在地连墙上设置连续墙加强机构，在土方开挖前通过第一钢滑轨、第二钢滑轨设置水平钢支撑机构，实现了先支护后开挖，一次性支护到位，避免边开挖边支护、分层开挖、分层支护的施工过程中地连墙和墙后土体的变形的技术问题，提高了结构整体的稳定性。

为了实现以上目的，本发明采取的一种技术方案是：

一种竖向滑移装配式基坑支护结构，包括：钢立柱，通过立柱桩设置在基坑底面，钢立柱上设置第二钢滑轨；第一钢滑轨，若干根第一钢滑轨均匀的嵌设在地连墙上，每根第一钢滑轨的顶部与地连墙的顶部等高设置；连续墙加强结构，设置在地连墙上，包括加强钢筋网片以及地连墙钢筋网，加强钢筋网片焊接在地连墙钢筋网上，地连墙钢筋网设置在地连墙远离第一钢滑轨的一面；水平钢支撑机构，至少两层，每层水平钢支撑机构通过T形接头与第一钢滑轨以及第二钢滑轨卡和连接，每相邻的两层水平钢支撑机构通过限位钢柱隔开，多层水平钢支撑机构逐层排列，其中顶层的水平钢支撑机构被钢筋混凝土支撑替换。

进一步地，水平钢支撑机构上的T形接头的数量与第一钢滑轨、第二钢化轨的数量相同位置相应。

进一步地，加强筋网片沿竖向每隔3±0.1m设置一道，加强筋网片的钢筋直径为25±1mm、双向间距为15±1cm。

进一步地，第二钢滑轨焊接设置在钢立柱无辍板的一侧，第二钢滑轨与钢立柱顶部等高，钢立柱插入立柱桩长度不小于4m。

进一步地，第一钢滑轨与第二钢滑轨的底部均均设置限位钢板，限位钢板的标高与立柱桩的顶部标高相同。

进一步地，水平钢支撑机构由空心矩形钢管与十字接头焊接而成，位于水平钢支撑的端部的空心矩形钢管通过接头板与T形接头焊接。

本发明还提供了基于以上任意一项的竖向滑移装配式基坑支护结构的施工方法，包括如下步骤：S10准备，在施工现场准备钢立柱、第一钢滑轨、第二钢滑轨、加强钢筋网片、地连墙钢筋网、限位钢板以及限位钢柱；S20逐幅施工地连墙，在地连墙位置采用成槽机将原位土体加水切削搅拌形成地连墙泥浆槽，将连续墙加强结构沉入地连墙泥浆槽中并进行混凝土浇筑；S30逐根施工立柱桩和钢立柱，采用现浇法施工立柱桩，在立柱桩混凝土初凝前将焊有第二钢滑轨的钢立柱插入立柱桩中；S40逐层下放水平钢支撑机构，使用吊车采用一层水平钢支撑机构、一根限位钢柱的顺序逐层在支撑泥浆槽内铺设水平钢支撑机构，至完成所有水平钢支撑机构安装；S50钢筋混凝土支撑的施工，将支撑泥浆槽中的泥浆固化同时在顶部预留出钢筋混凝土支撑的放置空间，在支撑泥浆槽的顶部绑扎钢筋、浇筑最上一道钢筋混凝土支撑，完成竖向滑移装配式基坑支护结构的施工。

进一步地，所述步骤S10包括如下步骤：S11准备钢滑轨，将限位钢板焊接在第一钢滑轨与第二钢滑轨的底端，在第一钢滑轨以及第二钢滑轨内密实填筑黏土；S12连续墙加强结构的制备，绑扎地连墙钢筋网并将加强钢筋网片焊接在地连墙钢筋网上，将第一钢滑轨与加强钢筋网片焊接连接，形成连续墙加强结构；S13钢立柱的制备，焊接槽钢和缀板形成钢立柱，在钢立柱的槽钢侧面焊接第二钢滑轨。

进一步地，所述步骤S40包括：S41准备支撑泥浆槽，在基坑的水平支撑体系的平面位置上采用成槽机将原位土体加水切削搅拌形成支撑泥浆槽，在支撑泥浆槽的侧壁顶部施作混凝土材质的泥浆槽导墙；待地连墙、立柱桩、泥浆槽导墙的混凝土达到养护龄期后，采用高压水枪将第一钢滑轨与第二钢滑轨中填筑的黏土冲散形成泥浆；S42拼接水平钢支撑机构，将钢盖板铺设在泥浆槽导墙的顶部，在钢盖板上拼装水平钢支撑机构，将T形接头卡入第一钢滑轨或第二钢滑轨中，将水平钢支撑机构通过接头板与T形接头焊接；S43下放水平钢支撑机构，在基坑四周采用吊车将水平钢支撑机构提升一定高度，抽出水平钢支撑机构下方的钢盖板，缓慢释放吊车缆索，将第一层水平钢支撑机构沿第一钢滑轨和第二钢滑轨下放至预定高程位置；S44逐一沿第一钢滑轨和第二钢滑轨从顶端下放一道限位钢柱；S44重复S42～S44至完成所有水平钢支撑机构的安装。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

(1)本发明的一种竖向滑移装配式基坑支护结构及其施工方法，在地连墙上设置连续墙加强机构，在土方开挖前通过第一钢滑轨、第二钢滑轨设置水平钢支撑机构，实现了先支护后开挖，一次性支护到位，避免边开挖边支护、分层开挖、分层支护的施工过程中地连墙和墙后土体的变形的技术问题，提高了结构整体的稳定性。

(2)本发明的一种竖向滑移装配式基坑支护结构及其施工方法，先支护后开挖可以避免土方开挖中地连墙的侧向变形和周边地层变形，大大降低了变形后支护的工程成本，提高了开挖施工下效率。

(3)本发明的一种竖向滑移装配式基坑支护结构及其施工方法，结构简单，施工方法简单，土方开挖后基坑支护结构的材料可回收利用，可显著降低工程造价，节约材料，保护环境，综合优势明显。

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其有益效果显而易见。

图1所示为本发明一实施例的竖向滑移装配式基坑支护结构的结构图；

图2所示为本发明一实施例的地连墙的连续墙加强结构的结构图；

图3所示为本发明一实施例的第一钢滑轨与地连墙的位置关系示意图；

图4所示为本发明一实施例的立柱桩与钢立柱的结构示意图；

图5所示为本发明一实施例的T形接头、定位钢柱和钢滑轨连接关系示意图；

图6所示为本发明一实施例的水平钢支撑机构节点连接关系示意图；

图7所示为本发明一实施例的T形接头与支撑杆件端部连接示意图；

图8所示为本发明一实施例的T形接头与支撑杆件侧面连接示意图；

图9所示为本发明一实施例的竖向滑移装配式基坑支护结构的施工方法流程图。

图10所示为本发明一实施例的泥浆槽布置示意图；

图11所示为本发明一实施例的某一泥浆槽结构的剖视图；

图12所示为本发明一实施例的水平钢支撑的机构布置示意图；

图中附图标记：

1地连墙、2钢立柱、2-1槽钢、2-2缀板、3立柱桩、4第一钢滑轨、5第二钢滑轨、6加强钢筋网片、7限位钢板、8水平钢支撑机构、8-1空心矩形钢管、8-2十字接头、9限位钢柱、10T形接头、11钢盖板、12接头板、13支撑泥浆槽、14泥浆槽导墙、15地连墙钢筋网。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供了一种竖向滑移装配式基坑支护结构，如图1所示，包括钢立柱2、第一钢滑轨4、连续墙加强结构以及水平钢支撑机构8，钢立柱2通过立柱桩3设置在基坑底面，钢立柱2上设置第二钢滑轨5。若干根第一钢滑轨4均匀的嵌设在地连墙1上，每根第一钢滑轨4的顶部与地连墙1的顶部等高设置。如图2～3所示，连续墙加强结构设置在地连墙1上，连续墙加强结构包括加强钢筋网片6以及地连墙钢筋网15，加强钢筋网片6焊接在地连墙钢筋网上，地连墙钢筋网15设置在地连墙1远离第一钢滑轨4的一面。水平钢支撑机构8至少两层，每层水平钢支撑机构8通过T形接头10与第一钢滑轨4以及第二钢滑轨5卡和连接，每相邻的两层水平钢支撑机构8通过限位钢柱9隔开，多层水平钢支撑机构8逐层排列，其中顶层的水平钢支撑机构8被钢筋混凝土支撑替换。

第一钢滑轨4与第二钢滑轨5的底部均均设置限位钢板7，限位钢板7的标高与立柱桩3的顶部标高相同。第一钢滑轨4和第二钢滑轨5的截面形状相同且均为厚壁、长边部分开口的空心矩形，第一钢滑轨和第二钢滑轨的长度使得现场安装后限位钢板7的中心标高与最下道水平钢支撑机构8的中心标高相同。

如图4所示，第二钢滑轨5焊接设置在钢立柱2无辍板的一侧，第二钢滑轨5与钢立柱2顶部等高，第二钢滑轨5底部的限位钢板7的底标高与立柱桩3的顶标高一致。钢立柱2插入立柱桩3长度不小于4m，立柱桩3的直径为90±1cm，立柱桩3伸入基坑底面以下15±0.1m。

加强筋网片沿竖向每隔3±0.1m设置一道，加强筋网片的钢筋直径为25±1mm、双向间距为15±1cm。地连墙钢筋网15的钢筋直径为25±1mm、双向间距为20±1cm。

如图5～8所示，水平钢支撑机构8上的T形接头10的数量与第一钢滑轨4、第二钢化轨的数量相同位置相应。水平钢支撑机构由空心矩形钢管8-1与十字接头8-2焊接而成，位于水平钢支撑的端部的空心矩形钢管8-1通过接头板12与T形接头10焊接。

限位钢柱9为空心矩形截面柱可在第一钢滑轨4和第二钢滑轨5内自由滑动，限位钢柱9的长度为两道相邻水平钢支撑机构8的竖向净间距。使用限位钢柱9限定相邻的两到水平钢支撑机构8的竖向间距。

T形接头10可在第一钢滑轨4和第二钢滑轨5内自由滑动，确保了水平钢支撑机构8可在第一钢滑轨4和第二钢滑轨5内自由滑动。

如图9所示，本发明还提供了一种基于以上任意一项所述的竖向滑移装配式基坑支护结构的施工方法，包括如下步骤：S10准备，在施工现场准备钢立柱2、第一钢滑轨4、第二钢滑轨5、加强钢筋网片6、地连墙钢筋网15、限位钢板7以及限位钢柱9。S20逐幅施工地连墙，在地连墙位置采用成槽机将原位土体加水切削搅拌形成地连墙泥浆槽，将连续墙加强结构沉入地连墙泥浆槽中并进行混凝土浇筑。S30逐根施工立柱桩3和钢立柱2，采用现浇法施工立柱桩3，在立柱桩3混凝土初凝前将焊有第二钢滑轨5的钢立柱2插入立柱桩3中。S40逐层下放水平钢支撑机构8，使用吊车采用一层水平钢支撑机构8、一根限位钢柱9的顺序逐层在支撑泥浆槽13内铺设水平钢支撑机构8，至完成所有水平钢支撑机构8安装。S50钢筋混凝土支撑的施工，将支撑泥浆槽13中的泥浆固化同时在顶部预留出钢筋混凝土支撑的放置空间，在支撑泥浆槽13的顶部绑扎钢筋、浇筑最上一道钢筋混凝土支撑，完成竖向滑移装配式基坑支护结构的施工。

步骤S10包括如下步骤：S11准备钢滑轨，将限位钢板7焊接在第一钢滑轨4与第二钢滑轨5的底端，在第一钢滑轨4以及第二钢滑轨5内密实填筑黏土。防止后续施工过程中混凝土侵入第一钢滑轨4以及第二钢滑轨5内。S12连续墙加强结构的制备，绑扎地连墙钢筋网15并将加强钢筋网片6焊接在地连墙钢筋网15上，将第一钢滑轨4与加强钢筋网片6焊接连接，形成连续墙加强结构。S13钢立柱2的制备，焊接槽钢2-1和缀板2-2形成钢立柱2，在钢立柱2的槽钢2-1侧面焊接第二钢滑轨5。

如图10～11所示，步骤S40包括：S41准备支撑泥浆槽13，在基坑的水平支撑体系的平面位置上采用成槽机将原位土体加水切削搅拌形成支撑泥浆槽13，在支撑泥浆槽13的侧壁顶部施作混凝土材质的泥浆槽导墙14；待地连墙、立柱桩3、泥浆槽导墙14的混凝土达到养护龄期后，采用高压水枪将第一钢滑轨4与第二钢滑轨5中填筑的黏土冲散形成泥浆。支撑泥浆槽13槽底标高为最下道水平支撑机构8的底部标高，支撑泥浆槽13内泥浆液面低于地表，优选支撑泥浆槽13内泥浆液面低于地表0.5m。支撑泥浆槽13的宽度大于水平钢支撑机构8中空心矩形管8-1的宽度，优选支撑泥浆槽13的宽度大于水平钢支撑机构8中空心矩形管8-1的宽度为5cm。

S42拼接水平钢支撑机构8，将钢盖板11铺设在泥浆槽导墙14的顶部，在钢盖板11上拼装水平钢支撑机构8，将T形接头10卡入第一钢滑轨4或第二钢滑轨5中，将水平钢支撑机构8通过接头板12与T形接头10焊接。

S43下放水平钢支撑机构8，在基坑四周采用吊车将水平钢支撑机构8提升一定高度，抽出水平钢支撑机构8下方的钢盖板11，缓慢释放吊车缆索，将第一层水平钢支撑机构8沿第一钢滑轨4和第二钢滑轨5下放至预定高程位置。S44逐一沿第一钢滑轨4和第二钢滑轨5从顶端下放一道限位钢柱9。若泥浆因失水或沉淀而硬化，则通过高压水枪将支撑泥浆槽13中的硬化泥浆打散成浆后再下放水平钢支撑机构8。采用泥浆泵抽出因水平钢支撑机构8下放而排出的泥浆。在基坑四角和长边中点处布置吊车，吊车可为汽车吊或履带吊，也可采用塔吊。

S44重复S42～S44至完成所有水平钢支撑机构8的安装。

步骤S50中，泥浆固化为向支撑泥浆槽13中添加体积比为5％的水泥并搅拌均匀实现泥浆的固化。当步骤S50中钢筋混凝土支撑达到养护强度要求后，逐层降水、开挖基坑内土方至坑底。浇筑主体结构，可以逐道拆除并回收水平钢支撑机构8。在第一钢滑轨4和第二钢滑轨5中密实填充细石混凝土。

以上仅为本发明的示例性实施例，并非因此限制本发明专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种竖向滑移装配式基坑支护结构，其特征在于，包括：

钢立柱，通过立柱桩设置在基坑底面，钢立柱上设置第二钢滑轨；

第一钢滑轨，若干根第一钢滑轨均匀的嵌设在地连墙上，每根第一钢滑轨的顶部与地连墙的顶部等高设置；

连续墙加强结构，设置在地连墙上，包括加强钢筋网片以及地连墙钢筋网，加强钢筋网片焊接在地连墙钢筋网上，地连墙钢筋网设置在地连墙远离第一钢滑轨的一面；

水平钢支撑机构，至少两层，每层水平钢支撑机构通过T形接头与第一钢滑轨以及第二钢滑轨卡和连接，每相邻的两层水平钢支撑机构通过限位钢柱隔开，多层水平钢支撑机构逐层排列，其中顶层的水平钢支撑机构被钢筋混凝土支撑替换。

2.根据权利要求1的竖向滑移装配式基坑支护结构，其特征在于，水平钢支撑机构上的T形接头的数量与第一钢滑轨、第二钢化轨的数量相同位置相应。

3.根据权利要求1的竖向滑移装配式基坑支护结构，其特征在于，加强筋网片沿竖向每隔3±0.1m设置一道，加强筋网片的钢筋直径为25±1mm、双向间距为15±1cm。

4.根据权利要求1的竖向滑移装配式基坑支护结构，其特征在于，第二钢滑轨焊接设置在钢立柱无辍板的一侧，第二钢滑轨与钢立柱顶部等高，钢立柱插入立柱桩长度不小于4m。

5.根据权利要求1的竖向滑移装配式基坑支护结构，其特征在于，第一钢滑轨与第二钢滑轨的底部均均设置限位钢板，限位钢板的标高与立柱桩的顶部标高相同。

6.根据权利要求1的竖向滑移装配式基坑支护结构，其特征在于，水平钢支撑机构由空心矩形钢管与十字接头焊接而成，位于水平钢支撑的端部的空心矩形钢管通过接头板与T形接头焊接。

7.根据权利要求1～6中任意一项的竖向滑移装配式基坑支护结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S10准备，在施工现场准备钢立柱、第一钢滑轨、第二钢滑轨、加强钢筋网片、地连墙钢筋网、限位钢板以及限位钢柱；

S20逐幅施工地连墙，在地连墙位置采用成槽机将原位土体加水切削搅拌形成地连墙泥浆槽，将连续墙加强结构沉入地连墙泥浆槽中并进行混凝土浇筑；

S30逐根施工立柱桩和钢立柱，采用现浇法施工立柱桩，在立柱桩混凝土初凝前将焊有第二钢滑轨的钢立柱插入立柱桩中；

S40逐层下放水平钢支撑机构，使用吊车采用一层水平钢支撑机构、一根限位钢柱的顺序逐层在支撑泥浆槽内铺设水平钢支撑机构，至完成所有水平钢支撑机构安装；

S50钢筋混凝土支撑的施工，将支撑泥浆槽中的泥浆固化同时在顶部预留出钢筋混凝土支撑的放置空间，在支撑泥浆槽的顶部绑扎钢筋、浇筑最上一道钢筋混凝土支撑，完成竖向滑移装配式基坑支护结构的施工。

8.根据权利要求7的竖向滑移装配式基坑支护结构的施工方法，其特征在于，步骤S10包括如下步骤：

S11准备钢滑轨，将限位钢板焊接在第一钢滑轨与第二钢滑轨的底端，在第一钢滑轨以及第二钢滑轨内密实填筑黏土；

S12连续墙加强结构的制备，绑扎地连墙钢筋网并将加强钢筋网片焊接在地连墙钢筋网上，将第一钢滑轨与加强钢筋网片焊接连接，形成连续墙加强结构；

S13钢立柱的制备，焊接槽钢和缀板形成钢立柱，在钢立柱的槽钢侧面焊接第二钢滑轨。

9.根据权利要求8的竖向滑移装配式基坑支护结构的施工方法，其特征在于，步骤S40包括：

S41准备支撑泥浆槽，在基坑的水平支撑体系的平面位置上采用成槽机将原位土体加水切削搅拌形成支撑泥浆槽，在支撑泥浆槽的侧壁顶部施作混凝土材质的泥浆槽导墙；待地连墙、立柱桩、泥浆槽导墙的混凝土达到养护龄期后，采用高压水枪将第一钢滑轨与第二钢滑轨中填筑的黏土冲散形成泥浆；

S42拼接水平钢支撑机构，将钢盖板铺设在泥浆槽导墙的顶部，在钢盖板上拼装水平钢支撑机构，将T形接头卡入第一钢滑轨或第二钢滑轨中，将水平钢支撑机构通过接头板与T形接头焊接；

S43下放水平钢支撑机构，在基坑四周采用吊车将水平钢支撑机构提升一定高度，抽出水平钢支撑机构下方的钢盖板，缓慢释放吊车缆索，将第一层水平钢支撑机构沿第一钢滑轨和第二钢滑轨下放至预定高程位置；

S44逐一沿第一钢滑轨和第二钢滑轨从顶端下放一道限位钢柱；

S44重复S42～S44至完成所有水平钢支撑机构的安装。

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