CN113174963A - 一种基坑预应力围护支撑结构及基坑的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基坑预应力围护支撑结构及基坑的施工方法。一种基坑预应力围护支撑结构，包括围护桩和连接梁，还包括若干受力排，所有所述受力排沿所述连接梁的长度方向间隔分布于所述连接梁的内侧，所述受力排包括支撑梁和若干支撑受力桩，所述支撑梁一端垂直于所述连接梁、另一端悬挑朝向基坑内部设置，每个所述受力排的所有所述支撑受力桩用于支撑所述支撑梁，所有所述支撑受力桩均施加有朝向所述基坑内部的作用力。采用所述受力排，能够使得基坑外缘的围护桩的变形量在与现有技术中相同的情况下，支撑受力桩、支撑梁的设置数量均较少，且支撑梁的长度较短，能够减少材料成本、施工任务量，施工难度更低。

Description

一种基坑预应力围护支撑结构及基坑的施工方法

技术领域

本发明涉及基坑工程施工技术领域，特别是一种基坑预应力围护支撑结构及基坑的施工方法。

背景技术

在我国东南沿海地区分布有大量的深厚软土地基，在深厚软土地基中开挖超大深基坑工程，先对即将开挖的基坑进行围护加固，然后再整体开挖基坑，但基坑的围护加固困难、围护结构变形大、投资大。目前深厚软基超大基坑的围护加固结构如图1所示：包括沿基坑7外缘间隔设置的若干围护桩1、将若干围护桩1连接起来的连接梁2，连接梁2位于围护桩1的顶部，相对的所述连接梁2通过横向或纵向的支撑梁4连接，相邻两个支撑梁4的间距为10－15m，横向和纵向的支撑梁4形成框架结构，每个支撑梁4下方间隔8－10m设有若干格构柱3，格构柱3对上方纵向的支撑梁4和横向的支撑梁4的交接处进行支撑；通过这种围护加固结构，能够为基坑7的开挖提供安全保护，同时减小基坑7的变形，但这种围护加固结构的支撑梁4的长度长、总体数量多，且格构柱3在整个基坑7范围内分布，其数量多、施工量大，使得施工成本高；除外，格构柱3、纵向和横向的支撑梁4将基坑7均分为若干块，开挖时，需要在每块内分别进行开挖施工，施工不便，施工效率低，且基坑7开挖过程容易影响格构柱3和支撑梁4的稳定性，容易导致格构柱的变形，进而导致围护桩向基坑内变形。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的基坑的围护加固结构存在格构柱和支撑梁的数量多、支撑梁较长，使得成本高、施工难度大；且格构柱和支撑梁影响基坑开挖效率，使基坑开挖效率低，基坑开挖容易对格构柱和支撑梁的稳定性造成较大的影响的问题，提供一种基坑预应力围护支撑结构及基坑的施工方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基坑预应力围护支撑结构，包括围护桩和连接梁，还包括若干受力排，所有所述受力排沿所述连接梁的长度方向间隔分布于所述连接梁的内侧，所述受力排包括支撑梁和若干支撑受力桩，所述支撑梁一端垂直于所述连接梁、另一端悬挑朝向基坑内部设置，每个所述受力排的所有所述支撑受力桩用于支撑所述支撑梁，所有所述支撑受力桩均施加有朝向所述基坑内部的作用力。

所述支撑梁垂直于所述连接梁设置，包含因加工和施工引起的误差。所述围护桩和连接梁的布置方式、连接方式、采用结构均可与现有技术相同。通过在垂直于连接梁的方向设置若干受力排，受力排间隔设置，受力排包括位于下方的若干支撑受力桩和连接于支撑受力桩的顶部的支撑梁，通过支撑受力桩对支撑梁朝向基坑外缘的支撑力给予连接梁向基坑外的支撑，使得受力排能够对连接梁和连接梁下方的围护桩进行整体支撑，进而减小围护桩向基坑内部的变形量。加之所有支撑受力桩均施加有朝向所述基坑内部的作用力，使得所有支撑受力桩均向基坑内侧提前变形，使得所有支撑受力桩均产生有朝向基坑外缘的预应力，而支撑受力桩的顶面有连接所述连接梁的支撑梁，使得支撑受力桩产生的预应力能够提前传递至围护桩，且支撑梁的一端悬挑朝向基坑内部设置，即其只有一端连接所述连接梁，使得整个受力排的所有所述支撑受力桩通过支撑梁传递给连接梁的支撑力的方向相同，受力排的每个支撑受力桩通过支撑梁对围护桩的支撑能力更强，故每个支撑受力桩能够更好的减弱围护桩向基坑内部的变形量。

通过设置所述受力排，受力排采用施加有朝向所述基坑内部的作用力的支撑受力桩，能够使得基坑外缘的围护桩的变形量在与现有技术中相同的情况下，减少支撑受力桩的设置数量，进而减少支撑梁的设置数量、缩短支撑梁的长度，进而能够减少材料成本、施工任务量，其施工难度更低。且受力排与受力排之间的干扰小，基坑内部设置支撑受力桩和支撑梁数量少、空间大，便于开挖施工，有利于提高基坑开挖效率，且基坑开挖后，支撑受力桩的桩体变形受基坑内的土体围压卸载影响小，故基坑开挖对受力排的稳定性影响更小、受力排的变形小。

优选的，从所述基坑的内部到外缘，所述支撑梁连接于所述连接梁的一端的端面的宽度逐渐增大。

通过上述结构，使得支撑梁支撑于连接梁的一端的端部面积逐渐增大，有利于提高受力排对连接梁的支撑能力，有利于进一步减少围护桩向基坑内部的变形量。

优选的，所述受力排对齐所述围护桩设置，即受力排的所有支撑受力桩均对齐同一个围护桩设置，这种情况下，能够借助围护桩对支撑受力桩施加作用力，使得受力排预应力施加更方便施工。

优选的，每个所述受力排包括4-10个所述支撑受力桩，每个所述受力排的相邻两个所述支撑受力桩之间的距离为2-5m，相邻两个所述受力排之间的距离为10-30m。

采用上述布置方式，能够较好的保证所有受力排对整个基坑外缘的围护桩进行支撑，控制围护桩向基坑内部的变形量，同时能够减少支撑受力桩和支撑梁的数量、缩短支撑梁的长度，节约成本并减少施工任务量。

一种基坑的施工方法，采用如上述任一所述的基坑预应力围护支撑结构对基坑进行围护加固。

采用上述任一所述的基坑预应力围护支撑结构对基坑进行围护加固，以此来施工基坑，能够减少支撑受力桩的设置数量，进而减少支撑梁的设置数量、缩短支撑梁的长度，进而能够减少材料成本、施工任务量，其施工难度更低。且受力排与受力排之间的干扰小，基坑内部设置支撑受力桩和支撑梁数量少、空间大，便于开挖施工，有利于提高基坑开挖效率，且基坑开挖后，支撑受力桩的桩体变形受基坑内的土体围压卸载影响小，故基坑开挖对受力排的稳定性影响更小。

优选的，还包括以下施工步骤：

S1、在所述基坑范围内对围护桩和支撑受力桩进行平面定位，并分别施工所述围护桩、所述支撑受力桩和连接梁；

S2、对所述支撑受力桩施加朝向所述基坑内部的作用力，并在所述支撑受力桩顶部施工支撑梁，形成受力排；

S3、待所有所述受力排形成后，开挖所述基坑内土体，直至所述基坑内土体开挖完成，所述基坑施工完成。

在步骤S1中，围护桩的施工、支撑受力桩的施工、连接梁的施工均采用现有的施工方法，其中，围护桩的数量和布置位置、连接梁的数量和布置位置均与现有技术相同，支撑受力桩数量和布置位置与现有技术不同，支撑受力桩的数量和布置位置与所述的基坑预应力围护支撑结构内的相同；且连接梁的施工只能在围护桩的施工完成后施工，支撑受力桩的施工和连接梁的施工没有先后顺序，一般先施工支撑受力桩。在所述步骤S2中，对支撑受力桩施加朝向基坑内部的作用力，施加作用力的方式可采用现有技术中常用的施工方式，如通过锚索进行拉动支撑受力桩，使得支撑受力桩向基坑内部变形，产生朝向基坑外缘的预应力，然后施工支撑梁，形成受力排，对连接梁进行支撑，减少围护桩向基坑内部的变形。其中，支撑梁的施工方式可以采用现有的施工方式，即对支撑梁整体直接浇筑完成。因为对支撑受力桩施加了朝向基坑内部的作用力，使得支撑受力桩能够为围护桩提供更强的支撑，在控制围护桩向基坑内部的变形量与现有技术中控制变形量一致的情况下，能够减少支撑受力桩和支撑梁的数量，且能够缩短支撑梁的长度，故能够减少施工任务量，缩短施工周期、节约施工成本。在步骤S3中，因S2中支撑受力桩和支撑梁的数量少，其占据面积小，使得在开挖基坑内部土体的时候更加方便快捷，能够减少受力排对基坑开挖的干扰，提高基坑开挖效率，且基坑开挖对受力排的稳定性影响更小。

本发明所述基坑的施工方法，其能够更好的控制围护桩向基坑内部的变形量，且施工的任务量小，能够缩短基坑围护支撑结构的施工周期、并节约施工成本；且有利于后期基坑内部土体的开挖，提高基坑开挖效率。

优选的，在所述步骤S2中，每个所述受力排包括从靠近所述连接梁向远离所述连接梁的方向依次施工的N个施工段，每个所述支撑梁包括M个分段，M＝N；

所述分段为所述支撑梁位于所述支撑受力桩顶面至所述连接梁的部分，或所述分段为所述支撑梁位于所述支撑受力桩顶面至前一所述分段的部分；

每个所述施工段包括一个所述支撑受力桩和所述支撑受力桩对应的所述分段；

每个所述施工段的施工包括以下施工步骤:

先对当前所述施工段的所述支撑受力桩施加朝向所述基坑内部的作用力，然后施工当前所述施工段的所述分段。

N代表一个具体的自然数，是指将受力排分成的施工段的个数，具体根据实际情况确定，同一受力排的N个施工段从靠近所述连接梁向远离所述连接梁的方向依次施工，M也是一个具体的自然数，是指支撑梁分的分段的数量，与同一受力排的施工段的数量对应，具体根据受力排的支撑受力桩的数量来确定。比如最靠近连接梁的支撑受力桩为该受力排的第一个施工段的支撑受力桩，由受力排的支撑受力桩与连接梁的距离由近及远，依次是第二个施工段的支撑受力桩、第三个施工段的支撑受力桩，……，第N个施工段的支撑受力桩。对应的，第一个施工段的支撑受力桩顶面和连接梁之间的支撑梁部分为第一分段，第一分段包括第一个施工段的支撑受力桩顶面对应的支撑梁部分；第二个施工段的支撑受力桩顶面和第一个施工段的支撑受力桩之间的支撑梁部分为第二分段，第二分段包括第二个施工段的支撑受力桩顶面对应的支撑梁部分，即第二个施工段的支撑受力桩顶面至第一分段的支撑梁部分；以此类推，第M分段为第N个施工段的支撑受力桩顶面和第N-1个施工段的支撑受力桩顶面之间对应的支撑梁部分，包括第N个施工段的支撑受力桩顶面对应的支撑梁部分，即第N个施工段的支撑受力桩顶面至第M-1分段的支撑梁部分。

在步骤S2中施工支撑梁时，本方案采用，先对第一个施工段的支撑受力桩施加朝向基坑内部的作用力，然后施工支撑梁的第一分段；再对第二个施工段的支撑受力桩施加朝向基坑内部的作用力，然后施工支撑梁的第二分段；由基坑外缘向基坑内部，依次施工该支撑梁的每个施工段，直至对第N个施工段的支撑受力桩施加朝向基坑内部的作用力，然后施工支撑梁的第M分段，形成受力排。其中，对每个支撑受力桩施加朝向基坑内部的作用力均通过其容许推力进行计算，计算方式为现有技术，需要使其能够生成朝向基坑外缘的预应力。在这个施工过程中，先施加了朝向基坑内部的作用力的支撑受力桩配合先施工了的支撑梁的分段，能够提前形成受力，对连接梁和围护桩进行支撑，使得后施加朝向基坑内部的作用力的支撑受力桩和后施工的支撑梁的分段的施工过程更加方便，且后施加朝向基坑内部的作用力的支撑受力桩和后施工的支撑梁分段施工的质量会更好，有利于提高受力排的整体支撑能力，能够更好的控制围护桩向基坑内部的变形量。

优选的，在所述步骤S2中，采用顶推装置对每个所述施工段的所述支撑受力桩施加作用力，所述顶推装置包括千斤顶和两个支撑座，两个所述支撑座分别连接于所述千斤顶的两端；

所述顶推装置的使用步骤如下：

A、在当前所述施工段的所述分段的下方的地基挖安装槽，将所述顶推装置适配安装在所述安装槽中，使得其中一个所述支撑座能够接触当前所述施工段的所述支撑受力桩、另一个所述支撑座能够接触所述围护桩或上一个所述施工段的所述支撑受力桩；

B、通过所述千斤顶对当前所述施工段的所述支撑受力桩朝向所述基坑内部的顶推力。

所述顶推装置采用千斤顶和两个支撑座组成，两个支撑座位于千斤顶的两端，其中一个支撑座作为基座，使得千斤顶能够借力产生顶推作用，另一个支撑座用于抵接在需要施加作用力的支撑受力桩上，方便千斤顶对支撑受力桩施加顶推力，使得支撑受力桩产生朝向基坑外侧的预应力。使用所述顶推装置来对支撑受力桩施加作用力时，需要先在地基上挖安装槽，安装槽用于安装所述顶推装置，使得顶推装置的支撑座能够抵接于需要施加作用力的受力支撑桩上，安装槽的深度与支撑受力桩受顶推力的部位相关。

本方案中，在施工第一个施工段时，在第一个施工段的所述支撑受力桩和围护桩之间安装顶推装置，通过支撑座借助围护桩的力，使得千斤顶能够产生顶推作用，能够对第一个施工段的所述支撑受力桩施加朝向基坑内侧的作用力，其不仅完成了对第一个施工段的所述支撑受力桩的施工作用力的工作，且通过第一个施工段的所述支撑受力桩对围护桩的反作用力，使得围护桩提前向基坑外侧产生变形，进而能够更好的控制在基坑内部开挖后围护桩向基坑内部的变形量。同理，在施工后续的施工段时，在当前所述施工段的所述支撑受力桩和上一个所述施工段的所述支撑受力桩之间安装顶推装置，通过支撑座借助上一个所述施工段的所述支撑受力桩的力，其不仅完成了对当前所述施工段的所述支撑受力桩的施工作用力的工作，通过当前所述施工段的所述支撑受力桩对上一个所述施工段的所述支撑受力桩产生的反作用力，能够提前释放上一个所述施工段的所述支撑受力桩的部分预应力，使得上一个所述施工段的所述支撑受力桩向基坑内部的变形量减小，使上一个所述施工段的所述支撑受力桩更加稳定，同时，上一个所述施工段的所述支撑受力桩释放的预应力通过已经施工的支撑梁的分段传递至连接梁上，提前作用于围护桩，使得围护桩提前向基坑外侧产生变形，进而能够更好的控制在基坑内部开挖后围护桩向基坑内部的变形量。

优选的，所述支撑座用于抵接所述支撑受力桩的面适配于所述支撑受力桩的侧面，所述支撑座与所述千斤顶相接的面为平面。

所述支撑座为千斤顶和支撑受力桩之间的传力部件。所述支撑座用于抵接所述支撑受力桩的面适配于所述支撑受力桩的侧面，如弧形面，使得支撑座能够更好的将千斤顶的顶推力传递至支撑受力桩上。所述支撑座与所述千斤顶相接的面为平面，便于千斤顶对支撑座的顶推。

优选的，在所述步骤S2中，对所述支撑受力桩的顶部施加朝向基坑内部的作用力，在支撑受力桩的顶部施加作用力，操作更加方便和省力，使得支撑受力桩产生预应力的效果更好。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明所述基坑预应力围护支撑结构，通过设置所述受力排，受力排采用施加有朝向所述基坑内部的作用力的支撑受力桩，能够使得基坑外缘的围护桩的变形量在与现有技术中相同的情况下，减少支撑受力桩的设置数量，进而减少支撑梁的设置数量、缩短支撑梁的长度，进而能够减少材料成本、施工任务量，其施工难度更低。且受力排与受力排之间的干扰小，基坑内部设置支撑受力桩和支撑梁数量少、空间大，便于开挖施工，有利于提高基坑开挖效率，且基坑开挖后，支撑受力桩的桩体变形受基坑内的土体围压卸载影响小，故基坑开挖对受力排的稳定性影响更小。

2、本发明所述基坑预应力围护支撑结构，通过将所述支撑梁连接于所述连接梁的一端的宽度设置为：从所述基坑的内部到外缘逐渐增大，使得支撑梁支撑于连接梁的面积更大，有利于提高受力排对连接梁的支撑能力，有利于进一步减少围护桩向基坑内部的变形量。且所述受力排对齐所述围护桩设置，使得受力排能够更好的对围护桩进行支撑，有利于进一步减少围护桩向基坑内部的变形量。

3、本发明所述基坑的施工方法，其能够更好的控制围护桩向基坑内部的变形量，且施工的任务量小，能够缩短基坑围护支撑结构的施工周期、并节约施工成本；且有利于后期基坑内部土体的开挖，提高基坑开挖效率。

4、本发明所述基坑的施工方法，在所述步骤S2中，由基坑外缘向基坑内部，依次：对支撑受力桩施加朝向基坑内部的作用力，使支撑受力桩产生朝向基坑外缘的预应力，再对该支撑受力桩对应的施工段的支撑梁的分段进行施工，直至对所有支撑受力桩施加了朝向基坑内部的作用力，并完成了支撑梁的最后分段的施工，采用这种施工方式，先产生了预应力的支撑受力桩配合先施工了的支撑梁的分段，能够提前形成受力，对连接梁和围护桩进行支撑，使得后产生了预应力的支撑受力桩和后施工的支撑梁分段的施工过程更加方便，且后产生了预应力的支撑受力桩和后施工的支撑梁分段施工的质量会更好，有利于提高受力排的整体支撑能力，能够更好的控制围护桩向基坑内部的变形量。

附图说明

图1是现有技术中深厚软基超大基坑的围护加固结构；

图1中标记：1-围护桩；2-连接梁；3-格构柱；4-支撑梁；7-基坑。

图2是实施例1中所述基坑预应力围护支撑结构的平面布置图；

图3是图2中I-I处的断面图；

图4是图2中II-II处的断面图；

图5是实施例2中顶推装置的使用状态图；

图6是实施例2中施工第一分段的示意图；

图7是实施例2中施工第二分段的示意图；

图8是实施例2中施工第三分段的示意图；

图9是实施例2中施工第四分段的示意图。

图2-9中标记：1-围护桩；2-连接梁；3-支撑受力桩；34-受力排；4-支撑梁；41-第一分段；42-第二分段；43-第三分段；44-第四分段；5-支撑座；6-千斤顶；7-基坑。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本实施例提供一种基坑预应力围护支撑结构，参见图2-4，包括围护桩1和连接梁2，还包括若干受力排34，所有所述受力排34沿所述连接梁2的长度方向间隔分布于所述连接梁2的内侧，所述受力排34包括支撑梁4和若干支撑受力桩3，所述支撑梁4一端垂直于所述连接梁2、另一端悬挑朝向基坑7内部设置，每个所述受力排34的所有所述支撑受力桩3用于支撑所述支撑梁4，所有所述支撑受力桩3均施加有朝向所述基坑7内部的作用力。

本实施例中，所述围护桩1、连接梁2、支撑梁4和支撑受力桩3均为钢筋混凝土结构，其连接处通过预留的钢筋进行连接。具体的，如图3所示，每个所述受力排34的所述支撑梁4垂直于所述连接梁2设置，每个所述受力排34的所有所述支撑受力桩3沿所述支撑梁4的长度方向间隔设置，每个所述受力排34的所有所述支撑受力桩3设置于所述支撑梁4的底部。

如图2所示，图2中只展示了基坑7的左、下两个方向外缘处的围护桩1和连接梁2的布置情况。所述围护桩1和连接梁2的布置方式、连接方式、采用结构均与现有技术相同。如图2-3所示，通过在垂直于连接梁2的方向设置若干受力排34，受力排34间隔设置，对连接梁2和连接梁2下方的围护桩1进行整体支撑；受力排34包括位于下方的若干支撑受力桩3和连接于支撑受力桩3的顶部的支撑梁4，支撑梁4作为传力部件，将支撑受力桩3对支撑梁4的支撑力传递至连接梁2，以此来减小围护桩1向基坑7内部的变形量。

本方案中，所有支撑受力桩3均施加有朝向所述基坑7内部的作用力，产生了朝向基坑7外缘的预应力，支撑梁4用于连接同一受力排34的所有支撑受力桩3，支撑梁4的一端悬挑朝向基坑7内部设置，即只有一端垂直连接所述连接梁2，使得整个受力排34只对一个方向的连接梁2释放朝向基坑7外缘的预应力，如图2所示，位于下方的受力排34的支撑受力桩3具有向下侧的预应力，位于左侧的受力排34的支撑受力桩3具有向左的预应力。本实施例中，所述支撑梁4连接于所述连接梁2的一端的端部为变截面结构，具体的，从所述基坑7的内部到外缘，所述支撑梁4连接于所述连接梁2的一端的的端部的宽度逐渐增大；通过将所述支撑梁4支撑于连接梁2的一端设为变截面结构，如图2中的台状结构，使得支撑梁4支撑连接梁2面积更大，有利于提高受力排34对连接梁2的支撑能力，有利于进一步减少围护桩1向基坑7内部的变形量。

在开挖基坑7内土体后，受力排34只对一个方向的围护桩1进行支撑受力，使得同一受力排34的所有支撑受力桩3的预应力能够朝向同一方向释放。且支撑受力桩3被提前施加了朝向基坑7内部的作用力，使得支撑受力桩3向基坑7内部提前变形，使得支撑受力桩3对基坑7外缘的围护桩1的支撑能力更强，支撑受力桩3能够更好的减弱围护桩1向基坑7内部的变形量。在基坑7内土体开挖后，支撑受力桩3的桩体变形受基坑7内土体围压卸载影响小，提前产生的预应力通过支撑梁4也提前传递给了围护桩1，支撑受力桩3在开挖基坑7土体后的后期小变形有效实现了围护桩1结构在基坑7土体开挖后的小变形。

作为优选，所述受力排34对齐所述围护桩1设置，即受力排34的所有支撑受力桩3均对齐同一个围护桩1设置，这种情况下，能够借助围护桩1对支撑受力桩3施加作用力，使得受力排34的预应力施加更加方便。且使得受力排34能够更好的对围护桩1进行支撑，有利于进一步减少围护桩1向基坑7内部的变形量。

本实施例中，每个所述受力排34包括4-10个所述支撑受力桩3，每个所述受力排34的相邻两个所述支撑受力桩3之间的距离为2-5m，相邻两个所述受力排34之间的距离为10-30m。采用上述布置方式，能够较好的保证所有受力排34对整个基坑7外缘的围护桩1进行支撑，控制围护桩1向基坑7内部的变形量，同时能够减少支撑受力桩3和支撑梁4的数量、缩短支撑梁4的长度，节约成本并减少施工任务量。

采用本实施例所述基坑预应力围护支撑结构，受力排34采用施加有朝向所述基坑7内部的作用力的支撑受力桩3，能够使得基坑7外缘的围护桩1的变形量在与现有技术中相同的情况下，减少支撑受力桩3的设置数量，进而减少支撑梁4的设置数量、缩短支撑梁4的长度，进而能够减少材料成本、施工任务量，其施工难度更低。且受力排34与受力排34之间的干扰小，基坑7内部设置支撑受力桩3和支撑梁4数量少、空间大，便于开挖施工，有利于提高基坑7开挖效率，且基坑7开挖后，支撑受力桩3的桩体变形受基坑7内的土体围压卸载影响小，故基坑7开挖对受力排34的稳定性影响更小。

实施例2

本实施例提供一种基坑的施工方法，采用如实施例1中所述的基坑预应力围护支撑结构对基坑7进行围护加固，参见图2-9，包括以下施工步骤：

S1、在所述基坑7范围内对围护桩1和支撑受力桩3进行平面定位，并分别施工所述围护桩1、所述支撑受力桩3和所述连接梁2；

S2、对所述支撑受力桩3施加朝向所述基坑7内部的作用力，并在所述支撑受力桩3顶部施工支撑梁4，形成受力排34；

S3、待所有所述受力排34形成后，开挖所述基坑7内土体，直至所述基坑7内土体开挖完成，所述基坑7施工完成。

在步骤S1中，围护桩1的施工、支撑受力桩3的施工、连接梁2的施工均采用现有的施工方法，施工围护桩1和支撑受力桩3的深度均需要超过基坑7的基坑设计高程，如图3所示。其中，围护桩1的数量和布置位置、连接梁2的数量和布置位置均与现有技术相同，支撑受力桩3数量和布置位置与现有技术不同，支撑受力桩3的数量和布置位置与所述的基坑预应力围护支撑结构内的相同；且连接梁2的施工只能在围护桩1的施工完成后施工，支撑受力桩3的施工和连接梁2的施工没有先后顺序，一般先施工完围护桩1和支撑受力桩3后，再施工连接梁2，且施工围护桩1和支撑受力桩3均需要在桩顶露出主筋，主筋的露出长度不小于50cm，用于连接对应的连接梁2或支撑梁4；且在需要设置支撑梁4的对应位置的支撑梁4的侧面预设连接钢筋，使得施工支撑梁4时，支撑梁4能够和连接梁2进行连接。

在所述步骤S2中，对支撑受力桩3施加朝向基坑7内部的作用力，施加作用力的方式可采用现有技术中常用的施工方式，如通过锚索进行拉动支撑受力桩3，使得支撑受力桩3向基坑7内部变形，产生朝向基坑7外缘的预应力，然后施工支撑梁4，形成受力排34，对连接梁2进行支撑，减少围护桩1向基坑7内部的变形。其中，支撑梁4的施工方式可以采用现有的施工方式，即对支撑梁4整体直接浇筑完成。

因为对支撑受力桩3施加了朝向基坑7内部的作用力，使得支撑受力桩3能够为围护桩1提供更强的支撑，在控制围护桩1向基坑7内部的变形量与现有技术中控制变形量一致的情况下，能够减少支撑受力桩3和支撑梁4的数量，且能够缩短支撑梁4的长度，故能够减少施工任务量，缩短施工周期、节约施工成本。当然，受力排34的施工可以采用：先施工完所有受力排34的支撑受力桩3后施工支撑梁4；也可以采用：对每个受力排34的所有支撑受力桩3施工完成后就施工该受力排34的支撑梁4。

本实施例中，采用较优的实施方式对支撑受力桩3进行施加朝向基坑7内部的作用力，并对支撑梁4进行施工；其中，在进行步骤S2以前，所有的支撑受力桩3均已经施工完成，步骤S2中只是对支撑受力桩3施工作用力，使其产生预应力。具体的，在所述步骤S2中，每个所述受力排34包括从靠近所述连接梁2向远离所述连接梁2的方向依次施工的N个施工段，每个所述支撑梁4包括M个分段，M＝N；

所述分段为所述支撑梁4位于所述支撑受力桩3顶面至所述连接梁2的部分，或所述分段为所述支撑梁4位于所述支撑受力桩3顶面至前一所述分段的部分；

每个所述施工段包括一个所述支撑受力桩3和所述支撑受力桩3对应的所述分段；

每个所述施工段的施工包括以下施工步骤:

先对当前所述施工段的所述支撑受力桩3施加朝向所述基坑7内部的作用力，然后施工当前所述施工段的所述分段。

且在所述步骤S2中，采用顶推装置对每个所述施工段的所述支撑受力桩3施加作用力，所述顶推装置包括千斤顶6和两个支撑座5，两个所述支撑座5分别连接于所述千斤顶6的两端；所述顶推装置采用千斤顶6和两个支撑座5组成，两个支撑座5位于千斤顶6的两端，其中一个支撑座5作为基座，使得千斤顶6能够借力产生顶推作用，另一个支撑座5用于抵接在需要施加作用力的支撑受力桩3上，方便千斤顶6对支撑受力桩3施加顶推力，使得支撑受力桩3产生朝向基坑7外侧的预应力。

作为优选，所述支撑座5用于抵接所述支撑受力桩3的面适配于所述支撑受力桩3的侧面，所述支撑座5与所述千斤顶6相接的面为平面。所述支撑座5为千斤顶6和支撑受力桩3之间的传力部件。所述支撑座5用于抵接所述支撑受力桩3的面适配于所述支撑受力桩3的侧面，如弧形面，使得支撑座5能够更好的将千斤顶6的顶推力传递至支撑受力桩3上。所述支撑座5与所述千斤顶6相接的面为平面，便于千斤顶6对支撑座5的顶推。

所述顶推装置的使用步骤如下：

A、在当前所述施工段的所述分段的下方的地基挖安装槽，将所述顶推装置适配安装在所述安装槽中，使得其中一个所述支撑座5能够接触当前所述施工段的所述支撑受力桩3、另一个所述支撑座5能够接触所述围护桩1或上一个所述施工段的所述支撑受力桩3；其中，使用所述顶推装置来对支撑受力桩3施加作用力时，需要先在地基上挖安装槽，安装槽用于安装所述顶推装置，使得顶推装置的支撑座5能够抵接于需要施加作用力的受力支撑桩上，安装槽的深度与支撑受力桩3受顶推力的部位相关。本实施例中，安装槽的深度应该使得顶推装置的支撑座5抵触于当前施工段的支撑受力桩3的顶部，使得能够对所述支撑受力桩3的顶部施加朝向基坑7内部的顶推力，操作更加方便和省力，使得支撑受力桩3产生预应力的效果更好；

B、通过所述千斤顶6对当前所述施工段的所述支撑受力桩3朝向所述基坑7内部的顶推力。

本方案中，在施工第一个施工段时，在第一个施工段的所述支撑受力桩3和围护桩1之间安装顶推装置，通过支撑座5借助围护桩1的力，使得千斤顶6能够产生顶推作用，能够对第一个施工段的所述支撑受力桩3施加朝向基坑7内侧的作用力，其不仅完成了对第一个施工段的所述支撑受力桩3的施工作用力的工作，且通过第一个施工段的所述支撑受力桩3对围护桩1的反作用力，使得围护桩1提前向基坑7外侧产生变形，进而能够更好的控制在基坑7内部开挖后围护桩1向基坑7内部的变形量。

同理，在施工后续的施工段时，在当前所述施工段的所述支撑受力桩3和上一个所述施工段的所述支撑受力桩3之间安装顶推装置，通过支撑座5借助上一个所述施工段的所述支撑受力桩3的力，其不仅完成了对当前所述施工段的所述支撑受力桩3的施工作用力的工作，通过当前所述施工段的所述支撑受力桩3对上一个所述施工段的所述支撑受力桩3产生的反作用力，能够提前释放上一个所述施工段的所述支撑受力桩3的部分预应力，使得上一个所述施工段的所述支撑受力桩3向基坑7内部的变形量减小，使上一个所述施工段的所述支撑受力桩3更加稳定，同时，上一个所述施工段的所述支撑受力桩3释放的预应力通过已经施工的支撑梁4的分段传递至连接梁2上，提前作用于围护桩1，使得围护桩1提前向基坑7外侧产生变形，进而能够更好的控制在基坑7内部开挖后围护桩1向基坑7内部的变形量。

本实施例中，N代表一个具体的自然数，是指将受力排34分成的施工段的个数，具体根据实际情况确定，同一受力排34的N个施工段从靠近所述连接梁2向远离所述连接梁2的方向依次施工，M也是一个具体的自然数，是指支撑梁4分的分段的数量，与同一受力排34的施工段的数量对应，具体根据受力排34的支撑受力桩3的数量来确定。

比如最靠近连接梁2的支撑受力桩3为该受力排34的第一个施工段的支撑受力桩3，由受力排34的支撑受力桩3与连接梁2的距离由近及远，依次是第二个施工段的支撑受力桩3、第三个施工段的支撑受力桩3，……，第N个施工段的支撑受力桩3。对应的，第一个施工段的支撑受力桩3顶面和连接梁2之间的支撑梁4部分为第一分段41，第一分段41包括第一个施工段的支撑受力桩3顶面对应的支撑梁4部分；第二个施工段的支撑受力桩3顶面和第一个施工段的支撑受力桩3之间的支撑梁4部分为第二分段42，第二分段42包括第二个施工段的支撑受力桩3顶面对应的支撑梁4部分，即第二个施工段的支撑受力桩3顶面至第一分段41的支撑梁4部分；以此类推，第M分段为第N个施工段的支撑受力桩3顶面和第N-1个施工段的支撑受力桩3顶面之间对应的支撑梁4部分，包括第N个施工段的支撑受力桩3顶面对应的支撑梁4部分，即第N个施工段的支撑受力桩3顶面至第M-1分段的支撑梁4部分。

在步骤S2中施工支撑梁4时，本方案采用，先对第一个施工段的支撑受力桩3施加朝向基坑7内部的作用力，然后施工支撑梁4的第一分段41；再对第二个施工段的支撑受力桩3施加朝向基坑7内部的作用力，然后施工支撑梁4的第二分段42；由基坑7外缘向基坑7内部，依次施工该支撑梁4的每个施工段，直至对第N个施工段的支撑受力桩3施加朝向基坑7内部的作用力，然后施工支撑梁4的第M分段，形成受力排34。其中，对每个支撑受力桩3施加朝向基坑7内部的作用力均通过其容许推力进行计算，计算方式为现有技术，需要使其能够生成朝向基坑7外缘的预应力。在这个施工过程中，先施加了朝向基坑7内部的作用力的支撑受力桩3配合先施工了的支撑梁4的分段，能够提前形成受力，对连接梁2和围护桩1进行支撑，使得后施加朝向基坑7内部的作用力的支撑受力桩3和后施工的支撑梁4的分段的施工过程更加方便，且后施加朝向基坑7内部的作用力的支撑受力桩3和后施工的支撑梁4分段施工的质量会更好，有利于提高受力排34的整体支撑能力，能够更好的控制围护桩1向基坑7内部的变形量。

如图9所示，本实施例中，N和M的数值均为4。也就是说，每个受力排34包括四个施工段，分别是从靠近所述连接梁2向远离所述连接梁2的方向依次施工的第一施工段、第二施工段、第三施工段和第四施工段，第一施工段包括最靠近所述连接梁2的第一个支撑受力桩3和第一分段41，第一分段41为第一个支撑受力桩3顶面与连接梁2之间对应的支撑梁4部分；第二施工段包括第二靠近所述连接梁2的第二个支撑受力桩3和第二分段42，第二分段42为第二个支撑受力桩3顶面与第一个支撑受力桩3顶面之间对应的支撑梁4部分；第三施工段包括第三靠近所述连接梁2的第三个支撑受力桩3和第三分段43，第三分段43为第三个支撑受力桩3顶面与第二个支撑受力桩3顶面之间对应的支撑梁4部分；第四施工段包括第四靠近所述连接梁2的第四个支撑受力桩3和第四分段44，第四分段44为第四个支撑受力桩3顶面与第三个支撑受力桩3顶面之间对应的支撑梁4部分。且受力排34的支撑受力桩3与围护桩1对齐。

在实施所述步骤S2时，如图6所示，施工第一施工段。采用所述顶推装置来对第一个支撑受力桩3施加朝向基坑7内部的作用力。先在围护桩1和第一个支撑受力桩3之间地基中挖安装槽，将所述顶推装置适配安装在所述安装槽中，使得其中一个所述支撑座5抵接围护桩1、另一个所述支撑座5抵接第一个所述支撑受力桩3，通过所述千斤顶6对第一个所述支撑受力桩3施加朝向基坑7内部的顶推力，使得第一个所述支撑受力桩3产生朝向基坑7外缘的预应力。同时在反作用力作用下，围护桩1会朝向基坑7外侧产生变形，这次变形能够抵消后期开挖基坑7土体导致围护桩1向基坑7内侧的变形量。然后施工支撑梁4的第一分段41，待第一分段41强度达到后，拆除所述顶推装置，用于对第二个支撑受力桩3施加朝向基坑7内部的顶推力。第一分段41和产生了预应力的第一个支撑受力桩3为第二分段42的施工提供了便利。

如图7所示，施工第二施工段。采用所述顶推装置对第二个支撑受力桩3施加朝向基坑7内部的作用力。在第一个所述支撑受力桩3和第二个所述支撑受力桩3之间的地基中挖安装槽，将所述顶推装置适配安装在所述安装槽中，使得其中一个所述支撑座5抵接第一个所述支撑受力桩3、另一个所述支撑座5抵接第二个所述支撑受力桩3；通过所述千斤顶6对第二个所述支撑受力桩3施加朝向基坑7内侧的顶推力，使得第二个所述支撑受力桩3产生朝向基坑7外缘的预应力。在这个过程中，在反作用力作用下，使第一支撑受力桩3和第一分段41向基坑7外缘的围护桩1提供作用力，使得围护桩1再一次向基坑7外侧变形，这次变形也能够抵消后期开挖基坑7土体导致围护桩1向基坑7内侧的变形量。然后施工第二分段42。待第二分段42强度达到后，拆除所述顶推装置，用于对第三个支撑受力桩3施加朝向基坑7内部的作用力。第二分段42和产生了预应力的第二个支撑受力桩3为第三分段43的施工提供了便利。

如图8，施工第三施工段，采用所述顶推装置对第三个支撑受力桩3施加朝向基坑7内部的作用力，然后施工支撑梁4的第三分段43。施工方式与第二分段42的方式类似。

如图9，施工第四施工段，按照类似的方式，采用所述顶推装置对第四个支撑受力桩3施加朝向基坑7内部的作用力，然后施工支撑梁4的第四分段44，形成受力排34。

待所有所述受力排34形成后，开挖基坑7内土体，开挖基坑7的方式采用现有技术，直至基坑7内土体开挖完成，基坑7施工完成。在步骤S3中，因S2中支撑受力桩3和支撑梁4的数量少，其占据面积小，使得在开挖基坑7内部土体的时候更加方便快捷，能够减少受力排34对基坑7开挖的干扰，提高基坑7开挖效率。

本实施例所述基坑的施工方法，其能够更好的控制围护桩1向基坑7内部的变形量，且施工的任务量小，能够缩短基坑7围护支撑结构的施工周期、并节约施工成本；且有利于后期基坑7内部土体的开挖，提高基坑7开挖效率。

本发明通过在围护桩1顶部设置连接梁2，整体性更好，可以提高围护桩1的变形协调性，抗变形能力更高；通过在基坑7内侧设置与支撑梁4连接的多排支撑受力桩3，形成受力排34，其整体性好、提供的支撑力大；支撑受力桩3通过千斤顶6施加了顶推力，在基坑7土体开挖后，支撑受力桩3的桩体变形受基坑7内土体围压卸载影响小，提前施加的顶推力产生的朝向基坑7外侧的预应力通过支撑梁4也提前传递给了围护桩1，支撑受力桩3的后期小变形有效实现了围护桩1结构在基坑7土体开挖的小变形；设置顶推力的多排支撑受力桩3在支撑梁4的连接作用下，整体性好、抗变形能力强，故可以减小支撑受力桩3的设置数量，从而节约工程投资；由于支撑受力桩3设置数量少、间距大，故基坑7土体的开挖施工影响小、效率高、成本低。提出的施工方法具有操作简单、施工快速、抗变形效果佳、经济性好、环保和利于推广等特点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、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)

1.一种基坑预应力围护支撑结构，包括围护桩(1)和连接梁(2)，其特征在于，还包括若干受力排(34)，所有所述受力排(34)沿所述连接梁(2)的长度方向间隔分布于所述连接梁(2)的内侧，所述受力排(34)包括支撑梁(4)和若干支撑受力桩(3)，所述支撑梁(4)一端垂直于所述连接梁(2)、另一端悬挑朝向基坑(7)内部设置，每个所述受力排(34)的所有所述支撑受力桩(3)用于支撑所述支撑梁(4)，所有所述支撑受力桩(3)均施加有朝向所述基坑(7)内部的作用力。

2.根据权利要求1所述的基坑预应力围护支撑结构，其特征在于，从所述基坑(7)的内部到外缘，所述支撑梁(4)连接于所述连接梁(2)的一端的端部的宽度逐渐增大。

3.根据权利要求1所述的基坑预应力围护支撑结构，其特征在于，所述受力排(34)对齐所述围护桩(1)设置。

4.根据权利要求1-3任一所述的基坑预应力围护支撑结构，其特征在于，每个所述受力排(34)包括4-10个所述支撑受力桩(3)，每个所述受力排(34)的相邻两个所述支撑受力桩(3)之间的距离为2-5m，相邻两个所述受力排(34)之间的距离为10-30m。

5.一种基坑的施工方法，其特征在于，采用如权利要求1-4任一所述的基坑预应力围护支撑结构对所述基坑(7)进行围护加固。

6.根据权利要求5所述的基坑的施工方法，其特征在于，还包括以下施工步骤：

S1、在所述基坑(7)范围内对围护桩(1)和支撑受力桩(3)进行平面定位，并分别施工所述围护桩(1)、所述支撑受力桩(3)和连接梁(2)；

S2、对所述支撑受力桩(3)施加朝向所述基坑(7)内部的作用力，并在所述支撑受力桩(3)顶部施工支撑梁(4)，形成受力排(34)；

S3、待所有所述受力排(34)形成后，开挖所述基坑(7)内土体，直至所述基坑(7)内土体开挖完成，所述基坑(7)施工完成。

7.根据权利要求6所述的基坑的施工方法，其特征在于，在所述步骤S2中，每个所述受力排(34)包括从靠近所述连接梁(2)向远离所述连接梁(2)的方向依次施工的N个施工段，每个所述支撑梁(4)包括M个分段，M＝N；

所述分段为所述支撑梁(4)位于所述支撑受力桩(3)顶面至所述连接梁(2)的部分，或所述分段为所述支撑梁(4)位于所述支撑受力桩(3)顶面至前一所述分段的部分；

每个所述施工段包括一个所述支撑受力桩(3)和所述支撑受力桩(3)对应的所述分段；

每个所述施工段的施工包括以下施工步骤:

先对当前所述施工段的所述支撑受力桩(3)施加朝向所述基坑(7)内部的作用力，然后施工当前所述施工段的所述分段。

8.根据权利要求7所述的基坑的施工方法，其特征在于，在所述步骤S2中，采用顶推装置对每个所述施工段的所述支撑受力桩(3)施加作用力，所述顶推装置包括千斤顶(6)和两个支撑座(5)，两个所述支撑座(5)分别连接于所述千斤顶(6)的两端；

所述顶推装置的使用步骤如下：

A、在当前所述施工段的所述分段的下方的地基挖安装槽，将所述顶推装置适配安装在所述安装槽中，使得其中一个所述支撑座(5)能够接触当前所述施工段的所述支撑受力桩(3)、另一个所述支撑座(5)能够接触所述围护桩(1)或上一个所述施工段的所述支撑受力桩(3)；

B、通过所述千斤顶(6)对当前所述施工段的所述支撑受力桩(3)朝向所述基坑(7)内部的顶推力。

9.根据权利要求8所述的基坑的施工方法，其特征在于，所述支撑座(5)用于抵接所述支撑受力桩(3)的面适配于所述支撑受力桩(3)的侧面，所述支撑座(5)与所述千斤顶(6)相接的面为平面。

10.根据权利要求5-9任一所述的基坑的施工方法，其特征在于，在所述步骤S2中，对所述支撑受力桩(3)的顶部施加朝向所述基坑(7)内部的作用力。

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