CN113266019A - 一种基坑钢管支撑体系的施工工法 - Google Patents

一种基坑钢管支撑体系的施工工法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基坑钢管支撑体系的施工工法,对基坑进行分层、分段式施工,基坑开挖过程中及时施作钢支撑,并对钢支撑进行预应力施加,使其持续受力,保留支撑以抵抗侧向水土压力,以此提高基坑开挖过程的稳定性。钢支撑上设置伺服系统进行轴力自动补偿,系统能根据设定好的轴力进行补偿与卸载,保证轴力处于一个稳定水平,从而保证基坑和既有建筑的安全。除此之外,在基坑上设置监测点,对坑顶变形、水位管、深层土体位移、既有建筑物变形、钢管支撑轴力等数据进行监测,以此保证基坑施工的安全性。

Description

一种基坑钢管支撑体系的施工工法
技术领域
本发明属于基坑微扰施工技术领域,具体涉及一种基坑钢管支撑体系的施工工法。
背景技术
基坑支护是为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全,对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。常见的基坑支护型式主要有排桩支护、地下连续墙支护、水泥挡土墙、钢板桩、土钉墙、基坑内支撑或其两种或两种以上的组合方式。
一些基坑是在既有建筑内部施工,既有建筑建造时间较长,建筑物老化,基础埋深浅。如果基坑止水未达设计要求或者围护结构变形太大会导致建筑物周围产生过大沉降或沉降不均匀导致既有建筑物墙体开裂,所以为控制围护墙(桩)在水土压力下的横向变形,采用顺作法回筑施工靠近围护墙(桩)的主体结构墙(柱)的过程中需要保留基坑支撑体系,使其持续受力,保留支撑以抵抗侧向水土压力。
因此,需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术中的不足,提供一种基坑开挖扰动小、基坑维护结构稳定的施工方案。
为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种基坑钢管支撑体系的施工工法,所述工法包括:
微扰动工法桩施工:在基坑边缘施作工法桩;
压顶梁施工:根据设计图纸放样,进行压顶梁基槽开挖,在基槽内支设模板,将捆扎后的钢筋骨架置入并浇注混凝土;
基坑土方开挖:在混凝土强度达到一定强度后拆除模板,测量放样后挖掘至第一道钢管支撑预设位置,并沿基坑四周修筑排水沟及集水坑;
钢围檩施工:基坑开挖至预设支撑位置后,钢托板焊接在围护型钢上,使钢托板安装在同一平面,将各段钢围檩吊装在钢托板上,并将各段钢围檩焊接成整体;
第一道钢管支撑施工:钢支撑架设前根据基坑宽度进行拼装,并通过吊装设备提升至预设位置,将钢支撑一端的活络端头拉出并顶住钢围檩,并通过活络端头对钢支撑施加预应力;
基坑土方开挖:对基坑进行分层分段开挖,待基坑开挖至预设地下室底板垫层底部标高位置后,进行地下室底板施工,施工后拆除第一道钢管支撑。
如上所述的基坑钢管支撑体系的施工工法,优选,将呈工字型分布的基坑分为A区、B区和C区,其中基坑上部为A区、下部为B区,中间部分为C区,按A-C的顺序对依次进行工法桩施工。
如上所述的基坑钢管支撑体系的施工工法,优选,A区、B区和C区的至少一者所对应的区域为二层地下室基坑;
对二层地下室基坑进行施工时,对基坑进行第二道钢管支撑施工:基坑开挖至预设第二道钢管支撑位置后,钢托板焊接在围护型钢上,使钢托板安装在同一平面,将各段钢围檩吊装在刚托板上,并将各段钢围檩焊接成整体;钢支撑架设前根据基坑宽度进行拼装,并通过吊装设备提升至预设位置,将钢支撑一端的活络端头拉出并顶住钢围檩,并通过活络端头对钢支撑施加预应力;
第二层地下室施工:对基坑基坑所对应的第二层地下室的底板进行施工,施工完成后,拆除第二道钢管支撑;当第二层地下室的机构施工完成后,拆除第一道钢管支撑。
如上所述的基坑钢管支撑体系的施工工法,优选,所述活络端头包括:
容纳槽,对应固连在所述钢支撑端部;
活动端头,沿所述钢支撑长度方向滑动伸缩于所述容纳槽内;
锚板,固连在所述活动端头相对于所述钢支撑的一端;
液压缸,对应连接在所述活动端头和所述容纳槽之间,以驱动所述活动端头沿所述钢支撑长度方向伸缩。
如上所述的基坑钢管支撑体系的施工工法,优选,所述液压缸通过伺服系统进行控制,所述伺服系统包括:
监测装置,对所述钢支撑的轴力进行实时监测;
主控制柜,电性连接所述监测装置,并根据所述监测装置的监测数据对液压系统进行控制;
液压系统,对应连接所述液压缸,为所述液压缸提供驱动力;
无线操作模块,通讯连接所述主控制柜,以向所述主控制柜发送控制命令。
如上所述的基坑钢管支撑体系的施工工法,优选,压顶梁基槽开挖完成后,在基槽底部铺设70mm厚碎石、上铺黄砂作为底模,在混凝土强度达到预设强度后拆除模板,然后,进行基坑土方开挖。
如上所述的基坑钢管支撑体系的施工工法,优选,
所述A区和所述B区沿相反方向同时进行分层分段进行基坑开挖,所述C区在所述A区和所述B区施工完成后沿所述A区和所述B区任意一者的施工方向分层进行基坑开挖。
如上所述的基坑钢管支撑体系的施工工法,优选,所述A区、所述B区和所述C区分段进行开挖,每段开挖预设至预设支撑位置时,进行钢管支撑施工。
如上所述的基坑钢管支撑体系的施工工法,优选,所述A区、所述B区和所述C区每层的开挖深度不大于2米。
如上所述的基坑钢管支撑体系的施工工法,优选,对二层地下室基坑进行施工时,在基坑竖向将其对应的区域划分为六层,在基坑长度方向划分为五段,其中第一层和第六层在整个基坑范围内进行开外,第二层至第五层开挖过程中,每层开挖的开挖范围向前延伸一段;
第一、二、三段的第一层土方开挖完成后进行第一段的第一道钢支撑施工;第一、二段的第二、三层土方开挖完成后进行第一段的第二道钢管支撑,第一流水段继续开挖至基坑底部,以此类推至基坑土方开挖完成。
有益效果:对基坑进行分层、分段式施工,基坑开挖过程中及时施作钢支撑,并对钢支撑进行预应力施加,使其持续受力,保留支撑以抵抗侧向水土压力,以此提高基坑开挖过程的稳定性。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。其中:
图1为本发明所提供具体实施例中A区基坑开挖图;
图2为本发明所提供具体实施例中钢支撑结构示意图;
图3为本发明所提供具体实施例中钢支撑分布示意图;
图4为本发明所提供具体实施例中钢支撑与围护型钢连接示意图;
图5为本发明所提供具体实施例中基坑监测点布置示意图;
图6为本发明所提供具体实施例中引孔分布示意图;
图7为本发明所提供具体实施例中工法桩分布示意图。
图中,1、基坑;2、工法桩;3、钢支撑;4、液压缸;5、活动端头;6、容纳槽;7、钢围檩;8、监测点;9、内插型钢;10、引孔;11、围护型钢;1.1、A区;1.2、B区;1.3、C区。
具体实施方式
下面将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的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1-7所示,一种基坑钢管支撑体系的施工工法,工法包括:
施工准备:复核平面坐标控制点及水准基准点,在既有建筑上设置倾斜观测点。
墙体临时加固:对既有建筑的墙体进行临时加固,拆除屋面结构。
微扰动工法桩施工:在基坑1边缘施作工法桩2。
压顶梁施工:根据设计图纸放样,进行压顶梁基槽开挖,在基槽内支设模板,将捆扎后的钢筋骨架置入并浇注混凝土;压顶梁所采用的混凝土强度等级为C30,压顶梁断面尺寸为1200mm×700mm,钢筋骨架的主筋型号为16C22,拉筋型号10@150,箍筋型号为A8@150。压顶梁强度达到设计强度80%时,方可进行基坑1土方开挖。如须缩短养护时间,可提高混凝土强度等级和掺入适量外加剂(如:减水剂、早强剂、速凝剂等)。
基坑土方开挖:在混凝土强度达到一定强度后拆除模板,测量放样后挖掘至第一道钢管支撑预设位置,并沿基坑1四周修筑排水沟及集水坑;
钢围檩施工:基坑1开挖至预设支撑位置后,钢托板焊接在围护型钢11上,使钢托板安装在同一平面,将各段钢围檩7吊装在钢托板上,并将各段钢围檩7焊接成整体;钢围檩7采用2H700×300×13×24型钢,用B25钢筋间距2米焊接在围护型钢11上,安装前根据各道钢支撑3的标高,推算出钢围檩7的标高,使钢托板牛腿安装在同一平面上,并将各段钢围檩7焊接成整体,托板牛腿与锚板M2 700X500X20预埋件双面焊,焊缝宽度8mm。钢围檩7采用挖掘机起吊,轻放在钢托板牛腿托架上,紧靠桩身平面,个别钢围檩7与桩身缝隙处用C20素混凝土填实。
第一道钢管支撑施工:钢支撑3架设前根据基坑1宽度进行拼装,并通过吊装设备提升至预设位置,将钢支撑3一端的活络端头拉出并顶住围护型钢11,并通过活络端头对钢支撑3施加预应力;钢支撑型号为
Figure BDA0003131571280000051
的钢管,各构件间采用10.9级M24高强螺栓连接,高强螺栓紧固宜分两次进行,初拧扭矩值为终拧的50%~70%;支撑施加预应力之后,再次拧紧松弛的螺栓。支撑架设应在基坑1开挖后3小时内完成,为保证支护体系的整体支撑效果,在支撑预应力加设前后的各12h之内,加密监测频率,发现预应力损失或围护结构变形速率无明显收敛时,复加预应力至设计值。
基坑土方开挖:在混凝土强度达到一定强度后拆除模板,测量放样后挖掘至第一道钢管支撑预设位置,并沿基坑1四周修筑排水沟及集水坑;基坑1坑外地表硬化、设截排水沟方式排水;基坑1内共设自流深井,间距约20m。集水井周边设置明沟汇集周边地下水,坑内降水深度控制在基坑1开挖面以下500~1000mm。降水应在土方开挖前7天进行,并设置水位观测孔以控制降水深度。对基坑1进行分层分段开挖,待基坑1开挖至预设地下室底板垫层底部标高位置后,进行地下室底板施工,施工后拆除第一道钢管支撑。
在本实施例中,微扰动工法桩施工步骤为:根据设计图纸进行测量放样,确定每一孔位以及注浆深度;移动工法桩桩基到达指定桩位并对中,搅拌轴达到设计深度后,再将工法桩桩基边搅拌边提升;启动工法桩桩基,使工法桩桩基沿导向架搅拌下沉;工法桩桩基预搅下沉的同时,后台按设计确定配合比拌制水泥浆液,工法桩桩机下沉到设计深度后,开启灰浆泵,待浆液到达喷浆口,按设计提升速度边喷浆边提升工法桩桩基;工法桩桩基喷浆提升至设计顶面标高时,关闭灰浆泵,再次将工法桩桩基边搅拌边下沉,至出浆液溢出地面;重复上述微扰动工法桩施工步骤,进行下一工法桩2的施工,同一排工法桩2内按照打一跳一的施工顺序进行施工。
具体地,施工放样:根据设计图纸进行测量放样,确定每一孔位以及注浆深度。
就位对中:移动工法桩桩基到达指定桩位、对中,搅拌轴达到设计深度后,再将工法桩桩基边搅拌边提升,桩机主轴垂直度偏差不大于1/250。
预搅下沉:启动工法桩桩基,使工法桩桩基沿导向架搅拌下沉,下沉速度不大于1.0m/min,具体地,杂填土和粉质粘土的下沉钻进速度不大于0.8m/min,在圆砾层中钻进速度约为0.4m/min,中风化石灰岩岩芯强度小于15Mpa时钻进速度约为0.025m/min,如果岩芯强度大于15Mpa需要先行引孔10,引孔10设备采用采用YX-100X型桩机引孔10,钻头直径200mm。
制备水泥浆:工法桩桩基预搅下沉的同时,后台按设计确定配合比拌制水泥浆液,水泥应新鲜、干燥、无结块现象,必要时采用外加剂以保证成桩质量。
喷浆、搅拌、提升:工法桩桩机下沉到设计深度后,开启灰浆泵,待浆液到达喷浆口,严格按设计确定的提升速度边喷浆边提升工法桩桩基。提升速度不大于1.0m/min。水泥浆配制好后,停滞时间不得超过2小时,搭接施工的相邻工法桩2施工间隔不得超过12小时(初凝时间)。
重复搅拌:工法桩桩基喷浆提升至设计顶面标高时,关闭灰浆泵,集料斗中的浆液正好排空,为使土体和浆液搅拌均匀,再次将工法桩桩基边搅拌边下沉,至出地面。
清洗机具、管路:向集料斗中注入适量清水,开启灰浆泵,清洗全部管路中残余的水泥浆,直至基本干净,并将粘附在搅拌头的软土清洗干净。
移位:重复上述步骤进行下一根桩的施工,同一排工法桩2内,施工顺序为打一跳一施工,如图7所示,施工顺序为:1→3→5→2→4→6→8→10→12→7→9→11。工法桩2施工结束后2小时内完成内插型钢9的插入。
在本申请的另一可选实施例中,第一道钢管支撑拆除完毕后,拔除内插型钢9:第一道钢管支撑拆除完成后,拔除工法桩2内的内插型钢9,拔除内插型钢9时,采用千斤顶对内插型钢9进行反复顶升,达到一定高度进行切割后继续顶升。将2个千斤顶(型号为:QD-200T)平稳地放在顶圈梁上,要拔出的内插型钢9的两边用吊车将内插型钢9起拔架吊起,开启高压油泵,二个千斤顶同时向上顶住起拔架的横梁部分进行起拔,待千斤顶行程到位时,敲松锤型钢板,起拔架随千斤顶缓慢放下置原位。待第二次起拔时,吊车须用钢丝绳穿入内插型钢9上部的圆孔吊住内插型钢9。内插型钢9采用火焰切割,先切开腹板后再切割翼缘部分(先薄后厚的原则),防止应力造成开裂。必要时应在切割前使用切割火焰对切割部位进行预热处理(预热温度≥200)。对切割棱角部位应进行圆弧过渡处理,圆弧半径不小于25mm,切割完毕后,应立即采用焊接刨锤对内插型钢9切割部位进行轻击消除应力处理。内插型钢9拔除后,对内插型钢9所形成的空隙进行注浆。待地下主体结构完成并达到设计强度后,用千斤顶等设备拔除工法桩2内插的内插型钢9。拔除设备主要有2台200t液压千斤顶、1台液压工作站以及定制专用顶升夹具装置等。拔除内插型钢9时,采用液压千斤顶对内插型钢9进行反复顶升,达到一定高度后切割后继续顶升。所有型钢均涂刷减摩剂。
在本实施例中,微扰动工法桩采用强度为42.5的普通硅酸盐水泥,水泥掺入量为30%,水灰比为0.8~1.0,缓凝剂含量为5%。微扰动工法桩打穿溶洞时,先用水泥浆将其填满。
在本申请的另一可选实施例中,工法桩施工前需完成施工准备工作,即复核设计图纸及水准基准点,在既有建筑上设置倾斜观测点;施工期间每天对施工现场进行监测,掌握变形数据,采取相应措施。
在本申请的另一可选实施例中,将呈工字型分布的基坑1分为A区1.1、B区1.2和C区1.3,其中基坑1上部为A区1.1、下部为B区1.2,中间部分为C区1.3,按A-C的顺序对依次进行工法桩2施工。
当A区1.1、B区1.2和C区1.3的至少一者所对应的区域为二层地下室基坑;对二层地下室基坑进行施工时,对基坑1进行第二道钢管支撑施工:基坑1开挖至预设第二道钢管支撑位置后,钢托板焊接在围护型钢11上,使钢托板安装在同一平面,将各段钢围檩7吊装在刚托板上,并将各段钢围檩7焊接成整体;钢支撑3架设前根据基坑1宽度进行拼装,并通过吊装设备提升至预设位置,将钢支撑3一端的活络端头拉出并顶住钢围檩,并通过活络端头对钢支撑3施加预应力;第二层地下室施工:对基坑1基坑1所对应的第二层地下室的底板进行施工,施工完成后,拆除第二道钢管支撑;当第二层地下室的机构施工完成后,拆除第一道钢管支撑。在本实施例中,A区1.1、B区1.2和C区1.3每层的开挖深度不大于2米。具体的,若某一区域对应二层地下室基坑1,施工步骤为:施工准备→墙体临时加固及屋面拆除→微扰动工法桩施工→土方开挖→压顶梁施工→第一道钢管支撑→土方开挖至第二道支撑底标高→施工围檩和第二道钢管支撑→土方开挖至地下室底板垫层底标高→(地下室底板施工完成)→拆除第二道钢支撑→(负二层结构施工完成)→拆除第一道钢支撑→(负一层结构施工完成)→型钢拔除后空隙注浆。
在本申请的另一可选实施例中,活络端头包括:容纳槽6,对应固连在钢支撑3端部;活动端头5,沿钢支撑3长度方向滑动伸缩于容纳槽6内;锚板,固连在活动端头5相对于钢支撑3的一端;液压缸4,对应连接在活动端头5和容纳槽6之间,以驱动活动端头5沿钢支撑3长度方向伸缩。
端头钢板、双槽钢伸缩杆、加劲肋板等部分拼装焊接成活动端头5,容纳槽6沿钢支撑3长度方向延伸,使活动端头5可类似于“抽屉”结构伸缩于容纳槽6内,并通过容纳槽6在钢支撑3的径向对活动端头5进行限位,在液压缸4的作用下,活动端头5在容纳槽6内移动,可实现伸缩功能,从而调整支撑长度。钢管支撑在安装时要施加预加力,预加力按设计轴力35%~70%施加。施工中严格按照“随挖随撑”的原则,控制无支撑暴露时间,定期检查预应力损失情况,及时复加预应力,保证围护结构稳定。活动端头5伸缩杆置于活动端容纳钢管内,在液压缸4的作用下,可实现伸缩功能,从而调整支撑长度。
在本申请的另一可选实施例中,液压缸4通过伺服系统进行控制,伺服系统包括:液压缸4通过伺服系统进行控制,伺服系统包括:监测装置,对钢支撑3的轴力进行实时监测;主控制柜,电性连接监测装置,并根据监测装置的监测数据对液压系统进行控制;液压系统,对应连接液压缸4,为液压缸4提供驱动力;无线操作模块,通讯连接主控制柜,以向主控制柜发送控制命令。
每个液压缸4的力值和位移可以单独采集与控制。设置监控站对监测数据进行显示,监测装置可依据具体工程设计参数、系统采集数据进行控制。当采集数据在设计参数范围内时,系统按预设程序工作;当数据超出范围时,监控站发出指令,控制泵站、液压元件、液压缸4等工作,实现钢支撑3轴力的伺服监控,保证有效控制轴力及基坑1侧墙的位移。系统可视、可控、可调,轴力变小及时补偿,高压异常自我锁紧,防止钢支撑3回缩,24小时实时监控、动态控制,能够频繁补压、压力突然下降过多时报警,可有效控制基坑1变形,根据实际变形量对控制参数进行调整,更好的保护周边环境和设施。
在本实施例中,需要进行对钢支撑3施加预应力,步骤如下:计算得出预加轴向预应力数值,选用2台100T或2台200T液压缸4在活动端轴线位置进行施加轴力,根据液压缸4压力表刻度与压力的关系,将预加轴力换算成液压缸4压力表读数,使其一一对应。各层钢支撑3预加轴力不同,为设计轴力的35%~70%;钢支撑3提升到位后,将一端的活络端头拉出顶住钢板,再将2台液压缸4放入顶压位置,为方便施工并保持液压缸4加力一致,2台液压缸4用托架固定。液压缸4一端顶在锚板上,一端顶在钢支撑端部,接通油管后即可开泵施加预应力,预应力施加到位后,用钢楔块撑紧端头处的缝隙并焊牢。然后回油松开液压缸4,完成这根支撑的安装。部分钢管撑设置了伺服系统进行轴力自动补偿。伺服系统主要由无线远程操控系统、冗余功能的主控制柜、封站逻辑功能的液压系统、随动自锁功能的补偿装置、三联排超高压一体输送管、冗余工作控制电源组成,系统能根据设定好的轴力进行补偿与卸载,保证轴力处于一个稳定水平,从而保证基坑1安全。
根据基坑1监测结果,如遇支撑轴力需要增加时,则可在伺服系统后台控制平台中对预应力进行加大,以满足基坑1变形控制的需要。
未设置伺服系统的支撑,可根据钢管撑轴力监测结果,如遇预应力损失时,则可采用液压缸4对钢管撑一端进行预应力补偿,确保预应力值,以减小基坑1变形量。
在一些实施例中,为确保钢支撑3稳定:钢支撑3在拼装时,轴线偏差≤2cm,并保证支撑接头的承载力符合设计要求;钢支撑3端部设Φ10钢筋吊环,通过钢丝绳或钢筋连系在工法桩2上,以防坠落,同时用于微调的钢楔也应点焊连接,防止坠落;采用人工开挖支撑附近土方,防止机械碰撞支撑;加强对钢支撑3轴力监测,根据支撑轴力监测情况,决定是否加强支撑。
优选地,在钢支架施工过程中,在第一次加预应力后12小时内观测预应力损失及墙体水平位移,并复加预应力至设计要求值;当昼夜温差过大,导致支撑预应力损失时,在当天低温时段复加预应力至设计要求值;当第二层支撑安装并施加预应力后,对第一层支撑复加预应力;当墙体水平位移速率超过警戒值时,可适量增加支撑轴力以控制变形,但复加后的支撑轴力必须满足设计安全度要求;当轴力损失大于3%时,按规定复加轴力;保证支撑与接触面为面接触,防止局部压应力过大而失稳;
当基坑1施工完成后拆除钢支撑3,钢支撑3拆除应随结构施工进程分段分层拆除。
在本申请的另一可选实施例中,压顶梁基槽开挖完成后,在基槽底部铺设70mm厚碎石、上铺黄砂作为底模,在混凝土强度达到预设强度后拆除模板,然后,进行基坑1土方开挖。压顶梁的具体施工步骤包括:土方开挖→基底处理→绑扎钢筋→支设模板→浇筑混凝土→拆除模板。
在本申请的另一可选实施例中:A区1.1、B区1.2和C区1.3分段进行开挖,每段开挖预设至预设支撑位置时,进行钢管支撑施工,每段长度为20-25米。
以某区域(例如A区1.1域)对应的基坑1为二层地下室为例,对二层地下室基坑1进行施工时,在竖向将该区域划分为六层,在基坑1长度方向划分为多段(不少于三段,本实施例为5段),第一、二、三段的第一层土方开挖完成后进行第一段的第一道钢支撑施工;第一、二段的第二、三层土方开挖完成后进行第一段的第二道钢管支撑,第一流水段继续开挖至基坑1底部,以此类推至基坑1土方开挖完成。基坑1开挖前要进一步确认地下水位,必要时坑内可适当增加疏干井。同时基坑1开挖纵向分段长度、坡度、分层厚度和支撑架设时机应根据监测数据综合考虑并动态调整。在基坑1全断面进行斜向分层开挖,二道钢支撑根据土方施工进行同步跟进,详见图1。
在本实施例中,土方开挖完成针对基坑1基底可能存在部分溶洞,底板垫层施工前应对基底进行扫描检测,确认无溶洞后再进入下道工序施工。应确保基底暴露时间不大于24小时。开挖过程中,基坑1内明水以及雨水等应及时排掉,基坑1底部四周设截水槽,且应根据实际情况设置集水坑,利于基底积水排出。
在一些实施例中,A区1.1采用直径1000mm的微扰动工法桩,间距750mm,两工法桩2之间搭接距离为250mm,内插型钢9(H700x300x13x24)兼作围护结构及止水帷幕。
B区1.2采用直径900mm的微扰动工法桩,间距600mm,两工法桩2之间搭接距离搭接300mm,内插型钢9隔一插一(H700x300x13x24)兼作围护结构及止水帷幕,该区对应的基坑1为一层地下室,设置一道预应力钢管支撑。
C区1.3采用直径1000mm的微扰动工法桩,间距750mm,两工法桩2之间搭接距离为250mm,内插型钢9(H700x300x13x24)兼作围护结构及止水帷幕,设置两道预应力钢管支撑。
在本申请另一可选实施例中,钻头包括:钻杆,上端连接钻机主轴。
切削叶片,切削叶片设置于钻杆的下端,切削叶片向钻杆上呈弧形弯曲,并在钻杆的截面方向上向一侧弯曲。
截齿,多个截齿固连在切削叶片上,且多个截齿沿切削叶片的长度方向等距分布;出浆口,出浆口设置于钻杆对应切削叶片处。自由叶片,设置于切削叶片上方,沿钻杆径向伸出,并与所述钻杆转动连接;搅拌叶片,设置于所述自由叶片叶片上方,并沿所述钻杆径向伸出,且相对所述钻杆截面具有一定角度。为解决桩机入岩问题,对工法桩2施工所使用的钻头进行改装,改进后具有如下优点:切削和搅拌能力强,减少了对周边土体的拖带作用,原理如同隐形钢护筒;钻杆为中空杆体,并设有出浆口,可使搅拌过程中的浆液压力与地层压力平衡,避免了浆液压力不断增高而对周边地层产生较大侧压。叶片垂直度高,进而减小搅拌阻力和对周边地层的扰动。喷浆压力可控,不需要空气压力辅助。设备自重轻,钻头底端下压压力可全程数控,主机与钻杆在地面形成的超载远小于三轴工法桩桩机。更进一步,截齿向钻机的转动方向倾斜,提高入岩能力。
喷浆口设置在切削叶片中间,另在切削叶片端部另设置喷浆口,通过喷浆或喷水措施,降低施工过程叶片端部的土体强度。自由叶片和钻杆转动连接,不跟随钻杆和搅拌土体运动,既提高了切削能力,又可有效防治黏土粘附钻孔和泥球的形成。搅拌叶片主要用于提高土体搅拌质量。钻杆与各叶片连接范围为圆形,上部通过切割工艺在外表面形成三个直面,目的是利于搅拌浆液从多边形与圆形的空隙外排。
在本实施例中,工法桩施工之前,需进行监测验证加固效果。并根据实际情况对部分基础部位地基进行注浆加固,同时在施工过程中根据厂房变形情况进行跟踪加固。
在本申请的另一可选实施例中,如果桩位碰到中风化岩层的岩芯强度大于15Mpa时,需提前进行引孔10,引孔10直径200mm,引孔10为4个,其中一个引孔10与工法桩2同心布置,另外三个引孔10关于工法桩2轴向阵列分布;完成引孔10后按单孔微扰动工法桩施工工艺流程进行施工。
在工法桩2桩身两端处2米内采用二次搅拌,其余为一次搅拌施工工艺,以确保桩体泥土充分的搅拌。其中,水泥浆液配合比为0.8~1.0,备好的浆液应不停地搅拌,使其均匀稳定,不得离析或停置时间过长,超过2h的浆液不得使用;浆液倒入集料时应加筛过滤,以免浆内结块,损坏泵体。
搅拌机械的搅拌头的宽度与搅拌轴的夹角及搅拌头的回转数,提升速度、搅拌轴长度应相互匹配,以确保搅拌深度范围内土体的任何一点均能经过20次以上搅拌。压浆阶段输浆管道不能堵塞,不允许发生断浆现象,全桩须注浆均匀,不得发生土浆夹心层。发现管道堵塞,应立即停泵处理。待处理结束后立即把搅拌钻具上提和下沉1.0m后方能继续注浆,等10~20秒恢复向上提升搅拌,以防断桩发生。为防止现场停电情况发生,现场备用1台发电机。
在本申请的另一可选实施例中,内插型钢9采用Q235B,H700×300×13×24mm型钢密插或隔一插一(即与工法桩2施作顺序相同),工法桩2施工结束后2小时内完成型钢的插入,施工流程为:净空高度受限打拔内插型钢9需要分段,确定型钢总长后,选配内插型钢9。用侧夹锤对焊接内插型钢9进行吊装对口、点固焊,为防止焊接变形,每个接头采用两人对称施焊,焊接方向由中间向两边。完成接头焊接后,用侧夹锤打入高处操作面500mm,插打时须确保垂直。焊接接头的位置应避免在型钢受力较大处,相邻型钢的接头竖向位置宜相互错开,错开距离不宜小于lm。根据设计图纸、用水准仪引放到定位型钢上、根据定位型钢与内插型钢9顶标高的高度差,在定位型钢上搁置槽钢,焊
Figure BDA0003131571280000131
吊筋控制内插型钢9顶标高,误差控制在±5cm以内。待水泥土工法桩2达到一定硬化时间后,将吊筋与沟槽定位型钢撤除。
在本申请的另一可选实施例中,需要对基坑1支护变形进行监测,根据设计图纸设置位移监测的基准点,通过基准点使监测点8形成独立平面坐标系,基准点应设置在变形区域以外、位置稳定、易于长期保存的地方,(含方位定向点)不应少于3个,工作基点可根据需要设置;基准点应便于检核校验;通视条件好,应方便后续采用常规测量手段进行联测。
监测点8按设计图纸布点位置在基坑1四周基坑1边坡顶部上设置,测点应尽量布设在基坑1圈梁、工法桩2或挡土墙的顶部等较为固定的地方,以设置方便,不易损坏,且能真实反映基坑1支护顶部的侧向变形为原则;在基坑1短边的中点,基坑1阳角处,基坑1长边每约20m设一测点。
上述监测点8的监测项目包括:深层土体位移监测;基坑1周边地表沉降(地表水平位移监测);建筑物监测点8(既有建筑物监测);水位监测。
在一些实施例中,为保证基坑1边坡及坑底质量,边坡随挖随修,保证边坡面稳定;对坑底超挖的地方,必须采用原状土或是碎石回填压实;为减少坑底暴露时间,在进行下道工序前使用彩条布遮盖保护;基坑1到位后,立即隔断该段通行,防止坑底受扰动和破坏。基坑1开挖完成后,要组织尽快进行底板施作,分阶段及时回填基坑1周边土方,防止坑底受扰动和破坏。
综上所述,本发明提供了一种基坑钢支撑体系的施工工法,对基坑1进行分层、分段式施工,基坑1开挖过程中及时施作钢支撑3,并对钢支撑3进行预应力施加,使其持续受力,保留支撑以抵抗侧向水土压力,以此提高基坑1开挖过程的稳定性。钢支撑3上设置伺服系统进行轴力自动补偿,系统能根据设定好的轴力进行补偿与卸载,保证轴力处于一个稳定水平,从而保证基坑1和既有建筑的安全。除此之外,在基坑1上设置监测点8,对坑顶变形、水位管、深层土体位移、既有建筑物变形、钢管支撑轴力等数据进行监测,以此保证基坑1施工的安全性。
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、改进等,均在本发明待批权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基坑钢管支撑体系的施工工法,其特征在于,所述工法包括:
微扰动工法桩施工:在基坑边缘施作工法桩;
压顶梁施工:根据设计图纸放样,进行压顶梁基槽开挖,在基槽内支设模板,将捆扎后的钢筋骨架置入并浇注混凝土;
基坑土方开挖:在混凝土强度达到一定强度后拆除模板,测量放样后挖掘至第一道钢管支撑预设位置,并沿基坑四周修筑排水沟及集水坑;
钢围檩施工:基坑开挖至预设支撑位置后,钢托板焊接在围护型钢上,使钢托板安装在同一平面,将各段钢围檩吊装在钢托板上,并将各段钢围檩焊接成整体;
第一道钢管支撑施工:钢支撑架设前根据基坑宽度进行拼装,并通过吊装设备提升至预设位置,将钢支撑一端的活络端头拉出并顶住钢围檩,并通过活络端头对钢支撑施加预应力;
基坑土方开挖:对基坑进行分层分段开挖,待基坑开挖至预设地下室底板垫层底部标高位置后,进行地下室底板施工,施工后拆除第一道钢管支撑。
2.根据权利要求1所述的基坑钢管支撑体系的施工工法,其特征在于,将呈工字型分布的基坑分为A区、B区和C区,其中基坑上部为A区、下部为B区,中间部分为C区,按A-C的顺序对依次进行工法桩施工。
3.根据权利要求2所述的基坑钢管支撑体系的施工工法,其特征在于,A区、B区和C区的至少一者所对应的区域为二层地下室基坑;
对二层地下室基坑进行施工时,对基坑进行第二道钢管支撑施工:基坑开挖至预设第二道钢管支撑位置后,钢托板焊接在围护型钢上,使钢托板安装在同一平面,将各段钢围檩吊装在刚托板上,并将各段钢围檩焊接成整体;钢支撑架设前根据基坑宽度进行拼装,并通过吊装设备提升至预设位置,将钢支撑一端的活络端头拉出并顶住钢围檩,并通过活络端头对钢支撑施加预应力;
第二层地下室施工:对基坑基坑所对应的第二层地下室的底板进行施工,施工完成后,拆除第二道钢管支撑;当第二层地下室的机构施工完成后,拆除第一道钢管支撑。
4.根据权利要求1所述的基坑钢管支撑体系的施工工法,其特征在于,所述活络端头包括:
容纳槽,所述容纳槽对应固连在所述钢支撑端部;
活动端头,所述活动端头沿所述钢支撑长度方向滑动伸缩于所述容纳槽内;
锚板,所述锚板固连在所述活动端头相对于所述钢支撑的一端;
液压缸,所述液压缸对应连接在所述活动端头和所述容纳槽之间,以驱动所述活动端头沿所述钢支撑长度方向伸缩。
5.根据权利要求4所述的基坑钢管支撑体系的施工工法,其特征在于,所述液压缸通过伺服系统进行控制,所述伺服系统包括:
监测装置,所述监测装置对所述钢支撑的轴力进行实时监测;
主控制柜,所述主控制柜电性连接所述监测装置,并根据所述监测装置的监测数据对液压系统进行控制;
液压系统,所述液压系统对应连接所述液压缸,为所述液压缸提供驱动力;
无线操作模块,所述无线操作模块通讯连接所述主控制柜,以向所述主控制柜发送控制命令。
6.根据权利要求1所述的基坑钢管支撑体系的施工工法,其特征在于,压顶梁基槽开挖完成后,在基槽底部铺设70mm厚碎石、上铺黄砂作为底模,在混凝土强度达到预设强度后拆除模板,然后,进行基坑土方开挖。
7.根据权利要求2所述的基坑钢管支撑体系的施工工法,其特征在于,
所述A区和所述B区沿相反方向同时进行分层分段进行基坑开挖,所述C区在所述A区和所述B区施工完成后沿所述A区和所述B区任意一者的施工方向分层进行基坑开挖。
8.根据权利要求7所述的基坑钢管支撑体系的施工工法,其特征在于,
所述A区、所述B区和所述C区分段进行开挖,每段开挖预设至预设支撑位置时,进行钢管支撑施工。
9.根据权利要求8所述的基坑钢管支撑体系的施工工法,其特征在于,所述A区、所述B区和所述C区每层的开挖深度不大于2米。
10.根据权利要求9所述的基坑钢管支撑体系的施工工法,其特征在于,对二层地下室基坑进行施工时,在基坑竖向将其对应的区域划分为六层,在基坑长度方向划分为五段,其中第一层和第六层在整个基坑范围内进行开外,第二层至第五层开挖过程中,每层开挖的开挖范围向前延伸一段;
第一、二、三段的第一层土方开挖完成后进行第一段的第一道钢支撑施工;第一、二段的第二、三层土方开挖完成后进行第一段的第二道钢管支撑,第一流水段继续开挖至基坑底部,以此类推至基坑土方开挖完成。
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