CN114319389B - 一种城市综合管廊基坑支护施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市综合管廊基坑支护施工方法，用于解决现有技术单一的基坑支护体系在深基坑支护时，强度不够且需要的边坡面积较大的问题，通过微型钢管桩与锚索形成的联合支护体系对基坑进行稳定，配合土钉墙以及承力杆进一步提高支护体系的强度，其施工方法包括如下步骤：降水井施工、土钉墙施工、承力杆施工、钢管桩施工、冠梁施工、锚索施工、验收、综合管廊安装，由于采用了联合支护体系，并不是仅仅靠边坡进行支撑，所以边坡的面积大大减小，锚索对钢管桩形成的支撑墙施加一个向边坡一侧的拉力，降低土层对支撑墙的压力，为基坑提供一个稳定的支撑。

Description

一种城市综合管廊基坑支护施工方法

技术领域

本发明属于综合管廊施工领域，具体涉及一种城市综合管廊基坑支护施工方法。

背景技术

城市管廊就是指“城市地下的市政管绻综合走廊″，即在城市地下建造一种隧道空间，将电力、通讯、燃气、给水、热力、排水等多种管线集约化地铺设隧道空间中，并设有专门的人员出入口、管线出入口、检修口、吊装口及防灾监测监控等系统，形成一种新型的市政公用管线综合设施，实施统一规划、设计、建设与管理；管廊是目前世界上比较先进的基础设施管网布置形式，是城市建设和城市发展的趋势和潮流，是充分利用地下空间的有效手段，通过建设地下综合管廊实现城市基础设施的现代化，达到对地下空间的合理开发利用已经成为国内外共识。

但是随着基坑的深度不断加大，现有技术的单一放坡基坑支护结构需要占用两侧空间更大，在现代城市的施工中难以实现，而且单一放坡的基坑支护结构也不能够满足控制深基坑边坡变形及稳定性的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种城市综合管廊基坑支护施工方法，通过锚索与微型钢管桩协同使用而形成的联合支护体系进行基坑边坡的稳定，这种新型的支护体系强度更高，能够有效的低于边坡变形以及基坑稳定。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种城市综合管廊基坑支护施工方法，包括以下步骤：

降水井施工：通过钻机开挖，先用钻机开孔，确定开孔的位置，继续钻井并不断铺设井管直至预定深度，再下水泵进行排水；

土钉墙施工：先进行边坡的开挖，并对边坡的坡面进行修整，接下来对坡面进行成孔，成孔进行清孔，并安设土钉，随后进行注浆；

钢管桩施工：在基坑底部的管沟两侧的侧壁内垂直设置钢管桩，定位后通过钻孔机进行钻孔，将钢管桩放入钻出后的孔中，并通过注浆机进行注浆；在管沟两侧形成支撑墙，对管沟两侧的土层进行支撑；

冠梁施工：先进行冠梁钢筋绑扎，接下来将冠梁模板支立，再进行冠梁砼浇筑；

锚索施工：通过钻孔机进行钻孔，钻出的孔洞倾斜向下，钻孔后清孔，再将锚索插入孔中，通过灌浆装置进行注浆，锚索的索头固定在冠梁上，待浆液凝固后，对锚索进行张拉。

进一步地，在土钉墙施工的同时进行承力杆的施工，所述承力杆施工：在基坑底部的管沟两侧分别挖出两条安装沟，两条安装沟相互平行，在安装沟中进行钻孔，钻孔后将成型模管插入孔中，直接向成型模管中浇筑混凝土，待混凝土达到设计强度后，取出成型模管，凝固的承力杆与孔壁之间存在一定间隙，通过砂浆进行填实，并回填安装沟。

进一步地，所述土钉墙施工步骤中，为保证注浆饱满，在靠近孔口处设置止浆袋。

进一步地，所述承力杆的位置与钢管桩相互对应，钻孔时穿过承力杆，与承力杆垂直连接。

进一步地，所述成型模管包括：外管、内管、支撑肋，所述内管位于外管中，内管与外管之间设置有支撑肋，所述支撑肋是设置在外管内的凸条，支撑肋的方向与外管的轴线方向平行。

进一步地，所述支撑肋的高度大于外管与内管之间的间距，不同支撑肋的长度均相同，在使用时，向内管中放入圆柱形的模具，支撑肋对模具进行支撑，模具不与内管接触，内管与模具之间存在间隙。

本发明至少具有以下有益效果：

(1)采用锚索与微型钢管桩协同体系支护的方案，不仅解决了由于基坑两侧边坡因场地狭小，单一放坡支护方案无法保证深基坑安全的难题，还有效的保证了周边道路及农田的使用安全。

(2)由于微型钢管桩截面积较小，其抗弯和抗剪能力与钢筋混凝土桩相比较弱，但其与锚索组成联合支护形式，在深基坑中可以共同抵抗来自地表荷载和土体自身的重力，大大提高了基坑边坡的安全性和可靠性

(3)在协同支护体系的基础上配合土钉墙对边坡加固，位于管廊下方设置的承力杆，对微型钢管桩形成的承力墙进行支撑，进一步平衡微型钢管桩的受力，提高对基坑的支撑强度。

附图说明

构成本申请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。

附图中：

图1示意性示出了本发明的施工流程示意图；

图2示意性示出了本发明流程中土钉墙施工的流程示意图；

图3示意性示出了本发明施工后基坑的结构示意图；

图4示意性示出了本发明的使用状态示意图；

图5示意性示出了成型模管的结构示意图；

图6示意性示出了图4中A部分局部放大示意图；

图7示意性示出了图4中B部分局部放大示意图；

图8示意性示出了成型模管的剖视角度的剖面结构示意图；

其中，上述附图包括以下附图标记：

1-综合管廊，2-钢管桩，3-锚索，4-土钉，5-边坡，6-承力杆；

71-外管，72-连接环，73-支撑肋，74-内管，75-连接孔；

8-安装沟，9-模具。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明；除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式；如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系；应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。

实施例

如图1所示的是一种城市综合管廊基坑支护施工方法，用于解决现有技术单一的基坑支护体系在深基坑支护时，强度不够且需要的边坡面积较大的问题，通过微型钢管桩与锚索形成的联合支护体系对基坑进行稳定，配合土钉墙以及承力杆进一步提高支护体系的强度，其施工方法包括如下步骤：降水井施工、土钉墙施工、承力杆施工、钢管桩施工、冠梁施工、锚索施工、验收、综合管廊安装，由于采用了联合支护体系，并不是仅仅靠边坡进行支撑，所以边坡的面积大大减小，锚索对钢管桩形成的支撑墙施加一个向边坡一侧的拉力，降低土层对支撑墙的压力，为基坑提供一个稳定的支撑。

本申请针对已挖出的基坑进行加固，具体的施工方法如下：

a.施工准备：在施工场地进行施工相关设备、材料的准备，并完成施工人员的组织；

b.降水井施工：在测定后的地面通过钻机开挖，先用钻机开孔，确定开孔的位置，继续钻井并不断铺设井管直至预定深度，再下水泵进行排水，通过降水井实现降低地下水位作用或者疏干地下水的作用。

c.土钉墙施工：如图2所示，先进行边坡5的开挖，并对边坡5的坡面进行修整，保证坡面的平直，同时对物料进行准备，主要是土钉4以及钢筋网的制备；对坡面进行成孔，成孔进行清孔，并及时安设土钉4，以防止塌孔，土钉4每隔2m左右设置一个对中支架，使土钉4位于钻孔的轴线上，在距孔口50～70cm处设置一止浆袋，当然，推送土钉4前后均应检查钻孔，如有碎土等堵孔应及时处理，随后拌和水泥砂浆进行注浆，土钉4通常向下倾斜，采用孔底注浆法，注浆管随注浆慢慢拔出，保证注浆管端头始终在浆液内，注浆连续进行，待浆液凝固后，进行下网，也就是将土钉4头通过垫板与钢筋网牢固连接，最后进行喷射面的加工，这种由土体、土钉4和面层组合形成具有自稳能力的挡土结构，能够充分利用土体本身的自稳能力，进行边坡5的稳定。

所述钢筋网的制备是：先将钢筋交叉放置，横竖向钢筋交叉处采用细丝绑扎或点焊连接，钢筋网片之间的搭接长度不小于20cm，先用细丝绑扎，然后点焊。

值得注意的是：为保证注浆饱满，可在靠近孔口处设置止浆袋。

需要说明的是：边坡5的坡度以及成孔方式，本领域技术人员根据具体工况的不同选择现有技术灵活处理，该部分均是成熟的现有技术，不做详细限定。

d.承力杆施工：如图3所示，在基坑底部的管沟两侧分别挖出两条安装沟8，两条安装沟8相互平行，在安装沟8中进行钻孔，钻孔后将成型模管插入孔中，直接向成型模管中浇筑混凝土，待混凝土达到设计强度后，取出成型模管，凝固的承力杆6与孔壁之间存在一定间隙，通过砂浆进行填实，并回填安装沟8。

需要说明的是：由于承力杆6是采用现场直接浇筑成型，而不是预制件组装，不需要开很大的安装沟8也能够实现承力杆6的安装，而且由于是一体成型，也就避免了组装预制件导致的整体强度过低的问题，虽然该步骤需要一定时间等待混凝土达到设定强度，但是该步骤是同土钉4墙施工的步骤同时开展，由于二者之间互不影响，能够大大节约了施工工时，提高了施工效率。

e.钢管桩施工：在基坑底部的管沟两侧的侧壁内垂直设置钢管桩2，钢管桩2采用微型钢管桩2，其安装方式是先通过定位确定安装位置，再通过钻孔机进行钻孔，将钢管桩2放入钻出后的孔中，并通过注浆机进行注浆；在管沟两侧形成支撑墙，对管沟两侧的土层进行支撑。

值得注意的是：钢管桩2的位置与承力杆6相互对应，钻孔时穿过承力杆6，与承力杆6垂直连接，通过承力杆6进行支撑。

f.冠梁施工：冠梁是位于钢管桩顶端的钢筋混凝土连续梁，其作用是把所有的钢管桩2顶端连到一起，防止基坑的管沟顶部边缘产生坍塌，同时通过牛腿承担钢支撑或钢筋混凝土支撑的水平挤靠力和竖向剪力，其施工过程是先进行冠梁钢筋绑扎，接下来将冠梁模板支立，再进行冠梁砼浇筑。

g.锚索施工：通过钻孔机进行钻孔，钻出的孔洞倾斜向下，钻孔后清孔，再将锚索3插入孔中，通过灌浆装置进行注浆，锚索3的索头固定在冠梁上，待浆液凝固后，对锚索3进行张拉。

h.验收：对施工后的施工现场进行验收，达到预定的规格即可进行后续的综合管廊1安装等其他工序。

如图3～4所示，本申请的支护体系是以锚索3、钢管桩2组成的联合支护体系为基础，联合土钉4墙与承力杆6组成的，整个施工剖面可以分成两个部分，一个是上部的边坡5，另一部分是管沟，边坡5通过喷射混凝土面与土钉4的联合使用形成土钉4墙，土钉4墙通过土钉4固定在边坡5上，通过边坡5自身重力以及土钉4的拉力保持边坡5的稳定，管沟部分通过钢管桩2垂直插入土层后形成的支撑墙维持形状，管沟部分更深，受到的土层压力也就越大，如图3所示，支撑墙受到的压力方向是朝向管沟方向的，而锚索3设置在钢管桩2顶部的冠梁上，锚索3安装后会对冠梁施加一个拉力，拉力方向沿索头向外延伸的方向，从而平衡掉部分土层的压力，支护体系更加稳定；土层对支撑墙的压力方向是朝向管沟方向的，而承力杆6位于管沟下方，与钢管桩2的中部垂直连接，通过承力杆6对两侧的钢管桩2进行支撑，进一步地平衡掉土层的压力，使得支撑墙更加稳定；也正是由于采用了这种复合支护体系，相比于传统单一的边坡支护体系，边坡5的面积大大减小，保证了周边道路及农田的使用安全。

由于现有技术的模具并不能实现本申请中对承力杆浇筑的要求，因此采用如图5所示的成型模管进行承力杆的浇筑成型；成型模管是由多段可拆卸的短管连接而成的长管，每段短管侧面靠近端部的位置设置有连接孔75，短管之间通过连接环72连接，连接环72上设置有与连接孔75位置对应的开口，通过销连接将连接环72与连接孔75可拆卸连接，连接环72上有两圈开口，从而能够将两段短管连接起来，由于连接环72将短管接缝位置堵住，使外管71具有更好的一体性。

成型模管不仅能够进行承力杆6的成型，还能够对混凝土结构的承力杆6进行养护，只有经过养护的混凝土才具有更高的强度，具体来说，如图6～7所示，外管71中设置有内管74，外管71与内管74的双层结构提高隔温效果，内管74与外管71之间设置有支撑肋73，支撑肋73是设置在外管71内的凸条，支撑肋73的方向与外管71的轴线方向平行，支撑肋73不仅对内管74进行支撑，保证内管74与外管71轴线重合，而且还能够加强外管71的强度。

进一步地，如图8所示，支撑肋73的高度大于外管71与内管74之间的间距，不同支撑肋73的长度均相同，在使用时，向内管74中放入圆柱形的模具9，支撑肋73对模具9进行支撑，模具9不与内管74接触，内管74与模具9之间存在间隙，当然，模具9也是通过可拆卸连接的短管连接成的长管，该部分是成熟的现有技术，因此不做详细说明。

参照图5所示，对成型模管的使用方法进行说明：

先将成型模管通过连接环72连接成长管，一边连接一边置入钻出的孔中，再将模具9放入内管74中，向模具9中进行浇筑，随后封住模具9的两端，混凝土在模具9中成型，待混凝土拆模后，单独取出模具9，向内管74中通入高温蒸汽，通过高温蒸汽对混凝土进行养护，养护完成后，在依次拆除成型模管，承力杆6与钻出的空隙之间通过水泥泥浆填充，从而完成成型。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成为本领或技术人员所公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种城市综合管廊基坑支护施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

降水井施工：通过钻机开挖，先用钻机开孔，确定开孔的位置，继续钻井并不断铺设井管直至预定深度，再下水泵进行排水；

土钉墙施工：先进行边坡的开挖，并对边坡的坡面进行修整，接下来对坡面进行成孔，成孔进行清孔，并安设土钉，随后进行注浆；

所述土钉墙施工的同时进行承力杆的施工；所述承力杆施工：先在基坑底部的管沟两侧分别挖出两条安装沟，两条安装沟相互平行，在安装沟中进行钻孔，钻孔后将成型模管插入孔中，直接向成型模管中浇筑混凝土，待混凝土达到设计强度后，取出成型模管，凝固成型后的承力杆与孔壁之间存在一定间隙，通过砂浆进行填实，并回填安装沟；

钢管桩施工：在基坑底部的管沟两侧的侧壁内垂直设置钢管桩，定位后通过钻孔机进行钻孔，将钢管桩放入钻出后的孔中，并通过注浆机进行注浆；在管沟两侧形成支撑墙，对管沟两侧的土层进行支撑；

冠梁施工：先进行冠梁钢筋绑扎，接下来将冠梁模板支立，再进行冠梁砼浇筑；

锚索施工：通过钻孔机进行钻孔，钻出的孔洞倾斜向下，钻孔后清孔，再将锚索插入孔中，通过灌浆装置进行注浆，锚索的索头固定在冠梁上，待浆液凝固后，对锚索进行张拉。

2.根据权利要求1所述的一种城市综合管廊基坑支护施工方法，其特征在于：所述承力杆与水平面平行，且垂直于两条安装沟。

3.根据权利要求1所述的一种城市综合管廊基坑支护施工方法，其特征在于：所述承力杆的位置与钢管桩相互对应，安装钢管桩前的钻孔时，穿过承力杆，使钢管桩与承力杆垂直连接。

4.根据权利要求1所述的一种城市综合管廊基坑支护施工方法，其特征在于：所述土钉墙施工步骤中，在靠近孔口处设置止浆袋，以保证注浆饱满。

5.根据权利要求1所述的一种城市综合管廊基坑支护施工方法，其特征在于：所述成型模管包括：外管、内管、支撑肋，所述内管位于外管中，内管与外管之间设置有支撑肋，所述支撑肋是设置在外管内的凸条，支撑肋的方向与外管的轴线方向平行。

6.根据权利要求5所述的一种城市综合管廊基坑支护施工方法，其特征在于：所述支撑肋的高度大于外管与内管之间的间距，不同支撑肋的长度均相同，在使用时，向内管中放入模具，所述支撑肋对模具进行支撑，使得内管与模具之间存在间隙。

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