CN114457810A - 基于永临结合的基坑内支撑体系及其构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于永临结合的基坑内支撑体系及其构建方法。目前基坑内支撑以临时结构为主，在主体结构施做期间，临时支撑同步拆除，不但形成建筑垃圾，还可能引发安全隐患。本发明临时立柱采用钢管柱，采用后浇柱对临时立柱进行包封，临时立柱表面焊接栓钉，与后浇柱、各层板纵梁进行有效连接，水平内支撑与结构板与基坑腰梁的连接，采用预埋钢板或钢筋接驳器进行处理。本发明将基坑临时内支撑体系转换成永久受力结构，避免常规临时钢管柱存在表面锈蚀引起的耐久性问题，确保地下结构安全与长期稳定，避免后期既有基坑支护体系的拆除。

Description

基于永临结合的基坑内支撑体系及其构建方法

技术领域

本发明属于地下工程技术领域，具体涉及基于永临结合的基坑内支撑体系及其构建方法。

背景技术

目前，随着各地城市轨道交通线路埋深的逐渐加大、TOD开发与站城一体化的普及，各类深大基坑越来越普遍，如成都轨道交通第四期建设规划或西安轨道交通第三期建设规划线路，出现了很多超深基坑地铁车站，有些车站基坑深度甚至超过40m(地下6层站)，如还是沿用以临时支护结构为主的常规基坑支护设计理念，临时工程量大、工期长、经济性差，同时存在一定的实施风险，不符合绿色、低碳、环保的基本设计理念。

一般情况下，目前基坑内支撑无论是立柱还是水平内支撑，都以临时结构型式为主，在主体结构施做期间，临时支撑同步拆除，不但形成了很多建筑垃圾，增加了工程投资，同时增加了工作流程与界面管理，而且支撑拆除期间还可能引发安全隐患，深大基坑工程尤其突出。因此应基于永临结合理念，根据永久结构的布置要求合理地设计基坑支护体系，将基坑工程的内支撑体系融入到永久结构中，避免后期既有基坑支护体系的拆除，按照绿色、低碳方式开展全生命周期方案设计。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供基于永临结合的基坑内支撑体系及其构建方法，以解决背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

基于永临结合的基坑内支撑体系具体为：在基坑拟开挖区域四周设置有围护结构，所述围护结构顶部施作冠梁；

当基坑宽度大于等于10m，在基坑中部位置施做临时立柱，所述临时立柱支撑在提前施做的立柱桩上；

基坑内设置有水平内支撑，所述水平内支撑位置满足地下结构中板与顶板布置要求，所述水平内支撑融入永久结构板后采用下翻梁形式，所述下翻梁梁底突出结构板距离不超过0.5倍的板厚度；

所述水平内支撑两侧面预埋钢筋接驳器，所述钢筋接驳器与结构板受力钢筋连接，实现水平内支撑与结构板之间的刚性连接；水平内支撑与结构板的接触面上凿毛并涂刷界面剂，保证良好的叠合效果；

所述水平内支撑与围护结构连接部位设置腰梁，第一道腰梁与所述冠梁合并设置；所述腰梁上预埋钢筋接驳器或钢板，实现水平内支撑与侧墙的刚性连接；

水平内支撑与临时立柱的连接，在临时立柱对应位置采用栓钉进行刚性连接；后浇结构柱采用后浇形式将临时立柱包封处理，与临时立柱形成整体受力构件；

临时立柱表面焊接栓钉，将后浇结构柱与临时立柱锚固连接，所述栓钉沿临时立柱轴向与环向均匀布置；在各层结构板顶面与底面处设置钢腋角；

所述水平内支撑采用砼八字撑，沿基坑纵向与临时立柱、后浇结构柱间距、位置均保持一致；

后浇结构柱与地下结构底板、中板及顶板连接处分别设置底纵梁、中纵梁与顶纵梁，所述后浇结构柱与纵梁位置对应，沿地下结构纵向按一定间距布置；

所述顶板上施作防水层，顶板上方回填土；基坑在地表以下3m范围内结构需凿除处理，并采用符合要求的回填土压实处理。

基于永临结合的基坑内支撑体系的构建方法，包括如下步骤：

步骤一：基坑开挖与内支撑体系架设

1.1根据设计要求，在基坑拟开挖区域四周打设围护结构与基坑立柱桩，并在立柱桩位置打设临时立柱，所述临时立柱位于基坑中部，沿基坑纵向按一定间距布置，随后进行基坑开挖施工；

1.2首先沿基坑四周放坡线进行开挖，在放坡线坡顶位置处施作坡顶挡墙，开挖至一定深度后在围护结构顶部施作冠梁；

1.3根据随挖随撑的基本原则，在基坑一定深度位置及时施作腰梁和第一道水平内支撑，通过在围护结构上预埋钢筋接驳器实现腰梁与围护结构的刚性连接，通过在腰梁上预埋钢板实现腰梁与水平内支撑的刚性连接；

1.4临时立柱与水平内支撑相交位置处，将水平内支撑钢筋绕临时立柱圆周方向绑扎、并在临时立柱圆周方向按一定环纵向间距布置栓钉，并在水平内支撑两侧预埋钢筋接驳器，随后立模并进行砼浇筑；

1.5根据竖向分层、纵向分段的开挖步序要求，进行基坑纵向放坡开挖，及时施作第二道腰梁、架设第二道水平内支撑，直至开挖至基坑底部，严格控制基坑底线8不超挖，距离坑底0.5m范围必须采用人工开挖；

1.6基坑开挖至坑底后，对坑底进行清理，场地平整，最后进行素砼垫层施工，对坑底及时进行封闭处理；

步骤二：地下结构浇筑与临时支撑体系转换

2.1在基坑底部已施作垫层上面敷设防水层、绑扎底板钢筋，在底板中部位置绑扎底纵梁钢筋，并于底板及底纵梁范围内的临时立柱表面焊接栓钉，达到结构刚接与整体受力要求；

2.2进行底板与底纵梁浇筑施工，沿基坑纵向按一定间距设置施工缝或后浇带；

2.3沿围护结构内侧敷设防水层，绑扎侧墙钢筋并浇筑侧墙结构，直至浇筑至中板以下一定高度；

2.4将中板两端钢筋与腰梁预埋钢板焊接、将中板内的结构板受力钢筋与水平内支撑两侧预埋的钢筋接驳器连接，水平内支撑的内支撑加强钢筋通过钢筋接驳器与中板内的结构板受力钢筋有效连接；水平内支撑内部设置有内支撑受力钢筋，内支撑加强钢筋设置于所述内支撑受力钢筋中间位置；

2.5在中纵梁范围内的临时立柱表面焊接栓钉，将水平内支撑与中板接触面凿毛并涂抹界面剂，随后将侧墙、中板、中纵梁进行整体浇筑，水平内支撑成为中板下翻梁，形成整体受力体系；

2.6重复以上2.3-2.5步骤，完成其余侧墙、顶板与顶纵梁的浇筑施工；

2.7将地下各层结构板之间的临时立柱表面按一定环纵向间距焊接栓钉，临时立柱与各层结构板相交位置处设置钢腋角，随后进行后浇结构柱的施工；

2.8在顶板上施做防水层，随后进行顶板上方回填土施工，期间地表以下2m范围内结构需要提前凿除；

2.9根据城市道路或绿化要求，进行路面恢复施工。

本发明的有益效果：

1)本发明针对基坑内支撑体系一般采用临时支撑体系，在主体结构施做期间需要陆续拆除的情况，在基坑支护结构方案设计阶段，将临时立柱与水平向内支撑作为永久结构的一部分，采用后浇柱对临时立柱进行包封，采用叠合构件形式将水平砼支撑调整为结构板的一部分(如下翻梁)，由于临时立柱采用钢管柱，因此在其表面焊接栓钉，与后浇柱、各层板纵梁进行有效连接，水平砼内支撑与结构板与基坑腰梁的连接，采用预埋钢板或钢筋接驳器进行处理，满足整体受力要求，实现将基坑临时内支撑体系转换成永久受力结构的目的；

2)本发明利用后浇柱与临时立柱的叠合柱形式作为地下结构竖向支撑构件，可以避免常规临时钢管柱存在表面锈蚀引起的耐久性问题，确保地下结构安全与长期稳定；

3)本发明实施过程中使用的基坑支护结构、叠合构件连接、纵梁、地下结构等均为常规类型，便于加工制造；

4)本发明工艺简单、施工简便，具有较高的经济效益和社会效益，在城市轨道交通、铁路、市政隧道等既有隧道跨越工程中有广泛的应用前景。

附图说明

图1为主体结构施作阶段地下结构横断面图；

图2为基坑开挖阶段内支撑与临时立柱布置图；

图3为内支撑与结构板叠合布置平面图；

图4为主体结构施作阶段地下结构纵断面图；

图5为内支撑与结构板连接大样图；

图6为钢管柱与中楼板梁节点大样图；

图7为A-A剖面图；

图8为钢腋角大样图；

图中，1-围护结构，2-坡顶挡墙，3-放坡线，4-冠梁，5-腰梁，6-水平内支撑，7-临时立柱，8-基坑底线，9-底板，10-底纵梁，11-侧墙，12-中板，13-中纵梁，14-顶板，15-顶纵梁，16-后浇结构柱，17-回填土，18-内支撑受力钢筋，19-结构板受力钢筋，20-内支撑加强钢筋，21-钢筋接驳器，22-界面剂，23-栓钉，24-钢腋角。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

本发明针对基坑内支撑体系一般采用临时支撑体系，在主体结构施做期间需要陆续拆除的情况，在基坑支护结构方案设计阶段，将临时立柱与水平内支撑作为永久结构的一部分，实现将基坑临时内支撑体系转换成永久受力结构的目的；

如图1、图2所示，基坑拟开挖区域四周设置有围护结构1，围护结构1顶部施作冠梁4；当基坑宽度大于等于10m时，可考虑在基坑中部位置施做临时立柱7，临时立柱7支撑在提前施做的立柱桩上；临时立柱7一般以钢管柱为主，也可采用槽钢柱或型钢柱等；

如图3所示，基坑内设置有水平内支撑6，水平内支撑6位置需满足地下结构中板12与顶板14布置要求，水平内支撑6融入永久结构板后可按下翻梁形式考虑，下翻梁梁底突出结构板距离一般不超过0.5倍的板厚度；

如图5所示，水平内支撑6两侧面预埋钢筋接驳器21，钢筋接驳器21与结构板受力钢筋19连接，实现水平内支撑6与结构板之间的刚性连接；水平内支撑6与结构板的接触面上凿毛并涂刷界面剂22，保证良好的叠合效果；

水平内支撑6与围护结构1连接部位设置腰梁5，第一道腰梁5与冠梁4可合并设置；腰梁5上预埋钢筋接驳器或钢板，实现水平内支撑6与地下结构侧墙11的刚性连接；腰梁5包含在地下结构侧墙11轮廓范围内；

考虑临时立柱7位置必须满足地下结构永久结构柱的布置要求，后浇结构柱16采用后浇形式将临时立柱7包封处理，形成整体受力构件；水平内支撑6与临时立柱7采用整体浇筑刚性连接；后浇结构柱16比临时立柱7半径至少大250mm；

地下结构各层结构板与相应位置纵梁、侧墙需要整体浇筑，为此需要提前做好临时立柱7位置处栓钉23的焊接、水平内支撑6与中板12、顶板14结合部位钢筋接驳器21连接与接触面凿毛处理等准备工作；

如图6所示，后浇结构柱16与临时立柱7的连接，主要通过临时立柱7表面焊接的栓钉23进行锚固；如图7所示，栓钉23沿临时立柱7轴向与环向均匀布置，栓钉23每层布置16个，沿钢管周长均匀布置，栓钉23直径20mm，长度100mm，焊接于管壁上；各层结构板位置处，沿临时立柱7轴向销钉23间距加密，同时在各层结构板顶面与底面处设置钢腋角24，如图8所示；

水平内支撑6采用砼八字撑，沿基坑纵向与临时立柱7、后浇结构柱16间距、位置均保持一致；

如图4所示，后浇结构柱16与地下结构底板9、中板12及顶板14连接处分别设置底纵梁10、中纵梁13与顶纵梁15；后浇结构柱16与纵梁位置对应，沿地下结构纵向按一定间距布置；一般临时立柱7与后浇结构柱16纵向间距与水平内支撑6纵向间距匹配。

顶板14上施作防水层，顶板上方回填土，恢复路面结构；基坑在地表以下3m范围内结构需凿除处理，并采用符合要求的回填土17压实处理。

基于永临结合的基坑内支撑体系的构建方法，包括如下步骤：

步骤一：基坑开挖与内支撑体系架设

1.1根据设计要求，在基坑拟开挖区域四周打设围护结构1与基坑立柱桩，并在立柱桩位置打设临时立柱7，临时立柱7一般位于基坑中部，沿基坑纵向按一定间距布置，随后开始施工降水，进行管线迁改等前期准备工作，随后进行基坑开挖施工；

1.2首先沿基坑四周放坡线3进行开挖，在放坡线3坡顶位置处施作坡顶挡墙2，开挖至一定深度后在围护结构1顶部施作冠梁4；

1.3根据随挖随撑的基本原则，在基坑一定深度位置及时施作腰梁5和第一道水平内支撑6，通过在围护结构1上预埋钢筋接驳器实现腰梁5与围护结构1的刚性连接，通过在腰梁5上预埋钢板实现腰梁5与水平内支撑6的刚性连接；

1.4临时立柱7与水平内支撑6相交位置处，将水平内支撑6钢筋绕临时立柱7圆周方向绑扎、并在临时立柱7圆周方向按一定环纵向间距布置栓钉23，并在水平内支撑6两侧预埋钢筋接驳器21，随后立模并进行砼浇筑；

1.5根据竖向分层、纵向分段的开挖步序要求，进行基坑纵向放坡开挖，及时施作第二道腰梁5、架设第二道内支撑6，直至开挖至基坑底部，严格控制基坑底线8不超挖，距离坑底0.5m范围必须采用人工开挖；

1.6基坑开挖至坑底后，对坑底进行清理，场地平整，最后进行素砼垫层施工，对坑底及时进行封闭处理；

步骤二：地下结构浇筑与临时支撑体系转换

2.1在基坑底部已施作垫层上面敷设防水层、绑扎底板9钢筋，在底板9中部位置绑扎底纵梁10钢筋，并于底板9及底纵梁10范围内的临时立柱7表面焊接栓钉23，达到结构刚接与整体受力要求；

2.2进行底板9与底纵梁10浇筑施工，沿基坑纵向按一定间距设置施工缝或后浇带；

2.3沿围护结构1内侧敷设防水层，绑扎侧墙11钢筋，并浇筑侧墙11结构，直至浇筑至中板12以下一定高度；

2.4将中板12两端钢筋与腰梁5预埋钢板焊接、将中板12内的结构板受力钢筋19与水平内支撑6两侧预埋的钢筋接驳器21连接，水平内支撑6的内支撑加强钢筋20通过钢筋接驳器21与中板12内的结构板受力钢筋19有效连接；水平内支撑6内部设置有内支撑受力钢筋18，内支撑加强钢筋20设置于内支撑受力钢筋18中间位置；

2.5在中纵梁13范围内的临时立柱7表面焊接栓钉23，将水平内支撑6与中板12接触面凿毛并涂抹界面剂22，随后将侧墙11、中板12、中纵梁13进行整体浇筑，水平内支撑6成为中板12下翻梁，形成整体受力体系；

2.6重复以上2.3-2.5步骤，完成其余侧墙11、顶板14与顶纵梁13的浇筑施工；

2.7将地下各层结构板之间的临时立柱7表面按一定环纵向间距焊接栓钉23，临时立柱7与各层结构板相交位置处设置钢腋角24，随后进行后浇结构柱16的施工；

2.8在顶板14上施做防水层，随后进行顶板上方回填土17施工，期间地表以下2m范围内结构需要提前凿除；

2.9根据城市道路或绿化要求，进行路面恢复施工。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (2)

1.基于永临结合的基坑内支撑体系，其特征在于：基坑拟开挖区域四周设置有围护结构(1)，所述围护结构(1)顶部施作冠梁(4)；

当基坑宽度大于等于10m，在基坑中部位置施做临时立柱(7)，所述临时立柱(7)支撑在提前施做的立柱桩上；

基坑内设置有水平内支撑(6)，所述水平内支撑(6)位置满足地下结构中板(12)与顶板(14)布置要求，所述水平内支撑(6)融入永久结构板后采用下翻梁形式，所述下翻梁梁底突出结构板距离不超过0.5倍的板厚度；

所述水平内支撑(6)两侧面预埋钢筋接驳器(21)，所述钢筋接驳器(21)与结构板受力钢筋(19)连接，实现水平内支撑(6)与结构板之间的刚性连接；水平内支撑(6)与结构板的接触面上凿毛并涂刷界面剂(22)，保证良好的叠合效果；

所述水平内支撑(6)与围护结构(1)连接部位设置腰梁(5)，第一道腰梁(5)与所述冠梁(4)合并设置；所述腰梁(5)上预埋钢筋接驳器或钢板，实现水平内支撑(6)与侧墙(11)的刚性连接；

水平内支撑(6)与临时立柱(7)的连接，在临时立柱(7)对应位置采用栓钉(23)进行刚性连接；后浇结构柱(16)采用后浇形式将临时立柱(7)包封处理，与临时立柱(7)形成整体受力构件；

临时立柱(7)表面焊接栓钉(23)，将后浇结构柱(16)与临时立柱(7)锚固连接，所述栓钉(23)沿临时立柱(7)轴向与环向均匀布置；在各层结构板顶面与底面处设置钢腋角(24)；

所述水平内支撑(6)采用砼八字撑，沿基坑纵向与临时立柱(7)、后浇结构柱(16)间距、位置均保持一致；

后浇结构柱(16)与地下结构底板(9)、中板(12)及顶板(14)连接处分别设置底纵梁(10)、中纵梁(13)与顶纵梁(15)，所述后浇结构柱(16)与纵梁位置对应，沿地下结构纵向按一定间距布置；

所述顶板(14)上施作防水层，顶板(14)上方回填土；基坑在地表以下3m范围内结构需凿除处理，并采用符合要求的回填土(17)压实处理。

2.基于永临结合的基坑内支撑体系的构建方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：基坑开挖与内支撑体系架设

1.1根据设计要求，在基坑拟开挖区域四周打设围护结构(1)与基坑立柱桩，并在立柱桩位置打设临时立柱(7)，所述临时立柱(7)位于基坑中部，沿基坑纵向按一定间距布置，随后进行基坑开挖施工；

1.2首先沿基坑四周放坡线(3)进行开挖，在放坡线(3)坡顶位置处施作坡顶挡墙(2)，开挖至一定深度后在围护结构(1)顶部施作冠梁(4)；

1.3根据随挖随撑的基本原则，在基坑一定深度位置及时施作腰梁(5)和第一道水平内支撑(6)，通过在围护结构(1)上预埋钢筋接驳器实现腰梁(5)与围护结构(1)的刚性连接，通过在腰梁(5)上预埋钢板实现腰梁(5)与水平内支撑(6)的刚性连接；

1.4临时立柱(7)与水平内支撑(6)相交位置处，将水平内支撑(6)钢筋绕临时立柱(7)圆周方向绑扎、并在临时立柱(7)圆周方向按一定环纵向间距布置栓钉(23)，并在水平内支撑(6)两侧预埋钢筋接驳器(21)，随后立模并进行砼浇筑；

1.5根据竖向分层、纵向分段的开挖步序要求，进行基坑纵向放坡开挖，及时施作第二道腰梁(5)、架设第二道水平内支撑(6)，直至开挖至基坑底部，严格控制基坑底线(8)不超挖，距离坑底0.5m范围必须采用人工开挖；

1.6基坑开挖至坑底后，对坑底进行清理，场地平整，最后进行素砼垫层施工，对坑底及时进行封闭处理；

步骤二：地下结构浇筑与临时支撑体系转换

2.1在基坑底部已施作垫层上面敷设防水层、绑扎底板(9)钢筋，在底板(9)中部位置绑扎底纵梁(10)钢筋，并于底板(9)及底纵梁(10)范围内的临时立柱(7)表面焊接栓钉(23)，达到结构刚接与整体受力要求；

2.2进行底板(9)与底纵梁(10)浇筑施工，沿基坑纵向按一定间距设置施工缝或后浇带；

2.3沿围护结构(1)内侧敷设防水层，绑扎侧墙(11)钢筋并浇筑侧墙(11)结构，直至浇筑至中板(12)以下一定高度；

2.4将中板(12)两端钢筋与腰梁(5)预埋钢板焊接、将中板(12)内的结构板受力钢筋(19)与水平内支撑(6)两侧预埋的钢筋接驳器(21)连接，水平内支撑(6)的内支撑加强钢筋(20)通过钢筋接驳器(21)与中板(12)内的结构板受力钢筋(19)有效连接；水平内支撑(6)内部设置有内支撑受力钢筋(18)，内支撑加强钢筋(20)设置于所述内支撑受力钢筋(18)中间位置；

2.5在中纵梁(13)范围内的临时立柱(7)表面焊接栓钉(23)，将水平内支撑(6)与中板(12)接触面凿毛并涂抹界面剂(22)，随后将侧墙(11)、中板(12)、中纵梁(13)进行整体浇筑，水平内支撑(6)成为中板(12)下翻梁，形成整体受力体系；

2.6重复以上2.3-2.5步骤，完成其余侧墙(11)、顶板(14)与顶纵梁(13)的浇筑施工；

2.7将地下各层结构板之间的临时立柱(7)表面按一定环纵向间距焊接栓钉(23)，临时立柱(7)与各层结构板相交位置处设置钢腋角(24)，随后进行后浇结构柱(16)的施工；

2.8在顶板(14)上施做防水层，随后进行顶板上方回填土(17)施工，期间地表以下2m范围内结构需要提前凿除；

2.9根据城市道路或绿化要求，进行路面恢复施工。

Images