CN114657998A - 地铁车站深基坑围护结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地铁车站深基坑围护结构及其施工方法，在传统地铁车站明挖法施工的基础上，通过钢外管和混凝土柱芯的结构加强围护桩的刚度及承载能力，再通过桩顶的冠梁及首道混凝土内支撑相连接形成基坑整体围护体系，深基坑内部不再设置其它任何钢支撑或者外拉锚索，避免了频繁安装及拆除支撑的影响，不仅降低了对深基坑稳定性的扰动，而且由于没有多层内支撑的阻碍，大大加快了深基坑的施工进度。本发明解决了现有的基坑内施工的多层或多道内支撑影响施工进度，且安拆繁琐的问题。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种地铁车站深基坑围护结构及其施工方法。
背景技术
目前常用的地铁明挖车站的围护结构一般为钻孔灌注桩(或者地下连续墙)+钢支撑(或者锚索)的组合支护体系。在开挖过程中，需要边开挖支护边进行内支撑或者外锚索的安装施工；在主体结构施工过程中，需要分层分段拆除内支撑或者外锚索，然后再逐段施工主体结构。常规方案的多层或多道内部支撑对开挖支护和主体结构施工均造成很大的交叉干扰，不仅影响施工进度，内部支撑安装及拆除不符合要求时还会造成安全及质量隐患。同时内支撑或外锚索的反复安装与拆除会造成支护体系应力的反复施加和释放，导致周边建构筑物的沉降变形增大，加大周边环境风险，造成基坑围护结构存在变形过大甚至失稳的问题。
另外在岩溶地区，由于存在溶洞空腔，常用的钻孔灌注桩由于采用泥浆护壁，存在泥浆流失无法顺利成孔的问题，常规采用的提前进行溶洞勘察并回填处理的措施不仅费工费时，也存在勘察盲区。采用边钻进边抛填黏土碎石的方式也无法保证填充密实，经常存在孔内泥浆突然大范围流失，钻孔桩塌孔等情况。
发明内容
为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种地铁车站深基坑围护结构及其施工方法，以解决现有的基坑内施工的多层或多道内支撑影响施工进度，且安拆繁琐的问题。
为实现上述目的，提供一种地铁车站深基坑围护结构，包括：
沿所述深基坑的外沿设置一圈的多个混合灌注桩，所述混合灌注桩包括钢外筒和插设于所述钢外筒中的混凝土柱芯，所述钢外筒具有相对的两邻接侧，所述钢外筒还具有面向所述深基坑的背水侧和背向所述深基坑的迎水侧，相邻所述混合灌注桩的钢外筒的迎水侧之间连接有型钢止水锁扣；
冠梁，浇筑于多个所述混合灌注桩的钢外筒的顶部，所述冠梁沿所述深基坑的外沿设置一圈；
一道混凝土内支撑，支撑于所述冠梁的内侧；
锁扣结构，包括连接于所述钢外筒的一邻接侧的公扣件和连接于所述钢外筒的另一邻接侧的母扣件，所述公扣件的远离所述钢外筒的一层形成有防脱翼缘，所述母扣件开设有承插通槽，所述公扣件插设于所述承插通槽内，所述承插通槽的槽口对向延伸形成用于防止所述防脱翼缘滑脱的限位翼缘；以及
传力墙板，包括铺设于多个所述混合灌注桩的钢外筒的背水侧的钢筋网片和混凝土，所述混凝土包覆于所述钢筋网片和所述钢外筒的背水侧，且所述混凝土填充于相邻所述混合灌注桩的钢外筒之间，所述钢外筒的背水侧通过连接杆连接有锚固柱，所述锚固柱埋设于所述混凝土中且连接于所述钢筋网片。
进一步的，所述钢外筒的内部安装有钢筋骨架，所述钢筋骨架埋设于所述混凝土柱芯中。
进一步的，所述母扣件沿所述钢外筒的轴向方向设置，且所述母扣件和公扣件的长度适配于所述钢外筒的长度。
进一步的，所述公扣件的相对两侧分别形成有所述防脱翼缘。
进一步的，所述锚固柱的外侧连接有多块翼缘板，多块所述翼缘板沿所述锚固柱的周向方向间隔设置。
进一步的，所述锚固柱设置于所述钢筋网片的远离所述钢外筒的一侧，所述连接杆穿设于所述钢筋网片。
进一步的，所述钢外筒的两邻接侧分别连接有多根所述连接杆，相邻的两所述混合灌注桩的钢外筒的所述连接杆交叉设置。
本发明提供一种地铁车站深基坑围护结构的施工方法，包括以下步骤：
沿所述深基坑的外沿打设多根钢外筒，使得多根所述钢外筒沿所述深基坑的周向方向设置一圈、钢外筒的一邻接侧的公扣件插设于相邻的钢外筒的另一邻接侧的承插通槽内；
于多根所述钢外筒中灌注混凝土以固结形成多根混合灌注桩；
于多根所述混合灌注桩的顶部浇筑冠梁，使得所述冠梁沿所述深基坑的外沿设置一圈；
于所述冠梁的内侧施工一道混凝土内支撑，使得所述一道混凝土内支撑支撑于所述冠梁的内侧；
开挖所述深基坑，并于多个所述混合灌注桩的钢外筒的背水侧铺设钢筋网片；
将锚固柱通过连接杆连接于所述钢外筒的背水侧，并将所述锚固柱连接于所述钢筋网片；
于所述钢筋网片喷射混凝土，使得所述混凝土包覆于所述钢筋网片、所述钢外筒的背水侧以及所述锚固柱、且所述混凝土填充于相邻所述混合灌注桩的钢外筒之间以固结形成传力墙板。
本发明的有益效果在于，本发明的地铁车站深基坑围护结构，在传统地铁车站明挖法施工的基础上，通过钢外管和混凝土柱芯的结构加强围护桩的刚度及承载能力，再通过桩顶的冠梁及首道混凝土内支撑相连接形成基坑整体围护体系，深基坑内部不再设置其它任何钢支撑或者外拉锚索，避免了频繁安装及拆除支撑的影响，不仅降低了对深基坑稳定性的扰动，而且由于没有多层内支撑的阻碍，大大加快了深基坑的施工进度。同时采用的钢外筒在钻孔灌注桩的施工过程中，可以起到定位、防止浆液流失、阻隔地下水、防止钻孔桩塌孔等作用，有效的保证了围护桩施工安全及质量。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例的地铁车站深基坑围护结构的结构示意图。
图2为本发明实施例的混合灌注桩的剖视图。
图3为本发明实施例的型钢止水锁扣的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
参照图1和图2所示，本发明提供了一种地铁车站深基坑围护结构，包括：多个混合灌注桩1、冠梁2、一道混凝土内支撑3、锁扣结构4和传力墙板5。
多个混合灌注桩1沿深基坑的外沿设置一圈。混合灌注桩1包括钢外筒11和混凝土柱芯12。混凝土柱芯12插设于钢外筒11中。
具体的，钢外筒11具有相对的两邻接侧，此外，钢外筒11还具有面向深基坑的背水侧和背向深基坑的迎水侧。相邻混合灌注桩1的钢外筒11的迎水侧之间连接有型钢止水锁扣111。
单个型钢止水锁扣通过型钢形成U形回环，通过两个组合形成止水锁扣。
具体的，参阅图3所示，型钢止水锁扣111包括连接板1111和拉结板1112。其中，连接板为两块成对设置，且两连接板的板面相对设置。两块连接板1111分别连接于相邻的两钢外筒的外侧。两连接板1111的相对的板面对向延伸形成有所述拉结板1112。拉结板1112的远离连接板的一侧形成勾连部，一拉结板的勾连部嵌合于另一拉结板的勾连部中形成型钢止水锁扣。
冠梁2浇筑于多个混合灌注桩1的钢外筒11的顶部。冠梁2沿深基坑的外沿设置一圈。
一道混凝土内支撑3支撑于冠梁2的内侧。在本发明中，有且只有一道混凝土内支撑，且一道混凝土内支撑设置于深基坑的上部。
锁扣结构4包括公扣件41和母扣件42。
其中，公扣件41连接于钢外筒11的一邻接侧，母扣件42连接于钢外筒11的另一邻接侧。
公扣件41的远离钢外筒11的一层形成有防脱翼缘411。母扣件42 开设有承插通槽。公扣件41插设于承插通槽内。承插通槽的槽口对向延伸形成用于防止所述防脱翼缘411滑脱的限位翼缘。
传力墙板5包括钢筋网片51和混凝土52。
钢筋网片51铺设于多个混合灌注桩1的钢外筒11的背水侧。混凝土52喷射于钢筋网片上。混凝土52包覆于钢筋网片51和钢外筒11的背水侧，且混凝土52填充于相邻混合灌注桩1的钢外筒11之间。钢外筒11的背水侧通过连接杆113连接有锚固柱112。锚固柱112埋设于混凝土52中，且，锚固柱112连接于钢筋网片51。
在本发明中，传力墙板的上部连接于冠梁，传力墙板将单根混合灌注桩联结成一体，能较好的传力。
本发明的地铁车站深基坑围护结构，在传统地铁车站明挖法施工的基础上，通过钢外管和混凝土柱芯的结构加强围护桩的刚度及承载能力，再通过桩顶的冠梁及首道混凝土内支撑相连接形成基坑整体围护体系，深基坑内部不再设置其它任何钢支撑或者外拉锚索，避免了频繁安装及拆除支撑的影响，不仅降低了对深基坑稳定性的扰动，而且由于没有多层内支撑的阻碍，大大加快了深基坑的施工进度。同时采用的钢外筒在钻孔灌注桩的施工过程中，可以起到定位、防止浆液流失、阻隔地下水、防止钻孔桩塌孔等作用，有效的保证了围护桩施工安全及质量。
本发明的地铁车站深基坑围护结构，不仅可以解决频繁架设及拆除支撑所产生的质量及安全隐患，达到快速施工的目的，同时也可以解决围护桩施工过程中遇到的溶洞、地下水等水文地质问题，确保工程主体结构施工及使用安全。
作为一种较佳的实施方式，钢外筒11的内部安装有钢筋骨架。钢筋骨架埋设于混凝土柱芯12中。在钢外筒中灌注混凝土后，有钢筋骨架的加持，使得混合灌注桩的结构强度高、承载能力强。
在本实施例中，锚固柱112的外侧连接有多块翼缘板。多块翼缘板沿锚固柱112的周向方向间隔设置。
在一些实施例中，锚固柱设置于钢筋网片的远离钢外筒的一侧。连接杆穿设于钢筋网片。
每一根钢外筒11的两邻接侧分别连接有多根连接杆113。相邻的两混合灌注桩1的钢外筒11的连接杆113交叉设置。
在本实施例中，母扣件42沿钢外筒11的轴向方向设置，且母扣件 42和公扣件41的长度适配于钢外筒11的长度。公扣件41的相对两侧分别形成有防脱翼缘411。
本发明提供一种地铁车站深基坑围护结构的施工方法，包括以下步骤：
S1：沿所述深基坑的外沿打设多根钢外筒11，使得多根所述钢外筒 11沿所述深基坑的周向方向设置一圈、钢外筒11的一邻接侧的公扣件 41插设于相邻的钢外筒11的另一邻接侧的承插通槽内。
本发明的地铁车站深基坑围护结构，采用混合灌注桩(钻孔灌注桩) 作为基坑的围护结构。混合灌注桩施工时采用全钢管护筒同步钻进。
护筒采用的钢管直径一般在1200～2500mm范围内，特殊情况下可以进行细化调整。护筒的样式根据所在区域的水文、地质不同，分为单钢外筒型、钢外筒+附件型(如型钢止水锁扣、锁扣结构和锚固柱等) 等。单钢外筒型仅为一根混合灌注桩直接使用，仅在接口处采取相关连接措施。钢外筒+附件型为满足止水、加强钢管桩强度及抗剪切能力等需要而设置的相关措施。
单钢外筒型主要用在岩层等地质良好、强度较高的岩石地层。钢管+附件型主要用于地质情况软弱、地下水丰富、基坑深度过大等环境。
单钢外筒型可以随钻头的钻进同步安放钢管桩，也可以将钢管作为钻机的切削刀头提前钻进，然后在钢管内部进行取土作业。
钢外筒+附件型采用振动锤等设备将钢外筒垂直压入，控制好垂直度、钢外筒的中心线等参数，保证锁扣装置位置准确以便相邻钢管之间有效连接。钢外筒的背水侧的连接杆为基坑开挖过程中边开挖边安装，以提高混合灌注桩的强度及抗剪切能力。
S2：于多根所述钢外筒11中灌注混凝土以固结形成多根混合灌注桩 1。
S3：于多根所述混合灌注桩1的顶部浇筑冠梁2，使得所述冠梁2 沿所述深基坑的外沿设置一圈。
待混合灌注桩全部施工完成后，进行桩头凿除，施工桩顶的冠梁，然后施工首道混凝土支撑，形成深基坑钢管混凝土围护体系。
S4：于所述冠梁2的内侧施工一道混凝土内支撑3，使得所述一道混凝土内支撑3支撑于所述冠梁2的内侧。
S5：开挖所述深基坑，并于多个所述混合灌注桩1的钢外筒11的背水侧铺设钢筋网片51。
S6：将锚固柱112通过连接杆113连接于所述钢外筒11的背水侧，并将所述锚固柱112连接于所述钢筋网片51。
S7：于所述钢筋网片51喷射混凝土，使得所述混凝土包覆于所述钢筋网片51、所述钢外筒11的背水侧以及所述锚固柱112、且所述混凝土填充于相邻所述混合灌注桩1的钢外筒11之间以固结形成传力墙板5。
基坑开挖完成后，进行基底及侧墙基面清理，在无水条件下，分段施工防水层，绑扎结构钢筋，浇筑结构混凝土，完成车站主体结构6的施工。之后拆除首道混凝土支撑及冠梁、挡墙等，进行车站主体结构6 的顶板土方回填，完成车站基坑施工全部工序。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (8)
1.一种地铁车站深基坑围护结构，其特征在于，包括：
沿所述深基坑的外沿设置一圈的多个混合灌注桩，所述混合灌注桩包括钢外筒和插设于所述钢外筒中的混凝土柱芯，所述钢外筒具有相对的两邻接侧，所述钢外筒还具有面向所述深基坑的背水侧和背向所述深基坑的迎水侧，相邻所述混合灌注桩的钢外筒的迎水侧之间连接有型钢止水锁扣；
冠梁，浇筑于多个所述混合灌注桩的钢外筒的顶部，所述冠梁沿所述深基坑的外沿设置一圈；
一道混凝土内支撑，支撑于所述冠梁的内侧；
锁扣结构，包括连接于所述钢外筒的一邻接侧的公扣件和连接于所述钢外筒的另一邻接侧的母扣件，所述公扣件的远离所述钢外筒的一层形成有防脱翼缘，所述母扣件开设有承插通槽，所述公扣件插设于所述承插通槽内，所述承插通槽的槽口对向延伸形成用于防止所述防脱翼缘滑脱的限位翼缘；以及
传力墙板，包括铺设于多个所述混合灌注桩的钢外筒的背水侧的钢筋网片和混凝土，所述混凝土包覆于所述钢筋网片和所述钢外筒的背水侧，且所述混凝土填充于相邻所述混合灌注桩的钢外筒之间，所述钢外筒的背水侧通过连接杆连接有锚固柱，所述锚固柱埋设于所述混凝土中且连接于所述钢筋网片。
2.根据权利要求1所述的地铁车站深基坑围护结构，其特征在于，所述钢外筒的内部安装有钢筋骨架，所述钢筋骨架埋设于所述混凝土柱芯中。
3.根据权利要求1所述的地铁车站深基坑围护结构，其特征在于，所述母扣件沿所述钢外筒的轴向方向设置，且所述母扣件和公扣件的长度适配于所述钢外筒的长度。
4.根据权利要求1所述的地铁车站深基坑围护结构，其特征在于，所述公扣件的相对两侧分别形成有所述防脱翼缘。
5.根据权利要求1所述的地铁车站深基坑围护结构，其特征在于，所述锚固柱的外侧连接有多块翼缘板，多块所述翼缘板沿所述锚固柱的周向方向间隔设置。
6.根据权利要求5所述的地铁车站深基坑围护结构，其特征在于，所述锚固柱设置于所述钢筋网片的远离所述钢外筒的一侧，所述连接杆穿设于所述钢筋网片。
7.根据权利要求6所述的地铁车站深基坑围护结构，其特征在于，所述钢外筒的两邻接侧分别连接有多根所述连接杆，相邻的两所述混合灌注桩的钢外筒的所述连接杆交叉设置。
8.一种如权利要求1～7中任意一项所述的地铁车站深基坑围护结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
沿所述深基坑的外沿打设多根钢外筒，使得多根所述钢外筒沿所述深基坑的周向方向设置一圈、钢外筒的一邻接侧的公扣件插设于相邻的钢外筒的另一邻接侧的承插通槽内；
于多根所述钢外筒中灌注混凝土以固结形成多根混合灌注桩；
于多根所述混合灌注桩的顶部浇筑冠梁，使得所述冠梁沿所述深基坑的外沿设置一圈；
于所述冠梁的内侧施工一道混凝土内支撑，使得所述一道混凝土内支撑支撑于所述冠梁的内侧；
开挖所述深基坑，并于多个所述混合灌注桩的钢外筒的背水侧铺设钢筋网片；
将锚固柱通过连接杆连接于所述钢外筒的背水侧，并将所述锚固柱连接于所述钢筋网片；
于所述钢筋网片喷射混凝土，使得所述混凝土包覆于所述钢筋网片、所述钢外筒的背水侧以及所述锚固柱、且所述混凝土填充于相邻所述混合灌注桩的钢外筒之间以固结形成传力墙板。
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