CN114718078A - 超大深基坑软土用围护结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了超大深基坑软土用围护结构及施工方法，属于建筑施工的技术领域。包括：悬臂结构，设置在基坑周围的土体中；所述悬臂结构包括：若干组双排桩单元，根据围护需求沿基坑边缘、平行分布；所述双排桩单元是由双排桩和至少两道连梁组成“井”字形悬臂结构。本发明采用了双排PCMW工法桩和两道连梁组成的“井”字形悬臂作为主要的受力构件，并且增设了多道锚杆进行结构加强，同时在基坑四周均匀设置了若干个个地下支墩作为一种安全储备。

Description

超大深基坑软土用围护结构及施工方法

技术领域

本发明属于建筑施工的技术领域，特别是涉及超大深基坑软土用围护结构及施工方法。

背景技术

随着城市化进程的不断推进，建筑物正在朝着高度更高、基础更深的方向发展，基坑面积越来越大，深度越来越深。在国内外深基坑围护体系中，内支撑围护体系作为一种主要的围护结构体系，该工艺已经成熟。但是近几年的实施例实例表面，当基坑面积和深度达到一定数值后，内支撑围护结构就会出现以下问题：

经过测算，当基坑占地面积超过3.5万平方米时，用于围护结构的费用和基坑的面积呈指数级增长，不利于节省实施例造价；且当基坑面积过大时，首道支撑梁需要设置成栈桥结构用于土方和低下室施工过程中的车辆行驶。因为承载力的要求，就需要设置一些超大截面的梁板构件，增加了施工难度和安全隐患。

发明内容

本发明为解决上述背景技术中存在的技术问题，提供了超大深基坑软土用悬臂结构及围护体系施工方法。

本发明采用以下技术方案来实现：超大深基坑软土用围护结构，包括：

悬臂结构，设置在基坑周围的土体中；所述悬臂结构包括：

若干组双排桩单元，根据围护需求沿基坑边缘、平行分布；所述双排桩单元是由双排桩和至少两道连梁组成“井”字形悬臂结构。

在进一步的实施例中，双排桩单元还包括：多组锚杆，预埋于本体中并对双排桩产生向外的拉力，比起一般的无支撑围护结构具有更好的抗倾覆性，形成了第一道保险措施。

在进一步的实施例中，围护结构还包括：多个支墩，均匀的设置在所述基坑的四周；所述支墩垂直于所述悬臂结构。当基坑变形超出允许值时，第二道连梁将在支墩上有压力作用，整个悬臂结构的悬臂点从原来的底板处移动至第二道连梁处，受力变小，结构更安全，形成第二道保险措施。

在进一步的实施例中，基坑的底板与悬臂结构形成的悬臂点位于底板和悬臂结构之间的交接处。

在进一步的实施例中，两道连梁包括：位于双排桩顶部的第一道连梁和位于第一道连梁下方的第二道连梁；

支墩的顶部与所述第二道连梁的顶部齐平，则悬臂点位于支墩和悬臂结构之间的交接处。

在进一步的实施例中，至少包括：双排桩施工方法：使用三轴搅拌桩机沿挡墙的宽度方向间隔一孔搅拌施工第一组三轴搅拌桩和第二组三轴搅拌桩；

搅拌施工第三组三轴搅拌桩，且位于第三组三轴搅拌桩的两端的孔分别重叠于第一组三轴搅拌桩和第二组三轴搅拌桩的孔形成第一套接孔和第二套接孔；

分别于第一套接孔和第二套接孔中插入预应力管桩。

通过采用上述施工方法，形成双排工装，增加围护结构的稳定性。

在进一步的实施例中，所述三轴搅拌桩机包括：中轴钻杆，以及设于所述中轴钻杆两侧处的外轴钻杆；

所述中轴钻杆和外轴钻杆的底部均具有用于搅拌打桩部和用于喷射水泥浆的喷嘴，所述打桩部上设置有供水泥浆在垂直方向上流动的流动空间。

通过采用上述技术方案：增设了流动空间便于在钻杆在水泥浆的阻力下进行两孔重叠时。

在进一步的实施例中，所述打桩部包括：

旋转体，连接于中轴钻杆的底部；所述旋转体的外径从上至下逐渐减小呈聚拢状；

若干个搅拌体，均匀设置在旋转体上；所述搅拌体为沿旋转体的顶部垂直向下延伸预定厚度，且所述预定厚度的大于旋转体的厚度；所述旋转体最顶部的边缘处与中轴钻杆底部的边缘处之间留有预定的间隙；

所述喷嘴与搅拌体、中轴钻杆相通，用于喷射水泥浆。

在进一步的实施例中，所述喷嘴包括：本体，安装于打桩部；所述本体的内部设置有供水泥浆流出的喷射管道；所述本体是由若干个三角形拼接呈的锥体。

通过采用上述技术方案：既对喷嘴起到了一定的保护作用，又能够很好的加强水泥浆的搅拌。

在进一步的实施例中，所述搅拌体的中心位置非对称的设置有至少一组凸块。

因为“井”字形悬臂结构的特殊性， 双排 PCMW 工法桩施工完成后，进行第一道连梁的施工。整个第一道连梁分为两次进行施工，先施工压顶梁和部分联系梁，等桩间土开挖和第二道连梁施工完成后，在进行剩余部分的施工。因为双排桩之间的间距过小，同时已经施工完成的第一道连梁影响，导致开挖只能考虑人工配合小型机械。待到桩间土开挖至设计标高后，开始进行第二道连梁的施工，最后进行第一道连梁封闭施工。

本发明的有益效果： 本发明采用了双排 PCMW 工法桩和两道连梁组成的“井”字形悬臂作为主要的受力构件，并且增设了多道锚杆进行结构加强，同时在基坑四周均匀设置了若干个地下支墩作为一种安全储备。

本发明的围护结构没有混凝土栈桥及支撑的建造与拆除施工，仅增加了悬臂挡土结构及支墩的费用，较大的减少了钢筋、混凝土的投入，减少了实施例造价。

附图说明

图1为悬臂结构的结构示意图。

图2为悬臂结构和支墩的结构示意图。

图3为步骤一的施工原理图。

图4为管桩吊装的流程图。

图5为支墩示意图。

图6为第一道连梁施工示意图。

图7为连梁钢筋保护的结构示意图。

图8为打桩部的结构示意图。

图9为喷嘴的结构示意图。

图1至图9中的各标注为：双排桩单元1、支墩2、悬臂点3、底板4、钻杆5、旋转体6、搅拌体7、本体8、喷射管道9、凸块10、管桩101、第一道连梁102、第二道连梁103、锚杆104、第一组三轴搅拌桩105、第二组三轴搅拌桩106、第三组三轴搅拌桩107、第一套接孔108、第二套接孔109、第一幅槽段110、第二幅槽段111、第三幅槽段112。

具体实施方式

近几年的实施例实例表明，当基坑面积和深度达到一定数值后，内支撑围护结构就会出现一些新的问题：

第一、经过测算，当基坑占地面积超过 3.5 万平方米时，用于围护结构的费用和基坑的面积成指数级的增长，不利于节省实施例造价；

第二、一般的内支撑结构均设置两道混凝土支撑，但是随着基坑的深度增加， 支撑道数就会越多，这样就增加了实施例的施工难度和土方开挖速度，造成实施例总工期延长；

第三、当基坑面积过大时，首道支撑梁需要设置成栈桥结构用于土方和地下室施工过程中的车辆行驶。因为承载力的要求，就需要设置一些超大截面的梁板构件，增加了施工难度和安全隐患；

第四、支撑梁在进行拆除时，会产生大量的灰尘和污染物，不利于绿色节能。正是因为以上问题，近几年深基坑无支撑体系悄然兴起。

实施例1

本实施例为解决上述问题，提供了超大深基坑软土用围护结构，围护结构采用了无支撑围护体系，具体结构形式为双排PCMW工法桩和两道连梁组成的“井”字形悬臂作为主要的受力构件，并且增设了六道锚杆进行结构加强。

如图1所示悬臂结构，设置在基坑周围的土体中。具体的悬臂结构包括：根据围护需求沿基坑边缘、平行分布的多组双排桩单元1。且双排桩单元1是由双排桩和至少两道连梁组成“井”字形悬臂结构。还包括：预埋于本体中并对双排桩产生向外的拉力的多组锚杆104，比起一般的无支撑围护结构具有更好的抗倾覆性，形成了第一道保险措施。

为了确保基坑的安全，在基坑的四周均匀设置了 16 个地下支墩2，与悬臂结构垂直布置，作用点设置在第二道连梁103处。当基坑变形超出允许值时，第二道连梁103将在支墩2上有压力作用，整个悬臂结构的悬臂点3从原来的底板4处移动至第二道连梁103处，受力变小，结构更安全，形成第二道保险措施。

为了更好地阐述悬臂点3在设置了支墩2后发生的改变，如图2并结合图1，当尚未设置支墩2时，基坑的底板4与悬臂结构形成的悬臂点3位于底板4和悬臂结构之间的交接处。当基坑变形超出允许值时第二道连梁103上的压力将无法转移。

相对的，当设置了支墩2后，两道连梁包括：位于双排桩顶部的第一道连梁102和位于第一道连梁102下方的第二道连梁103；墩的顶部与所述第二道连梁103的顶部齐平，则悬臂点3位于支墩2和悬臂结构之间的交接处。作用点设置在第二道连梁103处。当基坑变形超出允许值时，第二道连梁103将在支墩2上有压力作用，整个围护结构的悬臂点3从原来的底板4处移动至第二道连梁103处，受力变小，结构更安全，形成第二道保险措施。

总之，在上述结构中，“井”字形悬臂结构+地下支墩2组成的围护体系没有混凝土栈桥及支撑的建造与拆除施工，仅增加了悬臂挡土结构及支墩2的费用，较大的减少了钢筋、混凝土的投入，减少了实施例造价。

本实施例公开的这种围护体系适用于淤泥质粉质粘土区域超大面积的深基坑实施例（基坑面积超过 3.5 万平方米，基坑深度在 20 米以内），基坑四周的场地 30m范围内不得有高层建筑，以防基坑变形过大引起周围建筑物的损坏。工法包含了PCMW 工法桩、锚杆104、桩间土开挖、两道连梁和地下支墩2的施工方法，是一套组合式的施工工法，既可以配合使用，同时也可以拆分开来单独作为一种施工方法进行应用。

实施例2

本实施例公开了一种超大深基坑软土用围护结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、工法桩施工；

步骤二、地下支墩施工；

步骤三、第一道连梁施工；

步骤四、桩间土开挖；

步骤五、锚杆施工；

步骤六、第二道连梁施工；生成“井”字形悬臂结构；

步骤七、锚杆施工。

通过以下文字说明对以上步骤进行一一的说明。

步骤一如图3所示，具体包括以下流程：

步骤101、施工准备；包括：场地准备和浆液准备。其中场地准备进一步为：施工前应先对照原地下市政及原建筑物图纸对原有地下管线、基础进行探明， 如有地下市政管线等应提前进行移位。施工大型机械及管桩堆放占据较大平面， 因此合理安排施工流、机械位置以及管桩堆放位置，提前做好规划。为防止支护桩侵入基坑内边线，管桩中心线可向外偏差 100mm，沟槽宽度1200mm。在沟槽外侧 1.5m~2m 处设置桩位相对控制线（点），以便控制搅拌桩与管桩桩位的准确与便利定位。

浆液准备包括：采用专用搅拌桶制备水泥浆液，搅拌桶内设制水容量控制装置，先定量控制每桶用水量（每桶额定水量 900kg），然后根据水灰比，计算并螺旋管称量相应每桶水泥用量（水灰比 1.5 时，每桶水泥量 600kg），则每桶制浆量 1095L，将搅拌桶的水泥浆储存到储浆池内，由注浆泵泵至搅拌桩内。

步骤102、双排桩施工：沿挡墙的宽度方向间隔一孔搅拌施工第一组三轴搅拌桩105和第二组三轴搅拌桩106；

步骤103、搅拌施工第三组三轴搅拌桩107，且位于第三组三轴搅拌桩106的两端的孔分别重叠于第一组三轴搅拌桩105和第二组三轴搅拌桩106的孔形成第一套接孔108和第二套接孔109；

步骤104、分别于第一套接孔和第二套接孔中插入预应力管桩，插入管桩具体表现为管桩吊装和管桩自沉：如图4所示，利用 150t 大型履带吊，通过两点起吊的方式将预制转吊至现场指定的管桩集中堆放场地，待三轴搅拌桩机施工至指定标高，移至下一个桩位后，利用履带吊起吊管桩至桩位上方。如图5所示，管桩沉桩时在水平 90 度的方向放置两台经纬仪，管桩慢慢下沉时，利用孔口定位器控制桩身的垂直度，发现管桩发生倾斜时，要将桩拔出重新插桩，确保偏差在设计范围之内。管桩在自身重力的作用下，逐渐下沉。

在进一步的实施例中，此处的支墩是由三幅地下连续墙组成的，与“井” 字形的悬臂结构垂直布置，在悬臂结构的中部增加了一个支撑点，结构变形超过一定的位移后，悬臂点从基坑底部移动至第二道连梁处，增强基坑的安全性，作为一种安全储备措施，如图5所示。

进一步表现为：所述步骤二具体包括以下步骤：

步骤201、浇铸并支撑导墙，所述导墙比地面高出至少10cm；浇筑完成的导墙净空尺寸必须满足 15m×0.8m×2m，且导墙及停机台面标高一致，同时需比地面高出至少10cm，以防止地面水流入槽内污染泥浆；在导墙拆模之后，用 80×80 的木枋和14a 槽钢沿水平间距 2m 布置，将导墙支撑起来。

步骤202、制备泥浆；在地下连续墙挖槽过程中，泥浆的作用是护壁、携渣、冷却机具和切土润滑， 泥浆性能的优劣直接影响到地墙成槽施工时槽壁的稳定性。根据本实施例的地质情况及以往地墙施工经验，施工采用正循环换浆施工，施工过程中如果泥浆指标不能满足槽壁土体稳定，须对泥浆指标进行调整。

步骤203、在导墙上按照三幅地下连续墙分槽段进行标记，依次成槽第二幅槽段111、第一幅槽段110和第三幅槽段112；地下连续墙标准段厚度为 800mm，成槽最大深度约为 44 米。先在导墙上按三幅地下连续墙分槽段进行标记，依次成槽第二幅槽段、第一幅槽段和第三幅槽段；成槽过程中，抓斗入槽、出槽应慢速、稳当，根据成槽机仪表及实测的垂直度情况及时纠偏。成槽过程中产生的渣土用 5t 翻斗车运至现场指定地点集中堆放，经一段时间沥水处理后再运出场外。

根据成槽设备的数量及施工场地的实际情况现场搭设两个钢筋笼制作平台，钢筋笼平台尺寸分别为 10×30m 与 10m×40m。平台采用钢筋制作，为便于钢筋放样布置和绑扎，在平台上根据设计的钢筋间距、插筋、预埋件、及钢筋接驳器的位置画出控制标记，以保证钢筋笼和各种埋件的布设精度。

吊放前，槽段清基合格后，需在导墙上划出分界线，用切割机在导墙上切割，用风镐打出缺口，用四根焊在一起的钢筋放在里面，作为导管吊放时最外侧的界限。实施吊放：吊放锁口管，由履带起重机分节吊放安装垂直插入槽内。锁口管应紧贴槽端对准位置垂直、缓慢沉放，不得碰撞槽壁和强行入槽。锁口管应沉入槽底 300~500mm。锁口管的中心应与设计中心相吻合，锁口管利用自重，插入土体，防止混凝土倒灌。严格测量成槽深度。锁口管安放的深度应与实际成槽深度相一致，上端口与导墙连接处用木楔塞实或用定位槽钢固定，防止浇筑砼时移动，锁口管后侧填砂，防止倾斜。

步骤204、基于步骤203制作钢筋笼，并将钢筋笼和插件分别插入第二幅槽段、第一幅槽段和第三幅槽段内；钢筋笼起吊时，顶部要用一根横梁（常用工字钢），其长度要和钢筋笼尺寸相适应，在吊车吊运吊点位置，采用 C40 钢筋进行加固，以防钢筋笼吊运过程中发生变形。为了不使钢筋笼在起吊时产生很大的弯曲变形，采用一台 150t 吊车和一台 50t吊车同时操作，起吊时不允许钢筋笼下端在地面上拖引，以防造成下端钢筋弯曲变形。每幅钢筋笼最大重量约为 5T，采用 1 台 150 吨履带吊和 1 台50 吨履带吊起吊，主钩起吊钢筋笼顶部，副钩起吊钢筋笼中下部，多组葫芦主副钩同时工作，使钢筋笼缓慢吊离地面，并改变笼子的角度逐渐使之垂直，履带吊车起吊行走，将钢筋笼移到槽段边缘，插入钢筋笼时，吊点中心必须对准槽段中心，然后徐徐下降，垂直而又准确地将钢筋笼吊入槽内。在钢筋笼进入槽内时，必须注意不要使钢筋笼产生横向摆动，造成槽壁坍塌。如钢筋笼不能顺利插入槽内，应该重新吊出，查明原因加以解决，如果需要则在修槽之后再行吊放，不能强行插放，否则将引起钢筋笼变形或使槽壁坍塌，产生大量沉渣。钢筋笼插入槽内后，检查其顶部高度是否符合设计要求，然后用槽钢穿入吊筋将其搁置在导墙上，在钢筋笼吊放前要多次测量钢筋笼上 4 个支点的标高，确保误差在允许范围内。

步骤205、水下混凝土浇注；采用导管法浇筑施工，用吊车将导管吊入槽段规定位置，导管顶端安装方形漏斗。采用抱箍式锁口管顶拔设备提拔锁口管，混凝土灌筑 2~3 小时后应进行第一次顶拔，其幅度不宜大于10cm，以后每隔20~30 分钟提升一次，每次30~100mm，并观察锁口管接头处混凝土是否有下沉坡流现象，一旦出现应立即停止提拔。待混凝土浇筑结束后 8 小时，将锁口管一次全部拔出并及时清洁和疏通工作。

步骤206、地下连续墙空头回填处理。本实施例地连墙起竖向支撑作用,所以地墙浇注完毕后顶端会留有约 9.1m 的空头对场内工人造成较大安全隐患。所以在地墙浇注施工完毕后 3 小时内在导墙两外侧用围挡遮挡并派专人看守，3 小时后待混凝土强度达标后用土方进行回填至导墙顶标高。

在进一步的实施例中，因为“井”字形悬臂结构的特殊性， 双排 PCMW 工法桩施工完成后，进行第一道连梁的施工。如图6所示，整个第一道连梁分为两次进行施工，先施工压顶梁和部分联系梁，等桩间土开挖和第二道连梁施工完成后，在进行剩余部分的施工。因为双排桩之间的间距过小，同时已经施工完成的第一道连梁影响，导致开挖只能考虑人工配合小型机械。待到桩间土开挖至设计标高后，开始进行第二道连梁的施工，最后进行第一道连梁封闭施工。

具体表现为：所述步骤三至步骤四具体包括以下流程：

步骤301、压顶梁边处留设钢套筒，并用塑料薄膜进行防水封口；

步骤302、第一道连梁处预留钢筋打弯 90°，贴在已浇筑完混凝土边；

步骤303、第一道连梁边修筑斜坡通道，并将此区域桩间土填至连梁顶上，挖掘机开至连梁顶处；

步骤304、第一层桩间土开挖；

步骤305、第二层桩间土开挖。

考虑到桩间土开挖，连梁每隔 6 米做一道，其他连梁及连板待桩间土开挖完成后浇筑，因此需要预留施工缝和钢筋。对于连梁钢筋，采用套筒连接， 因此在压顶梁边处留设钢套筒，并用塑料薄膜进行防水封口，供后续连梁钢筋的连接使用。对于板钢筋，采用焊接连接，因此在压顶梁模板外留设 500mm 长度钢筋接头供后续板钢筋的连接用。由于留设钢筋较长会影响桩间土开挖，因此拆模以后将钢筋向下弯折，待板钢筋施工时再调直到原位。

连梁钢筋保护如图7所示，第一道连梁处预留钢筋打弯 90°，贴在已浇筑完混凝土边，防止在桩间土施工过程中损坏。在第一道连梁边修筑 4m 宽的斜坡通道，并将此区域桩间土填至连梁顶上 20cm，挖掘机开至连梁顶处。

第一层桩间土开挖：机械挖土（-4.8m~-7.0m）：在挖掘机行走的压顶梁中间以及上部铺土，铺土高度至少 20cm，以保护成品。然后使用挖掘机开挖前面压顶梁区域的土方至-7.0m，开挖完成后挖掘机后移，继续进行下一段的开挖。

人工挖土：主要人工挖土区域为：内排桩间土挖掘机无法进行清土。两区域均为三轴加固土体，需使用特殊设备进行破除后，再将破碎土装入挖掘机斗内翻至内排桩边， 而后二次倒运至基坑内或直接外运。

第二层桩间土开挖：

机械挖土（-7.0m~-8.6m）。采用小型挖掘机（PC60 型）与履带吊（50t 型）配合的方法。

1、于小型挖掘机高度为 2584mm，超过连梁底（-4.8m）与-7.0m 之间的距离，因此需要首先人工挖土 6m 长区域，挖至标高-8.6m，为小型挖掘机开挖创造起始工作空间；

2、挖掘机开始开挖桩间土，将开挖的桩间土卸载至料斗，并由履带吊将料斗吊至基坑内，将土卸载至基坑内，由挖掘机与渣土车将土外运。开挖桩间土时派专人负责测量标高，保证开挖高度为-8.6m。开挖时注意挖掘机机与履带吊的配合工作。

然后再进行第二道连梁施工。如图8所示，人工将梁部位的桩间土从-8.8m 挖至-9.3m，先进行测量放线，板区挖至-9.1m，外排桩处从管桩壁向里挖 50cm，内排桩处清土从内排桩向里 25cm，其余部分 1:1 放坡。

在进一步的实施例中，采用专用钻机成孔，然后内插钢绞线进行带压注浆， 当水泥土达到设计强度后进行锁定，形成对双排桩的外拉力，确保基坑安全。具体表现为：钻孔定位：钻机就位时应准确，底座应垫平，钻杆的倾斜角度应用罗盘校核，角度偏差不大于 3度，桩位偏差不超过 2cm，钻孔定位偏差不超过 5cm。

锚杆钻孔：水泥土加劲桩采用 XL-50 型钻机成孔。本实施例其余土层采用湿式成孔。成孔至设计深度后，进行注浆，待孔口返出的泥浆不含砂粒或土时，退出钻杆同时钢绞线安放完毕。

锚杆注浆：锚筋体采用 1×7×A15.2钢绞线制作而成，采用挤压机进行挤压无缝钢管，使钢绞线和无缝钢管紧密的形成一个整体，然后锚盘和无缝光管采用电焊点焊连接，所使用的钢绞线强度标准值为 1860Mpa，在与混凝土压顶梁结合段，采用钢绞线套 PVC 管的方法施工。

锚杆锁定：锚筋张拉锁定在加劲桩养护 7d 后进行，锚具为 QVM 系列锚具，用YC-100 型穿芯式千斤顶、电动油泵加荷锁定。锁定张拉机具事先经过标定，并用此油压表的读数换算成张拉压力进行控制。正式张拉前先用 20%锁定荷载预张拉一次，再以 50%、100%的锁定荷载分级张拉，然后超张拉至 110%锁定荷载，在超张拉荷载下保持 5 分钟，观测锚头无位移现象锁定。若达不到要求，另行在上方或下方补桩加强。

采用上述施工方法制备得到的围护结构采用了无支撑围护体系，具体结构形式为双排PCMW工法桩和两道连梁组成的“井”字形悬臂作为主要的受力构件，并且增设了六道锚杆进行结构加强。

本发明从社会分析得到以下效果：

实施例所处地貌为原长江漫滩，属软土地基，硬土层埋藏一般在地下 50m 以下，地下室所处地层主要为淤泥质土与饱和的粉细砂相互交替层，承载力低，压缩性大，同时该地质中地下水位较高，一般开挖到 2m 左右可见地下水。本实施例基坑支护采用的“井”字形悬臂结构+地下支墩组合式无支撑围护体系，施工速度快，施工质量可靠、经济合理， 得到了建设单位、监理单位的认可。

经济效益：本实施例因为采用的“井”字形悬臂结构+地下支墩组成的无支撑围护体系，后期的土方开挖和地下室结构施工速度加快，成本也相应的降低。与普通的混凝土内支撑围护结构相比，省去了支撑施工和拆除的时间，节省了实施例在围护结构阶段的费用投入。

采用内支撑的围护体系，基坑深度在 14m 时需要设置 3 道支撑，基坑面积为 8万平米时，每立方混凝土的综合单价是 2257.5 元，需要的混凝土约为36194 立方。

2257.5×36194=81707955≈8170.8 万元。

采用无支撑围护体系，周长 1200m，每延米造价（管桩+两道连梁+桩间土开挖）约为 50060 元，则费用 50060×1200=60072000=6007.2 万元。

地下支墩每个造价 83.55 万元，则支墩费用 83.55×16=1336.8 万元。

锚杆每个造价 800 元，每层设置 1000 个，总共 6 道，则费用 800×1000×6=480 万元

无支撑体系总费用 6007.2+1336.8+480=7824 万元3）总的经济效益：8170.8-7824=346.8 万元。

工期效益: 本实施例采用的无支撑围护体系没有混凝土支撑施工和破除的施工，参考以往实施例实例，基坑深度达到 14m 的一般需设置 3 道混凝土支撑，每道的施工和拆除时间分别按照15 天计算，则本实施例累计节省工期15×3×2=90 天。

实施例3

基于实施例1和实施例2，某科技创业特别社区一期工程位于某市河西地区，地貌为原长江漫滩，CD 地块基坑周长 1200m（225×375m），占地面积 7.9 万㎡，开挖深度 14m，土质以淤泥质粉质粘土为主，设计地下三层结构，基坑支护设计形式为“井”字形悬臂结构+地下支墩组成的无支撑围护体系，并且设置了六道锚杆进行结构加强。因为是无支撑围护体系，基坑内部没有混凝土支撑的影响，使得土方开挖时的厚度可以根据挖机的特点确定，减少了土方的分层次数，加快了土方的开挖效率，同时地下室施工周期减少，从根本上节省了施工工期。技术人员根据工程的需要，对围护结构中双排 PCMW 工法桩、桩间土开挖、两道连梁和地下支墩的施工技术进行了研究，着重解决因后续连梁施工需要（设计 PCMW 工法桩间距 400mm，设计连梁的截面为 400mm×800mm，连梁位于双排桩的中间），相邻管桩间净距控制、前后排桩桩位对应的控制、桩顶标高控制、桩间土开挖方法、连梁施工质量控制和地下支墩施工质量控制，进而形成整套工法和相关技术。

本工法的应用，使得此类深基坑无支撑围护体系的施工形成了一整套的施工工艺，增加了企业在这方面的施工经验，同时为以后的设计和施工单位均提供了参考实例。该项工法的推广和应用，将会取得良好的经济效益和社会效益。

实施例4

某西地块商住用房工程，总建筑面积为179740m²，基坑面积约 43000m²。地下室三层，塔楼 3 栋，地上 20-24 层，酒店及配套用房 24 栋，地上 2-3 层，平均开挖深度-14m。本基坑在设计前期，施工单位向业主单位推荐了《超大深基坑软土地质“井”字形悬臂结构+地下支墩组合式围护体系施工工法》（工法编号：GZSJGFJG-2016-15），经过业主单位与设计单位沟通，最终采用了与工法内容相近的基坑支护体系。本项目基坑支护体系采用了双排钻孔灌注桩+五道旋喷搅拌桩锚组成的无支撑体系，止水帷幕采用单排三轴 850@1200 搅拌桩，搅拌桩与灌注桩间净距 200mm。目前项目已经完成80%的地下室结构施工，应用效果良好。

实施例5

为了能够实现以上实施例中的第一套接孔和第二套接孔成型，在成型过程中，第一组三轴搅拌桩和第二组三轴搅拌桩分别施工完后，此时的三轴孔已经被注入有一定的水泥浆。随后第三组三轴搅拌桩施工，且必须满足以下条件：第三组三轴搅拌桩的两端的孔分别重叠于第一组三轴搅拌桩和第二组三轴搅拌桩的孔形成第一套接孔和第二套接孔。换句话说，在执行第三组三轴搅拌桩时，位于第一套接孔和第二套接孔处的孔已经被注入泥浆的，因此在搅拌桩再次重叠打孔时，搅拌桩的底部会受到水泥浆很大的阻力的，如果采用现有技术中的呈螺旋状的搅拌叶虽然在空间上能够满足水泥浆受到搅拌桩挤压后的流动，但是强度却相对变差（水泥浆会对搅拌叶造成某种程度的破损）。而如果采用实心的搅拌装置，将会导致水泥浆无处流动造成打桩困难。

因此为了解决上述问题，本实施例提出了一种三轴搅拌桩机，包括中轴钻杆和设置在中轴钻杆两侧的两组外轴钻杆，为了便于本实施例的描述，在下文中中轴钻杆和外轴钻杆统称为“钻杆5”。

在本实施例中，钻杆5的底部均设置有用于搅拌的打桩部，以及用于喷射水泥浆的喷嘴，并且打桩部上设置有供水泥浆在垂直方向上流动的流动空间。

如图8所示，打桩部包括固定在钻杆底部并与钻杆5相通的旋转体6，定义钻杆相对旋转体6所在的位置为上，则旋转体的外径从上至下逐渐减小呈聚拢状。通过设置聚拢状的旋转体不仅仅是为了在搅拌时提高搅拌的对流，还是为了形成流动空间，该流动空间是为了使在实施第三组三轴搅拌桩时，针对已经注入水泥浆的桩孔，在钻杆下移时，位于钻孔底部的水泥浆从流动空间内向上流动，实现空间的交互与避让，进而降低此时钻杆下移的摩擦，同时避免工件的损坏。

同时，为了不影响正常打桩时对泥土或者石子的作用，故在旋转体上均匀设置有三个搅拌体。每个搅拌体7都是旋转体的顶部垂直向下延伸预定厚度，且所述预定厚度的大于旋转体的厚度（增加搅拌空间，提高搅拌效率；同时增加了流动空间的空间体积，加强了水泥浆的流动性，并为位于钻杆下方的水泥浆的空间篡位提供了可能）。所述旋转体6最顶部的边缘处与中轴钻杆底部的边缘处之间留有预定的间隙，换言之，钻杆的外壁与桩孔的内壁（与旋转体的外壁较为接近）之间存在预定的间隙，为位于钻杆下方的水泥浆的空间篡位提供了可能，降低了水泥浆对钻杆的阻力。

在本实施例中，喷嘴安装在搅拌体7上，同时与搅拌体、中轴钻杆相通，用于喷射水泥浆。

因为喷嘴在搅拌时或者钻孔时是第一时间接触的水泥浆或者泥土的，故喷嘴在某种程度上可以起到增强对流的作用，为了充分利用喷嘴：图9所示，喷嘴包括：本体8，安装于打桩部；所述本体的内部设置有供水泥浆流出的喷射管道9；所述本体是由若干个三角形拼接呈的锥体。其目的是为了增加水泥浆或者泥土的流动性，同时异形结构的喷嘴时其外表面与水泥浆或者泥土的接触为不规则的，对喷嘴起到保护的作用。

在上述结构中，位于搅拌体之间的搅拌空间容易产生一定的滞留降低施工质量，因此在搅拌体的中心位置非对称的设置有两组凸块10，凸块10则用于增强流动，避免出现“搅拌死角”的现象。

Claims (10)

1.超大深基坑软土用围护结构，其特征在于，包括：

悬臂结构，设置在基坑周围的土体中；所述悬臂结构包括：

若干组双排桩单元，根据围护需求沿基坑边缘、平行分布；所述双排桩单元是由双排桩和至少两道连梁组成“井”字形悬臂结构。

2.根据权利要求1所述的超大深基坑软土用围护结构，其特征在于，

双排桩单元还包括：多组锚杆，预埋于本体中并对双排桩产生向外的拉力。

3.根据权利要求1所述的超大深基坑软土用围护结构，其特征在于，

围护结构还包括：多个支墩，均匀的设置在所述基坑的四周；所述支墩垂直于所述悬臂结构。

4.根据权利要求2所述的超大深基坑软土用围护结构，其特征在于，

基坑的底板与悬臂结构形成的悬臂点位于底板和悬臂结构之间的交接处。

5.根据权利要求3所述的超大深基坑软土用围护结构，其特征在于，

两道连梁包括：位于双排桩顶部的第一道连梁和位于第一道连梁下方的第二道连梁；

支墩的顶部与所述第二道连梁的顶部齐平，则悬臂点位于支墩和悬臂结构之间的交接处。

6.如权利要求1至5中任意一项所述的超大深基坑软土用围护结构的施工方法，其特征在于，至少包括：双排桩施工方法：使用三轴搅拌桩机沿挡墙的宽度方向间隔一孔搅拌施工第一组三轴搅拌桩和第二组三轴搅拌桩；

搅拌施工第三组三轴搅拌桩，且位于第三组三轴搅拌桩的两端的孔分别重叠于第一组三轴搅拌桩和第二组三轴搅拌桩的孔形成第一套接孔和第二套接孔；

分别于第一套接孔和第二套接孔中插入预应力管桩。

7.根据权利要求6所述的超大深基坑软土用围护结构的施工方法，其特征在于，所述三轴搅拌桩机包括：中轴钻杆，以及设于所述中轴钻杆两侧处的外轴钻杆；

所述中轴钻杆和外轴钻杆的底部均具有用于搅拌的打桩部和用于喷射水泥浆的喷嘴，所述打桩部上设置有供水泥浆在垂直方向上流动的流动空间。

8.根据权利要求7所述的超大深基坑软土用围护结构的施工方法，其特征在于，

所述打桩部包括：

旋转体，连接于中轴钻杆的底部；所述旋转体的外径从上至下逐渐减小呈聚拢状；

若干个搅拌体，均匀设置在旋转体上；所述搅拌体为沿旋转体的顶部垂直向下延伸预定厚度，且所述预定厚度的大于旋转体的厚度；所述旋转体最顶部的边缘处与中轴钻杆底部的边缘处之间留有预定的间隙；

所述喷嘴与搅拌体、中轴钻杆相通，用于喷射水泥浆。

9.根据权利要求7所述的超大深基坑软土用围护结构的施工方法，其特征在于，

所述喷嘴包括：本体，安装于打桩部；所述本体的内部设置有供水泥浆流出的喷射管道；所述本体是由若干个三角形拼接呈的锥体。

10.根据权利要求8所述的超大深基坑软土用围护结构的施工方法，其特征在于，所述搅拌体的中心位置非对称的设置有至少一组凸块。

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