CN116446408A - 一种轴力可调节基坑斜撑支护结构的施工方法 - Google Patents

Abstract

一种轴力可调节基坑斜撑支护结构的施工方法，属于基坑工程围护结构的内支撑技术领域。它包括以下步骤：S1、组装钢管斜撑；S2、完成水泥搅拌桩以及水泥搅拌土施工；S3、进行钻孔灌注桩施工；S4、进行立柱桩、临时立柱施工；S5、进行后浇带内侧土方开挖，同时垫层跟进施工；S6、对土坡进行二次砼喷射；S7、斜撑反力结构施工；S8、进行结构底板、后浇带与换撑带的浇筑施工。本发明中采用大放坡反压设计，在开挖过程中对基坑底部以及围护结构进行反压支护，代替基坑工程中临时混凝土支撑，符合节约成本、绿色施工的理念，同时，大放坡可用作临时交通，方便大型机械进出作业，提高作业效率。

Description

一种轴力可调节基坑斜撑支护结构的施工方法

技术领域

本发明涉及基坑工程围护结构的内支撑技术领域，尤其涉及一种轴力可调节基坑斜撑支护结构的施工方法。

背景技术

随着地面空间开发趋于饱和，为高效缓解城市用地紧张的局面，发掘地下空间的发展潜力，依托深基坑施工形成的地下工程不断增加。针对大型深基坑工程，如何保证深基坑开挖过程中的变形控制和整体稳定性的同时，实现工程各个工序间紧凑施工，消除深基坑工程开挖对周边环境的负面影响，成为深基坑工程亟待解决的关键性难题。

常规基坑工程采用临时支护体系，在地下工程永久结构施工过程中，涉及基坑工程临时支护结构的架设和拆除，不仅浪费材料、延长工期，还存在较大工程安全隐患，如拆除施工不当，将造成人员伤亡和重大经济损失。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种深基坑斜撑留土反压组合支护施工装置及其施工方法；其工序简洁、施工安全、施工成本低，能够有效解决基坑工程普遍存在的资源消耗大、安全性差的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种轴力可调节基坑斜撑支护结构的施工方法，包括以下步骤：

S1、平整施工场地，定位放线，预埋成孔用护筒并在护筒周围用黏土分层回填夯实，将斜撑支墩自动节与普通钢管节组装，并将钢筋笼捆扎好备用；

S2、钻机定位，引孔至设计深度，引孔完成后起吊钢筋笼垂直放入孔内，成孔完毕将导管深入孔内，灌注水泥至设计标高，完成水泥搅拌桩以及水泥搅拌土施工；

S3、待水泥搅拌桩以及水泥搅拌土达到设计强度后，在水泥搅拌桩以及水泥搅拌土区域内引孔并进行钻孔灌注桩施工；

S4、进行立柱桩施工，定位成孔并浇筑立柱桩后将已浇筑好的临时立柱吊放入孔，根据立柱桩的标高确定放入深度，控制临时立柱插入立柱桩中的深度；

S5、确定冠梁位置后，清理冠梁位置处土方并预先设置钢垫板，支设模板后进行冠梁浇筑；待冠梁达到设计强度后，进行后浇带内侧土方开挖，同时垫层跟进施工；

S6、开挖完成后进行喷射砼护坡，从下而上对土坡进行砼喷射，待砼固化达到设计强度后，对大放坡底部区域进行削坡，削坡完成后再进行喷射砼护坡；

S7、土方稳定后，安装可拆卸式斜桩基础，将预制装配式斜撑支墩与可拆卸式斜桩基础连接后，吊放预先组装好的钢管支撑并与钢垫板和预制装配式斜撑支墩固定连接，同时与临时立柱焊接连接；浇筑结构底板，在预制装配式斜撑支墩附近的结构底板上预留后浇带；

S8、采用液压轴力调节系统实时检测轴力值，动态调整使得轴力值在设计范围内；对后浇带内侧土方进行开挖并完成垫层铺设与结构施工后，拆除临时立柱，进行后浇带内侧的结构底板、后浇带与换撑带的浇筑施工，达到设计强度后，拆除钢管斜撑、预制装配式斜撑支墩与可拆卸式斜桩基础，完成施工。

进一步的：所述步骤S6中土方开挖时，对大放坡进行喷射砼护坡，对大放坡进行削坡时再次对大放坡进行喷射砼护坡，两次喷射砼护坡用以加强整体坡的稳定性。

进一步的：所述步骤S7中，可拆卸式斜桩基础可通过静压安装；步所述骤中，可拆卸式斜桩基础通过静力或者振动拔除；结构底板的浇筑与预制装配式斜撑支墩、可拆卸式斜桩基础的安装同步进行。

进一步的：

所述步骤S8中，控制系统调整轴力值处于设计范围内后，钢楔插入斜撑支墩自动节的活络端与钢管斜撑筒体的空隙之间，楔紧锁死。

进一步的：所述液压轴力调节系统包括压力传感器、液压动力站和控制系统；所述压力传感器设置在斜撑支墩自动节上，用于实时监测基坑内轴力变化情况；所述控制系统根据实时检测的数据控制液压动力站对斜撑支墩自动节进行伸缩控制。

进一步的：所述立柱桩、临时立柱、大放坡、水泥搅拌桩、水泥搅拌土及钻孔灌注桩组合形成围护结构；所述临时立柱设置在立柱桩的上方，所述大放坡设置在立柱桩的外侧，所述水泥搅拌桩、水泥搅拌土及钻孔灌注桩设置在立柱桩的内侧。

进一步的：所述斜撑支墩自动节与普通钢管节相连接组合形成钢管斜撑；所述预制装配式斜撑支墩与可拆卸式斜桩基础相连接组合形成为钢管斜撑提供反力的斜撑反力结构；所述钢管斜撑的底端固定端与预制装配式斜撑支墩相连接，其顶端固定端与围护结构相连接；所述钢管斜撑与临时立柱固定连接。

进一步的：所述预制装配式斜撑支墩中预埋有预制连接件，所述预制装配式斜撑支墩通过预制连接件与钢管斜撑、可拆卸式斜桩基础相连接；所述可拆卸式斜桩基础为预制桩基础。

进一步的：所述钻孔灌注桩的顶部设有冠梁，冠梁中设有钢垫板，钢管斜撑的顶端固定端与钢垫板相连接；所述钢垫板预埋铺设完成后再进行冠梁浇筑。

进一步的：所述结构底板上设置后浇带，待土方开挖完全后再进行浇筑，所述结构底板通过换撑带与钻孔灌注桩相连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1）、本发明中采用大放坡反压设计，在开挖过程中对基坑底部以及围护结构进行反压支护，代替基坑工程中临时混凝土支撑，符合节约成本、绿色施工的理念，同时，大放坡可用作临时交通，方便大型机械进出作业，提高作业效率；

2）、本发明中对大放坡坡面喷射砼进行护坡处理，防止施工产生扰动导致滑坡等意外情况发生，增加大放坡整体稳定性，提高施工安全性、可靠性；

3）、本发明中大放坡部位采用带液压轴力调节系统的钢管斜撑与临时立柱组合支护，省去常规基坑施工中临时混凝土水平内支撑涉及的拆撑与换撑工序，使得地下结构施工作业与突发开挖紧凑连接，简化工序且缩短工期，提高施工效率；

4）、本发明中设有液压轴力调节系统，随时监测基坑内受力和变形情况，并及时精准计算并自动调整钢支撑轴力，以维持基坑内受力平衡，有效控制基坑变形，减小对周边环境的不良影响；

5）、本发明中钢管斜撑代替原本基坑施工中的钢筋混凝土临时支撑，完成基坑内结构施工后无需进行爆破拆除，节约施工成本且有益于保护环境；

6）、本发明钢管斜撑相较于钢筋混凝土临时支撑自重更轻，在软土施工中可有效避免被动区土体发生严重位移，较少对周边环境的不良影响；

7）、本发明中可拆卸式斜桩基础和预制装配式斜撑支墩提供带液压轴力调节系统的倾斜钢支撑以支反力，可拆卸式斜桩基础和预制装配式斜撑支墩的安装与基坑底板施工同步进行，同时可拆卸式斜桩基础和预制装配式斜撑支墩通过预制连接件可以快速连接，较传统现浇斜撑支墩要在底板施作后浇筑，大大地节约工期，加快工程施工进度；

8）、本发明中可拆卸式斜桩基础的安装角度和入土深度可根据地基土层承载力、钢管斜撑的角度和荷载进行调整，提供不同荷载条件下钢管斜撑足够支反力，保障基坑工程安全；

9）、本发明中可拆卸式斜桩基础和预制装配式斜撑支墩拆除后可在类似工程中循环使用，符合绿色、环保、低碳的施工理念。

附图说明

图1是本发明一种深基坑斜撑留土反压组合支护的侧面图；

图2（a）为临时立柱、立柱桩以及围护结构示意图；

图2（b）为大放坡留土并完成喷射砼护坡示意图；

图2（c）为大放坡进行削坡、可拆卸式斜桩基础和预制装配式斜撑支墩安装示意图；

图2（d）为带液压轴力调节系统的斜撑钢管安装示意图；

图2（e）为土方开挖、带液压轴力调节系统的斜撑钢管、预制装配式斜撑支墩、可拆卸式斜桩基础、临时立柱拆除以及结构底板施工完成示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1-2所示，本实施例提供一种轴力可调节的基坑斜撑支护结构，包括钢管斜撑1、斜撑反力结构、围护结构及液压轴力调节系统。

具体的，围护结构包括立柱桩3、临时立柱4、水泥搅拌桩7、水泥搅拌土8及钻孔灌注桩9，临时立柱4设置在立柱桩3的上方，立柱桩3的外侧设有大放坡5；钻孔灌注桩9的顶端设置冠梁10，冠梁10中设有钢垫板，施工时，钢垫板预埋铺设完成后再进行冠梁10浇筑。

具体的，钢管斜撑1包括斜撑支墩自动节1-1及普通钢管节1-2，斜撑支墩自动节1-1与普通钢管节1-2之间通过螺栓连接；该钢管斜撑1与临时立柱4焊接，使得在进行大放坡5开挖时，有效控制基坑变形。

具体的，斜撑反力结构包括预制装配式斜撑支墩2-1及可拆卸式斜桩基础2-2；斜撑支墩自动节1-1的底端固定端与预制装配式斜撑支墩2-1通过螺栓紧固，顶端固定端与钢垫板焊接连接；预制装配式斜撑支墩2-1中预埋有预制连接件，预制装配式斜撑支墩2-1通过预制连接件与钢管斜撑1、可拆卸式斜桩基础2-2相连接；可拆卸式斜桩基础2-2为预制桩基础。

具体的，基坑斜撑支护结构的结构底板11上设置后浇带12，待土方开挖完全后再进行浇筑，结构底板11通过换撑带与钻孔灌注桩9相连接。

具体的，液压轴力调节系统包括压力传感器、液压动力站和控制系统。

其中，压力传感器设置在斜撑支墩自动节1-1上，实时监测基坑内轴力变化情况，控制系统将压力传感器传来的数值进行分析后，控制液压动力站对斜撑支墩自动节1-1进行伸缩控制，进而调整轴力值，以维持基坑轴力值处于稳定状态；当斜撑支墩自动节1-1伸缩后，将钢楔插入自动节活络端与钢管斜撑筒体之间的缝隙，进行自动节活络端稳固，避免自动节活络端下滑，引发施工事故。

具体的，斜撑支墩自动节1-1上设置有压力传感器及预留接口，预留接口用于连接进出油管、压力数据线及位移数据线；压力传感器与控制系统相连通；控制系统根据基坑内轴力的大小通过液压动力站动态调整轴力值，维持轴力在设计范围内；拆卸时，应先将孔口上设备进行拆除，再拆离吊装斜撑。

本实施例提供一种轴力可调节的基坑斜撑支护结构的施工方法，该方法包括以下步骤：

S1、平整施工场地，定位放线，预埋成孔用护筒并在护筒周围用黏土分层回填夯实，将斜撑支墩自动节1-1与普通钢管节1-2组装，并将钢筋笼捆扎好备用。下放的护筒应具备一定刚度，并确保其中心线与桩位中心线基本重合，预埋护筒完成后用黏土回填夯实。

S2、钻机定位，引孔至设计深度，引孔完成后起吊钢筋笼垂直放入孔内，成孔完毕将导管深入孔内，灌注水泥至设计标高，完成水泥搅拌桩7以及水泥搅拌土8施工。

S3、待水泥搅拌桩7以及水泥搅拌土8达到设计强度后，在水泥搅拌桩7以及水泥搅拌土8区域内引孔并进行钻孔灌注桩9施工，钻孔灌注桩9施工完毕后钻孔混凝土9桩面低于自然地面，则需进行回填或加盖。

S4、进行立柱桩3施工，定位成孔并浇筑立柱桩后将已浇筑好的临时立柱4吊放入孔，根据立柱桩3标高确定放入深度，控制临时立柱4插入立柱桩3深度。

S5、确定冠梁10位置后，清理冠梁10位置土方并预先设置钢垫板，支设模板后进行冠梁浇筑。待冠梁10达到设计强度后，进行后浇带12内侧土方开挖，同时垫层跟进施工。

S6、部分土方开挖完成后进行喷射砼护坡6，从下而上对土坡进行砼喷射，待砼固化达到设计强度后，对大放坡5底部进行削坡，削坡完成后在进行喷射砼护坡6。

其中，第一次土方开挖时，大放坡5进行喷射砼护坡6，第二次对大放坡5进行削坡时再次进行喷射砼护坡6，两次喷射砼护坡6用以加强整体坡的稳定性。

S7、土方稳定后，安装可拆卸式斜桩基础2-2，将预制装配式斜撑支墩2-1与可拆卸式斜桩基础2-2连接后，吊放预先组装好的钢管支撑1并与钢垫板和预制装配式斜撑支墩2-1固定连接，同时与临时立柱4焊接连接；浇筑结构底板11，在预制装配式斜撑支墩2-1附近的结构底板11上预留后浇带12。

其中，可拆卸式斜桩基础2-2可通过静压安装；步骤8中可拆卸式斜桩基础2-2通过静力或者振动拔除；预制装配式斜撑支墩2-1与可拆卸式斜桩基础2-2、钢管支撑1与钢垫板和预制装配式斜撑支墩2-1的连接刚度均要满足设计要求；浇筑结构底板11可根据施工组织设计，优先使得其与预制装配式斜撑支墩2-1、可拆卸式斜桩基础2-2的安装同步进行，以节约工期，加快工程施工进度。也可先后进行。

S8、液压轴力调节系统实时检测轴力值，控制系统动态调整使轴力值在设计范围内，对后浇带12内侧土方进行开挖并完成垫层铺设与结构施工后，拆除临时立柱4，进行后浇带12内侧的结构底板、后浇带12与换撑带的浇筑施工，达到设计强度后，拆除钢管斜撑1、预制装配式斜撑支墩2-1与可拆卸式斜桩基础2-2，完成施工。

其中，控制系统调整轴力值处于合适范围内，再将钢楔插入自动节1-1活络端与钢管斜撑1筒体的空隙之间，楔紧锁死；钢管斜撑1的拆除需实时监测围护结构的变形情况，现将油管和压力、位移数据线拆除，再松掉螺栓，分区域进行拆除；钢管斜撑1、预制装配式斜撑支墩2-1与可拆卸式斜桩基础2-2拆除后，可循环使用于其他类似工程。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轴力可调节基坑斜撑支护结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、平整施工场地，定位放线，预埋成孔用护筒并在护筒周围用黏土分层回填夯实，将斜撑支墩自动节与普通钢管节组装，并将钢筋笼捆扎好备用；

S2、钻机定位，引孔至设计深度，引孔完成后起吊钢筋笼垂直放入孔内，成孔完毕将导管深入孔内，灌注水泥至设计标高，完成水泥搅拌桩以及水泥搅拌土施工；

S3、待水泥搅拌桩以及水泥搅拌土达到设计强度后，在水泥搅拌桩以及水泥搅拌土区域内引孔并进行钻孔灌注桩施工；

S4、进行立柱桩施工，定位成孔并浇筑立柱桩后将已浇筑好的临时立柱吊放入孔，根据立柱桩的标高确定放入深度，控制临时立柱插入立柱桩中的深度；

S5、确定冠梁位置后，清理冠梁位置处土方并预先设置钢垫板，支设模板后进行冠梁浇筑；待冠梁达到设计强度后，进行后浇带内侧土方开挖，同时垫层跟进施工；

S6、开挖完成后进行喷射砼护坡，从下而上对土坡进行砼喷射，待砼固化达到设计强度后，对大放坡底部区域进行削坡，削坡完成后再进行喷射砼护坡；

S7、土方稳定后，安装可拆卸式斜桩基础，将预制装配式斜撑支墩与可拆卸式斜桩基础连接后，吊放预先组装好的钢管斜撑并与钢垫板和预制装配式斜撑支墩固定连接，同时与临时立柱焊接连接；浇筑结构底板，在预制装配式斜撑支墩附近的结构底板上预留后浇带；

S8、采用液压轴力调节系统实时检测轴力值，动态调整使得轴力值在设计范围内；对后浇带内侧土方进行开挖并完成垫层铺设与结构施工后，拆除临时立柱，进行后浇带内侧的结构底板、后浇带与换撑带的浇筑施工，达到设计强度后，拆除钢管斜撑、预制装配式斜撑支墩与可拆卸式斜桩基础，完成施工。

2.根据权利要求1所述的一种轴力可调节基坑斜撑支护结构的施工方法，其特征在于：所述步骤S6中土方开挖时，对大放坡进行喷射砼护坡，对大放坡进行削坡时再次对大放坡进行喷射砼护坡，两次喷射砼护坡用以加强整体坡的稳定性。

3.根据权利要求1所述的一种轴力可调节基坑斜撑支护结构的施工方法，其特征在于：所述步骤S7中，可拆卸式斜桩基础可通过静压安装；可拆卸式斜桩基础的安装角度和入土深度，根据地基土层承载力、钢管斜撑的角度和荷载确定；所述步骤S8中，可拆卸式斜桩基础通过静力或者振动拔除；结构底板的浇筑与预制装配式斜撑支墩、可拆卸式斜桩基础的安装同步进行。

4.根据权利要求1所述的一种轴力可调节基坑斜撑支护结构的施工方法，其特征在于：

所述步骤S8中，控制系统调整轴力值处于设计范围内后，钢楔插入斜撑支墩自动节的活络端与钢管斜撑 筒体的空隙之间，楔紧锁死。

5.根据权利要求1所述的一种轴力可调节基坑斜撑支护结构的施工方法，其特征在于：所述液压轴力调节系统包括压力传感器、液压动力站和控制系统；所述压力传感器设置在斜撑支墩自动节上，用于实时监测基坑内轴力变化情况；所述控制系统根据实时检测的数据控制液压动力站对斜撑支墩自动节进行伸缩控制。

6.根据权利要求5所述的一种轴力可调节基坑斜撑支护结构的施工方法，其特征在于：所述立柱桩、临时立柱、大放坡、水泥搅拌桩、水泥搅拌土及钻孔灌注桩组合形成围护结构；所述临时立柱设置在立柱桩的上方，所述大放坡设置在立柱桩的外侧，所述水泥搅拌桩、水泥搅拌土及钻孔灌注桩设置在立柱桩的内侧。

7.根据权利要求6所述的一种轴力可调节基坑斜撑支护结构的施工方法，其特征在于：所述斜撑支墩自动节与普通钢管节相连接组合形成钢管斜撑；所述预制装配式斜撑支墩与可拆卸式斜桩基础相连接组合形成为钢管斜撑提供反力的斜撑反力结构；所述钢管斜撑的底端固定端与预制装配式斜撑支墩相连接，其顶端固定端与围护结构相连接；所述钢管斜撑与临时立柱固定连接。

8.根据权利要求7所述的一种轴力可调节基坑斜撑支护结构的施工方法，其特征在于：所述预制装配式斜撑支墩中预埋有预制连接件，所述预制装配式斜撑支墩通过预制连接件与钢管斜撑、可拆卸式斜桩基础相连接；所述可拆卸式斜桩基础为预制桩基础。

9.根据权利要求7所述的一种轴力可调节基坑斜撑支护结构的施工方法，其特征在于：所述钻孔灌注桩的顶部设有冠梁，冠梁中设有钢垫板，钢管斜撑的顶端固定端与钢垫板相连接；所述钢垫板预埋铺设完成后再进行冠梁浇筑。

10.根据权利要求7所述的一种轴力可调节基坑斜撑支护结构的施工方法，其特征在于：所述结构底板上设置后浇带，待土方开挖完全后再进行浇筑，所述结构底板通过换撑带与钻孔灌注桩相连接。