CN116479901A - 一种地下连续墙竖向组合钢管桩基坑支护结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下连续墙竖向组合钢管桩基坑支护结构及施工方法，基坑支护结构包括地下连续墙结构和钢管桩结构，所述钢管桩结构设置在地下连续墙结构的下方。方法包括以下步骤：S1、施工准备；S2、地下连续墙成槽及下沉钢管桩施工：S3:浇筑成型。本发明通过将地下连续墙支护结构同钢管桩支护结构相结合，适用与上软下硬的复合地层或深软土地层；使支护结构在硬岩地层成槽所需掘岩减少，提高了施工效率；针对深厚软土地层，减少地下连续墙支护结构在深厚软土地层的施工成本，提高了地下连续墙支护结构的结构稳定性于安全性，减少了地下连续墙的施工深度，节约了施工成本，提高了施工效率。

Description

一种地下连续墙竖向组合钢管桩基坑支护结构及施工方法

技术领域

本发明属于地下工程技术领域，尤其涉及一种地下连续墙竖向组合钢管桩基坑支护结构及施工方法。

背景技术

基坑支护结构是地下结构设计的重难点之一，基坑支护方式通常采用钻孔灌注桩、地下连墙形式或钢管桩。钻孔灌注桩的优点是：桩体刚度较大，控制基坑变形好，其缺点是遇富水地层时须另设止水帷幕或采用其它方式以控制地下水。地下连续墙的优点是：墙体刚度大，可承受较大水土压，对基坑变形控制较好，可适用于多种地层条件；其缺点是投资较大，施工技术比较复杂，稳定液用量大，排渣、排浆工作繁重，环境污染较为严重，尤其在坚硬岩层中成槽困难。钢管桩的优点是适用于硬岩地层，施工效率高，施工成本较低。

地下结构基坑常伴随着上软下硬的复合地层，上层具有深厚强透水性砂卵石地层或填土地层，下层为较为坚硬的岩层，且地下水丰富，基坑支护变形大，止水效果要求高，整体性要求高的特性。采用钻孔桩组合止水帷幕的基坑支护结构很难达到理想的止水效果。采用地下连续墙支护结构在软土地层具有很好的止水效果，但其很难在坚硬岩层成槽。通常采用双轮铣槽机在坚硬岩层成槽，但其具有较高的施工成本，且成槽效率低。其次，在上海、宁波华东等软土地区，软土地层较厚，通常需采用刚度更高的地下连续墙支护结构。但因为软土层很厚，深达40m以上，而通常基坑深度在20m左右。地下连续墙如需穿透软土层，造价成本将非常高，而且具有较高的塌孔风险。

针对地下连续墙在上软下硬的复合地层中的硬岩地层成槽困难，施工成本过高，施工效率低的问题，专利文献CN111705786A公开了一种复合地层地下连续墙与钻孔灌注桩竖向结合施工的方法，通过在地下连续墙底部设置两根钻孔灌注桩，用桩嵌岩深度，代替地下连续墙嵌岩深度。但是该施工方法需要较多的钢筋加工，不利于提高施工效率。其次，因钻孔灌注桩在软土地层容易塌孔不易成孔，所以该方法不适用于深厚软土地层。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提出一种地下连续墙竖向组合钢管桩基坑支护结构及施工方法，在上软下硬的复合地层中具有较好的止水效果，进一步还适用于深厚软土地层的，具备高的结构稳定性能，且能提高施工效率，节约施工成本。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：包括地下连续墙支护结构和钢管桩支护结构，所述钢管桩支护结构设置在地下连续墙支护结构的下方。

作为上述方案的进一步改进：

所述钢管桩支护结构包括钢管桩，所述钢管桩的顶端设有一预留段与地下连续墙支护结构锚固连接。

所述地下连续墙支护结构由若干幅地下连续墙标准幅组合构成，每一所述地下连续墙标准幅的底部设置有两根钢管桩，所述钢管桩沿地下连续墙标准幅纵向方向上呈中心对称分布。

一种地下连续墙竖向组合钢管桩基坑支护结构的施工方法，用于施工上述的地下连续墙竖向组合钢管桩基坑支护结构，包括以下步骤：

S1、施工准备：施工围挡，场地场平，打设降水井，确定地下连续墙支护结构和钢管桩支护结构的设计深度。

S2、地下连续墙成槽及下沉钢管桩施工：确定钢管桩安装点位，下沉钢管桩；槽壁加固，施作导墙，采用液压成槽机开挖成槽，并及时清槽。

S3、浇筑成型：吊装地连墙钢筋笼后浇筑混凝土，使地下连续墙与钢管桩锚固连接。

作为上述方案的进一步改进：

在步骤S2中，针对上软下硬的复合地层，在钢管桩安装点位安装钢护筒并进行钻孔，施作钻孔后取出钢护筒，进行地下连续墙成槽施工，清槽完成后在钻孔内下沉钢管桩。

在步骤S2中，针对深厚软土地层，地下连续墙成槽施工完成后，通过按压法下沉钢管桩。

所述钢管桩完全下沉后其顶部应高于地下连续墙支护结构槽底平面3m以上。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

针对上层为软土地层，下层为硬岩地层的复合地层，本申请在软土地层采用地下连续墙支护结构，满足了对软土地层的止水及刚度要求，在硬岩地层采用钢管桩支护结构，解决硬岩地层成槽困难的问题，通过在钢管桩内灌注混凝土与地下连续墙连接形成一个整体结构，以满足基坑支护的需求，下层采用钢管桩支护结构相对于钻孔灌注桩支护结构减少了钢筋加工量，进一步提高了施工效率。

针对深厚软土地层，本申请在上层采用地下连续墙支护结构，以满足对基坑支护的止水性能要求与刚度性能要求；进一步在基坑底部施加钢管桩支护结构，解决地下连续墙支护结构在粗砂层易塌孔，成槽困难，结构稳定性不足的问题，保证了支护结构稳定性与安全性；而且减少了地下连续墙的施工深度，节约了施工成本，提高了施工效率。

附图说明

图1是本发明装置实施例中的地下连续墙竖向组合钢管桩的基坑支护结构示意图；

图2是本发明装置实施例中的地下连续墙竖向组合钢管桩的基坑支护结构示意俯视图。

图中各标号表示：1、地下连续墙支护结构；11、地下连续墙标准幅；12、钢筋笼；2、钢管桩支护结构；21、钢管桩；22、预留段。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

装置实施例：

图1与图2示出了本发明的一种地下连续墙竖向组合钢管桩21基坑支护结构的一种实施例，包括地下连续墙支护结构1和钢管桩支护结构2，所述钢管桩支护结构2设置在地下连续墙支护结构1的下方。

该结构中，通过在上层施工地下连续墙支护结构1，以满足基坑支护的止水性要求与刚度要求，进一步通过在在地下连续墙支护结构1的底部施加钢管桩支护结构2，针对上软下硬地层，可解决地下连续墙支护结构1在硬岩地层成槽困难的问题，还能减少钢筋混凝土的使用量，同时满足地连墙的嵌固稳定性。针对深厚软土地层，钢管桩21能在软土地层起到护壁成孔的作用，节省钢筋混凝土用量，有助于降低施工成本、提高施工效率、且支护结构稳定性好。

通常上软下硬地层，尤其是硬岩地层，钻孔桩桩径较大，通常需要600mm以上，成孔效率低，难以钻进成孔。采用钢管桩21根据刚度需要，钢管桩21直径通常在140mm～300mm之间，桩径小，钻进相对容易，方便施工。此外，采用钻孔桩需制作钢筋笼12，而钢管桩21不用再配筋，施工工艺相对简单。

本实施例中，所述钢管桩支护结构2包括钢管桩21，所述钢管桩21的顶端设有一预留段22与地下连续墙支护结构1锚固连接。该结构中，通过钢管桩21与地下连续墙支护结构1锚固连接，使钢管桩支护结构2与地下连续墙支护结构1，形成一个整体，以满足基坑支护的结构稳定性需求。

本实施例中，所述地下连续墙支护结构1由若干幅地下连续墙标准幅11组合构成，每一所述地下连续墙标准幅11的底部设置有两根钢管桩21，所述钢管桩21沿地下连续墙标准幅11纵向方向上呈中心对称分布。通过该结构，使钢管桩21的受力更加均匀，保证结构的稳定性。

方法实施例1：

本发明的一种地下连续墙竖向组合钢管桩21基坑支护结构的施工方法的第一种实施例，将装置实施例中所述的地下连续墙竖向组合钢管桩21基坑支护结构，应用于在上层为软土地层，下层为硬岩地层的复合地层的施工方法，包括以下步骤：

S1、施工准备：施工围挡，场地场平，打设降水井，确定地下连续墙支护结构1和钢管桩支护结构2的设计深度。

S2、地下连续墙成槽及下沉钢管桩施工：确定钢管桩21安装点位，下沉钢管桩21；槽壁加固，施作导墙，采用液压成槽机开挖成槽，并及时清槽。

S3、浇筑成型：吊装地连墙钢筋笼12后浇筑混凝土，使地下连续墙与钢管桩21锚固连接。

该方法中，在步骤S1中，打设降水井用于在基坑开挖前提前疏干基坑，为施工提供干燥环境。地下连续墙支护结构1深度和钢管桩21嵌固深度根据基坑整体稳定性、抗倾覆稳定性、承载能力等确定。

在步骤S2中，在钢管桩21安装点位安装钢护筒并进行钻孔，施作钻孔后取出钢护筒；随后进行地下连续墙成槽施工，清槽完成后在钻孔内下沉钢管桩。该步骤中，钢护筒的设置保证了在上层松散土层成孔过程中防止塌孔。槽壁加固的施工防止了地下连续墙在成槽过程发生塌孔。先钻孔再成槽最后下沉钢管桩21的施工顺序，避免钢管桩21对成槽机产生干涉，影响成槽施工。

本实施例中，所述钢管桩21完全下沉后其顶部应高于地下连续墙支护结构1槽底平面3m以上。通过该方法，以保障地下连续墙支护结构1与钢管桩支护结构2的有效搭接。

本实施例中，软土地层包括素填土层、粉质粘土层、粗砂层组成，地面至砂层底深度约15m，硬岩地层主要为强风化粗安岩约2m、中风化粗安岩8m以上组成，强、中风化粗安岩为不透水从地层，基坑深18m，不考虑钢管桩21时，地连墙深度进入基底3m总长21m，考虑钢管桩21地连墙取17m,钢管桩21在地连墙底面以下取5m，底面以上取3m,总长8m。减少了地下连续墙支护结构1的施工深度，节约了施工成本，提高了施工效率。

区别在于现有技术采用地下连续墙支护结构1一直成槽到底，本实施例采用种地下连续墙竖向组合钢管桩基坑支护结构可以减少地下连续墙成槽量，解决硬岩地层成槽困难的问题，通过在钢管桩21内灌注混凝土与地下连续墙连接形成一个整体结构，以满足基坑支护的需求，下层采用钢管桩支护结构2相对于钻孔灌注桩支护结构减少了钢筋加工量，进一步提高了施工效率。

方法实施例2：

本发明的一种地下连续墙竖向组合钢管桩21基坑支护结构的施工方法的第一种实施例，将装置实施例中所述的地下连续墙竖向组合钢管桩21基坑支护结构，应用于深厚软土地层的施工方法，其施工方法与方法实施例1基本相同，区别在于：本实施例中，深厚软土地层包括素填土层、粉质粘土层、粗砂层组成，地面至粗砂层底深度约15m，其下为深厚含砂性粉质粘土，为透水从地层，基坑深18m，在使用纯地下连续墙支护结构1时，地下连续墙支护结构1深度进入基底15m总长需33m。若在地下连续墙支护结构1的底部组合钢管桩支护结构2，则地下连续墙支护结构1深度取20m,钢管桩支护结构2在地下连续墙支护结构1底面以下取15m，底面以上取3m,总长18m。

在步骤S2中，针对深厚软土地层，地下连续墙成槽施工完成后，通过按压法下沉钢管桩21。

该方法中，地下连续墙支护结构1满足了基坑支护结构对软土地层的止水及刚度要求，下层设置的钢管桩支护结构2，解决地下连续墙支护结构1在粗砂层易塌孔，成槽困难，结构稳定性不足，支护结构有较大的倾覆风险的问题，保证了支护结构稳定性与安全性；因为底部采用易施工、低成本的钢管桩支护结构2代替常规的全地下连续墙支护结构1，减少了地下连续墙的施工深度，节约了施工成本，提高了施工效率。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种地下连续墙竖向组合钢管桩基坑支护结构，其特征在于：包括地下连续墙支护结构(1)和钢管桩支护结构(2)，所述钢管桩支护结构(2)设置在地下连续墙支护结构(1)的下方。

2.根据权利要求1所述的地下连续墙竖向组合钢管桩基坑支护结构，其特征在于：所述钢管桩支护结构(2)包括钢管桩(21)，所述钢管桩(21)的顶端设有一预留段(22)用于与地下连续墙支护结构(1)锚固连接。

3.根据权利要求1所述的地下连续墙竖向组合钢管桩基坑支护结构，其特征在于：所述地下连续墙支护结构(1)由若干幅地下连续墙标准幅(11)组合构成，每一所述地下连续墙标准幅(11)的底部设置有两根钢管桩(21)，所述钢管桩(21)沿地下连续墙标准幅(11)纵向方向上呈中心对称分布。

4.一种地下连续墙竖向组合钢管桩基坑支护结构的施工方法，其特征在于：用于施工权利要求1至3任一项所述的地下连续墙竖向组合钢管桩基坑支护结构，包括以下步骤：

S1、施工准备：施工围挡，场地场平，打设降水井，确定地下连续墙支护结构(1)和钢管桩支护结构(2)的设计深度；

S2、地下连续墙成槽及下沉钢管桩施工：确定钢管桩(21)安装点位，下沉钢管桩(21)；槽壁加固，施作导墙，采用液压成槽机开挖成槽，并及时清槽；

S3、浇筑成型：吊装地连墙钢筋笼(12)后浇筑混凝土，使地下连续墙与钢管桩(21)锚固连接。

5.根据权利要求4所述的地下连续墙竖向组合钢管桩基坑支护结构的施工方法，其特征在于：在步骤S2中，针对上软下硬的复合地层，在钢管桩(21)安装点位安装钢护筒并进行钻孔，施作钻孔后取出钢护筒，进行地下连续墙成槽施工，清槽完成后在钻孔内下沉钢管桩。

6.根据权利要求4所述的地下连续墙竖向组合钢管桩基坑支护结构的施工方法，其特征在于：在步骤S2中，针对深厚软土地层，地下连续墙成槽施工完成后，通过按压法下沉钢管桩(21)。

7.根据权利要求5或6所述的地下连续墙竖向组合钢管桩基坑支护结构的施工方法，其特征在于：所述钢管桩(21)完全下沉后其顶部应高于地下连续墙支护结构(1)槽底平面3m以上。