CN116876529A - 一种用于深大基坑的中心式支撑体系及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于深大基坑的中心式支撑体系及其施工方法，支撑体系包括围护结构、中心主体结构和传力结构；围护结构环绕基坑设置；中心主体结构设置在基坑的中心区域；在外围主体结构施工之前，传力结构包括钢支撑，钢支撑两端分别与中心主体结构、围护结构可拆卸连接；在外围主体结构施工之后，传力结构包括外围主体结构和倒撑；外围主体结构设置在基坑的周边区域，其侧部设置挡土外墙；倒撑两端分别与外围主体结构的楼板和挡土外墙连接。本发明的钢支撑和倒撑均上下间隔设置多层，将围护结构和中心主体结构连结起来，共同形成基坑支护，保证基坑的稳定性；通过逐级安装、逐级替换，支撑转换连贯。

Description

一种用于深大基坑的中心式支撑体系及其施工方法

技术领域

本发明属于建筑基坑支护技术领域，特别涉及一种用于深大基坑的中心式支撑体系及其施工方法。

背景技术

随着国民经济的快速发展，人口向城市不断涌入，导致城市空间逐渐趋于饱和。为了提高城市空间的利用率，建筑高度不断增加，建筑基坑越来越深。同时地下商场、交通、车库等地下空间的开发利用扩大了建筑基坑的范围。然而城市基坑往往具有地质条件差、施工场地狭小、周边建筑环境复杂等特点，通常无法采用放坡开挖、锚索等常规的基坑支护形式，且常规的内支撑不仅材料需求量大，其形式也很难满足基坑支护的受力要求。

为解决上述问题，部分施工现场引入了钢支撑基坑支护技术，即采用钢支撑将建筑结构与周边支护结构连接。但是，现有钢支撑做法仍然存在以下问题：钢支撑安装困难，通常需要在建筑结构和支护结构上设置预埋件或者混凝土构件，使用完成后难以拆卸，降低施工效率；为避免钢支撑与土方干涉，往往将钢支撑设置在基坑上部，传力支撑效果较差；各阶段支撑转换不连贯，当安装或拆除钢支撑时，对基坑受力影响较大，存在一定安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于深大基坑的中心式支撑体系及其施工方法，以解决上述背景技术中深大基坑因环境因素制约，无法采用锚杆等常规的基坑支护，以及现有钢支撑安装拆卸困难、传力支撑效果较差以及各阶段支撑转换不连贯的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于深大基坑的中心式支撑体系，基坑内部划分为中心区域和周边区域，基坑内建筑结构对应中心区域和周边区域划分为中心主体结构和外围主体结构；支撑体系包括围护结构、中心主体结构和传力结构；所述围护结构环绕基坑设置；所述中心主体结构设置在基坑的中心区域；所述传力结构分别与围护结构、中心主体结构连接；

在外围主体结构施工之前，所述传力结构包括钢支撑，所述钢支撑两端分别与中心主体结构、围护结构可拆卸连接；

在外围主体结构施工之后，所述传力结构包括外围主体结构和倒撑；所述外围主体结构设置在基坑的周边区域，其侧部设置挡土外墙，所述挡土外墙与围护结构贴合；所述倒撑两端分别与外围主体结构的楼板和挡土外墙连接。

进一步地，所述围护结构包括间隔设置的围护桩，所述围护桩顶部设置冠梁；所述围护结构内侧设置钢围檩。

进一步地，所述钢支撑以中心主体结构为圆心呈散射状分布，其两端分别为活络头端和固定端，相邻的钢支撑在相同一侧的活络头端和固定端交错设置。

进一步地，还包括第一连接件，所述第一连接件包括挂板、第一立板和第一托板；所述挂板挂设在围护结构的钢围檩和冠梁上；所述第一立板固设在挂板上；所述第一托板设置在第一立板侧面，所述钢支撑的端部放置在第一托板上。

进一步地，还包括第二连接件，所述第二连接件包括卡板、第二立板和第二托板；所述卡板间隔设置在第二立板的上下两侧，并与中心主体结构的楼板卡接；所述第二托板设置在第二立板侧面，所述钢支撑的端部放置在第二托板上。

进一步地，所述钢支撑对应中心主体结构的楼板自上而下间隔设置多层。

进一步地，所述围护结构顶部设置防坠挂点，所述防坠挂点通过钢丝绳与钢支撑连接。

进一步地，所述周边区域在中心主体结构施工完成前设有边坡，所述边坡上设置土钉支护和网喷混凝土层。

进一步地，还包括降水结构，所述降水结构设置在基坑外部，包括间隔设置的降水井。

一种用于深大基坑的中心式支撑体系的施工方法，包括以下步骤，

S1、降水系统及围护结构施工；

S2、基坑盆式开挖及边坡支护；

S3、中心主体结构施工；

S4、边坡土方开挖及钢支撑架设：

S41、边坡土方采用分级接力开挖的方式，在边坡上部的挖掘形成最上层钢支撑安装空间后，暂停边坡挖掘；

S42、对应钢支撑安装第一连接件和第二连接件，然后吊装最上层钢支撑；

S43、重复步骤S41-S42，直至边坡完全挖空；

S5、外围主体结构及倒撑施工，随之逐级拆除钢支撑：

S51、施作外围主体结构的基础底板和挡土外墙；

S52、用倒撑抵住基础底板和挡土外墙；

S53、拆除最下层钢支撑；

S54、重复步骤S51-S53，直至拆除所有钢支撑，此时外围主体结构施工完成；

S6、拆除倒撑。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的一种用于深大基坑的中心式支撑体系及其施工方法，钢支撑和倒撑均上下间隔设置多层，通过逐级安装、逐级替换，支撑转换连贯，有效保证施工过程的基坑稳定性。

2、本发明提供的一种用于深大基坑的中心式支撑体系及其施工方法，在外围主体结构施工之前，采用钢支撑逐级替换边坡，将围护结构和中心主体结构连结起来，共同形成基坑支护，基坑外侧土压力传递至中心主体结构，进而保证基坑的稳定性。

3、本发明提供的一种用于深大基坑的中心式支撑体系及其施工方法，在外围主体施工之后，利用外围主体结构和倒撑逐级替换钢支撑，将基坑外侧压力传至外围主体结构的楼板和中心主体结构，不影响上部结构施工，同时保证基坑稳定。

4、本发明提供的一种用于深大基坑的中心式支撑体系及其施工方法，钢支撑两端分别通过第一连接件和第二连接件进行可拆卸连接，无需设置预埋件或另设混凝土连接结构，施工简单，提高施工效率，便于周转使用。

附图说明

图1为本发明涉及的基坑盆式开挖及边坡支护的示意图；

图2为本发明涉及的中心主体结构初始施工状态图；

图3为本发明涉及的中心主体结构完成施工状态图；

图4为本发明涉及的钢支撑的安装示意图；

图5为本发明涉及的外围主体结构底层和倒撑的结构示意图；

图6为本发明涉及的钢支撑逐级拆除的过程示意图；

图7为本发明涉及的基坑内建筑结构施工完成状态图；

图8为本发明涉及的第一连接件的一种结构正视和侧视组合示意图；

图9为本发明涉及的第一连接件的另一种结构正视和侧视组合示意图；

图10为本发明涉及的第二连接件的一种结构示意图；

图11为本发明涉及的防坠挂点的结构示意图。

图中：1-降水井、2-围护桩、3-冠梁、4-边坡、5-土钉支护、6-中心主体结构、7-钢支撑、8-第一连接件、9-第二连接件、10-防坠挂点、11-外围主体结构、12-倒撑。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-7所示，本发明提供的一种用于深大基坑的中心式支撑体系，基坑内部划分为中心区域和周边区域，基坑内建筑结构划分为中心主体结构6和外围主体结构11；基坑外部设置降水结构；支撑体系包括围护结构、中心主体结构6和传力结构。围护结构环绕基坑设置在基坑外部；中心主体结构6设置在基坑的中心区域；传力结构在不同施工状态结构不同。中心主体结构施工完成之前，传力结构为设置在周边区域的边坡4；外围主体结构11施工之前，传力结构为钢支撑7，钢支撑7两端分别与中心主体结构6、围护结构连接；在外围主体结构11施工之后，传力结构包括外围主体结构11和倒撑12；外围主体结构11设置在基坑的周边区域，并与围护结构抵接；倒撑12设置在外围主体结构11内，保证外围主体结构11对围护结构的支撑效果。三个施工阶段，传力结构依次逐级替换，保证施工过程的结构稳定性。

降水结构包括间隔设置的降水井1。

基坑采用盆式开挖，将基坑分为中心区域和周边区域；中心区域深度为结构基础底标高；周边区域在中心主体结构6施工完成前设有边坡4，边坡4放坡开挖而成，其上设置土钉支护5和网喷混凝土层。

围护结构包括间隔设置的围护桩2，围护桩2顶部设置冠梁3，围护结构内侧设置钢围檩。围护桩2优选为钻孔灌注桩。如图11所示，围护结构顶部设置防坠挂点10，防坠挂点10通过钢丝绳与钢支撑7顶面连接，进一步提升钢支撑7的稳定性，优选的，防坠挂点10为几字型预埋钢筋。

中心主体结构6由下至上施工，其高度大于基坑深度，结构施工缝部位应按要求甩出钢筋并预埋钢边止水带。

钢支撑7以中心主体结构6为圆心呈散射状分布，其两端分别为活络头端和固定端，相邻的钢支撑7在相同一侧的活络头端和固定端交错设置，增强钢支撑7整体的稳定性。钢支撑7对应中心主体结构6的楼板自上而下间隔设置多层，同一层钢支撑7的高度相同。

围护结构上对应钢支撑7设置第一连接件8，第一连接件8包括挂板、第一立板和第一托板，挂板挂设在钢围檩和冠梁3上。如图8所示，挂设在钢围檩上的挂板截面呈U字型；如图9所示，挂设在冠梁3上的挂板为三角竖板，其底部与冠梁3卡接；第一立板固设在挂板上；第一托板设置在第一立板侧面，用于放置钢支撑7。

中心主体结构6的楼板上对应钢支撑7设置第二连接件9，如图10所示，第二连接件9包括卡板、第二立板和第二托板；卡板间隔设置在第二立板的上下两侧，通过上下两卡板配合，将第二连接件9卡设在中心主体结构6的楼板上；第二托板设置在第二立板侧面，用于放置钢支撑7。其中，同一支撑梁两端的第一托板和第二托板设置高度不同，以适应活络头端和固定端，保证钢支撑7的结构水平。优选的，同一楼板上的钢支撑7的高度相同。第一连接件8和第二连接件9均可拆卸设置，代替传统的混凝土预埋件，既能够减小混凝土损坏程度，又可以实现材料的循环利用。

外围主体结构11侧部设置挡土外墙，挡土外墙与围护结构贴合，倒撑12倾斜设置，其两端分别与外围主体结构11的楼板（包括基础底板）和挡土外墙连接。倒撑12为钢结构，其端头设置抗剪防滑的措施。

一种用于深大基坑的中心式支撑体系的施工方法，包括以下步骤，

S1、降水系统及围护结构施工：

S11、根据基坑深度、含水层的类型、厚度和渗流系数等，确定降水井1类型及降水井1打设深度，根据基坑面积及降水井1降水半径计算出降水井1打设的数量及水泵的功率大小，基坑降水作业在基坑开挖前一个月开始，贯穿整个施工过程，在结构施工完毕之后方可停止降水，最后根据竣工后水文地质的监测情况确定是否需要回灌；

S12、围护桩2采用钻机设备成孔，为防止钻孔桩施工时由于相邻两桩施工距离太近或间隔时间太短，造成塌孔，采取分批跳孔施作，桩孔上部安装钢护筒以防止塌孔，根据土质情况决定是否使用泥浆护壁，使用泥浆护壁技术需要就近设置泥浆池；

S2、基坑盆式开挖及边坡4支护：对中心区域进行分级放坡盆式开挖，周边区域采用放坡开挖形成边坡4，然后在边坡4上安装土钉支护5，并进行挂网喷混凝土等措施；边坡4开挖按规范要求分层分段开挖，上层土钉支护5及喷射砼面层达到设计强度的75%后方可开挖下层土方，分层开挖高度由规范要求土钉支护5的竖向距离确定，超挖不得超过土钉支护5下0.5m，分层开挖长度也宜分段进行，分段长度按土体可能维持不塌的自稳时间和施工流程相互衔接情况而定，一般可取15～20m；

S3、中心主体结构6施工：中心区域挖至结构基础底标高时，开始按照流水段计划施做中心主体结构6，中心主体结构6由下至上施工，结构施工缝部位应按要求甩出钢筋并预埋钢边止水带；在第二连接件9的设置位置，中心主体结构6的楼板钢筋无需甩出，但需要预留钢筋套筒并用胶带缠绕，保证与外围主体结构的后续连接；

S4、边坡4土方开挖及钢支撑7架设：

S41、中心主体结构6达到设计要求时再分区开挖边坡4土方，边坡4土方采用分级接力开挖的方式，随着边坡4上部的挖掘逐渐形成最上层钢支撑7安装空间，即钢支撑7预设位置下方0.5m处，此时暂停边坡4挖掘；

S42、对应钢支撑7安装第一连接件8和第二连接件9，然后采用汽车吊进行吊装钢支撑7，牵引绳对其牵拉定位，并按设计施加预应力，达到设计要求后，继续边坡4土方开挖，安装下一层钢支撑7，直至边坡4完全挖空；

S5、外围主体结构11及倒撑12施工，随之逐级拆除钢支撑7：

S51、施作外围主体结构11的基础底板和挡土外墙；

S52、用倒撑12抵住基础底板和挡土外墙；

S53、拆除最下层钢支撑7，拆除钢支撑7之前，必须保证下部倒撑12施工完毕且挡土外墙强度达到设计强度的80%；

S54、重复步骤S51-S53，直至拆除所有钢支撑7，此时外围主体结构11施工完成；

S6、拆除倒撑12。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于深大基坑的中心式支撑体系，基坑内部划分为中心区域和周边区域，基坑内建筑结构对应中心区域和周边区域划分为中心主体结构（6）和外围主体结构（11）；其特征在于，支撑体系包括围护结构、中心主体结构（6）和传力结构；所述围护结构环绕基坑设置；所述中心主体结构（6）设置在基坑的中心区域；所述传力结构分别与围护结构、中心主体结构（6）连接；

在外围主体结构（11）施工之前，所述传力结构包括钢支撑（7），所述钢支撑（7）两端分别与中心主体结构（6）、围护结构可拆卸连接；

在外围主体结构（11）施工之后，所述传力结构包括外围主体结构（11）和倒撑（12）；所述外围主体结构（11）设置在基坑的周边区域，其侧部设置挡土外墙，所述挡土外墙与围护结构贴合；所述倒撑（12）两端分别与外围主体结构（11）的楼板和挡土外墙连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于深大基坑的中心式支撑体系，其特征在于，所述围护结构包括间隔设置的围护桩（2），所述围护桩（2）顶部设置冠梁（3）；所述围护结构内侧设置钢围檩。

3.根据权利要求1所述的一种用于深大基坑的中心式支撑体系，其特征在于，所述钢支撑（7）以中心主体结构（6）为圆心呈散射状分布，其两端分别为活络头端和固定端，相邻的钢支撑（7）在相同一侧的活络头端和固定端交错设置。

4.根据权利要求2所述的一种用于深大基坑的中心式支撑体系，其特征在于，还包括第一连接件（8），所述第一连接件（8）包括挂板、第一立板和第一托板；所述挂板挂设在围护结构的钢围檩和冠梁（3）上；所述第一立板固设在挂板上；所述第一托板设置在第一立板侧面，所述钢支撑（7）的端部放置在第一托板上。

5.根据权利要求1所述的一种用于深大基坑的中心式支撑体系，其特征在于，还包括第二连接件（9），所述第二连接件（9）包括卡板、第二立板和第二托板；所述卡板间隔设置在第二立板的上下两侧，并与中心主体结构（6）的楼板卡接；所述第二托板设置在第二立板侧面，所述钢支撑（7）的端部放置在第二托板上。

6.根据权利要求1所述的一种用于深大基坑的中心式支撑体系，其特征在于，所述钢支撑（7）对应中心主体结构（6）的楼板自上而下间隔设置多层。

7.根据权利要求1所述的一种用于深大基坑的中心式支撑体系，其特征在于，所述围护结构顶部设置防坠挂点（10），所述防坠挂点（10）通过钢丝绳与钢支撑（7）连接。

8.根据权利要求1所述的一种用于深大基坑的中心式支撑体系，其特征在于，所述周边区域在中心主体结构（6）施工完成前设有边坡（4），所述边坡（4）上设置土钉支护（5）和网喷混凝土层。

9.根据权利要求1所述的一种用于深大基坑的中心式支撑体系，其特征在于，还包括降水结构，所述降水结构设置在基坑外部，包括间隔设置的降水井（1）。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种用于深大基坑的中心式支撑体系的施工方法，其特征在于，包括以下步骤，

S1、降水系统及围护结构施工；

S2、基坑盆式开挖及边坡（4）支护；

S3、中心主体结构（6）施工；

S4、边坡（4）土方开挖及钢支撑（7）架设：

S41、边坡（4）土方采用分级接力开挖的方式，在边坡（4）上部的挖掘形成最上层钢支撑（7）安装空间后，暂停边坡（4）挖掘；

S42、对应钢支撑（7）安装第一连接件（8）和第二连接件（9），然后吊装最上层钢支撑（7）；

S43、重复步骤S41-S42，直至边坡（4）完全挖空；

S5、外围主体结构（11）及倒撑（12）施工，随之逐级拆除钢支撑（7）：

S51、施作外围主体结构（11）的基础底板和挡土外墙；

S52、用倒撑（12）抵住基础底板和挡土外墙；

S53、拆除最下层钢支撑（7）；

S54、重复步骤S51-S53，直至拆除所有钢支撑（7），此时外围主体结构（11）施工完成；

S6、拆除倒撑（12）。