CN117488826A - 大型异形深基坑支护体系及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大型异形深基坑支护体系及施工方法,包括以下步骤:在基坑开挖区域内外侧施工降水井;采用可调式定型化胎架制造格构柱,在基坑内施工钻孔灌注桩,并将格构柱的下端浇筑在钻孔灌注桩上;放坡开挖基坑首层土方,并加固基坑侧壁的土体;设置水平支护体系;逐层向下开挖基坑的土方,在钢套管的上端浇筑封底混凝土;施工基坑内的主体结构,封堵降水井;拆除可回收锚索并逐段切割拆除水平支撑。本发明的有益效果是:降水井钢套管外侧设置双重封板配合加劲钢丝网,可有效提升钢套管外侧的密封性;钢套管内侧设置多孔金属板及泄压管,可有效避免微膨胀水泥砂浆从钢套管内挤出,提升密封效果。
Description
技术领域
本发明涉及基坑支护体系施工,尤其涉及一种大型异形深基坑支护体系及施工方法。
背景技术
在进行基坑开挖支护施工时,传统的施工方法为分层开挖、逐层施作支护体系,但是这种施工方法也存在一些问题。例如:为减小外围支护结构的高度同时保证基坑施工安全,采取放坡开挖的方式,但是这种方式对现场作业面需求较大,对于现场作业空间有限、且基坑平面为异形结构时,放坡开挖则难以满足需求;基坑开挖时分层施作的混凝土内支撑依托格构柱固定,但是格构柱普遍存在制造精度低、制造时间长等问题;在基坑内的结构施工完成后,需要对基坑的混凝土内支撑进行拆除,传统的拆除方法是在混凝土内支撑下方搭设支架,对待拆除的混凝土内支撑进行临时支撑,然后再将混凝土内支撑分段切割拆除,当混凝土内支撑距离下方地面较高时,则需要搭设较高的支架,支架容易失稳破坏,而且需要耗费较多的人力物力,增加了施工成本;为避免基坑开挖时地下水的影响,通过设置降水井对地下水进行抽排,但是一些位于基坑内部的降水井,普遍存在密封不牢固、后期渗漏时又难以密封的问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足,提供一种大型异形深基坑支护体系及施工方法。
这种大型异形深基坑支护体系的施工方法,包括以下施工步骤,
步骤一、在地面上放样出基坑平面位置,并沿基坑边线施工外围支护结构,并在基坑开挖区域内外侧施工降水井;
步骤二、采用可调式定型化胎架制造格构柱,在基坑内施工钻孔灌注桩,并将格构柱的下端浇筑在钻孔灌注桩上;
步骤三、放坡开挖基坑首层土方,并加固基坑侧壁的土体;
步骤四、基坑侧壁植入可回收锚索,沿外围支护结构施工水平圈梁和水平支撑并张拉可回收锚索,形成水平支护体系;
步骤五、逐层向下开挖基坑的土方,同时按照步骤四所述的方法逐层施工水平支护体系,直至基坑设计深度;向基坑内的降水井内打入带泄压管的钢套管,在钢套管的上端浇筑封底混凝土;
步骤六、通过泄压管抽排地下水直至封底混凝土达到设计强度,然后施工基坑内的主体结构,封堵降水井;
步骤七、在水平圈梁上滑动架设附着式安全操作平台,依托附着式安全操作平台拆除可回收锚索并逐段切割拆除水平支撑。
作为优选,所述步骤一中,外围支护结构为钻孔灌注桩或地下连续墙。
作为优选,所述步骤二中,可调式定型化胎架包括旋转主轴、固定转轴、伸缩半轴、伸缩撑脚、限位角钢和导向滑轮,旋转主轴一端支撑在固定转轴上,中部和另一端支撑在伸缩半轴上,限位角钢沿旋转主轴周向设置四个,纵向设置若干个,导向滑轮水平设置两个,纵向设置若干个,限位角钢和导向滑轮通过伸缩撑杆固定在旋转主轴上;制作格构柱时,根据格构柱的尺寸,调整伸缩撑杆的长度,使限位角钢之间的距离与格构柱的边长相等,然后将格构柱角钢放置在限位角钢上,并在格构柱角钢上焊接联结钢板,然后调整伸缩撑杆的长度将制造好的格构柱支撑在导向滑轮上,交替收缩伸缩半轴,将格构柱沿着导向滑轮从旋转主轴上滑出。
作为优选,所述步骤三中,对基坑侧壁的土体进行加固的具体方法为:开挖首层基坑土方,并向基坑侧壁的土体内打入斜向钢管桩和竖向钢管桩,然后在基坑侧壁的表面喷射一层混凝土面层,将斜向钢管桩和竖向钢管桩的尾端浇筑在混凝土面层内。
作为优选,所述步骤四中,水平支撑的端部与水平圈梁连接,首先绑扎水平圈梁和水平支撑的钢筋,然后支设水平圈梁和水平支撑的侧模,并在水平圈梁的表面安放轨道,在水平支撑的表面安放吊环,轨道和吊环分别与水平圈梁和水平支撑的钢筋点焊固定,接着向模板内浇筑混凝土并振捣密实;待水平圈梁和水平支撑混凝土达到设计强度后,张拉可回收锚索,并使用锚碇对可回收锚索进行张拉锚固;所述吊环沿水平支撑长度方向均匀间隔设置。
作为优选,所述步骤五中,向位于基坑内侧的降水井内打入钢套管,并在钢套管内插入泄压管,然后在钢套管的上端焊接上封板和下封板,并在上封板和下封板之间铺设一层加劲钢丝网,然后在上封板和下封板之间浇筑封底混凝土;上封板、下封板分别与封底混凝土的上表面、下表面平齐,上封板和下封板上分别设有环形绕流板。
作为优选,所述步骤五和步骤六中,泄压管从上封板中心穿过;泄压管上设有多道多孔金属板,泄压管的上端设有橡胶密封塞;封底混凝土达到设计强度前,通过泄压管持续抽排地下水,待封底混凝土达到设计强度后,施工基坑内的主体结构,然后从泄压管上插入袖阀注浆管,向降水井的钢套筒内注入微膨胀水泥砂浆,然后使用橡胶密封塞对泄压管封堵。
作为优选,所述步骤七中,吊挂拆除支架包括L型卡板、液压撑杆、导向滑轮和钢丝绳,液压撑杆的一端与L型卡板铰接,导向滑轮安装在液压撑杆的另一端;在水平圈梁的预埋轨道上架设附着式安全操作平台,依托附着式安全操作平台拆除可回收锚索;将钢丝绳的一端系在水平支撑的吊环上,另一端系在格构柱上;然后逐段切割水平支撑,并将L型卡板卡入切割缝内,并使用膨胀螺栓将L型卡板固定在水平支撑上,将钢丝绳支撑在导向滑轮上,然后继续切割水平支撑,并将切割下来的混凝土块吊放至坑底,每拆除完一段混凝土块后,将吊挂拆除支架向靠近格构柱方向平移,按照上述方式,逐段切割拆除水平支撑。
作为优选,所述步骤七中,附着式安全操作平台通过滑动承载板支撑在预埋轨道上,滑动承载板上设有配重块,滑动承载板与附着式安全操作平台间设有翻转铰链。
大型异形深基坑支护体系,由上述任一所述方法得到的。
本发明的有益效果是:
1)本技术提出的可调式定型化胎架,可适用不同结构尺寸的格构柱加工制造,同时保证格构柱的制造精度、降低焊接作业的难度、缩短制造的周期。
2)降水井钢套管外侧设置双重封板配合加劲钢丝网,可有效提升钢套管外侧的密封性;钢套管内侧设置多孔金属板及泄压管,可有效避免微膨胀水泥砂浆从钢套管内挤出,提升密封效果。
3)水平支撑采取分段分块拆除的方式,依托既有的格构柱及水平支撑搭设吊挂拆除支架,将切割下来的混凝土块吊放至坑底,无需搭设脚手架,可有效减少现场工作量,降低施工费用。
4)锚索回收作业依托附着式安全作业平台,作业平台可沿着预埋的轨道滑动,可有效提升锚索回收作业的效率,同时保证作业人员的安全。
5)首层基坑侧壁土体内打入斜向钢管桩与竖向钢管桩,有效地保证了空间受限条件下基坑侧壁的支护效果,避免施工过程中基坑出现坍塌的情况。
附图说明
图1是本发明施工方法流程图;
图2是深基坑支护体系结构示意图;
图3是图2A节点上锚索回收作业平台示意图;
图4是降水井封板焊接就位示意图;
图5是降水井封堵、锚索回收示意图;
图6是降水井注浆封堵示意图;
图7是降水井注浆封堵作业完成示意图;
图8是内支撑吊挂拆除过程图一;
图9是图8中B节点上拆除吊架安放大样图;
图10是内支撑吊挂拆除过程图二;
图11是内支撑吊挂拆除过程图三;
图12是内支撑吊挂拆除过程图四;
图13是可调式定型化胎架;
图14是可调式定型化胎架局部大样图;
图15是格构柱组装施工示意图;
图16是格构柱组装就位脱架示意图;
图17是格构柱结构示意图。
图中标记:11-地面,12-基坑,13-斜向钢管桩,14-竖向钢管桩,15-混凝土面层,16-外围支护结构,21-钻孔灌注桩,22-格构柱,23-水平支撑,24-吊环,25-水平圈梁,26-可回收锚索,27-锚碇,28-轨道,29-附着式安全操作平台,210-翻转铰链,211-配重块,212-滑动承载板,31-降水井,32-钢套管,33-上封板,34-下封板,35-环形饶流板,36-封底混凝土,37-多孔金属板,38-泄压管,39-袖阀注浆管,310-微膨胀水泥砂浆,311-橡胶密封塞,312-加劲钢丝网,41-L型卡板,42-液压撑杆,43-导向滑轮,44-钢丝绳,45-膨胀螺栓,46-切割缝,47-混凝土块,51-旋转主轴,52-固定转轴,53-伸缩半轴,54-伸缩撑杆,55-限位角钢,56-导向滑轮,61-格构柱角钢,62-联结钢板。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出,对于本技术领域的普通人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
实施例一
作为一种实施例,如图1至图17所示,这种大型异形深基坑支护体系的施工方法,包括以下施工步骤:
步骤一、在地面11上放样出基坑12平面位置,并沿基坑12边线施工外围支护结构16,并在基坑12开挖区域内外侧施工降水井31;
步骤二、采用可调式定型化胎架制造格构柱22,根据格构柱22的尺寸,调整伸缩撑杆54的长度,使限位角钢55之间的距离与格构柱22的边长相等,然后将格构柱角钢61放置在限位角钢55上,并在格构柱角钢61上焊接联结钢板62,然后调整伸缩撑杆54的长度将制造好的格构柱22支撑在导向滑轮56上,交替收缩伸缩半轴53,将格构柱22沿着导向滑轮43从旋转主轴51上滑出;在基坑内施工钻孔灌注桩21,并将格构柱22的下端浇筑在钻孔灌注桩21上;
步骤三、开挖首层基坑12土方,并向基坑12侧壁的土体内打入斜向钢管桩13和竖向钢管桩14,然后在基坑12侧壁的表面喷射一层混凝土面层15,将斜向钢管桩13和竖向钢管桩14的尾端浇筑在混凝土面层15内;
步骤四、向基坑12侧壁内植入可回收锚索26,然后紧贴外围支护结构16施工水平圈梁25及水平支撑23,水平支撑23的端部与水平圈梁25连接,首先绑扎水平圈梁25和水平支撑23的钢筋,然后支设水平圈梁25和水平支撑23的侧模,并在水平圈梁25的表面安放轨道28、在水平支撑23的表面安放吊环24,轨道28及吊环24分别与钢筋点焊固定,接着向模板内浇筑混凝土并振捣密实;待水平圈梁25及水平支撑23混凝土达到设计强度后,张拉可回收锚索26,并使用锚碇27对可回收锚索26进行张拉锚固;
步骤五、向下开挖基坑12的土方,并按照步骤4所述的方法施工基坑12内的水平支护体系,并按照开挖一层施作一层支护体系的原则,直至基坑开挖至设计深度;向位于基坑12内侧的降水井31内打入钢套管32,并在钢套管32内插入一根泄压管38,然后在钢套管32的上端焊接上封板33和下封板34,然后浇筑基坑12封底混凝土36,并在上封板33和下封板34之间铺设一层加劲钢丝网312;
步骤六、封底混凝土36达到设计强度前,通过泄压管38继续抽排地下水,待封底混凝土36达到设计强度后,施工基坑12内的主体结构,然后从泄压管38上插入袖阀注浆管39,向降水井31钢套筒32内注入微膨胀水泥砂浆310,然后使用橡胶密封塞311对泄压管38封堵;
步骤七、在水平圈梁25的预埋轨道28上架设附着式安全操作平台29,依托附着式安全操作平台29拆除可回收锚索26;将钢丝绳44的一端系在水平支撑23的吊环24上,另一端系在格构柱22上;然后逐段切割水平支撑23,并将吊挂拆除支架的L型卡板41卡入切割缝46内,并使用膨胀螺栓45将其固定在水平支撑23上,将钢丝绳44支撑在吊挂拆除支架的导向滑轮43上,然后继续切割水平支撑23,并将切割下来的混凝土块47吊放至坑底,每拆除完一段混凝土块47后,将吊挂拆除支架向靠近格构柱22方向平移,按照上述方式,逐段切割拆除水平支撑23。
实施例二
作为另一种实施例,本实施例二在实施例一的基础上提出一种更具体的大型异形深基坑支护体系的施工方法。
步骤一中,外围支护结构16可以是钻孔灌注桩或地下连续墙。
步骤二中,可调式定型化胎架包括旋转主轴51、固定转轴52、伸缩半轴53、伸缩撑脚54、限位角钢55、导向滑轮56,旋转主轴51一端支撑在固定转轴52上,中部及另一端支撑在伸缩半轴53上,限位角钢55沿旋转主轴51周向设置4个,纵向设置若干个,导向滑轮56水平设置2个,纵向设置若干个,限位角钢55和导向滑轮56通过伸缩撑杆54固定在旋转主轴51上。
步骤四中,所述吊环24沿水平支撑23长度方向均匀间隔设置。
步骤五中,上封板33、下封板34分别与封底混凝土36的上表面、下表面平齐,上封板33和下封板34上分别设有环形绕流板35。
步骤五、步骤六中,泄压管38从上封板33中心穿过;泄压管38上设有多道多孔金属板37,泄压管38的上端设有橡胶密封塞311。
步骤七中,吊挂拆除支架包括L型卡板41、液压撑杆42、导向滑轮43、钢丝绳44,液压撑杆42的一端与L型卡板41铰接,导向滑轮43安装在液压撑杆42的另一端,钢丝绳44的一端系在吊环24上,另一端系在格构柱22上,钢丝绳44支撑在导向滑轮43上。
附着式安全操作平台29通过滑动承载板212支撑在预埋轨道28上,滑动承载板212上设有配重块211,滑动承载板212与附着式安全操作平台29间设有翻转铰链210。
需要说明的,本实施例中与实施例一相同或相似的部分可相互参考,在本申请中不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
Claims (10)
1.一种大型异形深基坑支护体系的施工方法,其特征在于,包括以下施工步骤,
步骤一、在地面上放样出基坑平面位置,并沿基坑边线施工外围支护结构,并在基坑开挖区域内外侧施工降水井;
步骤二、采用可调式定型化胎架制造格构柱,在基坑内施工钻孔灌注桩,并将格构柱的下端浇筑在钻孔灌注桩上;
步骤三、放坡开挖基坑首层土方,并加固基坑侧壁的土体;
步骤四、基坑侧壁植入可回收锚索,沿外围支护结构施工水平圈梁和水平支撑并张拉可回收锚索,形成水平支护体系;
步骤五、逐层向下开挖基坑的土方,同时按照步骤四所述的方法逐层施工水平支护体系,直至基坑设计深度;向基坑内的降水井内打入带泄压管的钢套管,在钢套管的上端浇筑封底混凝土;
步骤六、通过泄压管抽排地下水直至封底混凝土达到设计强度,然后施工基坑内的主体结构,封堵降水井;
步骤七、在水平圈梁上滑动架设附着式安全操作平台,依托附着式安全操作平台拆除可回收锚索并逐段切割拆除水平支撑。
2.根据权利要求1所述的大型异形深基坑支护体系的施工方法,其特征在于,所述步骤一中,外围支护结构为钻孔灌注桩或地下连续墙。
3.根据权利要求1所述的大型异形深基坑支护体系的施工方法,其特征在于,所述步骤二中,可调式定型化胎架包括旋转主轴、固定转轴、伸缩半轴、伸缩撑脚、限位角钢和导向滑轮,旋转主轴一端支撑在固定转轴上,中部和另一端支撑在伸缩半轴上,限位角钢沿旋转主轴周向设置四个,纵向设置若干个,导向滑轮水平设置两个,纵向设置若干个,限位角钢和导向滑轮通过伸缩撑杆固定在旋转主轴上;制作格构柱时,根据格构柱的尺寸,调整伸缩撑杆的长度,使限位角钢之间的距离与格构柱的边长相等,然后将格构柱角钢放置在限位角钢上,并在格构柱角钢上焊接联结钢板,然后调整伸缩撑杆的长度将制造好的格构柱支撑在导向滑轮上,交替收缩伸缩半轴,将格构柱沿着导向滑轮从旋转主轴上滑出。
4.根据权利要求1所述的大型异形深基坑支护体系的施工方法,其特征在于,所述步骤三中,对基坑侧壁的土体进行加固的具体方法为:开挖首层基坑土方,并向基坑侧壁的土体内打入斜向钢管桩和竖向钢管桩,然后在基坑侧壁的表面喷射一层混凝土面层,将斜向钢管桩和竖向钢管桩的尾端浇筑在混凝土面层内。
5.根据权利要求1所述的大型异形深基坑支护体系的施工方法,其特征在于,所述步骤四中,水平支撑的端部与水平圈梁连接,首先绑扎水平圈梁和水平支撑的钢筋,然后支设水平圈梁和水平支撑的侧模,并在水平圈梁的表面安放轨道,在水平支撑的表面安放吊环,轨道和吊环分别与水平圈梁和水平支撑的钢筋点焊固定,接着向模板内浇筑混凝土并振捣密实;待水平圈梁和水平支撑混凝土达到设计强度后,张拉可回收锚索,并使用锚碇对可回收锚索进行张拉锚固;所述吊环沿水平支撑长度方向均匀间隔设置。
6.根据权利要求1所述的大型异形深基坑支护体系的施工方法,其特征在于,所述步骤五中,向位于基坑内侧的降水井内打入钢套管,并在钢套管内插入泄压管,然后在钢套管的上端焊接上封板和下封板,并在上封板和下封板之间铺设一层加劲钢丝网,然后在上封板和下封板之间浇筑封底混凝土;上封板、下封板分别与封底混凝土的上表面、下表面平齐,上封板和下封板上分别设有环形绕流板。
7.根据权利要求1所述的大型异形深基坑支护体系的施工方法,其特征在于,所述步骤五和步骤六中,泄压管从上封板中心穿过;泄压管上设有多道多孔金属板,泄压管的上端设有橡胶密封塞;封底混凝土达到设计强度前,通过泄压管持续抽排地下水,待封底混凝土达到设计强度后,施工基坑内的主体结构,然后从泄压管上插入袖阀注浆管,向降水井的钢套筒内注入微膨胀水泥砂浆,然后使用橡胶密封塞对泄压管封堵。
8.根据权利要求5所述的大型异形深基坑支护体系的施工方法,其特征在于,所述步骤七中,吊挂拆除支架包括L型卡板、液压撑杆、导向滑轮和钢丝绳,液压撑杆的一端与L型卡板铰接,导向滑轮安装在液压撑杆的另一端;在水平圈梁的预埋轨道上架设附着式安全操作平台,依托附着式安全操作平台拆除可回收锚索;将钢丝绳的一端系在水平支撑的吊环上,另一端系在格构柱上;然后逐段切割水平支撑,并将L型卡板卡入切割缝内,并使用膨胀螺栓将L型卡板固定在水平支撑上,将钢丝绳支撑在导向滑轮上,然后继续切割水平支撑,并将切割下来的混凝土块吊放至坑底,每拆除完一段混凝土块后,将吊挂拆除支架向靠近格构柱方向平移,按照上述方式,逐段切割拆除水平支撑。
9.根据权利要求5所述的大型异形深基坑支护体系的施工方法,其特征在于,所述步骤七中,附着式安全操作平台通过滑动承载板支撑在预埋轨道上,滑动承载板上设有配重块,滑动承载板与附着式安全操作平台间设有翻转铰链。
10.大型异形深基坑支护体系,其特征在于,由权利要求1至9中任一所述方法得到的。
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