超大层高地下室结构的深基坑支护方法与流程

本发明涉及建筑施工技术领域，特别涉及一种超大层高地下室结构的深基坑支护方法。

背景技术：

现有深大基坑支护体系通常采取设置混凝土支撑或钢支撑，随着基础底板和地下楼层结构的施工而自下而上拆除各道支撑。然而，现有的深大基坑支护体系不适用于具有超大层高地下结构的深基坑工程。主要原因在于，超大层高地下结构的深基坑工程中，地下结构顶板施工完成前不能拆除各道支撑，否则地下墙体成为悬臂结构，影响其安全，而且还会导致基坑较大的二次变形产生。对于深大基坑而言，采用钢筋混凝土支撑可充分利用其刚度，增大其布置间距，便于挖土施工。但钢筋混凝土支撑在顶板结构完成后再行拆除，势必造成采取支撑闷拆的工艺，施工难度大、安全性低，并影响施工速度。此外，对于存在台阶的阶梯形深基坑，随着土方开挖自上而下依次形成各步台阶，如台阶处基础底板跟进施工，在下层土方开挖过程中台阶处边坡土变形带动基础底板移动，并对桩基产生水平力，同时基础底板容易开裂。

因此，需寻求一种能够适应具有台阶式基础底板的超大层高地下室结构的深基坑支护方法，以便于施工。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种超大层高地下室结构的深基坑支护方法，以解决现有的深大基坑支护体系施工难度大、安全性不高、施工效率低的问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

超大层高地下室结构的深基坑支护方法，深基坑呈阶梯型，深基坑各阶梯由上往下分为若干阶梯区域且基坑面积逐渐递减，该支护方法包括以下步骤：

步骤一、在围护结构顶部设置一道混凝土支撑，并设置栈桥，在各个上层较大面积基坑阶梯处设置混凝土支撑，在下层较小基坑面积阶梯处设置钢支撑；

步骤二、由上至下依次分若干阶梯区域设置混凝土支撑和钢支撑并开挖基坑内土方，直至基坑内土方开挖至基底，及时浇筑垫层和基础底板；

步骤三、待基础底板达到设计强度的80％后，由下往上施工地下室外墙及各阶梯区域基础底板，保留底部钢支撑，同时依次拆除对应的混凝土支撑，并施工相应的钢换撑，随拆随撑，直至浇筑完成地下室首层结构梁板；

步骤四、待地下室首层结构梁板达到设计强度的80％，且周边密实回填后，由下往上依次拆除各阶梯区域钢支撑和钢换撑。

进一步地，所述步骤二包括：

第一步、第一阶梯区域混凝土支撑及栈桥全部形成并达到设计强度的80％后，基坑开挖至第二阶梯区域压顶梁或围檩底标高，施工第二阶梯区域混凝土压顶梁、围檩和混凝土支撑或钢支撑；

第二步、待第二阶梯区域混凝土压顶梁、围檩、混凝土支撑或钢支撑全部形成，且达到设计强度的80％后，基坑开挖至第三阶梯区域压顶梁或围檩底标高，施工第三阶梯区域混凝土压顶梁、围檩、混凝土支撑或钢支撑；

第三步、如此循环重复，待第N阶梯区域混凝土压顶梁、围檩、混凝土支撑或钢支撑全部形成，且达到设计强度的80％后，开挖至基底，及时浇筑基坑第N阶梯区域垫层、基础底板；其中，N为大于2的整数。

进一步地，所述步骤三包括：

一、待第N阶梯区域基础底板达到设计强度的80％后，由下向上施工地下室外墙以及第N-1阶梯区域基础底板，若N阶梯区域为钢支撑则保留，若为混凝土支撑则拆除，并同时施工相应的钢换撑及周边换撑结构，随拆随撑；

二、待第N-1阶梯区域基础底板达到设计强度的80％后，继续由下向上施工地下室外墙以及第N-2阶梯区域基础底板，若N-1阶梯区域为钢支撑则保留，若为混凝土支撑则拆除，并同时施工相应的钢换撑及周边换撑结构，随拆随撑；

三、如此循环重复，待第一阶梯区域基础底板达到设计强度的80％后，拆除第一阶梯区域混凝土支撑及栈桥，并浇筑对应的地下室首层结构梁板，预留洞口；其中，N为大于2的整数。

进一步地，所述步骤四包括：首先利用汽车吊将地下室首层结构梁板预留洞口处的钢支撑予以拆除，然后由下往上依次拆除各阶梯区域钢支撑和钢换撑。

进一步地，所述各阶梯区域钢支撑与地下室外墙交接处均埋设止水钢板。

进一步地，所述钢支撑为通过法兰盘连接的双拼钢管或双拼型钢。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

一是该基坑为阶梯型深大基坑，基坑上部面积大，因而采用刚度较大的混凝土支撑，从而减小土方开挖对土体的扰动，同时增大混凝土支撑布置间距，便于基坑出土；基坑下部面积小，采用操作灵活、拆装方便的钢支撑支护体系，确保了阶梯型基坑的变形控制的合理的范围内。

二是地下室结构由下往上进行施工，基础底板可以与周边地下室结构同时浇筑，能够避免自上而下施工造成的下层土方开挖过程中基坑台阶处边坡土变形带动基础底板移动，并对桩基产生水平力导致基础底板开裂的问题。

三是当地下室结构施工到第一阶梯区域，因地下室从基坑最深处至地表面均无楼板结构，待第一阶梯区域的结构以及地下室外墙、基础底板施工完成后，拆除第二阶梯区域混凝土支撑，因该区域一下的地下室结构已经完成，对基坑土体的扰动作用小，利用钢支撑连接于已施工完毕的地下室外墙上作为换撑，且随拆随撑，待地下室首层楼板结构及周边密实回填后再予以拆除，保证了超大层高地下室基坑施工的安全，避免了对混凝土支撑的闷拆，而且提高了施工效率。

附图说明

图1是本发明一实施例的超大层高地下室结构的深基坑支护方法中基坑支撑的结构示意图；

图2是本发明一实施例的超大层高地下室结构的深基坑支护方法中基坑换撑的结构示意图；

图3是本发明一实施例的超大层高地下室结构的深基坑支护方法中第一阶梯区域基坑换撑的结构示意图；

图4是本发明一实施例的超大层高地下室结构的深基坑支护方法中第二阶梯区域基坑换撑的结构示意图；

图5是本发明一实施例的超大层高地下室结构的深基坑支护方法中第三阶梯区域基坑换撑的结构示意图。

图中，A-地下室结构；1-围护结构；10-第一阶梯区域，11-第一阶梯区域混凝土支撑，15-第一阶梯区域基础底板；20-第二阶梯区域；30-第三阶梯区域；21-第二阶梯区域混凝土支撑，25-第二阶梯区域基础底板；33-第三阶梯区域钢支撑，35-第三阶梯区域基础底板；40-换撑结构；51-钢格构柱，52-结构柱，53-立柱桩；60-地下室外墙；71-混凝土压顶梁，72-围檩；80-密实回填，81-垫层；90-止水钢板。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明超大层高地下室结构的深基坑支护方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一

下面结合图1至图5以采用三道支撑，基坑各阶梯分为三个阶梯区域的超大层高地下室结构的深基坑支护为例，详细说明本发明的超大层高地下室结构的深基坑支护方法。需要说明的是，在本实施例中，该深基坑支护结构施工前，基坑的围护结构1、钢格构柱51以及立柱桩53已施工完毕。

在本实施例中深基坑呈三步阶梯型，基坑各阶梯由上往下分为第一阶梯区域、第二阶梯区域、第三阶梯区域且自上而下基坑面积逐渐递减。因基坑呈阶梯型，自上而下基坑面积递减，因而在每个阶梯的顶部设置支撑，以抵抗阶梯型土体向周边更深基坑的水平移动，如该支撑仍不能有效控制基坑的变形，在阶梯的适当位置再增加支撑，以保证基坑安全。而且，上部基坑面积大，采用刚度较大的混凝土支撑进行支护，以减少基坑在开挖过程中的扰动，从而保证基坑变形控制在合理的范围内，同时增大支撑布置间距，便于施工出土；下部基坑面积小，采用刚度符合要求且能节约施工工期的钢支撑。

在本实施例中，各阶梯区域的基础底板采用由下往上的施工方法，基础底板可以与周边地下室结构A同时浇筑，能够避免自上而下施工造成的下层土方开挖过程中基坑台阶处边坡土变形带动基础底板移动，并对桩基产生水平力导致基础底板开裂的问题。

请参考图1至图5，该超大层高地下室结构的深基坑支护方法包括以下步骤：

步骤一、在围护结构1顶部设置一道混凝土支撑，并设置栈桥(未图示)，在各个上层较大面积基坑阶梯处设置混凝土支撑，在下层较小基坑面积阶梯处设置钢支撑；

步骤二、由上至下依次分若干阶梯区域设置混凝土支撑及钢支撑，并开挖基坑内土方，直至基坑内土方开挖至基底，及时浇筑第三阶梯区域垫层和基础底板；

步骤三、待基础底板达到设计强度的80％后，由下往上施工地下室外墙60及各阶梯区域基础底板，同时保留底部钢支撑33，依次拆除对应的混凝土支撑，并施工相应的钢换撑，随拆随撑，直至浇筑完成地下室首层结构梁板；

步骤四、待地下室首层结构梁板达到设计强度的80％，且周边密实回填80后，由下往上依次拆除各阶梯区域钢支撑和钢换撑。

特别地，在本实施例中，N等于3，从而步骤二包括：

第一步、第一阶梯区域混凝土支撑11及栈桥全部形成并达到设计强度的80％后，基坑开挖至第二阶梯区域混凝土压顶梁71或围檩72底标高，施工第二阶梯区域混凝土压顶梁71、第二阶梯区域围檩72和第二阶梯区域混凝土支撑21或钢支撑33；

第二步、待第二阶梯区域混凝土压顶梁71、围檩72、混凝土支撑21或钢支撑33全部形成，且达到设计强度的80％后，基坑开挖至第三阶梯区域混凝土压顶梁71或围檩72底标高，施工第三阶梯区域混凝土压顶梁71、混凝土围檩72和第三阶梯区域钢支撑33；

第三步、待第三阶梯区域混凝土压顶梁71、围檩72、混凝土支撑21或钢支撑33全部形成，且达到设计强度的80％后，开挖至基底，及时浇筑基坑第三阶梯区域垫层81和第三阶梯区域基础底板35。

较佳地，在本实施例中，N等于3，步骤三包括：

一、待第三阶梯区域基础底板33达到设计强度的80％后，由下向上施工地下室外墙60以及第二阶梯区域基础底板25，若第三阶梯区域为钢支撑33则保留，若为混凝土支撑21则拆除，并同时施工相应的钢换撑及周边换撑结构40，随拆随撑；且在第三阶梯区域钢支撑33与地下室外墙60交接处设置止水钢板90。当然各阶梯区域钢支撑与地下室外墙60交接处均埋设止水钢板90。

二、待第二阶梯区域基础底板25达到设计强度的80％后，继续由下向上施工地下室外墙以及第一阶梯区域基础底板15，若第二阶梯区域为钢支撑33则保留，若为混凝土支撑21则拆除，并同时施工相应的钢换撑(未图示)及周边换撑结构40，随拆随撑；

三、待第一阶梯区域基础底板15达到设计强度的80％后，拆除第一阶梯区域混凝土支撑11及栈桥，施工地下室外墙60及结构柱52，并浇筑对应的地下室首层结构梁板，预留洞口，该预留洞口用于吊装拆除的钢支撑33。

各阶梯区域基础底板由下往上施工，避免了自上而下施工带来的基坑台阶处边坡土变形带动基础底板移动，同时避免了其对桩基产生水平力而导致的基础底板开裂。

较佳地，步骤四包括：待地下室首层结构梁板达到设计强度的80％，且周边密实回填80后，首先利用汽车吊将地下室首层结构梁板预留洞口处的钢支撑予以拆除，以便汽车吊能够吊入地下室结构A中，然后由下往上依次拆除各阶梯区域钢支撑和钢换撑。较佳地，在本实施例中各阶梯区域钢支撑为通过法兰盘连接的双拼钢管或双拼型钢。各阶梯区域钢支撑为十字双拼钢支撑，拼接长度短，后期拆除、吊装方便。

综上所述，本发明所提供的超大层高地下室结构的深基坑支护方法具有以下几点优势：

一是该基坑为阶梯型深大基坑，基坑上部面积大，因而采用刚度较大的混凝土支撑，从而减小土方开挖对土体的扰动，同时增大混凝土支撑布置间距，便于基坑出土；基坑下部面积小，采用操作灵活、拆装方便的钢支撑支护体系，确保了阶梯型基坑的变形控制的合理的范围内。

二是地下室结构由下往上进行施工，基础底板可以与周边地下室结构同时浇筑，能够避免自上而下施工造成的下层土方开挖过程中基坑台阶处边坡土变形带动基础底板移动，并对桩基产生水平力导致基础底板开裂的问题。

三是当地下室结构施工到第一阶梯区域，因地下室从基坑最深处至地表面均无楼板结构，待第一阶梯区域的结构以及地下室外墙、基础底板施工完成后，拆除第二阶梯区域混凝土支撑，因该区域一下的地下室结构已经完成，对基坑土体的扰动作用小，利用钢支撑连接于已施工完毕的地下室外墙上作为换撑，且随拆随撑，待地下室首层楼板结构及周边密实回填后再予以拆除，保证了超大层高地下室基坑施工的安全，避免了对混凝土支撑的闷拆，而且提高了施工效率。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求的保护范围。