基坑支护的施工方法与流程

本发明涉及土木工程的技术领域，尤其是指一种基坑支护的施工方法。

背景技术：

随着城市化和地下空间的不断开发利用，高层建筑的建造、大型市政设施的施工、以及大量地下空间的开发促使基坑工程快速发展，相关工程技术逐渐走向成熟。进入二十一世纪以来基坑工程呈现“大、深、紧、近”等发展趋势。目前基坑工程逐渐呈现发展速度快、分布区域广、基坑面积大、深度深、周边环境复杂等特点，越来越多的大型深基坑工程需要安全、便捷、快速和经济的支护技术，基坑工程的技术手段得到了改进和创新。其中，预应力鱼腹梁式钢支撑技术通过研发和实验研究，在全国一系列工程中得到了成功的应用。该技术可实现对基坑变形的可靠控制，对支撑材料实现回收与重复使用，达到了基坑工程的绿色支护与节能减耗的目标。

现有对基坑支护的施工方法中，如中国发明专利（cn103669369a）公开了一种基坑的支护结构及支护方法，在所述基坑的外围设置双排桩，所述双排桩围合形成一加固区域；设置锚杆组件，一端连接所述双排桩，另一端埋入所述基坑的岩土内，使得所述双排桩锚固于所述基坑的岩土内；对所述加固区域内的岩土进行加固处理，形成加固土体。上述方法采用双排桩虽然可以控制基坑在水平方向的变形，但是其施工复杂，且周期长，导致施工成本大；另外，基坑在竖直方向上仍旧存在变形的问题。

技术实现要素：

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中基坑在竖直方向上仍旧存在变形风险且施工量大、成本高的问题从而提供一种可有效避免基坑变形且能有效降低施工量从而缩短施工速度的基坑支护的施工方法。

为解决上述技术问题，本发明的所述基坑支护的施工方法，包括如下步骤：步骤s1：沿所述基坑的内壁设置咬合桩，且使所述咬合桩形成闭合围堰，待所述咬合桩施工完成后再开挖土方；步骤s2:对第一道锚固体进行施工，且沿所述咬合桩设置圈梁，并将第一道鱼腹梁工具式组合安装在所述圈梁上；步骤s3：对所述第一道鱼腹梁工具式组合施加预应力；步骤s4：继续开挖土方，对第二道锚固体进行施工；步骤s5：安装第二道鱼腹梁工具式组合，对所述第二道鱼腹梁工具式组合施加预应力；步骤s6：继续开挖土方直至所述基坑的底部，在所述基坑底部浇筑垫层混凝土。

在本发明的一个实施例中，沿所述基坑的内壁设置咬合桩的同时，对格构柱进行施工。

在本发明的一个实施例中，沿所述基坑的内壁设置咬合桩的方法如下：沿所述基坑内壁设置第一桩孔，将素混凝土注入所述第一桩孔中形成素混凝土桩；然后在两个相邻的素混凝土桩的中间位置设置第二桩孔，对所述第二桩孔施工形成灌注桩，且使所述灌注桩嵌入相邻的素混凝土桩。

在本发明的一个实施例中，对所述第二桩孔施工形成灌注桩的方法如下：首先将钢筋笼吊放在所述第二桩孔内放；然后再将导管设置在所述第二桩孔内，且使所述导管位于所述第二桩孔的中心；最后从所述导管的底部连续不断的灌注砼直至所述第二桩孔的顶端。

在本发明的一个实施例中，所述连续不断的灌注砼时，利用测锤探测砼面的上升高度，并适时提升、逐级拆卸导管，且在连续灌注砼之前，在所述导管的底部安设滑阀，使所述滑阀与所述导管内水面紧贴，然后在所述导管内灌注首批砼。

在本发明的一个实施例中，所述第一道锚固体施工完成后，在所述咬合桩上安装第一托架，所述第一托架上安装所述第一道鱼腹梁工具式组合中的第一围檩。

在本发明的一个实施例中，沿所述咬合桩设置圈梁的同时，所述圈梁的施工与所述第一围檩的施工交叉进行。

在本发明的一个实施例中，所述第一围檩安装后，再将所述第一道鱼腹梁工具式组合中的第一角撑安装在相邻第一围檩之间，接着安装所述第一道鱼腹梁工具式组合中的第一腹杆，使第一腹杆设置在所述第一围檩上，最后，安装第一钢绞线，将所述第一围檩、第一腹杆以及所述第一钢绞线组装成一个鱼腹状结构的围檩。

在本发明的一个实施例中，对所述第一道鱼腹梁工具式组合施加预应力的方法如下：先对所述第一道鱼腹梁工具式组合中的第一角撑加压，然后张拉所述第一道鱼腹梁工具式组合中的第一钢绞线，且张拉第一钢绞线前，预留多根钢绞线，最后根据基坑侧压力的变化对预留的钢绞线进行再次张拉。

在本发明的一个实施例中，所述步骤s6完成后，将主墩承台安装在已浇筑垫层混凝土的基坑上，待所述主墩承台的混凝土强度达到设计强度后，开始逐次对所述第二道鱼腹梁工具式组合以及所述第一道鱼腹梁工具式组合进行拆除。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的基坑支护的施工方法，沿所述基坑的内壁设有咬合桩，通过所述咬合桩可以有效防止水和土进入基坑，且所述咬合桩形成闭合围堰，使构成的支撑结构刚度大，从而有利于控制基坑侧壁的变形；另外，鱼腹梁工具式组合与咬合桩形成共同空间受力体系，施工操作面大，便于土方开挖，大大的提高了基坑的稳定性。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明所述基坑支护的施工方法流程图；

图2是本发明所述基坑内部横断面的示意图；

图3是本发明所述基坑内部的侧视图。

具体实施方式

如图1和图2以及图3所示，本实施例提供一种基坑支护的施工方法，其步骤如下：步骤s1：沿所述基坑的内壁设置咬合桩11，且使所述咬合桩11形成闭合围堰，待所述咬合桩11施工完成后再开挖土方；步骤s2：对第一道锚固体进行施工，且沿所述咬合桩11设置圈梁12，并将第一道鱼腹梁工具式组合20安装在所述圈梁12上；步骤s3：对所述第一道鱼腹梁工具式组合20施加预应力；步骤s4：继续开挖土方，对第二道锚固体32进行施工；步骤s5：安装第二道鱼腹梁工具式组合40，对所述第二道鱼腹梁工具式组合40施加预应力；步骤s6：继续开挖土方直至所述基坑的底部，在所述基坑底部浇筑垫层混凝土。

上述是本发明的核心技术方案，本发明所述基坑支护的施工方法，所述步骤s1中，沿所述基坑的内壁设有咬合桩11，通过所述咬合桩11可以有效防止水和土进入基坑，且所述咬合桩11形成闭合围堰，使构成的支撑结构刚度大，从而有利于控制基坑侧壁的变形，避免了基坑竖直方向上的变形；待所述咬合桩11施工完成后再开挖土方，有利于对基坑的施工；所述步骤s2中，对第一道锚固体30进行施工，使所述第一道锚固体30分别与所述基坑周围的浆砌块石以及所述咬合桩11连接，从而有利于抵消基坑上的土压力，沿所述咬合桩11设置圈梁12，通过所述圈梁12可以使所述咬合桩11受力均匀，从而有利于保证支撑结构的刚度和稳定性；将第一道鱼腹梁工具式组合20安装在所述圈梁12上，使所述第一道鱼腹梁工具式组合20固定在所述咬合桩11上，从而形成共同的空间受力体系，不但有利于控制基坑水平方向上的变形，而且施工操作面大，便于土方开挖；所述步骤s3中，对所述第一道鱼腹梁工具式组合20施加预应力，通过施加预应力，不仅有利于控制所述第一道鱼腹梁工具式组合20的变形，而且鱼腹梁工具式组合的维护结构的破坏模式为延性破坏，因此，在基坑开挖时能够确保充分的时间针对可能发生的过大土压或异常土压采取有效而及时的措施，另外，施加预应力后也对基坑周边整个开挖面施加预加荷载，因此也可有效预防周边地基的沉降；所述步骤s4中，继续开挖土方，对第二道锚固体进行施工，有利于抵消基坑上的土压力；所述步骤s5中，安装第二道鱼腹梁工具式组合40，具体地，将第二道鱼腹梁工具式组合40也固定在所述咬合桩11上，从而形成共同的空间受力体系，并对所述第二道鱼腹梁工具式组合40施加预应力，从而有利于控制所述第二道鱼腹梁工具式组合40的变形以及周边地基的沉降；所述步骤s6中，继续开挖土方直至所述基坑的底部，在所述基坑底部浇筑垫层混凝土，从而使基坑底部平整的同时，达到止水的效果。

所述步骤s1中，沿所述基坑的内壁设置咬合桩11的方法如下：沿所述基坑内壁设置第一桩孔，将素混凝土注入所述第一桩孔中形成素混凝土桩；然后在两个相邻的素混凝土桩的中间位置设置第二桩孔，对所述第二桩孔施工形成灌注桩，且使所述灌注桩嵌入相邻的素混凝土桩。其中，对所述第二桩孔施工形成灌注桩的方法如下：首先将钢筋笼吊放在所述第二桩孔内放；然后再将导管设置在所述第二桩孔内，且使所述导管位于所述第二桩孔的中心；最后从所述导管的底部连续不断的灌注砼直至所述第二桩孔的顶端。

上述对钢筋笼进行吊放前，需要提前在加工场地集中制作钢筋笼，并采用长线法施工。具体地，所述钢筋笼在钢筋胎膜上加工,在预先弯制好的加强筋圆圈上，等距离的画好主筋的间距,以保证钢筋笼主筋位置的准确，然后制作箍筋，最后焊接钢筋，其中钢筋笼外侧安装细石混凝土垫块作为钢筋保护层。所述钢筋笼制造完成后，接着将制造好的护筒埋设在对应的桩位上，开始利用钻机进行钻孔。当连续不断的灌注砼时，利用测锤探测砼面的上升高度，并适时提升、逐级拆卸导管，且在连续灌注砼之前，在所述导管的底部安设滑阀，使所述滑阀与所述导管内水面紧贴，如可以将所述滑阀用铁丝悬挂在导管内水面上，然后在所述导管内灌注首批砼。具体地，灌首批砼之前先将配制好的水泥砂浆放入所述滑阀以上的导管和漏斗中，然后再放入砼，确认初灌量备足后，剪断铁丝，借助砼重量排出导管内的水，使所述滑阀留在孔底，灌入首批砼。

另外，沿所述基坑的内壁设置咬合桩11的同时，对格构柱10进行施工，对所述格构柱10施工可以作为所述第一道鱼腹梁工具式组合20以及第二道鱼腹梁工具式组合40的竖向支撑，而所述格构柱10和所述咬合桩11同时施工，有利于利用所述咬合桩11的施工机械进行施工，避免土方开挖后机械吊进吊出基坑的问题，从而有利于减少成本和工期。其中对所述格构柱10施工时，所述基坑坑底上部采用旋挖桩机引孔，所述基坑坑底以下混凝土部分采用潜孔锤引孔至所述格构柱10的桩底标高，再把所述格构柱10送至桩底，然后浇筑混凝土，且使所述混凝土的标高比设计标高；送桩时配置一台水准仪，在送桩杆上预先划好标记以控制桩顶标高。

再结合图3所示，所述步骤s2中，为了避免开挖基坑的过程中，岸边一侧的土压力大于水压力的不利因素，还需要对所述基坑的内支撑进行减压设计。具体地，所述格构柱10的施工完成后，对土方进行第一层开挖，待第一层土方开挖直至第一道锚固体31的施工工作面时，对第一道锚固体31进行施工，使所述第一道锚固体31与所述咬合桩11连接，从而有利于控制基坑在水平方向上的变形；且施工所述第一道锚固体31时，待所述圈梁12施工完成时再施工所述第一道锚固体31。

本发明中，所述锚固体可以是加劲桩也可以锚索，下面再详细论述所述加劲桩的施工方法：利用旋喷钻机按一定的角度（与水平方向夹角为15°—45°左右）在土体中成孔，同时通过旋喷机向土体喷射高压水泥浆，水泥浆与土体充分搅拌混合，形成水泥土锚固体，在成孔搅拌的同时，将加筋体（一般为钢绞线束）带入桩体中，当成桩桩体达到设计长度时，将螺旋钻杆退出，从而形成加锚筋水泥土凝固体，通过上述钻杆的中空通道,边钻进边搅拌注浆，钻进同时将钢绞线及锚头结构件带入设计深度。总之，施工旋喷搅拌水泥土加劲桩，其施工工艺是采用一次性成桩的方法，即：钻进、搅拌、插筋一次完成。具体施工时，在土方开挖后，应测量标高，并在所述咬合桩11上拉线做记号，待定位完成后利用专用钻机成孔，然后制造锚筋，最后对锚筋进行张拉锁定，且正式张拉前先用20%锁定荷载预张拉一次，再以50%、100%的锁定荷载分级张拉，然后超张拉至110%锁定荷载，在超张拉荷载下保持几分钟，观测锚头无位移现象后再按锁定荷载锁定；若达不到要求，应在旁边补桩。本发明采用所述加劲桩不仅能提高锚固力，不易产生漏水和流砂等现象，而且能将止水帷幕后的土、砂和水封堵在孔内，不会引起上覆地层的沉陷。

沿所述咬合桩11设置圈梁12的同时，安装第一道鱼腹梁工具式组合20中的第一围檩13，且沿所述圈梁12安装所述第一围檩21。其具体步骤如下：先绑扎所述圈梁12的钢筋笼，从而有利于提高所述圈梁12的刚度，然后安装所述第一围檩21，将所述第一围檩21作为所述圈梁12的内侧模板，采用埋设螺栓的方式连接所述第一围檩21与圈梁12；最后，对所述圈梁12进行浇筑混凝土，使所述圈梁12构成一个整体，因此所述圈梁12的施工以及所述第一围檩13的施工交叉进行。

另外，安装所述第一围檩21前，在所述咬合桩11上开槽设置第一托架13，将所述第一围檩21安装在所述第一托架13的支架上，且设置所述第一托架13时，控制所述第一托架13与所述第一围檩21的中心线在同一个水平面上。具体地，所述第一托架13的上表面与所述第一围檩21的下表面在同一个水平面上，从而将所述第一道鱼腹梁工具式组合固定在所述咬合桩11上。将第一围檩21安装在所述第一托架13上后，由于基坑的转角处受到的应力大，因此需要再将所述第一道鱼腹梁工具式组合20中的第一角撑22安装在相邻第一围檩21之间，且使所述第一角撑22与所述第一围檩21紧固连接，不仅对基坑起到支撑作用，而且可以提高预应力支撑体系的整体刚度；接着安装所述第一道鱼腹梁工具式组合20中的第一腹杆23，使第一腹杆23设置在所述第一围檩21上，具体地，所述第一围檩21和所述第一腹杆23通过焊接和螺栓进行连接，最后，安装第一钢绞线24，将所述第一围檩21、第一腹杆23以及所述第一钢绞线24组装成一个鱼腹状结构的围檩。

所述步骤s3中，对所述第一道鱼腹梁工具式组合20施加预应力的方法如下：先对第一角撑22加压，从而有效预防基坑转角处的变形，然后张拉第一钢绞线24，且张拉第一钢绞线24时，检查张拉部位和连接部位（地脚螺栓和螺栓连接处）合格后再行施工，从而可以达到控制和减小鱼腹梁的变形，通过对所述第一道鱼腹梁工具式组合施加预应力从而有利于对基坑周边整个开挖面施加预加荷载，预防周边地基的沉降。

所述步骤s4中，继续开挖土方后直至第二道锚固体32施工作业面，对所述第二道锚固体32进行施工，使所述第二道锚固体32与所述咬合桩11连接，通过所述第二道锚固体32进一步抵消了基坑上的土压力，待所述第二道锚固体32施工完成后，安装第二道鱼腹梁工具式组合40，从而有利于控制基坑在水平方向上的变形。其中所述第二道锚固体32的施工方法和第一道锚固体31的施工方法相同，不再累述。

所述步骤s5中，安装第二道鱼腹梁工具式组合40时，将第二道鱼腹梁工具式组合40中的第二围檩安装在第二托架14上，且所述第二托架14设置于所述咬合桩11上；另外，在设置所述第二托架14时，控制所述第二托架14与第二围檩的中心线在同一个水平面上。具体地，将所述第二围檩与传力件30的一端焊接，再将所述传力件30的另一端和所述咬合桩11焊接，从而将所述第二道鱼腹梁工具式组合40固定在所述咬合桩11上。将第二围檩安装在所述第二托架14上后，由于基坑的转角处受到的应力大，因此需要再将所述第二道鱼腹梁工具式组合40中的第二角撑安装在相邻第二围檩之间，且使所述第二角撑与所述第二围檩紧固连接，不仅对基坑起到支撑作用，而且可以提高预应力支撑体系的整体刚度；接着安装所述第二道鱼腹梁工具式组合40中的第二腹杆，使第二腹杆设置在所述第二围檩上，具体地，所述第二围檩和所述第二腹杆通过焊接和螺栓进行连接，最后，安装第二钢绞线，将所述第二围檩、第二腹杆以及所述第二钢绞线组装成一个鱼腹状结构的围檩。

同理，对所述第二道鱼腹梁工具式组合40施加预应力的方法与对所述第一道鱼腹梁工具式组合20施加预应力的方法相同，具体地：先对所述第二角撑加压，从而有效预防基坑转角处的变形，然后张拉第二钢绞线，且张拉第二钢绞线时，检查张拉部位和连接部位（地脚螺栓和螺栓连接处）合格后再行施工，从而可以达到控制和减小鱼腹梁的变形，通过对所述第二道鱼腹梁工具式组合40施加预应力从而有利于对基坑周边整个开挖面施加预加荷载，预防周边地基的沉降。

本实施例中，所述格构柱10施工完成后，在所述格构柱10上焊接托座，接着在所述托座上搁置支撑梁，通过所述支撑梁支撑上述由所述围檩、腹杆以及所述钢绞线组装成的鱼腹状结构的围檩。

需要注意的是：由于角撑和围檩之间有夹角，不易直接安装角撑并对其施加预应力；而是在每道角撑安装前应先在地面进行预拼接并检查预拼后支撑的顺直度,经检查合格后按部位进行整体吊装就位。而对于钢绞线的张拉应按顺序逐根进行，考虑因钢束之间摩阻力的影响，分三次张拉到设计应力，即第一次张拉到50%，第二次张拉到70%，第三次张拉到100%，以保证整个鱼腹梁钢束张拉完毕后满足设计规定应力值。再者，为了确保基坑侧压力的变化在合理范围内，在张拉前会预留多根钢绞线，最后根据基坑侧压力的变化对其进行再次张拉。另外，围檩安装之前须确定轴线基准点，用全站仪或者经纬仪通过坐标计算测设所述基坑相邻两个转角内侧的基点，通过该基点采用挂线的方法进行平面安装定位，且所述基坑内侧围檩单边定位线需满足在一条直线，其目的是施加预应力后保证外侧围护结构受力均匀。

所述步骤s6完成后，将主墩承台安装在已浇筑垫层混凝土的基坑上，待所述主墩承台的混凝土强度达到设计强度后，开始逐次对所述第二道鱼腹梁工具式组合40以及所述第一道鱼腹梁工具式组合20进行拆除。其中，对所述第一道鱼腹梁工具式组合20进行拆除时，首先拆除第一钢绞线24，然后拆除第一腹杆23，接着拆除第一角撑22，最后拆除第一围檩21。同理，对所述第二道鱼腹梁工具式组合40进行拆除时，首先拆除第二钢绞线，然后拆除第二腹杆，接着拆除第二角撑，最后拆除第二围檩。

上述对钢绞线进行拆除时，首先需要释放应力，释放过程要求尽可能对称作业，从而有利于结构受力均衡。具体地，首先在锚具中放入专用套筒；利用钢绞线释放器张拉钢绞线，直到可以拿掉所述锚具中的夹片；利用尖头钳子分离钢绞线和锚具中的夹片；释放所述钢绞线张力；将一端的夹片全部回收之后，利用同样方法再回收另一端的夹片，最后回收钢绞线。对所述角撑拆除时采用专用千斤顶支顶并适当加力顶紧，然后取出调整钢垫板，千斤顶逐步卸力，停置一段时间后继续卸力，直至结束。对所述围檩进行拆除时，首先将吊车钢丝绳分系于围檩的两个卸扣；其次卸除围檩与圈梁连接的地脚螺栓；接着提升围檩，将辅吊吊钩下移使围檩竖直上升，然后吊至地面并拆除角钢托架，最后吊运装车。

另外，鱼腹梁工具式组合拆除过程是利用已施工结构换撑传力带满足坑外土体受力要求的过程，拆除时要特别注意保证鱼腹梁预应力、角撑轴力的安全卸载，避免应力突变对围护、主体结构产生负面影响以及避免钢支撑吊运过程中坠落而导致安全和质量事故。因此鱼腹梁工具式组合拆除必须在其桥墩基础施工完毕并达到设计强度后拆除模板，在所述主墩承台与所述支撑结构之间回填砂并分层压实后方对角撑进行拆除，拆除过程中加强基坑本体及周边环境变形的各项监测，根据监测情况调整拆除区域和长度。角撑拆除区域内预应力采用分级卸载方式，并且安全卸载后，需观察几个小时的基坑变形情况，等稳定后再拆除装配式钢支撑，以保证基坑的安全稳定。

本发明中，所述第一道鱼腹梁工具式组合20和所述第二道鱼腹梁工具式组合40安装完成后，还需设置轴力监测点，分别对鱼腹梁工具式组合进行监测。

综上，本发明所述技术方案具有以下优点：

1.本发明所述基坑支护的施工方法，所述步骤s1中，沿所述基坑的内壁设有咬合桩，通过所述咬合桩可以有效防止水和土进入基坑，且所述咬合桩形成闭合围堰，使构成的支撑结构刚度大，从而有利于控制基坑侧壁的变形；待所述咬合桩施工完成后再开挖土方，有利于对基坑的施工；所述步骤s2中，对第一道锚固体进行施工，使所述第一道锚固体分别与所述基坑周围的浆砌块石以及所述咬合桩连接，从而有利于抵消基坑上的土压力，沿所述咬合桩设置圈梁，通过所述圈梁可以使所述咬合桩受力均匀，从而有利于保证支撑结构的刚度和稳定性；将第一道鱼腹梁工具式组合安装在所述圈梁上，使其固定在所述咬合桩上，从而形成共同的空间受力体系，不但有利于控制基坑水平方向上的变形，而且施工操作面大，便于土方开挖；所述步骤s3中，对所述第一道鱼腹梁工具式组合施加预应力，不仅有利于控制所述第一道鱼腹梁工具式组合的变形，而且可有效预防周边地基的沉降；所述步骤s4中，继续开挖土方，对第二道锚固体进行施工，从而有利于进一步抵消基坑上的土压力；所述步骤s5中，将第二道鱼腹梁工具式组合也固定在所述咬合桩上，从而形成共同的空间受力体系，并对其施加预应力，从而有利于控制所述第二道鱼腹梁工具式组合的变形以及周边地基的沉降；所述步骤s6中，继续开挖土方直至所述基坑的底部，在所述基坑底部浇筑垫层混凝土，从而使基坑底部平整的同时，达到止水的效果。

2.本发明所述基坑支护的施工方法，为了避免开挖基坑的过程中，岸边一侧的土压力大于水压力的不利因素，还需要对所述基坑的内支撑进行减压设计。具体地，通过对第一道锚固体以及第二道锚固体的施工，可以有效提高基坑的稳定性。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。