基坑环形支撑的土方开挖方法与流程

本发明涉及建筑施工技术领域，更具体地说，它涉及一种基坑环形支撑的土方开挖方法。

背景技术：

在我国城市土地规划中，近似正方形的地块占大多数，而在目前我国东部软土地区城市在建工程中深基坑的围护支撑设计开始逐步采用环形支撑的基坑内支撑体系，因圆环具有较好的受力状态，相比传统的对称支撑，在同样的支撑效果下环形支撑造价更低，因此该种支撑形式势必会在城市中心区更加普及。

在环形支撑体系下，基坑土方必须按时空效应原则分层开挖、先撑后挖，先进行圆环支撑土方开挖，形成圆环支撑后开挖圆环内土方；目前在环撑体系的深基坑内所采取的土方开挖形式主要有以下几种：一种为在基坑第一道环形支撑上设置栈桥板形成环形通路，挖机在基坑内进行开挖与倒土，并通过栈桥板内伸的取土平台装车出土；另一种为在环形支撑土方开挖时，自基坑底部留设土坡至基坑外，土方车可通过土坡进入基坑内部装土，减少挖机倒土次数。

但上述两种方法因需满足圆环支撑整体形成后方可受力的条件，必须在每道支撑施工前将土坡覆盖的支撑部位先行开挖并施工后，重新回填该部分土体，才可利用该土坡进行该层土方的开挖作业；因此，该施工方法仅适用于基坑深度较浅的环形支撑工程，在基坑深度增加、场地土质较差的情况下该方法的施工时间增长，从而影响土方开挖的施工质量以及施工效率。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基坑环形支撑的土方开挖方法，具有提高其土方开挖的施工质量以及施工效率的作用。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种基坑环形支撑的土方开挖方法，对基坑进行逐层开挖，包括有以下步骤：s1、基坑降水：在土方开挖前20天采用沙管井进行降水，且井距小于10m布置，同时在围护结构外周边每20m打一口降压井；s2、基坑第1层土方开挖：先开挖环撑区域，且对称开挖，然后开挖中心岛域，第一段栈桥斜坡道与环形支撑同时开挖施工，土方通过基坑西侧出土口运送至基坑外，开挖完成后，在已开挖的区域施工当前层的环形内支撑结构进行支撑，且所述环形内支撑结构由多个支撑单元组成；s3、基坑第2层土方开挖：先在基坑南侧设置出土口并回填塘渣道路，然后进行第二段栈桥斜坡道与四角环撑区域土方开挖，所有土方车均通过该塘渣道路进入坑内，由挖机装车出土，中心岛土方由远及近向南侧出土口处退挖，开挖完成后，在已开挖的区域施工当前层的所述环形内支撑结构进行支撑；s4、基坑第3层土方开挖：先利用第二段栈桥斜坡道作为取土通道，并避开水平取土平台位置设置塘渣道路延伸向基坑四角，作为土方车进入基坑内的行车路线，环形支撑区域与栈桥水平取土平台同时开挖施工，待栈桥水平取土平台完成后，该层剩余土方均由四周通过水平取土平台进入栈桥内运送出土，开挖完成后，在已开挖的区域施工当前层的所述环形内支撑结构进行支撑；s5、基坑底板土方开挖：先从栈桥水平平台处向基坑四角设置塘渣道路，使土方车可以靠近挖机开挖区域取土，然后对底板土方分区分块开挖，并向栈桥平台处退挖，栈桥平台下土方最后施工，装车挖机停放在水平取土平台四周，将平台下土方转运至土方车内通过栈桥向基坑外出土。

如此设置，由于圆环支撑体系主要构件都存在于基坑四角及周边区域，因此适合采用中心岛式开挖方法，即先进行四周圆环支撑区域土方开挖并施工环形内支撑结构后，再开挖圆环外中心土方，使其对基坑进行稳定支撑的作用；环撑区域保持对角开挖，以保证基坑内卸土对称、均匀；通过从基坑外侧出土口向基坑中部设置斜向坑底的钢筋混凝土栈桥平台，使得土方车可直接通过栈桥平台进入基坑内部挖机旁，由挖机直接装车出土，减少土方周转次数，从而加快出土速度；该开挖施工技术不仅解决了环形支撑深基坑中所面临的关键性问题，同时因其与环撑体系互相独立，其上荷载不会对环撑受力产生影响，也有利于基坑稳定，摒弃了长臂挖机的使用，降低了土方开挖成本；这种依托于向基坑内设置斜下栈桥形式的开挖技术，能够有效解决中心岛土方出土慢、机械使用效率低、成本投入大等问题，该开挖技术具有其指导性与操作性，并以此为基础，可使得环形支撑深基坑下的土方开挖方式更为经济、安全、有效；通过采用斜栈桥并配以回填塘渣道路，使每层土方开挖时土方车均能够直接深入基坑内部挖机开挖的任意区域，减少渣土倒运次数，加快出土速度，同时具有提高其土方开挖的施工质量以及施工效率的作用。

进一步设置：所述支撑单元组成包括与基坑内壁相抵接的弧形板、设置于弧形板朝基坑端面上的中空桩锚、转动布置于中空桩锚内的螺纹杆、螺纹转动设置于螺纹杆上的驱动块、限位滑动设置于驱动块上的连接块以及一端铰接于连接块上的折弯杆，在所述中空桩锚的圆周侧壁上开设有让位槽，所述折弯杆的折弯部铰接于让位槽的槽壁上，且初始状态时折弯杆的另一端安装并密封于让位槽上，并在所述弧形板上开设有注浆口。

如此设置，当中空桩锚插接于基坑的侧壁内时，通过转动螺纹杆，使其驱动块处于中空桩锚插内相对运动，促使折弯杆处于让位槽上转动，让位槽开启，折弯杆展开并插接于基坑的侧壁内；通过注浆口将混泥土浆液注入至中空桩锚内，使混泥土浆液从让位槽填充至基坑的侧壁内与其凝结，达到将中空桩锚固定于基坑内的作用，提高支撑单元固定于基坑上的结构强度以及支撑稳定性。

进一步设置：在所述驱动块沿中空桩锚长度方向上设置有导向轨，在所述连接块上设置有导向槽，所述连接块通过导向槽定向滑动设置于导向轨上。

如此设置，在驱动块处于中空桩锚内移动时，使其连接块通过导向槽处于导向轨上定向滑动，提高连接块与驱动块之间运动时的相对稳定性，进而使其折弯杆稳定的处于让位槽上转动，达到稳定施工的目的。

进一步设置：所述导向轨的横截面呈等腰梯形状设置，且导向轨的上底边与驱动块一体固定连接，并在所述导向轨的两端均设置有限位块，所述限位块与驱动块一体固定连接。

如此设置，使其连接块仅沿导向轨的长度方向产生位移，提高连接块处于驱动块上运动的稳定性；同时利用导向轨的两端均设置有限位块限制连接块处于导向轨上滑移的范围，进而更好的控制折弯杆的转动角度以及转动时的转动性。

进一步设置：所述让位槽呈沉孔状布置，所述折弯杆远离与连接块连接的一端设置为与让位槽相配合的凸台状。

如此设置，使其折弯杆在密封于让位槽的槽口时，提高其两者的接触面积，同时便于折弯杆稳定安装于让位槽上的作用。

进一步设置：在所述螺纹杆上设置有多个所述的驱动块，且所述驱动块均连接有所述折弯杆。

如此设置，使其中空桩锚的外圆周面在施工后，多折弯杆多角度插接于基坑的侧壁内，提高支撑单元与基坑之间的接触面积以及受力面积，提高其环形内支撑结构支撑于基坑内的稳定性以及安装的结构强度。

进一步设置：所述折弯杆的夹角方向与中空桩锚插接于基坑内的方向反向布置。

如此设置，在弧形板受力时，使其折弯杆受到的作用力与基坑对弧形板形成的力反向，提高折弯杆作用于基坑侧壁上的附着力，进而提高支撑单元与基坑之间的安装结构强度以及施工稳定性。

进一步设置：所述折弯杆设置有多个，且多个所述折弯杆呈圆周状布置于所述驱动块的圆周面上。

如此设置，使其中空桩锚的外圆周面在施工后，多个折弯杆多段插接于基坑的侧壁内，提高支撑单元与基坑之间的接触面积以及受力面积，提高其环形内支撑结构支撑于基坑内的稳定性以及安装的结构强度。

进一步设置：所述中空桩锚接于基坑方向的一端设置为尖状。

如此设置，便于中空桩锚插接于基坑的侧壁内，达到便于操作的目的。

进一步设置：在所述弧形板朝基坑底部的端面开设有容纳腔，在所述容纳腔内滑动设置有延伸板，在所述弧形板背离基坑侧壁的端面上开设有行程槽，所述行程槽与容纳腔相通布置，在所述延伸板上固定连接有操作块，所述操作块滑动布置于行程槽上并突出于行程槽槽口外布置。

如此设置，当弧形板安装于基坑的侧壁上时，通过驱动操作块将延伸板滑移出行程槽外，并插接于基坑的基底，提高弧形板支撑于基坑内的受力面积，提高其环形内支撑结构支撑于基坑内的稳定性以及安装的结构强度。

通过采用上述技术方案，本发明相对现有技术相比，具有以下优点：

1、通过采取该种土方开挖技术，既解决了环形支撑下中心岛土方取土困难的问题，同时也使得每层土方能够直接通过土方车运出，减少了挖机土方倒运的次数，有效缩短了土方开挖工期；

2、当中空桩锚插接于基坑的侧壁内时，通过转动螺纹杆，使其驱动块处于中空桩锚插内相对运动，促使折弯杆处于让位槽上转动，让位槽开启，折弯杆展开并插接于基坑的侧壁内；通过注浆口将混泥土浆液注入至中空桩锚内，使混泥土浆液从让位槽填充至基坑的侧壁内与其凝结，达到将中空桩锚固定于基坑内的作用，提高支撑单元固定于基坑上的结构强度以及支撑稳定性；

3、当弧形板安装于基坑的侧壁上时，通过驱动操作块将延伸板滑移出行程槽外，并插接于基坑的基底，提高弧形板支撑于基坑内的支撑稳定性。

附图说明

图1为基坑环形支撑的土方结构示意图；

图2为环形内支撑结构的结构示意图；

图3为支撑单元的示意图；

图4为支撑单元中中空桩锚的结构示意图；

图5为支撑单元中中空桩锚的局部剖视图；

图6为图5中a处的放大图。

图中：1、环形内支撑结构；2、支撑单元；21、弧形板；211、注浆口；212、容纳腔；213、行程槽；22、中空桩锚；221、让位槽；23、螺纹杆；24、驱动块；241、导向轨；25、连接块；251、导向槽；26、折弯杆；27、限位块；28、延伸板；281、操作块。

具体实施方式

参照附图对基坑环形支撑的土方开挖方法做进一步说明。

一种基坑环形支撑的土方开挖方法，采用对基坑进行逐层开挖方式进行，如图1所示，包括有以下步骤：

s1、基坑降水：在土方开挖前20天采用沙管井进行降水，且井距小于10m布置，同时在围护结构外周边每20m打一口降压井。

s2、基坑第1层土方开挖：先开挖环撑区域，且对称开挖，然后开挖中心岛域；第一段栈桥斜坡道与环形支撑同时开挖施工，土方通过基坑西侧出土口运送至基坑外；开挖完成后，结合图2所示，在已开挖的区域施工当前层的环形内支撑结构1进行支撑，且环形内支撑结构1由多个支撑单元2相互贴合组成。

结合图3至图5所示，其中，支撑单元2组成包括与基坑内壁相抵接的弧形板21、设置于弧形板21朝基坑端面上的中空桩锚22、两端空转布置于中空桩锚22内的螺纹杆23、多个沿螺纹杆23的长度方向等距布置且螺纹转动设置于螺纹杆23上的驱动块24、多个等距滑动设置于驱动块24圆周面上的连接块25以及一端分别一一对应铰接于连接块25上的折弯杆26，中空桩锚22接于基坑方向的一端设置为尖状，另一端与弧形板21铰接。

结合图3至图5所示，在驱动块24沿中空桩锚22长度方向上设置有导向轨241，多个导向轨241呈圆周状等距布置于中空桩锚22的圆周面上；导向轨241的横截面呈等腰梯形状设置，且导向轨241的上底边与驱动块24一体固定连接，在连接块25上均设置有与导向轨241相配合的导向槽251，连接块25通过导向槽251一一对应于导向轨241上定向滑动。

结合图5和图6所示，在导向轨241的两端均设置有限位块27，限位块27与驱动块24一体固定连接，实现连接块25限位滑动于驱动块24上，使其折弯杆26呈圆周状布置于驱动块24的圆周面上。

结合图5和图6所示，在中空桩锚22的圆周侧壁上开设有让位槽221，折弯杆26的折弯部铰接于让位槽221的槽壁上；让位槽221呈沉孔状布置，折弯杆26远离与连接块25连接的一端设置为与让位槽221相配合的凸台状，且初始状态时，折弯杆26的另一端安装并密封于让位槽221上，该端的折弯杆26外端面与中空桩锚22的圆周面平齐布置。

结合图5和图6所示，在弧形板21上开设有注浆口211，当中空桩锚22插接于基坑的侧壁内时，通过转动螺纹杆23，使其驱动块24处于中空桩锚22插内相对运动，促使折弯杆26处于让位槽221上转动，让位槽221开启，折弯杆26展开并插接于基坑的侧壁内；通过注浆口211将混泥土浆液注入至中空桩锚22内，使混泥土浆液从让位槽221填充至基坑的侧壁内与其凝结，达到将中空桩锚22固定于基坑内的作用，提高支撑单元2固定于基坑上的结构强度以及支撑稳定性。

结合图5和图6所示，为了提高折弯杆26插接于基坑侧壁内时的稳定性，折弯杆26的夹角方向与中空桩锚22插接于基坑内的方向反向布置；同时，在弧形板21朝基坑底部的端面开设有容纳腔212，在容纳腔212内滑动设置有延伸板28，在弧形板21背离基坑侧壁的端面上开设有行程槽213，行程槽213与容纳腔212相通布置，并在延伸板28上固定连接有操作块281，操作块281滑动布置于行程槽213上并突出于行程槽213槽口外布置；当弧形板21安装于基坑的侧壁上时，通过驱动操作块281将延伸板28滑移出行程槽213外，并插接于基坑的基底，提高弧形板21支撑于基坑内的支撑稳定性。

s3、基坑第2层土方开挖：先在基坑南侧设置出土口并回填塘渣道路，然后进行第二段栈桥斜坡道与四角环撑区域土方开挖，所有土方车均通过该塘渣道路进入坑内，由挖机装车出土，中心岛土方由远及近向南侧出土口处退挖；开挖完成后，在已开挖的区域施工当前层的环形内支撑结构1进行支撑；且该层环形内支撑结构1中的弧形板21上端与基坑第1层土方开挖的弧形板21下端面贴合布置。

s4、基坑第3层土方开挖：先利用第二段栈桥斜坡道作为取土通道，并避开水平取土平台位置设置塘渣道路延伸向基坑四角，作为土方车进入基坑内的行车路线，环形支撑区域与栈桥水平取土平台同时开挖施工，待栈桥水平取土平台完成后，该层剩余土方均由四周通过水平取土平台进入栈桥内运送出土，开挖完成后，在已开挖的区域施工当前层的环形内支撑结构进行支撑；且该层环形内支撑结构1中的弧形板21上端与基坑第2层土方开挖的弧形板21下端面贴合布置。

s5、基坑底板土方开挖：先从栈桥水平平台处向基坑四角设置塘渣道路，使土方车可以靠近挖机开挖区域取土，然后对底板土方分区分块开挖，并向栈桥平台处退挖，栈桥平台下土方最后施工，装车挖机停放在水平取土平台四周，将平台下土方转运至土方车内通过栈桥向基坑外出土。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。