用于软弱地层紧邻地下结构的基坑支护体系及其施工方法与流程

本发明属于岩土工程领域，特别涉及紧邻地下结构的基坑支护体系及其施工方法。

背景技术：

近年来，随着城市建设的加快，城市建筑物越来越密集，土地资源越来越紧张，并且地质条件越来越差，很多拟建建筑见缝插针，往往在距离既有建筑、城区主干道路很近处进行修建。由于很多地区禁止或限制使用建筑红线以外的土地，所以在充分利用土地的同时，给建筑基坑顺利施工带来以下诸多问题：

1、采用排桩加内支撑的支护方式，虽然技术方案可行，但施成本较高、工序繁杂、施工工期较长，对土方开挖和结构主体施工影响较为严重；

2、传统的桩(墙)锚支护，由于邻近地下构筑物和管线的限制，坡后土体宽度有限，所以锚索角度较大，支护效果不佳，有的边坡根本无法施工锚索，并且常出现腰梁变形过大导致整体结构失稳的现象；悬臂式双排桩支护结构的悬臂段长度有限，而且支护安全系数较低，边坡变形较大。

对于项目急、时间紧的工程这些支护形式因需要养护时间无法满足要求；而随着工民建、市政项目的发展，深基坑、软地基的工程越来越多，且周边环境不允许变形大，因此常规无需保养的支护形式如木桩、钢板桩则无法胜任。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要解提供一种既能克服外界空间的限制，又具有较好的支护效果、施工方便、工序简单又能缩减工期的用于软弱地层紧邻地下结构的基坑支护体系及其施工方法。

本发明的技术方案为：用于软弱地层紧邻地下结构的基坑支护体系，包括前排钢管桩、后排钢管桩、前排桩冠梁、后排桩冠梁、横向连接钢筋、混凝土面层、钢筋网和土钉；

所述的前排钢管桩和后排钢管桩均有多根，前排钢管桩和后排钢管桩沿基坑坑壁壁面平行分布、沿基坑坑壁垂直方向交错分布；

所述的前排钢管桩顶部设有前排桩冠梁，后排钢管桩顶部设有后排桩冠梁；

所述的前排桩冠梁和后排桩冠梁之间通过横向连接钢筋连接；

所述的前排钢管桩之间的基坑坑壁设置钢筋网、混凝土面层，前排钢管桩之间的基坑坑壁内设置土钉和泄水孔。

进一步地，所述的前排桩冠梁和后排桩冠梁为槽钢，槽钢开口向下。

进一步地，所述的前排桩冠梁和后排桩冠梁之间的横向连接钢筋呈W形分布。

进一步地，所述的前排钢管桩和后排钢管桩的桩径均为0.2～0.5m，前排钢管桩和后排钢管桩的排距为桩径的2～5倍，同排桩桩间距不小于桩径的2.5倍。

进一步地，所述的泄水孔向基坑内倾斜4％，泄水孔后做碎石反滤层。

用于软弱地层紧邻地下结构的基坑支护体系的施工方法，包括以下步骤：

A、施工前准备

清理场地，挖除表面松动土层，对桩孔进行测量定位、放样。前排钢管桩和后排钢管桩沿基坑坑壁壁面平行分布、沿基坑坑壁垂直方向交错分布，所述的后排钢管桩桩位沿基坑坑壁水平方向的位置位于两个前排钢管桩桩位之间的中心位置，同排桩桩间距不小于桩径的2.5倍，前后排桩排距为桩径的2～5倍。

B、施做前排钢管桩

按照步骤A定好的桩位施做前排钢管桩，前排钢管桩采用跳槽施工，施工顺序为架设桩机、桩机移动到位、吊桩、插桩、锤击下沉、接桩、锤击至设计深度、向前排钢管桩内浇筑混凝土。

C、施做后排钢管桩

前排钢管桩施做完成后，按照步骤A定好的桩位施做后排钢管桩，后排钢管桩采用跳槽施工，施工顺序为架设桩机，桩机移动到位、吊桩、插桩、锤击下沉、接桩、锤击至设计深度，向后排钢管桩内浇筑混凝土。

D、安装前排桩冠梁、后排桩冠梁

待所有钢管桩施做完成，安装前排桩冠梁和后排桩冠梁，所述的前排桩冠梁和后排桩冠梁均为槽钢，槽钢开口向下，前排桩冠梁和后排桩冠梁间采用横向连接钢筋焊接连接，所述的前排桩冠梁和后排桩冠梁之间的横向连接钢筋呈W形分布。

E、开挖基坑

待具备基坑开挖条件后，沿前排钢管桩竖向向下开挖基坑，基坑分层开挖，每次开挖深度不大于3m。

F、支护桩间土

为防止桩间土脱落塌方，向桩间土内打土钉，挂钢筋网，喷射混凝土面层；基坑坑壁表面设置泄水孔，泄水孔向坑内倾斜4％，泄水孔后做碎石反滤层。土钉竖向间距1.5m，横向间距根据不同桩间距灵活调整，泄水孔间距1.5m×1.5m。

G、结束

重复步骤F、G，直至完成基坑支护体系的施工。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明无需施做锚杆，可大幅度减小地下空间的占用，充分利用建筑红线以内有限的地面和空间，发挥投资效益，适用于杂填土较厚的区域，尤其适用于周围紧邻的既有建筑物和重要交通道路的基坑支护。

2、本发明采用钢管桩代替灌注桩进行支护，无需养护，可有效缩短工期，解决灌注桩设备占用场地、污染环境的特点，无内支撑和腰梁，施工便捷，工艺简单，可有效提高工效，质量可控，基坑工程风险大幅降低。

3、基坑回填后，冠梁及连接钢筋可回收再利用，可有效降低施工成本。

附图说明

图1为本发明竖向剖面示意图。

图2为本发明冠梁连接示意图。

图3为桩间土支护立面图。

图4为桩间土支护平面图。

图中：1、前排钢管桩；2、后排钢管桩；3、前排桩冠梁；4、后排桩冠梁；5、横向连接钢筋；6、混凝土面层；7、钢筋网；8、土钉；9、植筋；10、泄水孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的特点进一步说明：

如图1～4所示，用于软弱地层紧邻地下结构的基坑支护体系，包括前排钢管桩1、后排钢管桩2、前排桩冠梁3、后排桩冠梁4、横向连接钢筋5、混凝土面层6、钢筋网7和土钉8；

所述的前排钢管桩1和后排钢管桩2均有多根，前排钢管桩1和后排钢管桩2沿基坑坑壁壁面平行分布、沿基坑坑壁垂直方向交错分布；

所述的前排钢管桩1顶部设有前排桩冠梁3，后排钢管桩2顶部设有后排桩冠梁4；

所述的前排桩冠梁3和后排桩冠梁4之间通过横向连接钢筋5连接；

所述的前排钢管桩1之间的基坑坑壁设置钢筋网7、混凝土面层6，前排钢管桩1之间的基坑坑壁内设置土钉8和泄水孔10。

进一步地，所述的前排桩冠梁3和后排桩冠梁4为槽钢，槽钢开口向下。

进一步地，所述的前排桩冠梁3和后排桩冠梁4之间的横向连接钢筋5呈W形分布。

进一步地，所述的前排钢管桩1和后排钢管桩2的桩径均为0.2～0.5m，前排钢管桩1和后排钢管桩2的排距为桩径的2～5倍，同排桩桩间距不小于桩径的2.5倍。

进一步地，所述的泄水孔10向基坑内倾斜4％，泄水孔10后做碎石反滤层。

用于软弱地层紧邻地下结构的基坑支护体系的施工方法，包括以下步骤：

A、施工前准备

清理场地，挖除表面松动土层，对桩孔进行测量定位、放样。前排钢管桩1和后排钢管桩2沿基坑坑壁壁面平行分布、沿基坑坑壁垂直方向交错分布，所述的后排钢管桩2桩位沿基坑坑壁水平方向的位置位于两个前排钢管桩1桩位之间的中心位置，同排桩桩间距不小于桩径的2.5倍，前后排桩排距为桩径的2～5倍。

B、施做前排钢管桩1

按照步骤A定好的桩位施做前排钢管桩1，前排钢管桩1采用跳槽施工，施工顺序为架设桩机、桩机移动到位、吊桩、插桩、锤击下沉、接桩、锤击至设计深度、向前排钢管桩1内浇筑混凝土。

C、施做后排钢管桩2

前排钢管桩1施做完成后，按照步骤A定好的桩位施做后排钢管桩2，后排钢管桩2采用跳槽施工，施工顺序为架设桩机，桩机移动到位、吊桩、插桩、锤击下沉、接桩、锤击至设计深度，向后排钢管桩2内浇筑混凝土。

D、安装前排桩冠梁3和后排桩冠梁4

待所有钢管桩施做完成，安装前排桩冠梁3和后排桩冠梁4，所述的前排桩冠梁3和后排桩冠梁4均为槽钢，槽钢开口向下，前排桩冠梁3和后排桩冠梁4间采用横向连接钢筋5焊接连接，所述的前排桩冠梁3和后排桩冠梁4之间的横向连接钢筋5呈W形分布。

E、开挖基坑

待具备基坑开挖条件后，沿前排钢管桩1竖向向下开挖基坑，基坑分层开挖，每次开挖深度不大于3m。

F、支护桩间土

为防止桩间土脱落塌方，向桩间土内打土钉8，挂钢筋网7，喷射混凝土面层6；基坑坑壁表面设置泄水孔10，泄水孔10向坑内倾斜4％，泄水孔10后做碎石反滤层。土钉8竖向间距1.5m，横向间距根据不同桩间距灵活调整，泄水孔10间距1.5m×1.5m。

G、结束

重复步骤F、G，直至完成基坑支护体系的施工。

工程实例

对地质条件较差的深基坑工程，通常采用桩锚支护体系。本例基坑深12m，采用的钢管桩单根总长15m、桩径0.219m、桩间距0.8m，基坑紧邻居民楼，地下土体主要以杂填土为主，如图1所示。

平整和清理场地，测量定位放线；标出桩心位置，并用石灰撒圈标出桩径大小和位置；标出打桩顺序和桩机开行路线，并在桩机开行部位上铺垫碎石。

充分做好施工前准备工作，先施做前排钢管桩1，再施做后排钢管桩2，前后排钢管桩采用跳槽施工。钢管桩的施工顺序是：桩机安装――桩机移动就位――吊桩――插桩――锤击下沉，接桩――锤击至设计深度――内切钢管桩――灌注混凝土――架设冠梁。为防止桩头在锤击时损坏，打桩前，要在桩头顶部放置特制的桩帽，其上直接经受锤击应力的部位，放置硬木制减震木垫；冠梁与横向钢筋之间采用焊接连接，焊接位置位于冠梁槽钢与钢管桩圆弧切点的外侧，使横向连接钢筋5呈W形分布。

待具备基坑开挖条件后沿前排钢管桩1分层开挖基坑至设计深度，每次开挖深度3m，桩间土采用土钉8挂6.5@200×200钢筋网7，土钉8采用HRB400级钢筋，fy＝400MPa，面层喷射C20细石混凝土，厚度50mm。网片制作宜优先使用焊接工艺，钢筋网7搭接不应小于300mm，网片应采用植筋9焊接或其它方式与前排钢管桩1连接牢固；基坑坑壁表面设置泄水孔10，泄水孔10采用Φ100PVC管，向基坑内倾斜4％，泄水孔10后做碎石反滤层，如图3-4所示。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不出以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何细微修改、等同替换和改进，均应包括在本发明技术方案的保护范围之内。