一种坑中坑钢筋砼挡墙复合支护结构及其施工方法与流程

本发明属于建筑工程施工领域，特别涉及一种坑中坑钢筋砼挡墙复合支护结构及其施工方法。
背景技术：
：目前超高层建筑越来越多，超高层建筑坑中坑的深度较大，常常超过10m，这类坑中坑一般采用分级放坡、复合土钉墙、钢板桩等组合支护方式，采用砖胎模作为坑中坑侧壁模板，其同时兼有支护土方的功能。面对目前越来越多的超深坑中坑，尤其是沿海沿江地区水文地质情况差的情况下，即使分级放坡，每个阶梯间高差仍较大，坑中坑支护难度极大，采用砖胎模作为坑中坑侧壁模板时，其整体性、稳定性难以保证。其次，砖胎模砌筑量、抹灰量大，劳动力投入大，施工周期较长。技术实现要素：本发明提出了一种坑中坑钢筋砼挡墙复合支护结构及其施工方法，要解决传统砖胎模支护难度极大、整体性、稳定性难以保证、施工量大、劳动力投入大以及施工周期长的技术问题。本发明的技术方案如下。一种坑中坑钢筋砼挡墙复合支护结构，包括有坑中坑底部的基层、设置在基层上的垫层以及沿着垫层边缘设置的竖向支护；所述坑中坑周围的侧壁包括有由下而上逐渐向外倾斜的斜坡段；所述竖向支护为钢筋混凝土挡墙支护，且钢筋混凝土挡墙支护的底部与垫层底面平齐；所述钢筋混凝土挡墙支护外侧的侧壁上设有土钉墙支护。优选的，当侧壁土体的透水率q为：0＜q＜100lu时，侧壁为斜坡段；所述斜坡段的倾斜角度为60°～75°，且斜坡段的底端与垫层底面平齐；所述侧壁与钢筋混凝土挡墙支护之间留有间距，在侧壁与钢筋混凝土挡墙支护之间的间距有填充有回填土。优选的，当坑中坑的侧壁土体的透水率q为：q≥100lu时，所述侧壁由斜坡段和斜坡段下方的竖直段构成；所述竖直段紧压在钢筋混凝土挡墙支护的背面；所述斜坡段的倾斜角度为60°～75°，且斜坡段与竖向面的交线位于钢筋混凝土挡墙支护的上部。一种坑中坑钢筋砼挡墙复合支护结构的施工方法，包括步骤如下。步骤一：在外部的基坑施工完毕后，进行基坑内坑中坑的排水降水装置的设置。步骤二：进行坑中坑的开挖，先降水后开挖，并保持地下水位在坑中坑开挖面以下1.5m～2m。步骤三：进行侧壁的土钉墙支护的施工。步骤四：进行坑中坑的基层处理。步骤五：进行坑中坑的垫层施工，并沿垫层的边缘对待施工钢筋混凝土挡墙支护的钢筋进行预留。步骤六：对坑中坑中待施工的钢筋混凝土挡墙支护进行水平分段和竖向分层。步骤七：对其中一段待施工的钢筋混凝土挡墙支护进行竖向分层施工。步骤八：待步骤七施工完毕后，进行下一段待施工的钢筋混凝土挡墙支护的竖向分层施工。步骤九：重复步骤八的过程，直至沿垫层边缘设置的钢筋混凝土挡墙支护闭合。优选的，步骤一中设置排水降水装置具体方法为：在坑中坑底部、靠近轴线的位置处、沿轴线方向间隔设置排水沟一，并在排水沟一中设置集水井一；所述集水井一设有一组、沿排水沟一的长轴方向间隔设置，相邻集水井一之间的间距为20m～30m；在集水井一中设置抽水泵一。优选的，步骤二中的坑中坑的开挖是根据坑中坑的形状、大小和深度，并考虑各个工序穿插施工，分区分段分层依次进行开挖。优选的，步骤三中，坑中坑的侧壁的土钉墙支护采用先锚后喷的施工顺序，具体为当坑中坑的开挖面挖至第一层设计锚杆位置处时，打入第一层锚杆；继续开挖，当坑中坑的开挖面挖至第二层设计锚杆位置处时，再打入第二层锚杆；如此循环直至开挖面挖至最下层设计锚杆位置处时，打入最下层锚杆；然后在侧壁上喷射内层混凝土层，内层混凝土层的厚度为50～60mm，随即进行锚固；再喷射外层混凝土层，外层混凝土层的厚度为50～60mm。优选的，当坑中坑的侧壁土体的透水率q为：0＜q＜100lu时，侧壁的斜坡段底端与垫层底面平齐；所述土钉墙支护施工至坑中坑底部；当坑中坑的侧壁土体的透水率q为：透水率q≥100lu，侧壁的斜坡段底端位于钢筋混凝土挡墙支护与斜坡段设计相交位置处，所述土钉墙支护施工至斜坡段的底端位置处。优选的，当坑中坑的侧壁土体的透水率q为：透水率q≥100lu时，所述步骤三和步骤四之间还包括有沿着斜坡段底端边缘打入钢板桩；钢板桩采用振动打入法；插入钢板桩时，将锁口对准，每插入一块钢板桩，即套上桩帽，并轻轻地加以锤击；在打桩过程中，为保证钢板桩的垂直度，在钢板桩正面和背面，设置垂线观察加以控制，随时检查校正；步骤七中，在对其中一段待施工的钢筋混凝土挡墙支护进行竖向分层施工时，以钢板桩的桩顶标高为界线将钢筋混凝土挡墙支护分成两层；先采用单边支模方法将下层钢筋混凝土挡墙支护浇筑至钢板桩桩顶标高处，上层钢筋混凝土挡墙支护采用双面支模浇筑，一次浇筑至钢筋混凝土挡墙支护的设计标高；步骤九中的钢筋混凝土挡墙支护施工完毕后，将侧壁与钢筋混凝土挡墙支护之间的钢板桩拔出。优选的，当坑中坑的侧壁土体的透水率q为：0＜q＜100lu时，步骤七中在对其中一段待施工的钢筋混凝土挡墙支护进行竖向分层施工时，分成两层浇筑；下层钢筋混凝土挡墙支护浇筑高度为1800mm～2200mm，上层钢筋混凝土挡墙支护待先浇部分混凝土强度达70％时，一次浇筑至设计标高；步骤九中的钢筋混凝土挡墙支护施工完毕后，在钢筋混凝土挡墙支护与坑中坑的侧壁之间的间距中填充回填土，并压实；至此施工完毕。本发明的有益效果如下。1、本发明为保证坑中坑支护的整体性、稳定性、减少施工周期，通过采用钢筋混凝土挡墙支护替代传统的砖胎模，增强了坑中坑支护的整体性和稳定性，并且避免了大量的砌筑、抹灰工作，缩短施工周期。2、本发明中的施工方法较传统砖胎模施工，采用钢筋混凝土挡墙支护内配双层双向钢筋，墙厚300mm以上，在坑中坑内采用封闭式钢筋混凝土挡墙支护，将普通的素砼垫层加固为内配单层双向钢筋250厚c30砼垫层，并使其与钢筋砼挡墙形成整体，增强砼挡墙的抗倾覆能力，有效避免砖胎模在坑中坑支护过程中稳定性差、易倾覆的技术问题。3、本发明中的钢筋混凝土挡墙支护的施工为水平方向分段施工，竖直方向分层施工，这种施工方法避免了钢筋混凝土挡墙支护太长或者太高而失去稳定性，因此本发明施工过程中结构稳定性强，可用于不同深度的坑中坑支护施工。4、本发明中的钢筋混凝土挡墙支护为现场浇筑，较传统砖胎模施工，无需抹灰处理防水基层，降低施工成本，节约工期，成型质量好。5、本发明适用于超高层建筑坑中坑支护。附图说明图1为本发明基坑和坑中坑排水降水示意图。图2为实施例一的步骤七中下层钢筋混凝土挡墙支护浇筑完成的结构示意图。图3为实施例一的步骤七中上层钢筋混凝土挡墙支护浇筑完成的结构示意图。图4为实施例二的钢板桩施工完毕的结构示意图。图5为实施例二的步骤七中下层钢筋混凝土挡墙支护浇筑完成的结构示意图。图6为实施例二的步骤七中上层钢筋混凝土挡墙支护浇筑完成的结构示意图。附图标记：1－垫层、2－侧壁、3－钢筋混凝土挡墙支护、4－土钉墙支护、5－回填土、6－基层、7－钢筋、8－排水沟一、9－集水井一、10－抽水泵一、11－钢板桩、12－排水沟二、13－集水井二、14－抽水泵二、15－基坑支护桩、16－截水沟、17－排水管一、18－排水管二、19－水资源循环利用设备。具体实施方式实施例一如图1-3所示，这种坑中坑钢筋砼挡墙复合支护结构，包括有坑中坑底部的基层6、设置在基层6上的垫层1以及沿着垫层1边缘设置的竖向支护；其特征在于：所述坑中坑周围的侧壁2包括有由下而上逐渐向外倾斜的斜坡段；所述竖向支护为钢筋混凝土挡墙支护3，且钢筋混凝土挡墙支护3的底部与垫层1底面平齐；所述钢筋混凝土挡墙支护3外侧的侧壁2上设有土钉墙支护4。本实施例中，所述侧壁2土体的透水率q为：0＜q＜100lu，侧壁2为斜坡段；所述斜坡段的倾斜角度为60°～75°，且斜坡段的底端与垫层1底面平齐；所述侧壁2与钢筋混凝土挡墙支护3之间留有间距，在侧壁2与钢筋混凝土挡墙支护3之间的间距有填充有回填土5。本实施例中，当侧壁2土体的透水率q＜1lu时，土体透水性为微透水性；当土体的透水率1≤q＜10lu时，土体透水性为弱透水性；当土体的透水率10≤q＜100lu，土体透水性为中透水性。这种坑中坑钢筋砼挡墙复合支护结构的施工方法，包括步骤如下。步骤一：在外部的基坑施工完毕后，进行基坑内坑中坑的排水降水装置的设置。步骤二：进行坑中坑的开挖，先降水后开挖，并保持地下水位在坑中坑开挖面以下1.5m～2m；坑中坑的开挖是根据坑中坑的形状、大小和深度，并考虑各个工序穿插施工，分区分段分层依次进行开挖；坑中坑开挖前必须严格保证已施工完成的土钉墙支护4各构件的养护时间，保证其达到足够的强度后方可开挖下一层土方。步骤三：进行坑中坑的侧壁2土钉墙支护4的施工；坑中坑的侧壁2土钉墙支护4采用先锚后喷的施工顺序，具体为当坑中坑的开挖面挖至第一层设计锚杆位置处时，打入第一层锚杆；继续开挖，当坑中坑的开挖面挖至第二层设计锚杆位置处时，再打入第二层锚杆；如此循环直至开挖面挖至最下层设计锚杆位置处时，打入最下层锚杆；然后在基坑的侧壁2上喷射内层混凝土层，内层混凝土层的厚度为50～60mm，随即进行锚固；再喷射外层混凝土层，外层混凝土层厚的厚度为50～60mm；在向锚杆注浆材料宜用水泥浆或水泥砂浆，注浆过程中注浆导管口始终埋在浆体表面以下，以保证孔中气体能全部逸出；所述侧壁2土钉墙支护4施工至坑中坑底部。步骤四：进行坑中坑的基层6处理；当基底为土质时，应将其整平夯实，对受水浸泡的基底土，特别是松软的土应全部予以清除，若承载力达不到要求，需换以透水性和稳定性良好的材料并夯填至设计标高；当基底为岩石地基时，若发现岩层有孔洞、裂缝，应视裂缝的张开度以水泥砂浆或小石子混凝土、水泥或其他双液型浆液等浇注饱和。步骤五：进行坑中坑的垫层1施工，垫层1内配单层双向钢筋，采用c30砼浇筑，厚度为250mm，并沿垫层1的边缘对待施工钢筋混凝土挡墙支护3的钢筋7进行预留，使其与钢筋砼挡墙形成整体，增强钢筋混凝土挡墙支护3的抗倾覆能力，有效避免砖胎模在坑中坑支护过程中稳定性差、易倾覆的技术问题。步骤六：对坑中坑中待施工的钢筋混凝土挡墙支护3进行水平分段和竖向分层。步骤七：对其中一段待施工的钢筋混凝土挡墙支护进行竖向分层施工；先将待施工的钢筋混凝土挡墙分成两层；下层钢筋混凝土挡墙支护浇筑至1800mm～2200mm，视现场情况，一般为一块模板的高度，上层钢筋混凝土挡墙支护待先浇部分强度达70％时，一次浇筑至设计标高；根据坑中坑中的筋混凝土挡墙支护高度和墙厚度不同，具体选型如下。墙厚度选型钢筋混凝土挡墙支护的模板加固采用木质胶合板、木枋、φ48*3.6钢管及m14止水型穿墙螺杆；竖向背楞为45×90mm木枋，间距≤250mm；背楞横向采用双钢管，竖向间距500mm；穿墙螺杆的横向×竖向间距为≤500×500mm。步骤八：待步骤七施工完毕后，进行下一段待施工的钢筋混凝土挡墙支护的竖向分层施工。步骤九：重复步骤八的过程，直至沿垫层1边缘设置的钢筋混凝土挡墙支护3闭合；当坑中坑内的钢筋混凝土挡墙支护3封闭设置时，需加厚砼垫层1，并内配单层双向钢筋与砼挡墙形成整体浇筑，加强砼挡墙的抗倾覆能力。步骤十：在钢筋混凝土挡墙支护3与坑中坑的侧壁2之间的间距中填充回填土5，并压实；至此施工完毕。本实施例中，步骤一中设置排水降水装置具体方法为：在坑中坑底部、靠近轴线的位置处、沿轴线方向间隔设置排水沟一8，并在排水沟一8中设置集水井一9；所述集水井一9设有一组、沿排水沟一8的长轴方向间隔设置，相邻集水井一9之间的间距为20m～30m；在集水井一9中设置抽水泵一10；坑中坑边向下挖，边加排水沟一8与集水井一9，始终保持排水沟一8的沟底低于基坑底不小于0.4m，集水井一9底部低于排水沟一8的底部不小于1m；集水井一9内的水应随集随排。本实施例中，所述集水井一9为600mm宽的成品开孔钢管集水井。本实施例中，在外部的基坑开挖前半个月必须进行施工场地降水，将地下水位在基坑开挖面以下0.5m；开挖至基坑底部时，也需保证地下水位在基坑底面以下1.5m；降水过程应伴随土方开挖及基坑支护桩15施工过程的始终。本实施例中，在外部的基坑开挖过程中，要根据具体情况在基坑内坡脚处、沿坡脚线的方向设置排水沟二12，并在排水沟二12中设置600mm宽成品开孔钢管集水井二13；所述集水井二13设有一组、沿排水沟二12的长轴方向间隔设置，相邻集水井二13之间的间距为20m～30m；在集水井二13中设置抽水泵二14；基坑边向下挖，边加排水沟二12与集水井二13，始终保持排水沟二12的沟底低于基坑底不小于0.4m，集水井二13底部低于排水沟二12的底部不小于1m；集水井二13内的水应随集随排，为防止地表水流入基坑中，在基坑顶部开挖轮廓线外侧0.5m左右设置截水沟16待基坑底板浇筑混凝土时封闭集水井二13，灌注微膨胀性混凝土，并加焊钢板封闭。本实施例中，坑中坑内的水通过抽水泵一10和排水管一17抽至基坑支护桩15脚下的排水沟二12，再通过集水井二13中的抽水泵二14和排水管二18排至基坑坑顶的水资源循环利用设备19沉淀、过滤。实施例二如图1、4-6所示，种坑中坑钢筋砼挡墙复合支护结构，包括有坑中坑底部的基层6、设置在基层6上的垫层1以及沿着垫层1边缘设置的竖向支护；其特征在于：所述坑中坑周围的侧壁2包括有由下而上逐渐向外倾斜的斜坡段；所述竖向支护为钢筋混凝土挡墙支护3，且钢筋混凝土挡墙支护3的底部与垫层1底面平齐；所述钢筋混凝土挡墙支护3外侧的侧壁2上设有土钉墙支护4。本实施例中，所述侧壁2土体的透水率q为：q≥100lu，所述侧壁2由斜坡段和斜坡段下方的竖直段构成；所述竖直段紧压在钢筋混凝土挡墙支护3的背面；所述斜坡段的倾斜角度为60°～75°，且斜坡段与竖向面的交线位于钢筋混凝土挡墙支护3的上部。本实施例中，当坑中坑的侧壁2土体的透水率q为：透水率q≥100lu时，土体的透水性为中透水性。这种坑中坑钢筋砼挡墙复合支护结构的施工方法，包括步骤如下。步骤一：在外部的基坑施工完毕后，进行基坑内坑中坑的排水降水装置的设置。步骤二：进行坑中坑的开挖，先降水后开挖，并保持地下水位在坑中坑开挖面以下1.5m～2m；坑中坑的开挖是根据坑中坑的形状、大小和深度，并考虑各个工序穿插施工，分区分段分层依次进行开挖；坑中坑开挖前必须严格保证已施工完成的土钉墙支护4各构件的养护时间，保证其达到足够的强度后方可开挖下一层土方。步骤三：进行坑中坑的侧壁2土钉墙支护4的施工；坑中坑的侧壁2土钉墙支护4采用先锚后喷的施工顺序，具体为当坑中坑的开挖面挖至第一层设计锚杆位置处时，打入第一层锚杆；继续开挖，当坑中坑的开挖面挖至第二层设计锚杆位置处时，再打入第二层锚杆；如此循环直至开挖面挖至最下层设计锚杆位置处时，打入最下层锚杆；然后在基坑的侧壁2上喷射内层混凝土层，内层混凝土层的厚度为50～60mm，随即进行锚固；再喷射外层混凝土层，外层混凝土层厚的厚度为50～60mm；在向锚杆注浆材料宜用水泥浆或水泥砂浆，注浆过程中注浆导管口始终埋在浆体表面以下，以保证孔中气体能全部逸出；侧壁2的底部位于钢筋混凝土挡墙支护3与侧壁2设计相交位置处，所述侧壁2的土钉墙支护4施工施工至钢筋混凝土挡墙支护3与侧壁2设计相交位置处。在步骤三中的施工过程完成后，沿着侧壁2底部边缘打入钢板桩11；钢板桩11采用振动打入法；插入钢板桩11时，将锁口对准，每插入一块钢板桩11，即套上桩帽，并轻轻地加以锤击；在打桩过程中，为保证钢板桩的垂直度，在钢板桩正面和背面两个方向设置垂线观察加以控制，随时检查校正；为提高钢板桩11支护的稳定性，可以采用注浆锚索加固钢板桩11；锚索采用二次注浆工艺设置在钢板桩11的背面，锚索的一端连接在钢板桩上，锚索的另一端锚固在土体中，注浆时采用边注浆边拔管的注浆方法。步骤四：进行坑中坑的基层6处理；当基底为土质时，应将其整平夯实，对受水浸泡的基底土，特别是松软的土应全部予以清除，若承载力达不到要求，需换以透水性和稳定性良好的材料并夯填至设计标高；当基底为岩石地基时，若发现岩层有孔洞、裂缝，应视裂缝的张开度以水泥砂浆或小石子混凝土、水泥或其他双液型浆液等浇注饱和。步骤五：进行坑中坑的垫层1施工，垫层1内配单层双向钢筋，采用c30砼浇筑，厚度为250mm，并沿垫层1的边缘对待施工钢筋混凝土挡墙支护3的钢筋7进行预留，使其与钢筋砼挡墙形成整体，增强钢筋混凝土挡墙支护3的抗倾覆能力，有效避免砖胎模在坑中坑支护过程中稳定性差、易倾覆的技术问题。步骤六：对坑中坑中待施工的钢筋混凝土挡墙支护3进行水平分段和竖向分层。步骤七：对其中一段待施工的钢筋混凝土挡墙支护进行竖向分层施工；以钢板桩11桩顶标高为界线将钢筋混凝土挡墙支护分成两层；先采用单边支模方法将下层钢筋混凝土挡墙支护浇筑至钢板桩11桩顶标高处，上层钢筋混凝土挡墙支护采用双面支模浇筑，一次浇筑至钢筋混凝土挡墙支护的设计标高。根据坑中坑中的筋混凝土挡墙支护高度和墙厚度不同，具体选型如下。墙厚度选型侧模高度(㎜)墙厚(㎜)4700≥h采用300mm厚钢筋混凝土挡墙支护，内配双层双向φ14@300钢筋。6700≥h＞4700采用400mm厚钢筋混凝土墙支护，内配四层双向φ14@200钢筋钢筋混凝土挡墙支护的模板加固采用木质胶合板、木枋、φ48*3.6钢管及m14止水型穿墙螺杆；竖向背楞为45×90mm木枋，间距≤250mm；背楞横向采用双钢管，竖向间距500mm；穿墙螺杆的横向×竖向间距为≤500×500mm。步骤八：待步骤七施工完毕后，进行下一段待施工的钢筋混凝土挡墙支护的竖向分层施工。步骤九：重复步骤八的过程，直至沿垫层1边缘设置的钢筋混凝土挡墙支护3闭合；当坑中坑内的钢筋混凝土挡墙支护3封闭设置时，需加厚砼垫层1，并内配单层双向钢筋与砼挡墙形成整体浇筑，加强砼挡墙的抗倾覆能力。步骤十：钢筋混凝土挡墙支护3施工完毕后，将侧壁2与钢筋混凝土挡墙支护3之间的钢板桩11拔出。本实施例中，步骤一中设置排水降水装置具体方法为：在坑中坑底部、靠近轴线的位置处、沿轴线方向间隔设置排水沟一8，并在排水沟一8中设置集水井一9；所述集水井一9设有一组、沿排水沟一8的长轴方向间隔设置，相邻集水井一9之间的间距为20m～30m；在集水井一9中设置抽水泵一10；坑中坑边向下挖，边加排水沟一8与集水井一9，始终保持排水沟一8的沟底低于基坑底不小于0.4m，集水井一9底部低于排水沟一8的底部不小于1m；集水井一9内的水应随集随排。本实施例中，所述集水井一9为600mm宽的成品开孔钢管集水井。本实施例中，在外部的基坑开挖前半个月必须进行施工场地降水，将地下水位在基坑开挖面以下0.5m；开挖至基坑底部时，也需保证地下水位在基坑底面以下1.5m；降水过程应伴随土方开挖及基坑支护桩15施工过程的始终。本实施例中，在外部的基坑开挖过程中，要根据具体情况在基坑内坡脚处、沿坡脚线的方向设置排水沟二12，并在排水沟二12中设置600mm宽成品开孔钢管集水井二13；所述集水井二13设有一组、沿排水沟二12的长轴方向间隔设置，相邻集水井二13之间的间距为20m～30m；在集水井二13中设置抽水泵二14；基坑边向下挖，边加排水沟二12与集水井二13，始终保持排水沟二12的沟底低于基坑底不小于0.4m，集水井二13底部低于排水沟二12的底部不小于1m；集水井二13内的水应随集随排，为防止地表水流入基坑中，在基坑顶部开挖轮廓线外侧0.5m左右设置截水沟16待基坑底板浇筑混凝土时封闭集水井二13，灌注微膨胀性混凝土，并加焊钢板封闭。本实施例中，坑中坑内的水通过抽水泵一10和排水管一17抽至基坑支护桩15脚下的排水沟二12，再通过降水井二13中的抽水泵二14和排水管二18排至基坑坑顶的水资源循环利用设备19沉淀、过滤。当前第1页12