一种预制式基坑围护系统及其施工方法与流程

本发明属于基坑围护结构技术领域，具体涉及一种预制式基坑围护系统及其施工方法。

背景技术：

基坑围护结构主要由挡土结构和支撑结构组成。其中，挡土结构承受基坑开挖卸荷所产生的侧向水压力和土压力，并将此压力传递到支撑体系，基坑围护结构是稳定基坑的一种施工临时挡土结构体系。挡土结构的常见形式有水泥土墙、钢板桩、排桩挡墙、地下连续墙等，支撑结构以钢支撑、混凝土支撑等为主。水泥土墙、钢板桩主要适用于基坑开挖深度约6m以内的浅基坑，适用范围有限。因此,针对深基坑工程，主要以排桩挡墙和地下连续墙为主。

排桩围护结构及地下连续墙围护结构施工工艺均需先在地面成槽，再将在地面上加工好的钢筋笼放入槽段内，采用导管进行水下混凝土的浇筑，完成一个单元的墙段(或桩)，然后依次施工后续墙段(或桩)。排桩围护结构可以增加桩间止水措施，地下连续墙结构由于各墙段之间利用特定的接头相互连接，自身即可可形成一道连续的钢筋混凝土墙壁，因此，两者均可实现挡土、挡水功能。不过，地下连续墙结构具有更好的整体性，其具有更好的截水、防渗、承重、挡水等功能。

挡土结构完成后，开始从地面向下开挖，挖至设计标高后，需先施做内支撑结构，完成内支撑结构后，方可继续向下开挖，如有多道内支撑结构，则开挖至相应支撑标高后，均需先架设支撑结构，后进行开挖，直至开挖至基底标高。其存在以下问题：

1、挡土结构和混凝土内支撑结构钢筋笼的绑扎施工流程繁琐、耗时较长、人工成本高且施工质量不稳定；

2、混凝土内支撑结构架设后，需待现浇混凝土支撑达到设计强度后，再进行下一层土体的开挖，该过程耗时较长；

3、钢支撑虽然可以架设后即达到设计强度，但是钢支撑不如混凝土支撑，很多时候钢支撑不满足强度设计要求；

4、主体结构回筑阶段，需对内支撑结构从下至上依次拆除，该过程费时费力，且支撑拆除后，会出现挡土结构及支撑结构受力较大的控制工况。

技术实现要素：

为了克服上述技术缺陷，本发明的第一目的是提供了一种预制式基坑围护系统，通过采用预制金属构件和预制支撑构件，不仅设计强度高，架设方便，施工质量稳定，极大地缩短了工期，而且高效节约，绿色环保。

为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的：

一种预制式基坑围护系统，包括设置在基坑两侧用于承受所述基坑横向载荷的挡土结构、及用于平衡所述挡土结构所受横向载荷的支撑结构；

所述挡土结构包括若干预制金属构件，所述预制金属构件的两侧均设置有连接口，相邻的所述预制金属构件之间通过连接所述连接口以构成连续墙体；

所述支撑结构包括若干预制支撑构件，所述预制土支撑构件的两端均设置有连接部，所述预制金属构件上设置有供所述连接部上下滑动的滑动槽，所述连接部与所述滑动槽之间设置有固定件。

进一步的，所述预制金属构件为矩形钢板，所述矩形钢板朝向所述基坑的一侧竖直设置有若干相互平行设置的所述滑动槽；所述矩形钢板的底端嵌入设置在所述基坑的底部。

进一步的，所述预制金属构件的一侧所述连接口为卯口，另一侧所述连接口为榫头，相邻所述连接口通过榫卯结构连接以构成所述连续墙体。

进一步的，所述固定件包括螺栓、螺栓套筒，所述螺栓套筒预设在所述预制金属构件内；所述滑动槽上设置有若干第一连接孔，所述连接部设置有与所述第一连接孔对应的第二连接孔，所述螺栓依次穿过所述第二连接孔、所述第一连接孔进入所述螺栓套筒进行固定。

进一步的，所述预制支撑构件为型钢混凝土支撑构件，若干所述型钢混凝土支撑构件相互平行设置在所述滑动槽上。

进一步的，所述预制支撑构件包括支撑中部，所述支撑中部包括核心钢件及浇筑在所述核心钢件周围的混凝土，所述连接部设置在所述核心钢件的两端。

进一步的，所述连接部包括固定钢板、型钢骨架；所述固定钢板通过所述型钢骨架与所述支撑中部连接。

进一步的，所述混凝土浇筑呈矩形体，所述混凝土的四周埋设有若干加强钢筋。

为了克服上述技术缺陷，本发明的第二目的是提供了一种预制式基坑围护系统的施工方法，该施工方法操作简便快捷，施工时间短。

为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的：

一种预制式基坑围护系统的施工方法，包括以下步骤：

s1、施工用于放置所述预制金属构件的放置槽，其中，所述放置槽在开挖后进行泥浆浇筑，以形成泥浆护壁，或不开挖所述放置槽，直接采用施作搅拌桩的方式进行土体的搅拌加固，在加固土体初凝前插入所述预制金属构件；

s2、将所述预制金属构件吊装入所述放置槽内，在所述放置槽内进行混凝土浇筑，然后开挖相邻所述放置槽，下放相邻所述预制金属构件，相邻所述预制金属构件之间通过所述连接口进行连接，再在相邻所述放置槽内进行混凝土浇筑，逐次施工即形成所述连续墙体；

s3、开挖基坑内的土体至第一道支撑结构标高，将所述预制支撑构件的连接部沿着所述滑动槽从上至下滑入到所述第一道支撑结构标高处，并通过所述固定件固定；

s4、继续开挖所述基坑内的所述土体至第二道支撑结构标高，将所述第一道支撑结构标高上的所述预制支撑构件滑动到所述第二道支撑结构标高处，并通过所述固定件固定，再在所述滑动槽上新滑入所述预制支撑构件到所述第一道支撑结构标高处，并通过所述固定件固定；

s5、重复步骤s3及步骤s4，从上至下依次施工各道支撑结构标高上的所述预制支撑构件，然后继续开挖所述基坑内的所述土体，至基底标高；

s6、施做主体结构底板，从下至上依次施工主体结构，所述预制支撑构件随着所述主体结构的逐层施工被向上逐渐顶起，直至所述主体结构施工完成。

进一步的，所述预制支撑构件通过千斤顶进行上升或下降，所述千斤顶设置在所述连接部的上方及下方。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明提供的一种预制式基坑围护系统，包括设置在基坑两侧用于承受基坑横向载荷的挡土结构、及用于平衡挡土结构所受横向载荷的支撑结构；通过采用若干预制金属构件组成挡土结构，其可在工厂中分段预制加工，减少了在施工现场的焊接，可有效解决传统地下连续墙的钢筋笼施工流程复杂、耗时较长、人工成本高且施工质量不稳定等缺点；通过采用预制支撑构件组成支撑结构，其具备较高承载能力及随撑随用的特点；通过在预制金属构件上设置滑动槽、固定件，以使得预制支撑构件能够在滑动槽内随意调整高度，且拆除方便，可重复利用。该预制式基坑围护系统不仅设计强度高，架设方便，施工质量稳定，极大地缩短了工期，而且高效节约，绿色环保。

(2)本发明所述的预制式基坑围护系统的施工方法，该施工方法操作简便快捷，施工时间短。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述预制式基坑围护系统的优选结构示意图；

图2为本发明所述预制金属构件的结构示意图；

图3为本发明所述预制金属构件的俯视图；

图4为本发明所述预制支撑构件的结构示意图；

图5为本发明所述连接部的剖视图；

图6为本发明所述支撑中部的剖视图。

标记说明：

1、挡土结构；11、预制金属构件；111、滑动槽；1111、第一连接孔；112、螺栓套筒；113、榫头；114、卯口；2、支撑结构；21、预制支撑构件；211、连接部；2111、第二连接孔；2112固定钢板；2113、型钢骨架；212、支撑中部；2121、核心钢件；2122、加强钢筋；2123、混凝土；3、主体结构底板；4、土体；5、放置槽。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本实施例公开了一种预制式基坑围护系统，如图1-6所示，包括设置在基坑两侧用于承受基坑横向载荷的挡土结构1、及用于平衡挡土结构1所受横向载荷的支撑结构2；

挡土结构1包括若干预制金属构件11，预制金属构件11的两侧均设置有连接口，相邻的预制金属构件11之间通过连接连接口以构成连续墙体；

支撑结构2包括若干预制支撑构件21，预制支撑构件21的两端均设置有连接部211，预制金属构件11上设置有供连接部211上下滑动的滑动槽111，连接部211与滑动槽111之间设置有固定件。

在本实施例中，预制金属构件11为矩形钢板，矩形钢板朝向基坑的一侧竖直设置有若干相互平行设置的滑动槽111；矩形钢板的底端嵌入设置在基坑的底部；预制金属构件11采用矩形钢板，减少了在施工现场的焊接，施工更加简便快捷。

在本实施例中，预制金属构件11的一侧连接口为卯口114，另一侧连接口为榫头113，相邻连接口通过榫卯结构连接以构成连续墙体；连接口的结构设计，减少了现场对预制金属构件11的焊接，更加地节省了时间。

在本实施例中，固定件包括螺栓、螺栓套筒112，滑动槽111上设置有若干第一连接孔1111，连接部211设置有与第一连接孔1111对应的第二连接孔2111，螺栓依次穿过第二连接孔2111、第一连接孔1111进入螺栓套筒112进行固定；第一连接孔1111、第二连接孔2111、螺栓、以及螺栓套筒112的结构设计，更加有利于预制支撑构件21和预制金属构件11之间的连接，且方便预制支撑构件21的拆除，拆除后可重复利用到其它工程，既降低了造价成本，也不产生建筑垃圾，绿色环保。

在本实施例中，预制支撑构件21为型钢混凝土支撑构件，若干型钢混凝土支撑构件相互平行设置在滑动槽111上；滑动槽111和型钢混凝土支撑构件的结构设计，使得型钢混凝土支撑构件能够在滑动槽111的垂直方向上下移动，且承载能力大。

在本实施例中，预制支撑构件21包括支撑中部212，支撑中部212包括核心钢件2121及浇筑在核心钢件2121周围的混凝土2123，连接部211设置在核心钢件2121的两端；连接部211和支撑中部212的结构设计，使两者形成整体，能够共同承受预制支撑构件21的所有内力，且具有混凝土支撑较高承载能力及钢支撑随撑随用的特点。

在本实施例中，连接部211包括固定钢板2112、型钢骨架2113；固定钢板2112通过型钢骨架2113与所述支撑中部连接；固定钢板2112与型钢骨架2113焊接成一个整体，能够实现内力间的传递。

在本实施例中，混凝土2123浇筑呈矩形体，混凝土2123的四周埋设有若干加强钢筋2122；加强钢筋2122的设计，能够增大支撑中部212的承载能力。

基于上述的结构设计，本实施例所述的预制式基坑围护系统的施工方法的具体步骤如下：

s1、施工用于放置预制金属构件11的放置槽5，其中，放置槽5为逐段开挖，放置槽5在开挖后进行泥浆浇筑，以形成泥浆护壁；

s2、将预制金属构件11吊装入放置槽5内，在放置槽5内进行混凝土浇筑，然后开挖相邻放置槽5，下放相邻预制金属构件11，相邻预制金属构件11之间通过连接口进行连接，再在相邻放置槽5内进行混凝土浇筑，逐次施工即形成连续墙体；

具体的，预制金属构件11为矩形钢板，相邻矩形钢板之间通过榫头113竖向插入卯口114进行连接，再在放置槽5内进行混凝土浇筑后形成型钢混凝土结构地下连续墙；

s3、开挖基坑内的土体4至第一道支撑结构标高，将预制支撑构件21的连接部211沿着滑动槽111从上至下滑入到第一道支撑结构标高处，并通过固定件固定；

具体的，预制支撑构件21为型钢混凝土支撑构件，在型钢混凝土支撑构件的连接部211的上方及下方均安装有液压千斤顶，型钢混凝土支撑构件能够通过液压千斤顶进行上升或下降；在预制金属构件11中预埋螺栓套筒112，螺栓依次穿过第二连接孔2111、第一连接孔1111进入螺栓套筒112进行固定；

s4、继续开挖基坑内的土体4至第二道支撑结构标高，将第一道支撑结构标高上的预制支撑构件21滑动到第二道支撑结构标高处，并通过固定件固定，再在滑动槽111上新滑入预制支撑构件21到第一道支撑结构标高处，并通过固定件固定；

s5、重复步骤s3及步骤s4，从上至下依次施工各道支撑结构标高上的预制支撑构件21，然后继续开挖基坑内的土体4，至基底标高；

s6、施做主体结构底板3，从下至上依次施工主体结构，预制支撑构件21随着主体结构的逐层施工被向上逐渐顶起，直至主体结构施工完成。

实施例2

本实施例公开了一种预制式基坑围护系统，其结构与实施例1相同。

本实施例所述的预制式基坑围护系统的施工方法与实施例1的区别在于：

在步骤s1中，不开挖放置槽5，直接采用施作搅拌桩的方式进行土体的搅拌加固，在加固土体初凝前插入预制金属构件11。

其余步骤均与实施例1相同。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。