一种淤泥质黏土深基坑工程复合支护换撑的施工方法与流程

本发明属于深基坑支护领域，特别是一种用于淤泥质黏土地层复合支护的施工方法。

背景技术：

淤泥质黏土是淤泥和淤泥质土的统称，它是一种分布广泛的特殊岩土，其特征是含水性强，透水性弱，当其作为工程建筑地基时表现得非常软弱和不稳定，所以称为软土。对于淤泥质黏土地层而言，地质条件差，在天然状态下水平抗力系数较低，具有高压缩性、高灵敏度、低承载力，流变性和触变性显著的特点。

同时，淤泥质黏土层还容易致使挖土运输机械无法在坑内行走作业。淤泥质黏土层为弱透水层，地下水埋深较浅时，基坑开挖槽底低于地下水位埋深，如果遇到降雨持续时间长、频繁和量大的季节，极易造成现场道路泥泞，土方开挖及运输十分困难。如若基坑周边相邻建筑物多且距离基坑较近时，对基坑变形的抵御承受能力差，施工场地狭小，施工将非常困难。

在已公开的技术方案中一般采用双排桩支挡结构进行软土支护。双排桩支挡结构虽然可以用于软土地区深基坑支护，但需要在基坑长边中段设置部分锚拉结构，以减小基坑长边效应，降低基坑变形。然而对淤泥质黏土地层而言，双排桩支挡结构锚固段锚固力难以达到设计要求，即使在锚索锚固段注浆后，由于基坑中部分锚索穿越淤泥地层，水泥浆固结体与周围孔壁摩擦阻力无法传递到稳定地层中，而使设计锚索失效。虽然可以考虑设计成更大角度锚索而使锚索锚固至淤泥层以下来提高锚固力，但锚索锚固段很难避开厚淤泥层，又由于锚索长度长，对相邻建构筑物基础和地下供水管线容易造成安全隐患。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种淤泥质黏土深基坑工程复合支护换撑的施工方法，要解决现有双排桩支挡结构无法达到淤泥质黏土地层锚固要求的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种淤泥质黏土深基坑工程复合支护换撑的施工方法，施工步骤如下：

步骤一、使用打桩机沿基坑边坡待开挖位置打入一排预制桩；

步骤二、在预制桩的基坑外侧使用高压旋喷设备施工一排水泥高压旋喷桩，该排水泥高压旋喷桩与预制桩的基坑外侧复合，左右相邻的排水泥高压旋喷桩左右咬合；

步骤三、垂直边坡方向在步骤二先施工的水泥高压旋喷桩的外侧再施工一排水泥高压旋喷桩，该排左右相邻的排水泥高压旋喷桩左右咬合，该排水泥高压旋喷桩与步骤二先施工的水泥高压旋喷桩前后咬合形成外侧桩墙；

步骤四、在预制桩的基坑内侧使用高压旋喷设备施工一排水泥高压旋喷桩，该排水泥高压旋喷桩与预制桩的基坑内侧复合，左右相邻的排水泥高压旋喷桩左右咬合；

步骤五、垂直边坡方向在步骤四先施工的水泥高压旋喷桩的内侧再施工一排水泥高压旋喷桩，该排左右相邻的排水泥高压旋喷桩左右咬合，该排水泥高压旋喷桩与步骤五先施工的水泥高压旋喷桩前后咬合形成内侧桩墙，如施工多排水泥高压旋喷桩继续在内侧施工；内侧桩墙的高度为基坑深度的2/3；

步骤六、开挖基坑土体，开挖时在靠近边坡的位置保留预留土体坡，内侧桩墙伸入土体内成为土体的加固墙，至此第一复合支护结构施工完毕；

步骤七、基坑内土方开挖完成，施工浇筑基础底板，并且在基础底板的顶面间隔施工工字钢卡位；

步骤八、基坑底板结构达到100%强度后，施工型钢支撑体系：

在预制桩基坑内侧固定连接腰梁，然后沿边坡按照工字钢卡位依次间隔施工斜撑，将斜撑的两端分别与工字钢卡位和腰梁固定连接；将通长的斜撑跨中梁沿斜撑的顶面固定连接；

步骤九、破碎预留土体坡，然后切割内侧桩墙，内侧桩墙切割完成后至此换撑结束，第二复合支护结构施工完毕；

步骤十、开挖至基坑底面，完成验槽后进行地下室底板的钢筋绑扎和浇筑，地下室外墙浇筑至与腰梁同高，并养护28天后，将型钢支撑体系拆除。

所述第一复合支护结构由预制桩、内侧桩墙、外侧桩墙和预留土体坡复合而成，

所述预制桩为沿边坡壁打入的一排工字型钢筋混凝土预制桩，

所述内侧桩墙复合在预制桩的基坑内侧、位于基坑内，内侧桩墙是由垂直边坡方向至少两排水泥高压旋喷桩咬合形成，所述内侧桩墙的顶标高高于腰梁的标高；

所述外侧桩墙复合在预制桩的基坑外侧，外侧桩墙是由垂直边坡方向的两排水泥高压旋喷桩咬合形成，外侧桩墙和预制桩的顶标高均与地表平齐；

所述预留土体坡自预制桩的基坑内侧向基坑内预留，所以预留土体坡成斜坡状，预留土体坡覆盖内侧桩墙的桩顶和预制桩的内侧表面，预留土体坡的底标高低于基础底板的底标高，预留土体坡的顶标高与地表平齐。所述预留土体坡沿边坡向内的宽度为至少6m，所述预留土体坡沿边坡向内的宽度为至少6m，该基坑边6m范围内地表荷载限值为1吨/平方米。

所述第二复合支护结构由预制桩、内侧桩墙、外侧桩墙和型钢支撑体系复合而成，

所述预制桩为沿边坡壁打入的一排工字型钢筋混凝土预制桩，

所述内侧桩墙复合在预制桩的基坑内侧、位于基坑内，内侧桩墙是由垂直边坡方向至少两排水泥高压旋喷桩咬合形成，所述内侧桩墙切割至与基础底板的底面标高平齐；

所述外侧桩墙复合在预制桩的基坑外侧，外侧桩墙是由垂直边坡方向的两排水泥高压旋喷桩咬合形成，外侧桩墙和预制桩的顶标高均与地表平齐；

所述型钢支撑体系均由型钢制成，包括工字钢卡位、腰梁、斜撑和斜撑跨中梁，所述工字钢卡位预埋沿边坡间隔在基础底板的顶面，所述腰梁在预制桩基坑内侧、沿边坡水平通长固定连接，所述腰梁的标高高于基础底板的顶标高，斜撑的底端与工字钢卡位固定连接，斜撑的顶端与腰梁固定连接；所述斜撑跨中梁固定连接在所有斜撑的顶面跨中位置处。

所述型钢支撑体系还包括辅助撑，所述辅助撑斜向对称设置在斜撑的两侧，辅助撑的一端与斜撑外端部的侧壁固定连接，辅助撑的另一端与腰梁固定连接。

所述斜撑沿边坡间隔设置的最大距离为6.5m，斜撑的最大跨度距离为20m。

所述工字钢卡位、腰梁、斜撑、斜撑跨中梁和辅助撑均为型号相同的h型钢。

所述预制桩、内侧桩墙和外侧桩墙的底部均嵌入基础底板下方，所述预制桩的嵌入深度至少为基坑开挖深度的1.1倍，所述内侧桩墙的嵌入深度至少为4.4m，所述外侧桩墙的嵌入深度至少为基坑开挖深度的0.97-1.1倍。

所述内侧桩墙的水泥高压旋喷桩的直径不小于0.6m，前后排桩心距为0.5m，左右相邻的桩心距为0.5m；所述外侧桩墙的水泥高压旋喷桩的直径不小于0.6m，前后排桩心距为0.5m，左右相邻的桩心距为0.5m；所述预制桩的横截面边长不小于0.4m，左右相邻的桩心距为0.45m。

与现有技术相比，本发明具有以下特点和有益效果：

本发明解决了边坡工作面狭小的不利条件，利用“被动土压力补偿主动土压力”的特性，在淤泥质黏土地层深基坑支护工程中创新性使用的多排水泥土高压旋喷桩墙与钢筋混凝土预制桩复合支护结构进行护坡，并在此基础上先预留土坡后用h型钢换撑的方案，两种复合支护结构保证基坑开挖施工过程中的安全。

本发明还考虑到雨量集中会削弱预留土坡稳定性，现场泥泞不便影响地下底板结构施工，所以采用对预留土坡进行旋喷注浆加固，将坑内原设计水泥土旋喷桩即内侧桩墙增高到基坑深度的2/3位置。预制桩、内侧桩墙和外侧桩墙的底部均嵌入基础底板下方，设计满足各项要求。

本发明型钢换撑体系均设计合理，还设计了辅助撑和跨中位置处布置垂直型钢加强支撑体系整体稳定性，受力明确稳定性好。采用型钢换撑替代预留土坡保持支护结构抗倾覆可靠性，保证支护结构不发生绕坑底处转动的倾覆破坏，而且可以大幅度降低挡土墙厚度。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明施工方法步骤六第一复合支护结构施工完毕的结构示意图。

图2是本发明施工方法步骤九第二复合支护结构施工完毕的结构示意图。

图3是图2的俯视结构示意图。

附图标记：1－预制桩、2－外侧桩墙、3－内侧桩墙、4－预留土体坡、5－基础底板、6－工字钢卡位、7－腰梁、8－斜撑、9－斜撑跨中梁、10－地表、11－辅助撑。

具体实施方式

实施例参见图1-3所示，水泥土旋喷桩墙在无内支撑体系配合情况下通常保守用于5-6m深基坑，本技术以开挖深度7.6m为例展示技术方案。

这种淤泥质黏土深基坑工程复合支护换撑的施工方法，施工步骤如下：

步骤一、使用打桩机沿基坑边坡待开挖位置打入一排预制桩1。

步骤二、在预制桩1的基坑外侧使用高压旋喷设备施工一排水泥高压旋喷桩，该排水泥高压旋喷桩与预制桩的基坑外侧复合，左右相邻的排水泥高压旋喷桩左右咬合。

步骤三、垂直边坡方向在步骤二先施工的水泥高压旋喷桩的外侧再施工一排水泥高压旋喷桩，该排左右相邻的排水泥高压旋喷桩左右咬合，该排水泥高压旋喷桩与步骤二先施工的水泥高压旋喷桩前后咬合形成外侧桩墙2。

步骤四、在预制桩1的基坑内侧使用高压旋喷设备施工一排水泥高压旋喷桩，该排水泥高压旋喷桩与预制桩的基坑内侧复合，左右相邻的排水泥高压旋喷桩左右咬合。

步骤五、垂直边坡方向在步骤四先施工的水泥高压旋喷桩的内侧再施工一排水泥高压旋喷桩，该排左右相邻的排水泥高压旋喷桩左右咬合，该排水泥高压旋喷桩与步骤五先施工的水泥高压旋喷桩前后咬合形成内侧桩墙3，如施工多排水泥高压旋喷桩需要继续在内侧施工。本实施例中为三排水平高压旋喷桩，继续施工咬合一排水泥高压旋喷桩。内侧桩墙3的高度为基坑深度的2/3。

步骤六、开挖基坑土体，开挖时在靠近边坡的位置保留预留土体坡4，内侧桩墙3伸入土体内成为土体的加固墙至此第一复合支护结构施工完毕。

步骤七、基坑内土方开挖完成，施工浇筑基础底板5，并且在基础底板的顶面间隔施工工字钢卡位6。

步骤八、基坑底板5结构达到100%强度后，施工型钢支撑体系：

在预制桩1的基坑内侧固定连接腰梁7，然后沿边坡按照工字钢卡位依次间隔施工斜撑8，将斜撑8的两端分别与工字钢卡位6和腰梁7固定连接；将通长的斜撑跨中梁9沿斜撑8的顶面固定连接。

步骤九、破碎预留土体坡，然后切割内侧桩墙3，内侧桩墙3切割完成后至此换撑结束，第二复合支护结构施工完毕。

步骤十、开挖至基坑底面，完成验槽后进行地下室底板的钢筋绑扎和浇筑，地下室外墙浇筑至与腰梁同高，并养护28天后，将型钢支撑体系拆除。

所述第一复合支护结构由预制桩1、内侧桩墙3、外侧桩墙2和预留土体坡4复合而成。

所述预制桩1为沿边坡壁打入的一排工字型钢筋混凝土预制桩。所述内侧桩墙3复合在预制桩1的基坑内侧、位于基坑内，内侧桩墙3是由垂直边坡方向三排水泥高压旋喷桩咬合形成，所述内侧桩墙3的顶标高高于腰梁7的标高。所述外侧桩墙2复合在预制桩1的基坑外侧，外侧桩墙2是由垂直边坡方向的两排水泥高压旋喷桩咬合形成，外侧桩墙2和预制桩1的顶标高均与地表平齐。所述预留土体坡4自预制桩的基坑内侧向基坑内预留，所以预留土体坡4成斜坡状，预留土体坡覆盖内侧桩墙3的桩顶和预制桩1的内侧表面，预留土体坡4的底标高低于基础底板5的底标高，预留土体坡4的顶标高与地表10平齐。所述预留土体坡4沿边坡向内的宽度为至少6m，该基坑边6m范围内地表荷载限值为1吨/平方米。

本实施例中，预留土体坡4沿边坡向内的宽度为6m。基础底板的顶标高为—5.5m，内侧桩墙3未切割之前的顶标高为—2m，底标高为—12m。

所述第二复合支护结构由预制桩1、内侧桩墙3、外侧桩墙2和型钢支撑体系复合而成，所述预制桩1为沿边坡壁打入的一排工字型钢筋混凝土预制桩，所述内侧桩墙3复合在预制桩1的基坑内侧、位于基坑内，内侧桩墙3是由垂直边坡方向至少两排水泥高压旋喷桩咬合形成，所述内侧桩墙3切割至与基础底板5的底面标高平齐；所述外侧桩墙2复合在预制桩1的基坑外侧，外侧桩墙2是由垂直边坡方向的两排水泥高压旋喷桩咬合形成，外侧桩墙2和预制桩1的顶标高均与地表平齐。

所述型钢支撑体系均由型钢制成，包括工字钢卡位6、腰梁7、斜撑8和斜撑跨中梁9，所述工字钢卡位6预埋沿边坡间隔在基础底板5的顶面，所述腰梁7在预制桩基坑内侧、沿边坡水平通长固定连接，所述腰梁7的标高高于基础底板5的顶标高，斜撑8的底端与工字钢卡位6固定连接，斜撑8的顶端与腰梁8固定连接；所述斜撑跨中梁9固定连接在所有斜撑8的顶面跨中位置处。所述型钢支撑体系还包括辅助撑11，所述辅助撑11斜向对称设置在斜撑8的两侧，辅助撑11的一端与斜撑8外端部的侧壁固定连接，辅助撑11的另一端与腰梁7固定连接。所述斜撑8沿边坡间隔设置的最大距离为6.5m，斜撑8的最大跨度距离为20m。

所述工字钢卡位6、腰梁7、斜撑8、斜撑跨中梁9和辅助撑11均为型号相同的h型钢。

本实施例中，内侧桩墙3切割后的顶标高为—7.6m。腰梁的标高为—3m。

所述预制桩1、内侧桩墙3和外侧桩墙2的底部均嵌入基础底板5下方，所述预制桩1的嵌入深度至少为基坑开挖深度的1.1倍，所述内侧桩墙3的嵌入深度至少为4.4m，所述外侧桩墙2的嵌入深度至少为基坑开挖深度的0.97-1.1倍。

所述内侧桩墙3的水泥高压旋喷桩的直径不小于0.6m，前后排桩心距为0.5m，左右相邻的桩心距为0.5m；所述外侧桩墙2的水泥高压旋喷桩的直径不小于0.6m，前后排桩心距为0.5m，左右相邻的桩心距为0.5m；所述预制桩1的横截面边长不小于0.4m，左右相邻的桩心距为0.45m。

本实施例中，嵌入深度自基础底板底标高向下，预制桩1的横截面长和宽均为0.4m，嵌入深度为8.4m。外侧桩墙2的嵌入深度为7.4m-8.4m。外侧桩墙2的宽度为1.5m。内侧桩墙3的嵌入深度为4.4m。内侧桩墙3的宽度为1.6m。外侧桩墙2的底标高为—15m，预制桩1的底标高为—16m，内侧桩墙3的底标高为—12m。