用于基坑中心岛盆式开挖的组合支护体系及其施工方法与流程

本发明涉及一种用于基坑中心岛盆式开挖的组合支护体系及其施工方法。

背景技术：

随着城市化进程的加速，地下空间的开发和利用程度不断加大，由此产生大量的平面体型庞大、尺寸不规则的基坑工程，并形成了多种有针对性的基坑围护和开挖技术。目前，对于软土地区临近已有建筑物、道路和地下管线且平面面积较大、开挖深度一般的基坑工程，除了常规的加设大型水平支撑体系的形式外，“中心岛”斜支撑基坑支护方法也在该类基坑工程中得到应用和推广。

一般“中心岛”斜支撑基坑支护方法的基本原理是：首先施工基坑周圈围护体，利用基坑周边留设的被动区土体抵抗基坑围护体的侧向变形，进行中部土体放坡盆式开挖和留土以外的中部基础底板施工；待所述留土以外的中部基础底板施工完成并达到预设强度后，利用中部基础底板作为支撑基础设置竖向斜撑以控制边坡变形；然后再开挖周边留土，浇筑施工周边基础底板并设置换撑板带；最后拆除竖向斜撑，施工完成地下室结构。

这种“中心岛”斜支撑施工的关键是确保基坑围护结构内侧预留土台有足够的宽度，同时要采用合理的斜坡坡比对被动区土体进行放坡，根据挖深情况需进行一级或两级放坡，使得后续设置的竖向斜撑的长度较长，造成因斜撑自身的弹性压缩与温度应力对基坑变形的影响较大。目前的大面积基坑工程带有多幢高层建筑，周边放坡留土区域往往会切割到高层底板，破坏了塔楼结构的完整性和连续性，从而不能保障主体结构具有良好的抗震性能；同时后期若施工缝处理不当，结构会出现沿缝隙处渗漏水等问题，严重时可能造成建筑结构质量不过关，竣工验收无法及时通过。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于基坑中心岛盆式开挖的组合支护体系及其施工方法，能够解决竖向斜撑的长度较长，造成因斜撑自身的弹性压缩与温度应力对基坑变形的影响较大的问题；及目前的大面积基坑工程带有多幢高层建筑，周边放坡留土区域往往会切割到高层底板，破坏了塔楼结构的完整性和连续性，后期若施工缝处理不当，结构会出现沿缝隙处渗漏水等问题。

为解决上述问题，本发明提供一种用于基坑中心岛盆式开挖的组合支护体系，包括：

设置于基坑的周边的围护结构；

设置于所述围护结构顶部的钢筋混凝土压顶梁；

双轴水泥土重力式围护墙，设置于待施工的塔楼位置旁的临近所述基坑的边缘侧的区域；

形成于开挖土体后的所述待施工的塔楼位置上的塔楼的基础底板，所述塔楼的基础底板延伸至靠近所述基坑的边缘侧的待施工的地下室的部分基础底板位置；

浇筑于所述塔楼的基础底板上的斜撑牛腿支座；

连接所述钢筋混凝土压顶梁和斜撑牛腿支座的钢斜撑，其中，所述钢斜撑依次穿过所述双轴水泥土重力式围护墙、所述双轴水泥土重力式围护墙与所述围护结构之间的土体。

进一步的，在上述用于基坑中心岛盆式开挖的组合支护体系中，所述双轴水泥土重力式围护墙与所述围护结构之间的土体中还设置有加固结构。

进一步的，在上述用于基坑中心岛盆式开挖的组合支护体系中，还包括：

设置于所述斜撑牛腿支座上槽口，所述钢斜撑的一端连接于所述槽口内。

进一步的，在上述用于基坑中心岛盆式开挖的组合支护体系中，所述围护结构包括：smw工法桩围护或钻孔灌注桩结合水泥土搅拌桩止水帷幕的围护型式。

进一步的，在上述用于基坑中心岛盆式开挖的组合支护体系中，所述钢斜撑包括：钢管斜撑或型钢斜撑。

根据本发明的另一面，提供一种用于基坑中心岛盆式开挖的组合支护体系的施工方法，包括：

进行场地平整，施工基坑的周边的围护结构；

将基坑预降水后，开挖所述基坑内的土体至所述围护结构上待形成的钢筋混凝土压顶梁的底部，在所述围护结构上浇筑施工所述钢筋混凝土压顶梁；

在待施工的塔楼的临近所述基坑的边缘的区域加打预设宽度的双轴水泥土重力式围护墙后，将待施工的塔楼位置的土体开挖至待形成塔楼的基础底板位置；

在所述待施工的塔楼位置浇筑施工所述塔楼的基础底板，其中，所述塔楼的基础底板延伸至靠近所述基坑的边缘侧的待施工的地下室的部分基础底板位置；

在所述塔楼的基础底板上浇筑斜撑牛腿支座；

待所述塔楼的基础底板、斜撑牛腿支座浇筑完成并达到预设强度后，将所述钢筋混凝土压顶梁和斜撑牛腿支座用钢斜撑连接，其中，所述钢斜撑依次穿过所述双轴水泥土重力式围护墙、所述双轴水泥土重力式围护墙与所述围护结构之间的土体；

待对所述钢斜撑质量验收并施加预应力后，开挖所述双轴水泥土重力式围护墙与所述围护结构之间的土体及所述双轴水泥土重力式围护墙后，在开挖后的位置浇筑施工所述塔楼周边的地下室的基础底板及在地下室的基础底板的靠近围护结构侧设置换撑，这期间同步进行所述塔楼的基础底板上的地下室结构的施工；

待所述塔楼周边的地下室的基础底板和所述换撑达到预设强度后，拆除所述钢斜撑，继续施工完成所述地下室的结构。

进一步的，在上述方法中，施工基坑的周边的围护结构之后，还包括：

对所述双轴水泥土重力式围护墙与所述围护结构之间的土体进行加固。

进一步的，在上述方法中，将所述钢筋混凝土压顶梁和斜撑牛腿支座用钢斜撑连接，包括：

在所述斜撑牛腿支座上开高槽口，所述钢斜撑的一端连接于所述槽口内，将所述钢斜撑的另一端与述钢筋混凝土压顶梁连接。

进一步的，在上述方法中，所述围护结构包括：smw工法桩围护或钻孔灌注桩结合水泥土搅拌桩止水帷幕的围护型式。

进一步的，在上述方法中，所述钢斜撑包括：钢管斜撑或型钢斜撑。

与现有技术相比，采用本发明的中心岛斜支撑支护结合水泥土搅拌桩重力式围护墙的用于基坑中心岛盆式开挖的组合支护体系进行平面面积大、开挖深度一般的基坑施工，具有一定的经济性和安全性。具体体现在：

①能大量节省支撑材料，施工空间大，有效提高出土效率，钢斜撑后期拆除速度快且可循环使用，节省工期并节约工程投资；

②能适当减短斜撑长度，减小其对围护体变形的影响；

③能避免中心岛放坡开挖引起的塔楼底板切割，保证塔楼结构的整体性和连续性；

④在开挖周边土体、浇筑施工周边基础底板及换撑期间可继续同步施工塔楼地下室结构，能有效提高塔楼的施工进度，满足业主的施工工期需求。

附图说明

图1是本发明一实施例的用于基坑中心岛盆式开挖的组合支护体系的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供一种用于基坑中心岛盆式开挖的组合支护体系，包括：

设置于基坑的周边的围护结构1；

设置于所述围护结构1顶部的钢筋混凝土压顶梁2；

在此，如图所示，所述钢筋混凝土压顶梁2设置于自然地平标高3以下；

双轴水泥土重力式围护墙4，设置于待施工的塔楼位置旁的临近所述基坑的边缘侧的区域；

在此，如图1所示，在地下室的结构外墙5和塔楼的外墙6所围的范围内形成双轴水泥土重力式围护墙4，水泥土搅拌桩重力式围护墙需在所述待施工的塔楼位置的土体开挖前完成施工；

形成于开挖土体后的所述待施工的塔楼位置上的塔楼的基础底板7，所述塔楼的基础底板7延伸至靠近所述基坑的边缘侧的待施工的地下室的部分基础底板8位置；

在此，如图1所示，塔楼的基础底板7与地下室的部分基础底板8的接缝处9位于地下室的基础底板8位置，可以避免漏水的问题；

浇筑于所述塔楼的基础底板7上的斜撑牛腿支座10；

连接所述钢筋混凝土压顶梁2和斜撑牛腿支座10的钢斜撑11，其中，所述钢斜撑依次穿过所述双轴水泥土重力式围护墙、所述双轴水泥土重力式围护墙与所述围护结构之间的土体。

在此，对于超大面积、平面形状不规则、开挖深度一般的基坑工程，采用现有的“中心岛”斜支撑基坑支护方法施工，具有较好的安全性和经济效益，但在施工过程中，竖向斜撑一般较长，其自身的弹性压缩和温度应力对基坑变形影响较大；同时周边放坡留土区域往往会切割塔楼底板产生施工缝，使其无法一次性浇筑完成，不能保证塔楼结构的整体性和连续性，也缝隙处会有渗漏水的隐患。

本发明将水泥土搅拌桩重力式围护墙与中心岛斜支撑支护相结合形成用于基坑中心岛盆式开挖的组合支护体系，即通过加打格栅式的双轴水泥土搅拌桩重力式围护墙代替土体放坡，待塔楼底板整体浇筑完成后再设钢斜撑，进行后续施工工作。

通过双轴水泥土搅拌桩重力式围护墙代替土体放坡，可以适当缩短钢斜撑的长度，减小其对基坑变形的影响；同时，通过所述塔楼的基础底板延伸至靠近所述基坑的边缘侧的待施工的地下室的部分基础底板位置，解决中心岛盆式挖土引起的塔楼底板切割问题，使得塔楼的基础底板能整体浇筑完成，保证塔楼结构的整体性和连续性，也避免后期施工缝处理不当造成的漏水等其他质量问题。

本发明的用于基坑中心岛盆式开挖的组合支护体系一实施例中，所述双轴水泥土重力式围护墙与所述围护结构之间的土体中还设置有加固结构，以进一保证所述双轴水泥土重力式围护墙与所述围护结构之间的土体的稳定性。

本发明的用于基坑中心岛盆式开挖的组合支护体系一实施例中，还包括：

设置于所述斜撑牛腿支座上槽口，所述钢斜撑的一端连接于所述槽口内，以保证所述钢斜撑的支撑牢固度。

本发明的用于基坑中心岛盆式开挖的组合支护体系一实施例中，所述围护结构包括：smw工法桩围护或钻孔灌注桩结合水泥土搅拌桩止水帷幕的围护型式。

在此，可根据开挖深度及周边环境情况可选用smw工法桩围护或钻孔灌注桩结合水泥土搅拌桩止水帷幕的围护型式。

本发明的用于基坑中心岛盆式开挖的组合支护体系一实施例中，所述钢斜撑包括钢管斜撑或型钢斜撑。

在此，所述钢斜撑可根据工程实际情况选用钢管斜撑或型钢斜撑，塔楼区域需待其基础底板整体浇筑完成后再开槽架设钢斜撑。

如图1所示，本发明还提供另一种用于基坑中心岛盆式开挖的组合支护体系的施工方法，包括：

步骤s1，进行场地平整，施工基坑的周边的围护结构1；

步骤s2，将基坑预降水后，开挖所述基坑内的土体至所述围护结构1上待形成的钢筋混凝土压顶梁2的底部，在所述围护结构1上浇筑施工所述钢筋混凝土压顶梁2；

步骤s3，在待施工的塔楼的临近所述基坑的边缘的区域加打预设宽度的双轴水泥土重力式围护墙4后，将待施工的塔楼位置的土体开挖至待形成塔楼的基础底板7位置；

步骤s4，在所述待施工的塔楼位置浇筑施工所述塔楼的基础底板7，其中，所述塔楼的基础底板7延伸至靠近所述基坑的边缘侧的待施工的地下室的部分基础底板8位置；

步骤s5，在所述塔楼的基础底板7上浇筑斜撑牛腿支座10；

步骤s6，待所述塔楼的基础底板7、斜撑牛腿支座10浇筑完成并达到预设强度后，将所述钢筋混凝土压顶梁2和斜撑牛腿支座10用钢斜撑11连接，其中，所述钢斜撑11依次穿过所述双轴水泥土重力式围护墙4、所述双轴水泥土重力式围护墙4与所述围护结构1之间的土体；

步骤s7，待对所述钢斜撑11质量验收并施加预应力后，开挖所述双轴水泥土重力式围护墙与所述围护结构之间的土体及所述双轴水泥土重力式围护墙后，在开挖后的位置浇筑施工所述塔楼周边的地下室的基础底板8及在地下室的基础底板8的靠近围护结构1侧设置换撑12，这期间同步进行所述塔楼的基础底板上的地下室结构的施工；

步骤s8，待所述塔楼周边的地下室的基础底板和所述换撑12达到预设强度后，拆除所述钢斜撑11，继续施工完成所述地下室的结构。

在此，对于超大面积、平面形状不规则、开挖深度一般的基坑工程，采用现有的“中心岛”斜支撑基坑支护方法施工，具有较好的安全性和经济效益，但在施工过程中，竖向斜撑一般较长，其自身的弹性压缩和温度应力对基坑变形影响较大；同时周边放坡留土区域往往会切割塔楼底板产生施工缝，使其无法一次性浇筑完成，不能保证塔楼结构的整体性和连续性，也缝隙处会有渗漏水的隐患。

本发明将水泥土搅拌桩重力式围护墙与中心岛斜支撑支护相结合形成用于基坑中心岛盆式开挖的组合支护体系，即通过加打格栅式的双轴水泥土搅拌桩重力式围护墙代替土体放坡，待塔楼底板整体浇筑完成后再设钢斜撑，进行后续施工工作。

通过双轴水泥土搅拌桩重力式围护墙代替土体放坡，可以适当缩短钢斜撑的长度，减小其对基坑变形的影响；同时，通过所述塔楼的基础底板延伸至靠近所述基坑的边缘侧的待施工的地下室的部分基础底板位置，解决中心岛盆式挖土引起的塔楼底板切割问题，使得塔楼的基础底板能整体浇筑完成，保证塔楼结构的整体性和连续性，也避免后期施工缝处理不当造成的漏水等其他质量问题。

本发明的用于基坑中心岛盆式开挖的组合支护体系的施工方法一实施例中，施工基坑的周边的围护结构之后，还包括：

对所述双轴水泥土重力式围护墙与所述围护结构之间的土体进行加固，以进一保证所述双轴水泥土重力式围护墙与所述围护结构之间的土体的稳定性。

本发明的用于基坑中心岛盆式开挖的组合支护体系的施工方法一实施例中，将所述钢筋混凝土压顶梁和斜撑牛腿支座用钢斜撑连接，包括：

在所述斜撑牛腿支座上开高槽口，所述钢斜撑的一端连接于所述槽口内，将所述钢斜撑的另一端与述钢筋混凝土压顶梁连接，以保证所述钢斜撑的支撑牢固度。

本发明的用于基坑中心岛盆式开挖的组合支护体系的施工方法一实施例中，所述围护结构包括：smw工法桩围护或钻孔灌注桩结合水泥土搅拌桩止水帷幕的围护型式。

在此，可根据开挖深度及周边环境情况可选用smw工法桩围护或钻孔灌注桩结合水泥土搅拌桩止水帷幕的围护型式。

本发明的用于基坑中心岛盆式开挖的组合支护体系的施工方法一实施例中，所述钢斜撑包括：钢管斜撑或型钢斜撑。

在此，所述钢斜撑可根据工程实际情况选用钢管斜撑或型钢斜撑，塔楼区域需待其基础底板整体浇筑完成后再开槽架设钢斜撑。

综上所述，采用本发明的中心岛斜支撑支护结合水泥土搅拌桩重力式围护墙的用于基坑中心岛盆式开挖的组合支护体系进行平面面积大、开挖深度一般的基坑施工，具有一定的经济性和安全性。具体体现在：

①能大量节省支撑材料，施工空间大，有效提高出土效率，钢斜撑后期拆除速度快且可循环使用，节省工期并节约工程投资；

②能适当减短斜撑长度，减小其对围护体变形的影响；

③能避免中心岛放坡开挖引起的塔楼底板切割，保证塔楼结构的整体性和连续性；

④在开挖周边土体、浇筑施工周边基础底板及换撑期间可继续同步施工塔楼地下室结构，能有效提高塔楼的施工进度，满足业主的施工工期需求。

该用于基坑中心岛盆式开挖的组合支护体系可用于平面体型庞大、开挖深度一般的基坑进行中心岛盆式开挖，具有较好的经济性和安全性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。