逆作法和钢支撑相结合的基坑施工方法与流程

本发明涉及基坑施工领域，具体涉及一种逆作法和钢支撑相结合的基坑施工方法。

背景技术：

为了节约工期、保护环境、节约资源，部分基坑采用逆作法施工。但部分工程的地下结构由于净空大，结构中部无梁板，逆作法施工时只有首层的结构顶板发挥支撑作用，结构主体结构外墙和底板未施工，此时无法发挥支撑作用。围护结构不能满足土方开挖的要求，严重时，可导致基坑失稳。

传统的做法是在结构中部附近加设混凝土内支撑，以此来满足土方开挖的要求，待土方开挖至坑底，施工底板和侧墙。结构施工至混凝土支撑时，需要用钢管支撑斜撑到底板做换撑处理，然后拆除混凝土支撑。由于混凝土支撑自重大，在空中拆除安全隐患多，而且产生大量建筑废弃物，废弃物的清理复杂。换撑工况施工复杂和增加成本。

因此，有必要提供一种方案，解决逆作法施工中，因使用混凝土支撑而导致的换撑处理操作复杂、拆除工作安全隐患多、清理困难、成本高的问题。

技术实现要素：

为了解决逆作法施工中，因使用混凝土支撑而导致的换撑处理操作复杂、拆除工作安全隐患多、清理困难、成本高的问题，本发明提供了一种逆作法和钢支撑相结合的基坑施工方法。

本发明提供的逆作法和钢支撑相结合的基坑施工方法，包括步骤：

设定待支设水平钢支撑的支设位置；

施工竖向的围护结构，所述围护结构设于待开挖基坑的外围；

施工水平的结构顶板，所述结构顶板设于所述待开挖基坑的顶部并连接于所述围护结构；

向下开挖土方至所述支设位置；

于所述支设位置支设水平钢支撑，将所述水平钢支撑连接于所述围护结构；

继续向下开挖土方至基坑底部；

施工主体结构外墙，于所述水平钢支撑上绑扎主体结构外墙的外墙钢筋骨架，于所述外墙钢筋骨架浇筑混凝土形成主体结构外墙；

从所述水平钢支撑上切割下位于主体结构外墙表面以外的部分并拆卸。

本发明于逆作法施工中，使用钢支撑取代现有技术中的混凝土支撑，并且，在施工主体结构外墙的步骤中，直接将外墙钢筋骨架连接于水平钢支撑、于外墙钢筋骨架浇筑混凝土形成主体结构外墙，避免了现有技术中主体结构外墙施工前的换撑处理；待混凝土结构达到强度后，将位于主体结构外墙表面以外的钢结构切割并拆卸即可。本发明逆作法和钢支撑相结合的基坑施工方法避免了换撑处理，避免了换撑处理而导致的处理操作复杂、拆除工作安全隐患多、清理困难、成本高的问题，具有操作简单、安全性高的优点。

本发明逆作法和钢支撑相结合的基坑施工方法的进一步改进在于，所述于所述水平钢支撑上绑扎主体结构外墙的外墙钢筋骨架的步骤中：于所述水平钢支撑上开设通孔，将主体结构外墙钢筋穿过所述通孔并连接于所述水平钢支撑。

本发明逆作法和钢支撑相结合的基坑施工方法的进一步改进在于，所述于所述水平钢支撑上绑扎主体结构外墙的外墙钢筋骨架的步骤中：将主体结构外墙钢筋截断并将端部连接于所述水平钢支撑。

本发明逆作法和钢支撑相结合的基坑施工方法的进一步改进在于，于施工所述结构顶板的步骤前施工所述待施工主体结构柱的桩基和立柱架体，将所述立柱架体设于所述桩基之上并支设于待施工结构顶板的底面；

开挖土方至基坑底部后，拆除所述水平钢支撑的步骤前，于所述立柱架体上浇筑混凝土并形成主体结构柱。

本发明逆作法和钢支撑相结合的基坑施工方法的更进一步改进在于，所述水平钢支撑与所述主体结构柱的位置相错。

本发明逆作法和钢支撑相结合的基坑施工方法的进一步改进在于，所述结构顶板上预留用于运输土体的出土口和用于吊运钢支撑的运料口。

本发明逆作法和钢支撑相结合的基坑施工方法的进一步改进在于，于施工所述结构顶板后施工混凝土传力带，将所述混凝土传力带连接于所述围护结构和所述结构顶板之间。

本发明逆作法和钢支撑相结合的基坑施工方法的更进一步改进在于，开挖土方至基坑底部后，所述混凝土传力带的下方形成位于所述围护结构和待施工主体结构外墙之间的一空隙；

所述施工主体结构外墙的步骤中，向所述空隙回填土体。

本发明逆作法和钢支撑相结合的基坑施工方法的进一步改进在于，于所述开挖土方至基坑底部的步骤中施工结构底板。

附图说明

图1为本发明的逆作法和钢支撑相结合的基坑施工方法的流程图。

图2为结构顶板施工完成后的基坑施工状态示意图。

图3为结构顶板的俯视示意图。

图4为水平钢支撑施工完成后的基坑施工状态示意图。

图5为水平钢支撑的俯视示意图。

图6为土体开挖完成后的基坑施工状态示意图。

图7为主体结构外墙施工完成后的基坑施工状态示意图。

图8为拆除水平钢支撑后的基坑施工状态示意图。

图9为本发明第一实施例中水平钢支撑与外墙钢筋骨架的连接结构示意图。

图10为本发明第二实施例中水平钢支撑与外墙钢筋骨架的连接结构示意图。

图11为本发明中施工主体结构外墙后水平钢支撑与主体结构外墙的连接结构示意图。

图12为本发明中切割水平钢支撑后主体结构外墙的结构示意图。

具体实施方式

为了解决逆作法施工中，避免因使用混凝土支撑而导致的换撑处理操作复杂、拆除工作安全隐患多、清理困难、成本高的问题，本发明提供了一种逆作法和钢支撑相结合的基坑施工方法。

下面结合附图和具体实施例对本发明逆作法和钢支撑相结合的基坑施工方法的较佳实施例作进一步说明。本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。

结合图1至图12所示，本发明逆作法和钢支撑相结合的基坑施工方法包括步骤：

步骤s101：设定待支设水平钢支撑50的支设位置；

步骤s102：施工竖向的围护结构10，围护结构10设于待开挖基坑的外围；

步骤s103：施工水平的结构顶板32，结构顶板32设于待开挖基坑的顶部并连接于围护结构10；

步骤s104：向下开挖土方至支设位置；

步骤s105：于支设位置支设水平钢支撑50，将水平钢支撑50连接于围护结构10；

步骤s106：继续向下开挖土方至基坑底部；

步骤s107：施工主体结构外墙70，于水平钢支撑50上绑扎主体结构外墙70的外墙钢筋骨架700，于外墙钢筋骨架700浇筑混凝土形成主体结构外墙70；

步骤s108：从水平钢支撑50上切割下位于主体结构外墙70表面以外的部分并拆卸。

结合逆作法和钢支撑的优势，在地下结构净空大，施工复杂时，提出一种满足基坑安全的逆作法和钢支撑组合使用的方法。

本发明于逆作法施工中，使用钢支撑取代现有技术中的混凝土支撑，并且，在施工主体结构外墙70的步骤中，直接将外墙钢筋骨架700连接于水平钢支撑50、于外墙钢筋骨架700浇筑混凝土形成主体结构外墙70，避免了现有技术中主体结构外墙70施工前的换撑处理；待混凝土结构达到强度后，将位于主体结构外墙70表面以外的钢结构切割并拆卸即可。本发明逆作法和钢支撑相结合的基坑施工方法避免了换撑处理，避免了换撑处理而导致的处理操作复杂、拆除工作安全隐患多、清理困难、成本高的问题，具有操作简单、安全性高的优点。

较佳地，水平钢支撑为型钢支撑。型钢支撑具有自重轻、安装拆除方便、全螺栓装配连接、支撑材料可周转使用、施工速度快、经济性好、绿色环保等优点。而且结构施工至型钢支撑时，无需换撑和拆除支撑，钢支撑始终发挥支撑作用，实现跨越施工。

本实施例中使用逆作法施工，于开挖基坑前先施工结构顶板32为本领域逆作法施工的常规技术。

结合图9所示，进一步地，于第一实施例中，于水平钢支撑50上绑扎主体结构外墙70的外墙钢筋骨架700的步骤中：于水平钢支撑50上开设通孔，将主体结构外墙钢筋穿过通孔并连接于水平钢支撑50。具体地，于主体结构外墙70和水平钢支撑50的相交处将水平钢支撑50钻孔，供主体结构外墙钢筋穿过。较佳地，将主体结构外墙钢筋绑扎、焊接于水平钢支撑50。

此外，结合图10所示，于第二实施例中，于水平钢支撑50上绑扎主体结构外墙70的外墙钢筋骨架700的步骤中：将主体结构外墙钢筋截断并将端部连接于水平钢支撑50。具体地，于主体结构外墙70和水平钢支撑50的相交处将主体结构外墙钢筋截断，将主体结构外墙钢筋的端部连接于水平钢支撑50，使外墙钢筋骨架700和水平钢支撑50形成整体。较佳地，使用绑扎、焊接的方式将主体结构外墙钢筋连接于水平钢支撑50。

以上两种实施例均实现了“于水平钢支撑50上绑扎主体结构外墙70的外墙钢筋骨架700”，使外墙钢筋骨架700和水平钢支撑50连接成一整体，水平钢支撑50在起到水平支撑作用的同时，不会妨碍到主体结构外墙70的施工，避免了混凝土支撑的换撑处理。

施工主体结构外墙70后，水平钢支撑50与主体结构外墙70的连接结构如图11所示。如图12所示，切割水平钢支撑50后仍会有部分水平钢支撑50留在主体结构外墙70内。

进一步地，于施工结构顶板32的步骤前施工待施工主体结构柱的桩基21和立柱架体22，将立柱架体22设于桩基21之上并支设于待施工结构顶板的底面；开挖土方至基坑底部后，拆除水平钢支撑50的步骤前，于立柱架体22上浇筑混凝土并形成主体结构柱23。

在本发明第一实施例中，桩基21和立柱架体22施工到位后施工结构顶板32，桩基21和立柱架体22作为待施工结构顶板32的竖向支撑；立柱架体22可使用钢管或格构柱；开挖土方至基坑底部后，于立柱架体22外绑扎钢筋并浇筑混凝土形成主体结构柱23。

更进一步地，水平钢支撑50与主体结构柱23的位置相错。

在本发明第一实施例中，具体地，于步骤s101中设计支设位置时，将支设位置设计为与待施工主体结构柱的位置相错。

进一步地，结构顶板32上预留用于运输土体的出土口和用于吊运钢支撑的运料口。

在本发明第一实施例中，结构顶板32预留的通孔321既可作为出土口，也可同时作为运料口，为出土和支设、拆除水平钢支撑50做准备。

进一步地，于施工结构顶板32后施工混凝土传力带40，将混凝土传力带40连接于围护结构10和结构顶板32之间。

在本发明第一实施例中，混凝土传力带40设于结构顶板32和围护结构10之间，起到传力的作用，保证土压力均匀传递至结构顶板32。

更进一步地，开挖土方至基坑底部后，混凝土传力带40的下方形成位于围护结构10和待施工主体结构外墙之间的一空隙71；施工主体结构外墙70的步骤中，向空隙71回填土体。

在本发明第一实施例中，施工主体结构外墙70的步骤中，随着主体结构外墙70施工的进行同时向空隙71中回填土体，保证主体结构外墙70受力平衡。

进一步地，于开挖土方至基坑底部的步骤中施工结构底板60。

在结构底板60上施工主体结构外墙70、主体结构柱23。

本发明第一实施例中，水平钢支撑50包括混凝土围檩52、钢围檩51、牛腿53和钢支撑，于支设位置将混凝土围檩52施工于围护结构10上；钢围檩51和牛腿53安装于混凝土围檩52，牛腿53支设于钢围檩51下方；钢支撑安装于钢围檩51；水平钢支撑50还包括支撑立柱和托梁，将支撑立柱设于待挖土体中，支撑立柱焊接有另一牛腿，托梁安装在该支撑立柱的牛腿上，将钢支撑的底部连接于托梁的顶部。水平钢支撑50还安装有加载系统54，用于向基坑两侧施加压力，水平钢支撑50安装完成后，虽然形成了闭合的对撑结构，但是没有顶紧和受力，加载系统54施加压力后，结构可以快速地发挥支撑作用，防止基坑变形。本实施例中加载装置54为千斤顶。

当实际施工的地下结构净空高，达到或超高常规地下2层的高度，使用逆作法施工时，只依靠结构顶板32发挥一道支撑的作用不能达到支护效果，支护结构(包括围护结构10)可能发生变形，甚至导致基坑失稳。此时需加设第二道支撑，现有技术使用混凝土支撑时，主体结构外墙70施工前需要做换撑处理，而本发明使用水平钢支撑50，避免了换撑处理，由水平钢支撑50起到水平支撑作用，同时进行主体结构外墙70施工。

本发明包括如下步骤：基坑竖向围护结构10和冠梁11施工；施工桩基21、钢管或者格构柱，然后施工结构的梁、板，最后施工混凝土传力带40；开挖土方至安装水平钢支撑50的位置；安装水平钢支撑50，支撑发挥作用后，继续开挖土方，然后施工主体结构，结构全部完成后，在结构内部拆除水平钢支撑50。

下面结合附图对施工顺序进行详细说明。

如图2和图3所示，首先施工基坑围护结构10和冠梁11，其次施工桩基21、钢管或者格构柱(立柱架体22)，然后施工结构的梁31、结构顶板32，最后施工混凝土传力带40。结构的板带相当于基坑的第一道支撑作用。结构板上预留出土口和运料口，方便土方的开挖和向基坑内运输材料。

如图4所示，待结构顶板32和传力带达到设计强度，即可开挖下层土方，土方开挖至水平钢支撑50位置时，施工混凝土围檩52、钢围檩51、钢支撑，钢支撑平面布置如图5所示。钢支撑施工完毕，可通过加载系统54施加压力，然后进行下层土方开挖。钢支撑构件从运料口吊装至基坑内，安装方便，全螺栓装配连接。

如图6所示，水平钢支撑50发挥作用后，开挖其下部土方。开挖至坑底开始施工主体结构的底板、柱、主体结构外墙70。柱的施工是在图6中钢管或格构柱(立柱架体22)外侧加箍筋，然后浇筑混凝土形成图7中主体结构柱23。如图7所示，随着主体结构外墙70的施工，开始回填结构主体结构外墙70和围护结构10之间的空隙71(图7为填充土体后的状态)。主体结构施工时，钢支撑不拆除。按照图7施工主体结构。

如图8所示，主体结构完成，结构达到强度，围护结构10和主体结构回填密实，即可拆除钢支撑。钢支撑拆除时，从运料口吊装运输即可，具体地，首先释放加载装置54对围护结构10的压力，拧松螺栓，用液压台车在钢支撑底部托举钢支撑，节点处螺栓全部松开后，用液压台车把钢支撑构件运至运料口，用塔吊吊出现场。钢支撑拆除完毕，封闭运料口，至此逆作法和钢支撑的组合使用完成。

本发明解决了现有技术中使用混凝土支撑拆除困难，拆除时安全隐患多和产生废弃物，而且废弃物清理复杂的问题，解决了拆除时需要用钢管支撑斜撑到底板做换撑，施工复杂和增加成本的问题。本发明具有施工方便、速度快、成本低的优点。

以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容的能涵盖的范围内。