一种基坑支护结构及其施工工艺的制作方法

本发明涉及建筑施工的技术领域，尤其是涉及一种基坑支护结构及其施工工艺。

背景技术：

在建筑施工的中，通常需要开挖基坑，而基坑是在基础设计位置按基底标高和基础平面尺寸所开挖的土坑，基坑主要用于承台、桥台和扩大基础施工。而基坑支护指的是为保护地下主体结构施工和基坑周边环境的安全，对基坑采用的临时性支挡、加固、保护与地下水控制的措施。

公告号为cn203654295u的中国专利公开了一种基坑支护结构，包括设置于基坑周围的多个支护桩，还包括多个支撑墩和多个单肢斜撑以及用于连接各个所述支护桩的腰梁，所述支撑墩设置于所述基坑的基底并与所述支护桩一一对应布置，所述支撑墩的高度小于所述支护桩的高度且每个所述支撑墩与其对应的支护桩之间存在间距，所述单肢斜撑的一端连接于所述支撑墩，所述单肢斜撑的另一端连接于所述腰梁。

该基坑支护的斜撑安装于基坑底部的地面上，斜撑占据了基坑的部分空间，即基坑在开挖时不仅要考虑楼房主体的施工，还需要预留斜撑的安装空间，增加施工成本；同时当施工位置周边有其他建筑或者其他情况难以预留斜撑空间的时候，上述基坑支护结构难以实现。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种基坑支护结构，其具有的效果是：该基坑支护结构在施工时无需预留斜撑的安装空间，降低了施工成本，且适用于多种施工工况。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基坑支护结构，其包括支护桩外层，所述支护桩外层由并排设置的止水帷幕以及围护桩组成，所述支护桩外层包括斜撑段；

所述斜撑段的围护桩上端设置有第一冠梁，所述第一冠梁固定连接有斜撑，斜撑远离第一冠梁的一端固定连接有混凝土支座，所述混凝土支座设置于楼房主体的底板上。

通过采用上述技术方案，使用这种基坑支护结构时，斜撑两端分别固定于第一冠梁以及混凝土支座上，则围护桩、斜撑以及基坑内底面形成三角状，从而对围护桩进行支撑，从而保证围护桩的稳定性，由于混凝土支座位于楼房主体的底板上，使得该基坑支护结构在施工时无需预留斜撑的安装空间，从而减少了基坑开挖的空间，进而降低了开挖成本；且适用于多种施工工况。

本发明进一步设置为：所述混凝土支座与所述斜撑的接触面倾斜设置且与该接触面与水平面的夹角为30°-45°。

通过采用上述技术方案，斜撑的支撑力通过混凝土支座传递至楼房的底板上，当接触面的与水平面的夹角小于30°时，斜撑对混凝土支座的支撑力在竖直方向的分力较大，使得混凝土支座易于损坏，同时斜撑在竖直面上的投影距离变大，相同大小的围护桩对斜撑的水平方向的力以及混凝土支座对斜撑的水平方向的力对斜撑产生的弯矩变大，使得斜撑易于损坏；当接触面的与水平面的夹角大于45°时，斜撑对混凝土支座的支撑力在水平方向的分力较大，从而使得斜撑与混凝土支座易于分离，从而将接触面与水平面的夹角选为30°-45°。

本发明进一步设置为：所述混凝土支座靠近所述斜撑的一侧内部预埋有钢板，所述混凝土支座内部间隔设置有箍筋结构。

通过采用上述技术方案，增强混凝土支座的结构强度。

本发明进一步设置为：所述第一冠梁靠近所述斜撑的一侧内部预埋有钢板，所述第一冠梁靠近所述斜撑的一侧设置有楔形垫片，所述楔形垫片与所述斜撑贴合。

通过采用上述技术方案，预埋钢板增强第一冠梁接触面的强度，楔形垫片使得第一冠梁与斜撑更好地贴合。

本发明进一步设置为：所述斜撑包括支撑钢管，所述支撑钢管两端分别设置有固定端头以及活动端头，所述固定端头与所述第一冠梁固定连接，所述活动端头与所述混凝土支座固定连接。

通过采用上述技术方案，实现斜撑的支撑功能。

本发明进一步设置为：所述基坑底部靠近围护桩的位置设置有坡内加固结构，所述坡内加固结构为若干加固搅拌桩。

通过采用上述技术方案，设置坡内加固结构部分的地面不易松动，从而使得围护桩不易移动，从而保证围护桩的稳定性。

本发明进一步设置为：所述支护桩外层还包括锚索段，所述锚索段的围护桩上端设置有第二冠梁，所述锚索段的围护桩侧壁上设置有腰梁；

所述第二冠梁以及腰梁均穿设有贯穿所述支护桩外层的预应力锚索，所述预应力锚索朝向远离所述围护桩的方向向下倾斜。

通过采用上述技术方案，预应力锚索靠锚头锚入岩体内，即贯穿较为软质不够坚固的土层与稳固岩层联在一起，从而改变围护桩的应力状态，提高围护桩的整体强度。

本发明进一步设置为：所述锚索段的围护桩远离所述止水帷幕的一侧设置有喷砼钢网，所述腰梁固定连接于所述喷砼钢网。

通过采用上述技术方案，喷砼钢网增强了围护桩的支护强度，并使腰梁便于固定安装。

本发明的另一目的是提供一种基坑支护机构的施工方法，其包括：

s1、平整场地；

s2、按照施工规范施工钻孔灌注桩桩形成围护桩；

s3、按照施工规范施工施工搅拌桩形成止水帷幕；

s3、在围护桩上增设预应力锚索；

s4、在围护桩上安装钢网，并喷砼处理；

s5；在围护桩上端面施工第一冠梁以及第二冠梁；

s6、基坑周围设置护栏；

s7、开挖反压平台；

s8、在基坑底部施工-楼房主体底板并在楼房主体的底板上施工混凝土支座以及安装斜撑；

s9、将反压平台分层开挖至坑底，然后施工垫层以及楼房主体；

s10、拆卸混凝土支座以及斜撑等内支撑结构；

s11、施工负一层侧壁、首层楼板并回填基坑；

s10、试验及质量检验。

通过采用上述技术方案，实现上述基坑支护结构的施工。

本发明进一步设置为：所述s7中，所述反压平台开挖完成后挂置钢网，然后喷砼处理。

通过采用上述技术方案，施工简单，用一般机械设备可以进行施工，同时减小岩坡的振动影响，土壁不易塌方，同时易于进行后续的防护和加固。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.由于斜撑安装于楼房主体上，该基坑支护结构在施工时无需预留斜撑的安装空间，从而减少了基坑开挖的空间，进而降低了开挖成本；且适用于多种施工工况；

2.斜撑与混凝土支座的连接稳定可靠；

3.提供一种上述基坑支护结构的施工工艺。

附图说明

图1是本发明一实施方式的支护桩外层的整体结构示意图；

图2是图1中a部分的局部放大示意图；

图3是本发明一实施方式的斜撑段的剖视图；

图4是本发明一实施方式的混凝土支座的剖视图；

图5是本发明一实施方式的第一冠梁与斜撑的连接关系示意图；

图6是本发明一实施方式的斜撑的结构示意图；

图7是本发明一实施方式的坡内加固结构的结构示意图；

图8是本发明一实施方式的锚索段的剖视图。

图中，1、支护桩外层；11、止水帷幕；12、围护桩；13、斜撑段；131、第一冠梁；132、混凝土支座；133、楔形垫片；14、锚索段；141、第二冠梁；142、腰梁；143、预应力锚索；144、喷砼钢网；2、斜撑；21、支撑钢管；22、固定端头；23、活动端头；3、坡内加固结构；31、加固搅拌桩。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

参照图1以及图2，为本发明公开的一种基坑支护结构，其包括支护桩外层1，支护桩外层1由并排设置的止水帷幕11以及围护桩12组成，在本实施例中，止水帷幕11为φ850@600的三轴搅拌桩，此处φ850@600表示每根搅拌桩的直径为850mm，相邻两根搅拌桩的轴线之间的距离为600mm，后续出现的类似的标示以此类推，围护桩12为φ1000@1200的灌注桩，三轴搅拌桩中相邻的搅拌桩相互咬合，隔水性能较佳，因此选为止水帷幕11。

参照图1，支护桩外层1包括斜撑段13以及锚索段14。斜撑段13通过主要通过斜撑2对支护桩外层1加固，锚索段14主要通过设置预应力锚索143对支撑桩外层进行加固。

参照图3，关于斜撑段13的具体结构，下面详细说明，斜撑段13的围护桩12上端设置有第一冠梁131，第一冠梁131与斜撑2固定连接，斜撑2远离第一冠梁131的一端固定连接有混凝土支座132，混凝土支座132固定于楼房主体的底板上。由于混凝土支座132位于楼房主体的底板上，即斜撑2的安装点是位于楼房主体的底板上，使得该基坑支护结构在施工时无需预留斜撑2的安装空间。

参照图4，进一步的，混凝土支座132与斜撑2的接触面倾斜设置且与该接触面与水平面的夹角为30°-45°。限制该接触面与水平面的夹角原因为，斜撑2的支撑力通过混凝土支座132传递至楼房的底板上，当接触面的与水平面的夹角小于30°时，斜撑2对混凝土支座132的支撑力在竖直方向的分力较大，使得混凝土支座132易于损坏，同时斜撑2在竖直面上的投影距离变大，相同大小的围护桩12对斜撑2的水平方向的力以及混凝土支座132对斜撑2的水平方向的力对斜撑2产生的弯矩变大，使得斜撑2易于损坏；当接触面的与水平面的夹角大于45°时，斜撑2对混凝土支座132的支撑力在水平方向的分力较大，从而使得斜撑2与混凝土支座132易于分离，从而将接触面与水平面的夹角选为30°-45°。在图示实施例中，接触面与水平面的夹角为45°。

继续参照图4，为增强混凝土支座132的结构强度，进一步的，混凝土支座132靠近斜撑2的一侧内部预埋有钢板（图中未示出），混凝土支座132内部间隔设置有箍筋结构。本实施例中，钢板为1000×1000×12规格的钢板，此处，1000×1000×12表示钢板的长度为1000mm，宽度为1000mm，厚度为12mm，后续出现的类似的标示以此类推。

参照图5，为增加第一冠梁131的结构强度，进一步的，第一冠梁131靠近斜撑2的一侧内部预埋有钢板，同时为了使得第一冠梁131与斜撑2更好地贴合，第一冠梁131靠近斜撑2的一侧设置有楔形垫片133，楔形垫片133与斜撑2贴合。本实施例中，钢板为1000×1000×12规格的钢板，楔形垫片133为长宽均为1000mm，倾斜度为10。

关于斜撑2的具体结构，下面具体说明，参照图6，斜撑2包括支撑钢管21，支撑钢管21选为φ800的钢管，支撑钢管21两端分别设置有固定端头22以及活动端头23，固定端头22与第一冠梁131固定连接，活动端头23与混凝土支座132固定连接，固定端头22以及活动端头23均使用螺栓进行固定。

参照图3以及图7，基坑底部靠近围护桩12的位置设置有坡内加固结构3，坡内加固结构3为若干加固搅拌桩31，在图示实施例中，加固搅拌桩31为φ550@450的搅拌桩，加固搅拌桩31的排布的截面图呈类“日”字型。设置了坡内加固结构3部分的地面不易松动，从而使得围护桩12不易移动，从而保证围护桩12的稳定性。

参照图8，关于锚索段14的具体结构，以下具体说明，锚索段14的围护桩12上端固定有第二冠梁141，锚索段14的围护桩12侧壁上设置有腰梁142；第二冠梁141以及腰梁142均穿设有贯穿支护桩外层1的预应力锚索143，预应力锚索143朝向远离围护桩12的方向向下倾斜。

图示实施例中，场地岩、土层自上而下可分为：人工填土层以及海陆交互相沉积层。

具体的，人工填土层为素填土，主要由黏性土为主，局部含砂及少量岩块，不均匀，层厚1.00m～2.80m，平均1.70m。

海陆交互相沉积层包括淤泥质土层、粉质黏土层、淤泥质土层、细砂层、粗砂层、淤泥质土层等共6个亚层。其中，淤泥质土层干强度高，韧性低，具高压缩性，层厚3.30m～5.60m，平均4.63m；粉质黏土层干强度高，韧性高，层厚2.50m～7.30m，平均4.59m；淤泥质土层干强度高，韧性低，具高压缩性，层厚3.90m～22.30m，平均15.20m；细砂层松散，由石英组成，分选性一般，级配一般，层厚2.60m；粗砂层稍密为主，局部松散，由石英组成，局部含淤泥质土薄层，分选性一般，级配一般，层厚1.40m～9.70m，平均4.93m；淤泥质土层干强度高，韧性高，具高压缩性，层厚1.40m～9.20m，平均3.88m。

根据地质土层特点，位于上方的预应力锚索143进入粉质黏土层的长度不少于6m，位于下方的预应力锚索143进入粉质黏土层的长度不少于9m。

继续参照图8，锚索段14的围护桩12远离止水帷幕11的一侧设置有喷砼钢网144，腰梁142固定连接于喷砼钢网144。喷砼钢网144为钢筋网进行喷砼处理形成，本实施例中，喷射c20混凝土且混凝土壁厚为80mm。喷砼钢网144增强了围护桩12的支护强度，喷砼钢网144相对于围护桩12表面而言更为平整，使腰梁142便于固定安装。

本实施例的实施原理为：使用这种基坑支护结构时，斜撑2两端分别固定于第一冠梁131以及混凝土支座132上，则围护桩12、斜撑2以及基坑内底面形成三角状，从而对围护桩12进行支撑，从而保证围护桩12的稳定性，由于混凝土支座132位于楼房主体的底板上，使得该基坑支护结构在施工时无需预留斜撑2的安装空间，从而减少了基坑开挖的空间，进而降低了开挖成本；且适用于多种施工工况。

实施例二：

一种基坑支护机构的施工方法，其包括：

s1、平整场地至设计标高，开挖搅拌桩施工导槽及清障。

s2、按照施工规范施工钻孔灌注桩桩形成围护桩12以及止水帷幕11；

具体的，s2-1、本实施例中，围护桩12采用钻孔灌注桩，灌注桩的规格分别为φ1000@1200和φ800@1000；

s2-2、钻孔成孔灌注桩的机具选择、护筒埋设、泥浆造壁、施工要领及清孔等要求应按现行规范和规程处理；

s2-3、清除孔底沉渣，清孔后应立即灌注水下混凝土；

s2-4、钢筋笼制作及安装：

s2-4-1、纵向钢筋的接长，采用机械连接或焊接，纵横钢筋交接处均采用焊接；

s2-4-2、钢筋笼外侧需设混凝土垫块或采用其它有效措施,以确保钢筋保护层的厚度；钢筋笼长度允许偏差±50mm，直径允许偏差±10mm；

s2-5、检测围护桩12施工偏差：

s2-5-1、桩位偏差，轴线和垂直轴线方向均不超过±50mm，垂直度偏差不大于0.5%；

s2-5-2、钻孔灌注桩桩底沉渣不超过150mm；

s2-6、排桩采取隔桩施工，围护桩12应待相邻桩浇注混凝土达到70%强度后方可成孔施工；

s2-7、冠梁施工前，应将围护桩12桩顶浮浆凿除清理干净，纵筋伸入冠梁要求不少于35d；

s2-8、支护桩的充盈系数应不少于1.1。

s3、在围护桩12上增设预应力锚索143；

具体的，s3-1、调查预应力锚索143射入范围内各种地下管线及邻近建筑物桩基础详细埋设位置并予以避让,以免发生意外。

s3-2、预应力锚索143采用3束7φ5钢绞线，即该钢绞线由7根钢丝组成且每一根钢丝的公称直径为5mm，钢绞线强度标准值为1860mpa，成孔直径为150mm。

s3-3、预应力锚索143成孔采用钻机成孔并采用跟管钻进工艺，施工时应特别注意防止孔口涌水涌砂，若预应力锚索143成孔遇上砼体难钻进时，必须停止钻进并成锚，不足部分在邻近位置采取加锚处理；成孔时应派专人记录入岩深度；同时成孔后两小时内应成锚，否则应重新成孔，以便保证成锚质量；

s3-4、钻孔完成后，采用压缩空气清孔，遇砂层塌孔时必须采用纯水泥浆液清孔；

s3-5、预应力锚索143应除锈除污垢，自由段上涂抹黄油，作防腐处理后再外套pvc管。钢绞线锚固段架线环与紧箍环每隔1.5m间隔设置，紧箍环系16号铅丝绕制，不少于两圈，自由段每隔2m设置一道架线环，以保证钢绞线顺直。钢绞线不可切断驳接及焊接，孔口应预留足够长度用于张拉锁定，多束钢绞线且锚杆长度较大时，在其中捆绑粗钢筋，以加强其刚度便于施工；

s3-6、注浆管应随预应力锚索143一同放入钻孔，注浆管头部距孔底为50～100mm，注浆材料选用42.5r普通硅酸盐纯水泥浆，水灰比为0.45~0.55，并加入适量的早强剂，每延米水泥用量为35～45kg。注浆体强度不低于25mpa。采用二次注浆，一次注浆压力为0.4~0.6mpa，4～6小时初凝后进行二次注浆，二次注浆材料选用水灰比为0.45～0.50的纯水泥浆，注浆压力为1～2mpa；

s3-7、待注浆体及腰梁142砼达到设计强度的70%后方可进行预应力锚索143张抗和开挖下一级。

s3-8、预应力锚索143锁定前先张拉至抗拔力的1.1倍，保持15min，然后卸荷至零，再重新张拉至锁定荷载进行锁定作业。预应力锚索143锁定后，如发现有明显预应力损失，应进行补偿张拉。预应力锚索143张拉荷载分级及观测时间应遵守规范进行。

s3-9、根据勘察报告资料，场地局部位置存在较厚的淤泥层施工前预应力预应力锚索143应进行现场基本试验以确定预应力锚索143的抗拔力极限值，通过基本试验确定预应力锚索143抗拔力是否满足设计图纸要求，若不满足则应通知设计单位进行相应的预应力锚索143调整以保证基坑安全施工。

s4、在围护桩12上安装钢网，并喷砼处理。

s5；在围护桩12上端面施工第一冠梁131以及第二冠梁141。

s6、基坑周围设置护栏，护栏采用φ48钢管搭建，h=1.2m。

s7、开挖反压平台，分层分段施工，每一分段长度不超过20m，采用孤岛式开挖方法，保证支护结构的施工工作面，每一分层的高度不超过2m，反压平台开挖完成后挂置钢网，然后喷砼处理，反压平台完成后，施工坡内加固结构3，按类“日”浇筑φ550@450的加固搅拌桩31。

s8、在基坑底部施工楼房主体底板并在楼房主体的底板上施工混凝土支座132以及安装斜撑2。

s9、将反压平台分层开挖至坑底，然后施工垫层以及楼房主体。

s10、拆卸混凝土支座132以及斜撑2等内支撑结构。

s11、施工负一层侧壁、首层楼板并回填基坑。

s12、试验及质量检验。

通过上述施工步骤，从而实现上述基坑支护结构的施工。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。