一种增阻大变形围护结构的施工方法与流程

本发明涉及建筑工程支护技术领域，特别涉及到一种增阻大变形围护结构的施工方法。

背景技术：

随着我国城市化进程的步伐加快，地下空间的开发利用得到迅猛发展，基坑工程越来越普遍，由此基坑的围护设计及施工工艺也随之不断发展。基坑工程是临时性支护结构，一般在明挖阶段产生作用，所以在基坑支护设计中，一般需要综合周边环境、土质情况、基坑挖深、结构安全、工程造价、施工便利及工期等因素考虑围护结构形式。对于软土地区开挖深度5m范围内的基坑工程，目前现有支护技术中使用的围护结构形式一般采用水泥土重力式围护墙、型钢水泥土搅拌墙、放坡开挖、斜抛撑支护等技术。

斜抛撑支护是在基坑底部设置中心岛，采用钢管、型钢等杆件将冠梁与中心岛连接，开挖过程中杆件下方的土体暂时不开挖的方式，具有造价低，对周围环境影响小的特点，但是传统的斜抛撑支护无法满足基础底板同时施工，基础底板需多设置后浇带，增大底板渗水的风险，且坑边留土只能坑边掏挖，效率低且施工荷载对基坑具有不利影响，此时支护结构和侧壁土层会产生重大的变形，从而严重影响到基坑工程的安全。

综上所述，浅基坑的支护方式仍不够完善，并且目前多数建筑都建造两层地下室，基本超出了浅基础的范围，上述的方案则不再适用，但采用深基坑常用的支护方式，不但造价高，对周边环境的影响也较大，因此，本发明在此基础上提出了一种增阻大变形围护结构的施工方法。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种增阻大变形围护结构的施工方法，克服了现有技术的不足。传统斜抛撑的支撑杆容易试问发生屈曲破坏，本发明将支撑杆分为多节，降低了每段的长度，并且设置了让压推进器和让压接收器，增大了支撑杆复合段的长度，提高了杆件的稳定程度；通过杆件的大变形，并且设置千斤顶，可以随时根据基坑的支护情况进行动态调整，避免杆件失稳；通过采用竖向复合桩作为围护桩，相比于传统的灌注桩降低了施工工期，且斜向复合桩取代中心岛，不影响后期施工，提高了施工效率，且底部设置扩大底袋，增大了斜撑的锚固力；通过垫层将竖直复合桩、斜撑联合形成三角形稳定结构，增大了支护结构的稳定性。

一种增阻大变形围护结构的施工方法，包括扩大端头、预制桩、搅拌桩、垫层、扩大底袋、斜桩连接键、让压增阻器、千斤顶、竖桩连接键、让压支撑器；所述让压增阻器包括轴力监测仪、让压推进器、让压接收器和扩大支撑；所述让压接收器包括接收器增阻槽、接收器外壁、接收器腔体；所述让压推进器包括推进器主体杆、推进器扩体杆、推进器凸起键；所述让压支撑器包括支撑器侧壁、缓冲阻尼和让压层；所述缓冲阻尼上下两端设置有环状阻尼支撑；所述预制桩、搅拌桩组合为复合桩，复合桩包括两种布置形式，分别为设置在侧壁的竖直复合桩、设置在基坑底部的斜向复合桩；所述扩大端头为长方体结构，扩大端头可将多个预制桩、搅拌桩在水平方向进行有效连接；所述搅拌桩均为圆柱体结构，预制桩设置在搅拌桩的中心，预制桩的直径小于搅拌桩直径；所述竖桩连接键与扩大端头、千斤顶之间均采用螺栓连接；所述千斤顶与让压支撑器之间采用螺栓连接，让压支撑器与让压增阻器之间采用嵌接进行连接；所述斜桩连接键与预制桩、让压增阻器之间均采用螺栓连接；所述垫层设置于基坑底部，覆盖于斜向复合桩的表面；所述接收器增阻槽为连续环形凹状结构，接收器腔体内径自扩大支撑一端向远离扩大支撑一端逐渐减小；所述接收器侧壁外径自扩大支撑一端向远离扩大支撑一端逐渐增大；所述推进器凸起键为半圆形凸状，推进器凸起键的最大直径小于接收器增阻槽的最大直径且大于接收器增阻槽的最小直径；所述推进器扩体杆的直径自推进器主体杆一端向推进器凸起键一端逐渐增大，推进器扩体杆的最大直径小于推进器凸起键的最大直径；所述缓冲阻尼上部的阻尼支撑与支撑器侧壁之间采用焊接方式进行连接，缓冲阻尼下部的阻尼支撑内嵌于支撑器侧壁内壁，缓冲阻尼下部的阻尼支撑为环状结构，其外径小于支撑器侧壁的内径，其特征在于，采用一种增阻大变形围护结构进行施工，施工方法包括以下步骤：

步骤一：构件准备与选取；

接收器腔体内径自扩大支撑一端向远离扩大支撑一端逐渐减小，该变化采用坡度进行衡量，坡度的范围为0~10%，推进器扩体杆的直径自推进器主体杆一端向推进器凸起键一端逐渐增大，该变化采用坡度进行衡量，坡度的范围为0~6%；根据基坑安全等级对接收器腔体内径的坡度、推进器扩体杆直径的坡度、缓冲阻尼的阻尼系数进行调整，阻尼系数的范围为0~1：

当基坑安全等级为一级：接收器腔体内径的坡度为6%~10%、推进器扩体杆直径的坡度为4%~6%、缓冲阻尼的阻尼系数为0.8~1.0；

当基坑安全等级为二级：接收器腔体内径的坡度为3%~6%、推进器扩体杆直径的坡度为2%~4%、缓冲阻尼的阻尼系数为0.5~0.8；

当基坑安全等级为三级：接收器腔体内径的坡度为0%~3%、推进器扩体杆直径的坡度为0%~2%、缓冲阻尼的阻尼系数为0.2~0.5；

步骤二：竖直复合桩施工；

采用搅拌钻机进行竖直复合桩中的搅拌桩施工，搅拌桩施工完成后1小时内采用压桩机将预制桩植入搅拌桩内；

步骤三：扩大端头施工；

待搅拌桩强度达到设计强度的50%-100%时，将竖直复合桩顶部0.5m-2.0m范围的搅拌桩移除，在移除范围内支撑模板，浇筑扩大端头材料；在扩大端头材料初凝前，将槽钢插入扩大端头内部并固定，槽钢延伸出扩大端头处设置螺栓连接口；若存在多根竖直复合桩的，则采用扩大端头将多根竖直复合桩进行水平连接；当扩大端头达到设计抗压强度的75%时，拆除模板，解除槽钢固定装置；

步骤四：基坑开挖；

待复合桩、扩大端头达到设计强度的100%时，对竖向复合桩一侧的基坑土体进行开挖，侧向开挖土体不得超过竖向复合桩的边缘，待开挖至2m~3m时，平整地面，准备施工斜向复合桩；

步骤五：斜桩结构施工；

将让压推进器中推进器扩体杆一端置入让压接收器内，并固定让压接收器，采用10t-30t的顶推力将让压推进器在让压接收器内移动，让压推进器与让压接收器连接合格的标准如下：当让压推进器的端部进入到让压接收器长度的1/3位置，同时顶推力为25t~30t时连接合格；当让压推进器的端部进入到让压接收器长度的1/3位置之前，30t的顶推力不能继续推动让压推进器在让压接收器内移动时连接合格；

将轴力监测仪安装在远离推进器扩体杆直径较小的一端；将连接完成的让压推进器和让压接收器穿过支撑器侧壁，使扩大支撑搭接在让压层之上，将缓冲阻尼与阻尼支撑通过焊接连接，将缓冲阻尼放置在支撑器侧壁之内；使轴力监测仪、推进器主体杆均穿过缓冲阻尼，轴力监测仪与千斤顶之间通过螺栓连接，使得缓冲阻尼处于压缩状态，压缩力为缓冲阻尼最大压缩力的20%~40%，将千斤顶与让压支撑器远离让压层一端之间采用法兰连接；采用吊车将让压增阻器、千斤顶、让压支撑器组合形成的整体结构吊装，调整好角度，将扩大底袋固定于预制桩底部，将设定尺寸的石块通过预制桩中间空孔置入扩大底袋内，之后将扩大底袋与预制桩直接的接口封闭，让压增阻器与斜桩连接键之间采用螺栓连接，斜桩连接键与斜向复合桩中的预制桩之间采用螺栓连接；

步骤六：斜向复合桩施工；

采用搅拌钻机进行斜向复合桩中的搅拌桩施工，并将连接完成的斜桩结构植入到搅拌桩内，待斜向复合桩达到设计强度的50%-100%时，将千斤顶与竖桩连接键之间采用螺栓连接，将竖桩连接键与扩大端头之间采用螺栓连接；

步骤七：围护结构调试；

启动千斤顶，预加10t-30t的预压力测试各部分结构的受力状态，若让压支撑器与让压增阻器之间相对位移大于10mm，则重新调整让压增阻器、千斤顶、竖桩连接键、让压支撑器的相对位置，确保让压增阻器、千斤顶、竖桩连接键、让压支撑器在同一轴线上受力，若让压支撑器与让压增阻器之间相对位移小于或等于10mm，则保持原状态不变；

步骤八：施工结束；

主要结构安装完成后，铺设垫层，垫层厚度范围为100mm-400mm；待垫层强度达到设计强度的100%时，启动千斤顶按设计要求加载设定预压力，确保各部分结构均按设计要求协同受力后，施工结束。

优选地，所述步骤四中，石块通过预制桩中间空孔置入扩大底袋内，填充完成后底袋处于充盈状态，底袋的膨胀直径较预制桩直径大20cm~40cm，之后进行接口封闭处理，处理技术如下：首先通过预制桩中间空孔灌注快凝水泥使得石块间相互胶结在一起，之后灌注混凝土，以预制桩靠近扩大底袋一端算起，混凝土填充至预制桩空孔内30cm~50cm。

优选地所述步骤五中，斜桩结构中的预制桩的上端面高于基坑设计底面20cm~40cm。

优选地，所述步骤七中铺设垫层，垫层为钢筋混凝土结构，垫层所用混凝土等级为c15~c25，垫层内钢筋网中钢筋直径为6mm~10mm。

本发明所带来的有益技术效果：

传统斜抛撑的支撑杆容易试问发生屈曲破坏，本发明将支撑杆分为多节，降低了每段的长度，并且设置了让压推进器和让压接收器，增大了支撑杆复合段的长度，提高了杆件的稳定程度；通过杆件的大变形，并且设置千斤顶，可以随时根据基坑的支护情况进行动态调整，避免杆件失稳；通过采用竖向复合桩作为围护桩，相比于传统的灌注桩降低了施工工期，且斜向复合桩取代中心岛，不影响后期施工，提高了施工效率，且底部设置扩大底袋，增大了斜撑的锚固力；通过垫层将竖直复合桩、斜撑联合形成三角形稳定结构，增大了支护结构的稳定性。

附图说明

图1为本发明一种增阻大变形围护结构及其施工方法中增阻大变形围护结构的正视图。

图2为本发明一种增阻大变形围护结构及其施工方法中让压增阻器的正视图。

图3为本发明一种增阻大变形围护结构及其施工方法中让压接收器的正视图。

图4为本发明一种增阻大变形围护结构及其施工方法中让压推进器端部的正视图。

图5为本发明一种增阻大变形围护结构及其施工方法中让压支撑器的正视图。

图6为本发明一种增阻大变形围护结构及其施工方法中缓冲阻尼的正视图。

图7为本发明一种增阻大变形围护结构及其施工方法中阻尼支撑的俯视图。

其中：1-扩大端头、2-预制桩、3-搅拌桩、4-垫层、5-扩大底袋、6-斜桩连接键、7-让压增阻器、8-千斤顶、9-竖桩连接键、10-让压支撑器、11-让压推进器、12-让压接收器、13-轴力监测仪、14-扩大支撑、15-接收器增阻槽、16-接收器侧壁、17-接收器腔体、18-推进器主体杆、19-推进器扩体杆、20-推进器凸起键、21-支撑器侧壁、22-缓冲阻尼、23-让压层、24-阻尼支撑。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

实施例1：

如图1~7所示，一种增阻大变形围护结构的施工方法，包括扩大端头1、预制桩2、搅拌桩3、垫层4、扩大底袋5、斜桩连接键6、让压增阻器7、千斤顶8、竖桩连接键9、让压支撑器10；所述让压增阻器7包括轴力监测仪13、让压推进器11、让压接收器12和扩大支撑14；所述让压接收器12包括接收器增阻槽15、接收器外壁、接收器腔体17；所述让压推进器11包括推进器主体杆18、推进器扩体杆19、推进器凸起键20；所述让压支撑器10包括支撑器侧壁21、缓冲阻尼22和让压层23；所述缓冲阻尼22上下两端设置有环状阻尼支撑24；所述预制桩2、搅拌桩3组合为复合桩，复合桩包括两种布置形式，分别为设置在侧壁的竖直复合桩、设置在基坑底部的斜向复合桩；所述扩大端头1为长方体结构，扩大端头1可将多个预制桩2、搅拌桩3在水平方向进行有效连接；所述搅拌桩3均为圆柱体结构，预制桩2设置在搅拌桩3的中心，预制桩2的直径小于搅拌桩3直径；所述竖桩连接键9与扩大端头1、千斤顶8之间均采用螺栓连接；所述千斤顶8与让压支撑器10之间采用螺栓连接，让压支撑器10与让压增阻器7之间采用嵌接进行连接；所述斜桩连接键6与预制桩2、让压增阻器7之间均采用螺栓连接；所述垫层4设置于基坑底部，覆盖于斜向复合桩的表面；所述接收器增阻槽15为连续环形凹状结构，接收器腔体17内径自扩大支撑14一端向远离扩大支撑14一端逐渐减小；所述接收器侧壁16外径自扩大支撑14一端向远离扩大支撑14一端逐渐增大；所述推进器凸起键20为半圆形凸状，推进器凸起键20的最大直径小于接收器增阻槽15的最大直径且大于接收器增阻槽15的最小直径；所述推进器扩体杆19的直径自推进器主体杆18一端向推进器凸起键一端逐渐增大，推进器扩体杆19的最大直径小于推进器凸起键20的最大直径；所述缓冲阻尼22上部的阻尼支撑24与支撑器侧壁21之间采用焊接方式进行连接，缓冲阻尼22下部的阻尼支撑24内嵌于支撑器侧壁21内壁，缓冲阻尼22下部的阻尼支撑24为环状结构，其外径小于支撑器侧壁21的内径，其特征在于，采用一种增阻大变形围护结构进行施工，施工方法包括以下步骤：

步骤一：构件准备与选取；

接收器腔体17内径自扩大支撑14一端向远离扩大支撑14一端逐渐减小，该变化采用坡度进行衡量，坡度的范围为0~10%，推进器扩体杆19的直径自推进器主体杆18一端向推进器凸起键20一端逐渐增大，该变化采用坡度进行衡量，坡度的范围为0~6%；根据基坑安全等级对接收器腔体17内径的坡度、推进器扩体杆19直径的坡度、缓冲阻尼22的阻尼系数进行调整，阻尼系数的范围为0~1：

当基坑安全等级为一级：接收器腔体17内径的坡度为6%~10%、推进器扩体杆19直径的坡度为4%~6%、缓冲阻尼22的阻尼系数为0.8~1.0；

当基坑安全等级为二级：接收器腔体17内径的坡度为3%~6%、推进器扩体杆19直径的坡度为2%~4%、缓冲阻尼22的阻尼系数为0.5~0.8；

当基坑安全等级为三级：接收器腔体17内径的坡度为0%~3%、推进器扩体杆19直径的坡度为0%~2%、缓冲阻尼22的阻尼系数为0.2~0.5；

步骤二：竖直复合桩施工；

采用搅拌钻机进行竖直复合桩中的搅拌桩3施工，搅拌桩3施工完成后1小时内采用压桩机将预制桩2植入搅拌桩3内；

步骤三：扩大端头1施工；

待搅拌桩3强度达到设计强度的50%-100%时，将竖直复合桩顶部0.5m-2.0m范围的搅拌桩3移除，在移除范围内支撑模板，浇筑扩大端头1材料；在扩大端头1材料初凝前，将槽钢插入扩大端头1内部并固定，槽钢延伸出扩大端头1处设置螺栓连接口；若存在多根竖直复合桩的，则采用扩大端头1将多根竖直复合桩进行水平连接；当扩大端头1达到设计抗压强度的75%时，拆除模板，解除槽钢固定装置；

步骤四：基坑开挖；

待复合桩、扩大端头1达到设计强度的100%时，对竖向复合桩一侧的基坑土体进行开挖，侧向开挖土体不得超过竖向复合桩的边缘，待开挖至2m~3m时，平整地面，准备施工斜向复合桩；

步骤五：斜桩结构施工；

将让压推进器11中推进器扩体杆19一端置入让压接收器12内，并固定让压接收器12，采用10t-30t的顶推力将让压推进器11在让压接收器12内移动，让压推进器11与让压接收器12连接合格的标准如下：当让压推进器11的端部进入到让压接收器12长度的1/3位置，同时顶推力为25t~30t时连接合格；当让压推进器11的端部进入到让压接收器12长度的1/3位置之前，30t的顶推力不能继续推动让压推进器11在让压接收器12内移动时连接合格；

将轴力监测仪安装在远离推进器扩体杆19直径较小的一端；将连接完成的让压推进器11和让压接收器12穿过支撑器侧壁21，使扩大支撑14搭接在让压层23之上，将缓冲阻尼22与阻尼支撑24通过焊接连接，将缓冲阻尼22放置在支撑器侧壁21之内；使轴力监测仪、推进器主体杆18均穿过缓冲阻尼22，轴力监测仪与千斤顶8之间通过螺栓连接，使得缓冲阻尼22处于压缩状态，压缩力为缓冲阻尼22最大压缩力的20%~40%，将千斤顶8与让压支撑器10远离让压层23一端之间采用法兰连接；采用吊车将让压增阻器7、千斤顶8、让压支撑器10组合形成的整体结构吊装，调整好角度，将扩大底袋5固定于预制桩2底部，将设定尺寸的石块通过预制桩2中间空孔置入扩大底袋5内，之后将扩大底袋5与预制桩2直接的接口封闭，让压增阻器7与斜桩连接键6之间采用螺栓连接，斜桩连接键6与斜向复合桩中的预制桩2之间采用螺栓连接；

步骤六：斜向复合桩施工；

采用搅拌钻机进行斜向复合桩中的搅拌桩3施工，并将连接完成的斜桩结构植入到搅拌桩3内，待斜向复合桩达到设计强度的50%-100%时，将千斤顶8与竖桩连接键9之间采用螺栓连接，将竖桩连接键9与扩大端头1之间采用螺栓连接；

步骤七：围护结构调试；

启动千斤顶8，预加10t-30t的预压力测试各部分结构的受力状态，若让压支撑器10与让压增阻器7之间相对位移大于10mm，则重新调整让压增阻器7、千斤顶8、竖桩连接键9、让压支撑器10的相对位置，确保让压增阻器7、千斤顶8、竖桩连接键9、让压支撑器10在同一轴线上受力，若让压支撑器10与让压增阻器7之间相对位移小于或等于10mm，则保持原状态不变；

步骤八：施工结束；

主要结构安装完成后，铺设垫层4，垫层4厚度范围为100mm-400mm；待垫层4强度达到设计强度的100%时，启动千斤顶8按设计要求加载设定预压力，确保各部分结构均按设计要求协同受力后，施工结束。

优选地，所述步骤四中，石块通过预制桩2中间空孔置入扩大底袋5内，填充完成后底袋处于充盈状态，底袋的膨胀直径较预制桩2直径大20cm~40cm，之后进行接口封闭处理，处理技术如下：首先通过预制桩2中间空孔灌注快凝水泥使得石块间相互胶结在一起，之后灌注混凝土，以预制桩2靠近扩大底袋5一端算起，混凝土填充至预制桩2空孔内30cm~50cm。

优选地所述步骤五中，斜桩结构中的预制桩2的上端面高于基坑设计底面20cm~40cm。

优选地，所述步骤七中铺设垫层4，垫层4为钢筋混凝土结构，垫层4所用混凝土等级为c15~c25，垫层4内钢筋网中钢筋直径为6mm~10mm。

本发明是一种增阻大变形围护结构及其施工方法，传统斜抛撑的支撑杆容易试问发生屈曲破坏，本发明将支撑杆分为多节，降低了每段的长度，并且设置了让压推进器和让压接收器，增大了支撑杆复合段的长度，提高了杆件的稳定程度；通过杆件的大变形，并且设置千斤顶，可以随时根据基坑的支护情况进行动态调整，避免杆件失稳；通过采用竖向复合桩作为围护桩，相比于传统的灌注桩降低了施工工期，且斜向复合桩取代中心岛，不影响后期施工，提高了施工效率，且底部设置扩大底袋，增大了斜撑的锚固力；通过垫层将竖直复合桩、斜撑联合形成三角形稳定结构，增大了支护结构的稳定性。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。