一种快速实施的复合型钢式基坑支护体系的施工方法与流程

本发明涉及深厚淤泥地层支护领域，特别涉及一种快速实施的复合型钢式基坑支护体系的施工方法。

背景技术：

随着我国城市建设日益发展，各种市政基础设施需要进行更新或修复，对于运行年代久远的市政污水管道的修复应运而生。原位管线的修复与更换，需要进行基坑开挖，如果基坑坍塌，将会造成人员伤亡和财产损失，因此，深基坑的安全问题成为工程的重难点。

在某管道修复项目的实际开挖过程中，基坑深度超过10m，所开挖土层工程性质较差，易坍塌，地下水位较高，基坑周边临近房屋和既有埋地管线，降水施工难度大。在开挖过程中容易对周边建、构筑物的安全产生影响。基坑施工受到架空高压线的干扰，施工难度大。针对以上条件，基坑支护工程的施工关键难点主要由以下几处：混凝土灌注桩施工在钢筋笼制作上用时较长，且需要等待龄期达标，不满足工期的要求，混凝土预应力管桩为为预制构件，施工快速，结构刚度较大同时可施工速度快，但施工机械设备体型大，在高压线下方无施工空间，吊装问题无法解决。因此需要一种可以同时解决有限空间作业、施工时间短、满足支护结构强度及控制地下水的施工技术方法。

技术实现要素：

为了克服现有基坑施工受到架空高压线的干扰，施工难度大的问题，本发明提供一种快速实施的复合型钢式基坑支护体系的施工方法，本发明操作简单、安全可靠、施工方便且快速。

本发明采用的技术方案为：

一种快速实施的复合型钢式基坑支护体系的施工方法，具体步骤为：

步骤一，沿基坑支护轮廓线施工支护桩；

步骤二，支护桩施工过程中同步施工桩体加强构件；将桩体加强构件安装在支护桩内；

步骤三，施工支护桩顶部冠梁；

步骤四，在基坑外施工外围加固圈；

步骤五，完成步骤四后进行基坑开挖，开挖过程中采用分层开挖方式。

所述的步骤一中，支护桩紧贴密排布置，支护桩采用桩径400～800mm的无缝预制钢管；支护桩采用打桩机振动打入或静压植桩机静压植入土层中。

当支护桩桩长较长时可进行支护桩焊接接桩处理，焊接接桩时要求支护桩接桩焊接位置设置在不同深度处。

所述的步骤二中，桩体加强构件采用预制工字钢，桩体加强构件采用打桩机振动打入或静压植桩机静压植入支护桩内，桩体加强构件所采用的预制工字钢的腹板高度和翼缘宽度均不超过支护桩钢管的内径，且预制工字钢的腹板与支护桩排布方向在平面内互相垂直，支护桩内桩体加强构件安装完成后，对支护桩内部剩余空间灌注水泥砂浆填充，使支护桩与桩体加强构件连接为整体。

所述的桩体加强构件采用焊接接桩方式增加长度，接桩方式与支护桩接桩方式相同，桩体加强构件的接桩位置与支护桩的接桩位置错开分布。

所述的步骤三中，冠梁为工字钢及混凝土组合结构；施工支护桩顶部冠梁首先将预制工字钢焊接在支护桩及桩体加强构件上，然后支模板，浇筑混凝土，将工字钢、支护桩及桩体加强构件浇筑于混凝土内形成冠梁结构。

所述的步骤四中，施工外围加固圈的具体方法为：外围加固圈可采用旋喷桩或搅拌桩工艺，桩径在300～600mm之间。

所述的步骤五中，基坑采用分层开挖方式，具体步骤为：首先开挖至第一层支撑体系底部以下500mm，再进行第一层支撑体系安装；第一层支撑体系安装完成后，继续向下开挖至第二层支撑体系底部以下500mm，进行第二层支撑体系安装，安装方式同第一层支撑体系，然后依次进行后续多层支撑体系的安装。

所述的支撑体系包括连系梁和内支撑，所述的连系梁采用预制工字钢，工字钢型号与桩体加强构件所采用型号相同；内支撑采用无缝钢管，外径为300～600mm之间；支撑体系安装方法为：首先在支护桩上焊接钢撑板及钢牛腿作为连系梁的支座，再分别将连系梁焊接在钢撑板及支护桩上，再将内支撑焊接在连系梁上。

本发明的有益效果为：

本发明施工操作简单且快速，采用支护桩大幅的提高了成桩速度，充分利用支护桩自身刚度，通过在支护桩内插入桩体加强构件增大支护桩抗剪强度，本发明安全可靠、施工方便且快速。同时，根据实际情况采用接桩方式解决施工场地受限的、拉森钢板桩长度不够，灌注桩施工周期又太长的问题，在市政工程领域的基坑支护中有很好的应用前景。

附图说明

以下将结合附图进行进一步的说明：

图1是支护体系总示意图。

图2是支护桩及桩体加强构件接桩示意图。

图3是冠梁预制工字钢及混凝土组合结构图。

图4是支撑系统的结构示意图。

图中，附图标记为：1、支护桩；2、桩体加强构件；3、冠梁；4、外围加固圈；5、连系梁；6、内支撑；7、钢撑板；8、钢牛腿；9、螺栓；10、焊缝。

具体实施方式

实施例1：

为了克服现有基坑施工受到架空高压线的干扰，施工难度大的问题，本发明提供如图1-3所示的一种快速实施的复合型钢式基坑支护体系的施工方法，本发明操作简单、安全可靠、施工方便且快速。

一种快速实施的复合型钢式基坑支护体系的施工方法，具体步骤为：

步骤一，沿基坑支护轮廓线施工支护桩1；

步骤二，支护桩1施工过程中同步施工桩体加强构件2；将桩体加强构件2安装在支护桩1内；

步骤三，施工支护桩1顶部冠梁3；

步骤四，在基坑外施工外围加固圈4；

步骤五，完成步骤四后进行基坑开挖，开挖过程中采用分层开挖方式。

本发明中，如图1所示，快速实施的复合型钢式基坑支护体系由支护桩1、桩体加强构件2、连系梁5、支撑系统和外围加固圈4组成。上述施工方法操作简单，施工快速，采用支护桩1大幅的提高了成桩速度，充分利用支护桩1自身刚度，通过在支护桩1内插入桩体加强构件2增大支护桩1抗剪强度，本发明结构简单、安全可靠、施工方便且快速。同时，根据实际情况采用接桩方式解决施工场地受限的、拉森钢板桩长度不够，灌注桩施工周期又太长的问题，在市政工程领域的基坑支护中有很好的应用前景。

实施例2：

基于实施例1的基础上，本实施例中，优选的，所述的步骤一中，支护桩1紧贴密排布置，支护桩1采用桩径400～800mm的无缝预制钢管；支护桩1采用打桩机振动打入或静压植桩机静压植入土层中。

优选的，当支护桩1桩长较长时可进行支护桩1焊接接桩处理，焊接接桩时要求支护桩1接桩焊接位置设置在不同深度处。

优选的，所述的步骤二中，桩体加强构件2采用预制工字钢，桩体加强构件2采用打桩机振动打入或静压植桩机静压植入支护桩1内，桩体加强构件2所采用的预制工字钢的腹板高度和翼缘宽度均不超过支护桩1钢管的内径，且预制工字钢的腹板与支护桩1排布方向在平面内互相垂直，支护桩1内桩体加强构件2安装完成后，对支护桩1内部剩余空间灌注水泥砂浆填充，使支护桩1与桩体加强构件2连接为整体。同时增加了支护桩1刚度和抗剪能力。

优选的，所述的桩体加强构件2采用焊接接桩方式增加长度，接桩方式与支护桩1接桩方式相同，桩体加强构件2的接桩位置与支护桩1的接桩位置错开分布。

如图2所示，本发明中相邻两个支护桩1之间通过正反锁扣连接，保证了支护桩1之间的刚度。桩体加强构件2自身焊接的焊缝与支护桩1自身焊接处的焊缝错位分布，这样保证了支护桩1的强度。

优选的，所述的步骤三中，冠梁3为工字钢及混凝土组合结构；施工支护桩1顶部冠梁3首先将预制工字钢焊接在支护桩1及桩体加强构件2上，然后支模板，浇筑混凝土，将工字钢、支护桩1及桩体加强构件2浇筑于混凝土内形成冠梁3结构，如图3所示。

优选的，所述的步骤四中，施工外围加固圈4的具体方法为：外围加固圈4可采用旋喷桩或搅拌桩工艺，桩径在300～600mm之间。外围加固圈4加固支护桩1外侧土体，以提高土体自身抗剪强度并减小加固范围内土体的渗透系数，达到基坑隔水要求.

优选的，所述的步骤五中，基坑采用分层开挖方式，具体步骤为：首先开挖至第一层支撑体系底部以下500mm，再进行第一层支撑体系安装；第一层支撑体系安装完成后，继续向下开挖至第二层支撑体系底部以下500mm，进行第二层支撑体系安装，安装方式同第一层支撑体系，然后依次进行后续多层支撑体系的安装。

优选的，所述的支撑体系包括连系梁5和内支撑6，所述的连系梁5采用预制工字钢，工字钢型号与桩体加强构件2所采用型号相同；内支撑6采用无缝钢管，外径为300～600mm之间；支撑体系安装方法为：首先在支护桩1上焊接钢撑板7及钢牛腿8作为连系梁5的支座，再分别将连系梁5焊接在钢撑板7及支护桩1上，再将内支撑6焊接在连系梁5上。本发明中内支撑6与连系梁5焊接处有焊缝10。本发明中，连系梁5与支护桩1之间通过螺栓9连接，如图1和图4所示。

实施例3：

基于实施例1或2的基础上，本实施例中提供在软弱土层条件下霞的一种快速实施的复合型钢式基坑支护体系的施工方法，某项目为水环境治理及市政管网修复工程，既有污水干管破损需要进行原位换管修复，污水干管埋深8.5m，基坑挖深10.1m，基坑紧邻市政主干道和现状河道，同时基坑上方既有高压线，对施工机械高度有严格要求，基坑深度范围内主要地层为淤泥层、淤泥质粉细砂层，地层条件差，同时由于污水干管破损导致附近河道污染严重，需要提出支护结构可靠，同时施工周期短的支护形式。采用本发明提供的一种快速实施的复合型钢式基坑支护体系的施工方法。该工程实例基坑深度10.1m，支护桩1采用桩径560预制无缝钢管桩，桩长21.5m，由于既有高压电塔限值，采用钢管桩接桩方式，钢管桩打入采用振动打入法。桩体加强构件2采用工50c工字钢，冠梁3结构工字钢同桩体加强构件2，支撑系统中连系梁5型号采用工45c，内支撑6采用桩径560预制钢管。外围加固圈4采用高压旋喷桩加固支护桩后土体同时作为隔水帷幕。

本发明适用施工空间小，施工周期短的基坑工程，与现有技术相比，采用预制型钢支护桩1能大幅提高成桩速度，充分利用支护桩1自身刚度，通过在支护桩1内插入桩体加强构件2增大了支护桩1的抗剪强度，本发明结构简单、安全可靠、施工方便且快速。同时可根据实际情况采用接桩方式解决施工场地受限的问题。

实施例4：

基于实施例1或2的基础上，本实施例中提供在软弱土层条件下的一种快速实施的复合型钢式基坑支护体系的施工方法，某项目为市政管网完善修复工程，为保证干管清淤检测，需要新建一座泵房结构，泵房结构顺做，需要支护明挖施工，该工程基坑最大挖深12m，，基坑深度范围内主要地层为淤泥层、淤泥质粉细砂层，地层条件差，基坑支护采用放坡+复合型钢式基坑支护体系，基坑四周放坡3m，坡底进行复合型钢式支护结构施工，支护桩1采用桩径530无缝钢管桩，桩长19m，桩体加强构件2采用工50b工字钢，冠梁3结构工字钢同桩体加强构件2，支撑系统中连系梁5型号采用工45c，内支撑6采用桩径530预制钢管。外围加固圈4采用高压旋喷桩加固支护桩后土体同时作为隔水帷幕。本发明在施工空间小的情况下，减短了基坑工程的施工周期。

以上举例仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。本发明中未详细描述的装置结构及其方法步骤均为现有技术，本发明中将不再进行进一步的说明。