专利名称：圆形深基坑无支撑施工结构和施工方法
技术领域：
本发明属于建筑施工领域，具体地说是涉及一种圆形深基坑的施工结构和施工方法。
背景技术：
随着中国经济的腾飞和都市化进程的加快，土地资源越来越紧张，为了充分利用土地资源，缓解城市用地困难，建筑向高空和地下发展已经成为必然，在地下空间的开发利用过程中，深基坑工程成为不可回避的问题，基坑是高层建筑与大型市政工程的重要组成部分，在老城市的改造中，基坑工程往往集中于城市中心地带。基坑工程是大型的土体开挖工程，其最直接的后果是引起周围土体应力应变的重分布，导致周围地层的移动，产生较大的地表沉降与不均匀沉降，对周围建筑环境不利。轻则产生建筑物裂缝，导致用户的不便，重则出现管线破裂、房屋倒塌的现象，造成人力、物力、财力的巨大损失。现今的基坑工程日益向着“深、难、险、大”方向发展，对环境的影响也日益严重。如何确保基坑本体安全和减少对周边环境的保护已经成为我国工程界面临的难题。目前对于深基坑普遍采取搅拌桩止水、灌注桩挡土，再加内撑的施工方法，或者采用地下连续墙挡土止水再加内撑支撑的施工方法。由于上述普遍采用的施工方法都使用了内支撑，而内支撑会影响基坑内挖土速度，且需要换撑拆撑，造成施工速度慢、资源浪费，从而导致造价高。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了一种圆形深基坑无支撑施工结构和施工方法，该圆形深基坑无支撑施工结构和施工方法省去了支撑和换撑，使得基坑围护费用降低、施工速度加快，利用了土体的拱形效应，降低了作用在围护结构上的土压力，同时也利用了围檩的拱形效应将外部荷载转化为作用在围檩的内部压力，充分发挥了混凝土抗压性能好的特点。本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是一种圆形深基坑无支撑施工结构，设有一圈三轴搅拌桩、一圈钻孔灌注桩和若干道围檩，若干所述三轴搅拌桩围成圆形且连续的一圈，若干所述钻孔灌注桩围成圆形且具有间隔的一圈，所述一圈三轴搅拌桩位于所述一圈钻孔灌注桩的外围，每道所述围檩皆是一次浇筑成型的圆环形，第一道围檩为冠梁，所述冠梁浇注于所述一圈钻孔灌注桩的桩顶且钻孔灌注桩的主筋上段置于冠梁内，其余围檩皆浇注于所述一圈钻孔灌注桩的内圈侧面上且与钻孔灌注桩固定连接，相邻围檩在竖直方向上存在间距。
除冠梁外的其余围檩皆设有若干吊筋，所述吊筋焊接于所述钻孔灌注桩的主筋。一种圆形深基坑无支撑施工方法，包括下述步骤一、三轴搅拌桩施工设立一圈围成圆形且连续的三轴搅拌桩；二、钻孔灌注桩施工在所述一圈三轴搅拌桩之内设立一圈围成圆形且间隔的钻孔灌注粧；三、三轴搅拌桩和钻孔灌注桩之间的土体采用注浆加固；四、对表层土方进行开挖，然后进行第一道围檩施工并养护至设计强度，所述第一道围檩为冠梁，所述冠梁浇注于所述一圈钻孔灌注桩的桩顶且钻孔灌注桩的主筋置于冠梁内，要保证圆环形的冠梁一次浇筑完成；五、继续开挖土方，挖至第二道围檩标高位置，然后进行第二道围檩施工并养护至设计强度，所述第二道围檩浇注于所述一圈钻孔灌注桩的内圈侧面上且与钻孔灌注桩固定连接，要保证圆环形的第二道围檩一次浇筑完成；六、继续开挖土方，挖至第三道围檩标高位置，然后进行第三道围檩施工并养护至设计强度，所述第三道围檩浇注于所述一圈钻孔灌注桩的内圈侧面上且与钻孔灌注桩固定连接，要保证圆环形的第三道围檩一次浇筑完成；七、继续开挖土方，挖至第η道围檩标高位置，然后进行第η道围檩施工并养护至设计强度，所述第η道围檩浇注于所述一圈钻孔灌注桩的内圈侧面上且与钻孔灌注桩固定连接，要保证圆环形的第η道围檩一次浇筑完成；八、继续开挖土方，挖至坑底标高，然后进行垫层和底板施工。在所述步骤一中三轴搅拌桩采用单侧挤压方式或跳打方式进行施工。在进行所述步骤一之前，先进行场地平整和测量放线。所述步骤五中开挖土方的方式是设置通到坑内的汽车坡道，采取从一边开始，边退边开挖的方式，最后收口于汽车坡道与基坑边缘交界。所述步骤六中开挖土方的方式是用挖机将土方运到基坑内靠近汽车坡道一侧，长臂挖机停靠在基坑边的地面且靠近坡道一侧取土并放在土方车上外运。所述步骤七和步骤八中开挖土方的方式是采用中心岛开挖方式，用挖机将土方堆到基坑中间，用塔吊将土方吊至土方车外运。除冠梁外的其余围檩皆在浇筑时设若干吊筋，并将吊筋焊接于钻孔灌注桩的主筋。完整的施工方法是按下述步骤进行一、场地平整三轴搅拌机施工前，必须先进行场地平整，清除施工区域的表层硬物和地下障碍；二、测量放线a.根据建设单位提供的测点为基准点，布置现场测量控制点和标高控制点；b.测量控制点布置在基坑围护结构平面的圆心；
c.对每一幅三轴搅拌桩、每一根钻孔灌注桩均逐桩进行位置测放；d.三轴搅拌桩放中心轴线，再按圆开槽，然后测放中轴气孔为控制桩位；三、三轴搅拌桩施工a.根据三轴搅拌桩放线定位，采用挖机开挖导槽，导槽尺寸要求中心线两侧宽各O. 5 O. 7米，深I. O I. 5米；b.设置定位型钢在垂直导槽方向放置两根下定位型钢，在平行导槽方向放置两根上定位型钢，根据桩机大小进行选择，在上定位型钢上作出标记，标记距离根据桩径进行选择，以便于施工中找桩位；
c.桩机就位应根据圆形特征,每幅三轴桩调整步履走向，同时注意套打搭接，龙门立柱垂直度要确保桩机的垂直度< O. 004，桩机定位后再进行定位复核，偏差值小于5cm ；d.水泥衆制备水灰比为I. 5 2. O,水泥采用P. 042. 5以上娃酸盐水泥,水泥掺入量为被搅拌加固土体质量的15% 23% ；e.钻进搅拌喷浆启动电机，桩机搅拌下沉，在下沉钻进喷浆时下沉速度为O. 5m/min I. Om/min，喷浆量控制在总喷浆量的50% 70%，在桩底部分适当持续搅拌喷浆；f.提升搅拌喷浆提升搅拌喷浆时提升速度为I. Om/min 2. Om/min,喷浆量控制在总喷浆量的30% 50% ;g.桩机移位并就位，采取单侧挤压方式或者跳打方式进行施工，使三轴搅拌桩围成圆形的一圈且连续；四、钻孔灌注桩施工a.根据控制点对钻孔灌注桩逐根进行位置测放；b.护筒埋设以桩位中心点为圆心,挖出比设计桩径大250mm 350mm的圆坑,将
护筒垂直固定于桩位处进行校正，达到要求后四周用粘土填实，确保稳定，并做好记录进行复测；c.钻机安装就位钻机安装必须水平、周正和稳固，同时保证钻杆、转盘和护筒中心在同一铅垂线上；d.泥浆制备泥浆性能要求如下表
权利要求
1.一种圆形深基坑无支撑施工结构，其特征在于设有ー圈三轴搅拌桩、ー圈钻孔灌注桩和若干道围檩，若干所述三轴搅拌桩围成圆形且连续的ー圈，若干所述钻孔灌注桩围成圆形且具有间隔的ー圈，所述ー圈三轴搅拌桩位于所述ー圈钻孔灌注桩的外围，每道所述围檩皆是一次浇筑成型的圆环形，第一道围檩为冠梁，所述冠梁浇筑于所述ー圈钻孔灌注桩的桩顶且所述钻孔灌注桩的主筋上段置于冠梁内，其余围檩皆浇注于所述ー圈钻孔灌注桩的内圈侧面且与钻孔灌注桩固定连接，相邻围檩在竖直方向上存在间距。
2.如权利要求I所述的圆形深基坑无支撑施工结构，其特征在于除冠梁外的其余围檩皆设有若干吊筋，所述吊筋焊接于所述钻孔灌注桩的主筋。
3.一种圆形深基坑无支撑施工方法，其特征在于包括下述步骤 一、三轴搅拌桩施工设立ー圈围成圆形且连续的三轴搅拌桩； ニ、钻孔灌注桩施工在所述ー圈三轴搅拌桩之内设立ー圈围成圆形且间隔的钻孔灌注桩； 三、三轴搅拌桩和钻孔灌注桩之间的土体采用注浆加固； 四、对表层土方进行开挖，然后进行第一道围檩施工并养护至设计强度，所述第一道围檩为冠梁，所述冠梁浇筑于所述ー圈钻孔灌注桩的桩顶且钻孔灌注桩的主筋上段置于冠梁内，要保证圆环形的冠梁一次浇筑完成； 五、继续开挖土方，挖至第二道围檩标高位置，然后进行第二道围檩施工并养护至设计强度，所述第二道围檩浇筑于所述ー圈钻孔灌注桩的内圈侧面上且与钻孔灌注桩固定连接，要保证圆环形的第二道围檩一次浇筑完成； 六、继续开挖土方，挖至第三道围檩标高位置，然后进行第三道围檩施工并养护至设计强度，所述第三道围檩浇筑于所述ー圈钻孔灌注桩的内圈侧面上且与钻孔灌注桩固定连接，要保证圆环形的第三道围檩一次浇筑完成； 七、继续开挖土方，挖至第η道围檩标高位置，然后进行第η道围檩施工并养护至设计强度，所述第η道围檩浇注于所述一圈钻孔灌注桩的内圈侧面上且与钻孔灌注桩固定连接，要保证圆环形的第η道围檩一次浇筑完成； ノ V、继续开挖土方，挖至坑底标高，然后进行垫层和底板施工。
4.如权利要求3所述的圆形深基坑无支撑施工方法，其特征在于在所述步骤一中三轴搅拌桩采用单侧挤压方式或跳打方式进行施工。
5.如权利要求3所述的圆形深基坑无支撑施工方法，其特征在于在进行所述步骤一之前，先进行场地平整和測量放线。
6.如权利要求3所述的圆形深基坑无支撑施工方法，其特征在于所述步骤五中开挖土方的方式是设置通到坑内的汽车坡道，采取从ー边开始，边退边开挖的方式，最后收ロ于汽车坡道与基坑边缘交界。
7.如权利要求6所述的圆形深基坑无支撑施工方法，其特征在于所述步骤六中开挖土方的方式是用挖机将土方运到基坑内靠近汽车坡道ー侧，长臂挖机停靠在基坑边的地面且靠近坡道ー侧取土并放在土方车上外运。
8.如权利要求7所述的圆形深基坑无支撑施工方法，其特征在于所述步骤七和步骤八中开挖土方的方式是采用中心岛开挖方式，用挖机将土方堆到基坑中间，用塔吊将土方吊至土方车外运。
9.如权利要求3所述的圆形深基坑无支撑施工方法，其特征在于除冠梁外的其余围檩皆在浇筑时设若干吊筋，并将吊筋焊接于钻孔灌注桩的主筋。
10.如权利要求3至9中任一项所述的圆形深基坑无支撑施工方法，其特征在于完整的施工方法是按下述步骤进行 一、场地平整三轴搅拌机施工前，必须先进行场地平整，清除施工区域的表层硬物和地下障碍； ニ、測量放线 a.根据建设単位提供的测点为基准点，布置现场测量控制点和标高控制点； b.测量控制点布置在基坑围护结构平面的圆心； c.对每一幅三轴搅拌桩、每ー根钻孔灌注桩均逐桩进行位置测放； d.三轴搅拌桩放中心轴线，再按圆开槽，然后测放中轴气孔为控制桩位； 三、三轴搅拌桩施工 a.根据三轴搅拌桩放线定位，采用挖机开挖导槽，导槽尺寸要求中心线两侧宽各O.5 O. 7米，深I. O I. 5米； b.设置定位型钢在垂直导槽方向放置两根下定位型钢，在平行导槽方向放置两根上定位型钢，根据桩机大小进行选择，在上定位型钢上作出标记，标记距离根据桩径进行选择，以便于施工中找桩位； c.桩机就位应根据圆形特征，每幅三轴桩调整步履走向，同时注意套打搭接，龙门立柱垂直度要确保桩机的垂直度< O. 004，桩机定位后再进行定位复核，偏差值小于5cm ； d.水泥衆制备水灰比为I.5 2. O,水泥采用P. 042. 5以上娃酸盐水泥,水泥掺入量为被搅拌加固土体质量的15% 23% ; e.钻进搅拌喷浆启动电机，桩机搅拌下沉，在下沉钻进喷浆时下沉速度为O.5m/min I. Om/min，喷浆量控制在总喷浆量的50% 70%，在桩底部分适当持续搅拌喷浆； f.提升搅拌喷浆提升搅拌喷浆时提升速度为I.Om/min 2. Om/min,喷浆量控制在总喷浆量的30% 50% ; g.桩机移位并就位，采取单侧挤压方式或者跳打方式进行施工，使三轴搅拌桩围成圆形的ー圈且连续； 四、钻孔灌注桩施工 a.根据控制点对钻孔灌注桩逐根进行位置测放； b.护筒埋设以桩位中心点为圆心，挖出比设计桩径大250mm 350mm的圆坑，将护筒垂直固定于桩位处进行校正，达到要求后四周用粘土填实，确保稳定，并做好记录进行复測； c.钻机安装就位钻机安装必须水平、周正和稳固，同时保证钻杆、转盘和护筒中心在同一铅垂线上； d.泥浆制备泥浆性能要求如下表 Γ1Ε1粘度(s) 注入孔ロ泥衆 SS I. 1518 22排出孔口泥浆 ≤ 1.320 26 e.钻进成孔根据设计桩型，选用钻机，进行钻进成孔施工，钻头直径应等于桩的设计直径，钻头锥形夹角应大于120°，施工中要经常核验钻头尺寸，发现磨损不达标时应及时修复或更换，保证成桩直径满足设计要求； f.一次清孔钻进至设计深度后，将钻具提离孔底O. 15m O. 25m，上下往复升降并低速回转，并全泵量冲孔，充分研磨孔底较大颗粒土块，待孔内返出浆液中无泥块可视为一次清孔完毕； g.下导管； h.二次清孔； i.浇筑混凝土，形成围成圆形且间隔的一圈钻孔灌注桩并位于所述一圈三轴搅拌桩之内； 五、三轴搅拌桩和钻孔灌注桩之间土体采用注浆加固； 六、表层土方开挖，进行第一道围檩施工并养护至设计强度，所述第一道围檩是冠梁且浇注于所述一圈钻孔灌注桩的桩顶且钻孔灌注桩的主筋上段置于冠梁内，要保证圆环形的冠梁一次烧筑完成； 七、第一道围檩标高至第二道围檩标高位置土方开挖设置通到坑内的汽车坡道，采取从一边开始，边退边开挖的方式，最后收口于汽车坡道与基坑边缘交界； 八、第二道围檩施工进行第二道围檩施工并养护至设计强度，要保证圆环形的第二道围檩及其以下的各道围檩皆一次浇筑完成，所述第二道围檩及其以下的各道围檩皆浇注于所述一圈钻孔灌注桩的内圈侧面上，且所述第二道围檩及其以下的各道围檩皆在浇筑时设若干吊筋和插筋，并将吊筋和插筋焊接于钻孔灌注桩的主筋； 九、第二道围檩标高至第三道围檩标高位置土方开挖用挖机将土方运到基坑内靠近汽车坡道一侧，长臂挖机停靠在基坑边的地面靠近坡道一侧取土并放在土方车上外运； 十、第三道围檩施工进行第三道围檩施工并养护至设计强度； 十一、第三道围檩标高至第四道围檩标高位置土方开挖采用中心岛开挖方式，用挖机将土方堆到基坑中间，用塔吊将土方吊至土方车外运； 十二、第四道围檩施工在第三道和第四道围檩之间中心岛土方外运的同时，进行第四道围檩施工并养护至设计强度； 十三、重复步骤十一和步骤十二； 十四、第η道围檩标高至坑底标高位置土方开挖采用中心岛开挖方式，用挖机将土方堆到基坑中间，用塔吊将土方吊至土方车外运； 十五、进行垫层和底板施工； 十六、进行主体施工。
全文摘要
本发明公开了一种圆形深基坑无支撑施工结构和施工方法，通过进行三轴搅拌桩施工、钻孔灌注桩施工、土体注浆加固、土方开挖、第一道围檩施工、继续土方开挖、下一道围檩施工、继续土方开挖、进行垫层和底板施工等步骤，得到一种主要由一圈三轴搅拌桩、一圈钻孔灌注桩和多道围檩构成的深基坑围护结构，该围护结构无任何支撑结构，利用了土体的拱形效应，降低了作用在围护结构上的土压力，同时也利用了围檩的拱形效应将外部荷载转化为作用在围檩的内部压力，充分发挥了混凝土抗压性能好的特点，而且由于没有支撑，也就省去了拆撑和换撑的过程，使得基坑围护费用降低、施工速度加快。
文档编号E02D5/36GK102635120SQ20121013456
公开日2012年8月15日 申请日期2012年5月4日 优先权日2012年5月4日
发明者张全胜 申请人:张全胜