一種雙排樁結(jié)合單排樁的基坑梯級支護方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙排樁結(jié)合單排樁的基坑梯級支護方法，沿基坑邊沿外側(cè)設(shè)置雙排支護樁；沿基坑邊沿內(nèi)側(cè)設(shè)置單排支護樁，單排支護樁與雙排支護樁中保持等距，單排支護樁樁頂?shù)陀陔p排支護樁樁頂；開挖雙排支護樁所圍土體至單排支護樁樁頂標高；開挖單排支護樁所圍土體至坑底設(shè)計標高；施工中部主體結(jié)構(gòu)；中部主體結(jié)構(gòu)與雙排支護樁間設(shè)置臨時鋼管支撐，去除坑底設(shè)計標高以上單排支護樁及土體；完成邊部主體結(jié)構(gòu)，拆除臨時鋼管支撐。本發(fā)明大大減少了基坑開挖過程中的內(nèi)支撐，降低了支護工程造價、縮短了支護施工工期與結(jié)構(gòu)施工工期、減少了固體廢棄物排放，同時梯級支護形式保證基坑滿足穩(wěn)定和變形，實現(xiàn)了施工過程的經(jīng)濟、快速和安全。
【專利說明】一種雙排粧結(jié)合單排粧的基坑梯級支護方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于巖土工程領(lǐng)域，更具體的說，是涉及一種適用于軟土地區(qū)大面積深基坑的支護方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國現(xiàn)代化城市建設(shè)進度的加快，大型綜合多功能建筑群不斷涌現(xiàn)，與之相配套的基坑面積也愈來愈大，越來越深。尤其在沿海軟土地區(qū)，這些大面積基坑給地下工程建設(shè)提出了很大的挑戰(zhàn)。
[0003]第一，當基坑開挖面積達4至9萬平方米時，設(shè)置一道或多道水平內(nèi)支撐，雖可較好地控制基坑開挖引起的支護結(jié)構(gòu)和周圍土體的變形，但也存在著造價高、工期長、支撐拆除后產(chǎn)生大量固體廢棄物排放等問題。(一道鋼筋混凝土水平支撐的工程量可達數(shù)千立方米，造價可達數(shù)百萬元甚至上千萬元。)
[0004]第二，對于采用大直徑環(huán)梁支護的基坑，環(huán)梁受力應(yīng)均勻，因此要求基坑均勻，從而使基坑難以根據(jù)實際工程需要進行分區(qū)開挖。但是，大面積基坑中分布有多幢高層建筑時，往往高層建筑的施工工期是最重要的，需要分區(qū)開挖施工。
[0005]第三，雖然一般的懸臂支護可以減小水平支撐，但隨著基坑深度的增大，尤其在軟土地區(qū)，單純的懸臂支護手段無法滿足變形、安全與穩(wěn)定的要求。例如，在軟土地區(qū)，雙排樁支護適用于挖深約IOm以內(nèi)基坑，單排樁結(jié)合反壓土適用于約挖深Sm以內(nèi)的基坑工程。
[0006]因此，研發(fā)一種適用于軟土地區(qū)超深、超大基坑，同時經(jīng)濟、快速、節(jié)能、安全的支護方法是目前市場發(fā)展的迫切需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的是常規(guī)懸臂型支護無法滿足軟土地區(qū)深基坑變形和穩(wěn)定要求的技術(shù)問題，提供一種雙排樁結(jié)合單排樁的基坑梯級支護方法，該方法能夠減少軟土地區(qū)大面積深基坑支護體系的內(nèi)支撐，實現(xiàn)基坑快速開挖、分區(qū)開挖。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下的技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0009]一種雙排樁結(jié)合單排樁的基坑梯級支護方法，該方法按照以下步驟進行:
[0010](I)沿基坑邊沿外側(cè)設(shè)置雙排支護樁，形成一級支護；
[0011](2)沿基坑邊沿內(nèi)側(cè)設(shè)置單排支護樁，形成二級支護，所述單排支護樁與所述雙排支護樁中前排樁保持等距且距離為4?6m，所述單排支護樁的樁頂?shù)陀谒鲭p排支護樁樁頂；
[0012](3)開挖所述雙排支護樁所圍土體至所述單排支護樁樁頂標高，形成一級開挖；
[0013](4)開挖所述單排支護樁所圍土體至坑底設(shè)計標高，保留單排支護樁和雙排支護樁之間土體，形成二級開挖；
[0014](5)施工中部主體結(jié)構(gòu),預(yù)留與邊部主體結(jié)構(gòu)連接構(gòu)造；
[0015](6)所述中部主體結(jié)構(gòu)與所述雙排支護樁間設(shè)置臨時鋼管支撐，去除坑底設(shè)計標高以上所述單排支護樁及土體；
[0016](7)完成邊部主體結(jié)構(gòu)并與所述中部主體結(jié)構(gòu)連接，拆除臨時鋼管支撐。
[0017]步驟(I)中形成一級支護的所述雙排支護樁采用鉆孔灌注樁，其樁徑為700?900mm，樁距為I?2m，樁頂標高位于地面附近，樁長為基坑開挖深度的2?2.5倍，前后排距2?4m ο
[0018]步驟(2)中形成二級支護的所述單排支護樁采用鉆孔灌注樁，其樁徑為700?900mm，樁距為900?1200mm，樁頂標高位于地面以下1/3?2/3的開挖深度，樁長為基坑開挖深度的I?1.5倍。
[0019]步驟(3)中的一級開挖完成后，所述單排支護樁樁頂設(shè)置頂圈梁，其梁高為500?1000m，其梁寬大于所述單排支護樁直徑200?250mm。
[0020]步驟(6)中的所述臨時支撐在所述雙排支護樁端略高于所述中部主體結(jié)構(gòu)端，傾斜角度為4?10度。
[0021]步驟(6)中的所述臨時鋼管支撐與所述中部主體結(jié)構(gòu)在樓板處連接，該樓板連接處設(shè)預(yù)埋件和局部加強配筋；所述臨時鋼管支撐與所述雙排支護樁通過圍檁連接。
[0022]本發(fā)明采用的技術(shù)方案主要選擇雙排樁和單排樁相結(jié)合的懸臂支護，大大減少了水平內(nèi)支撐，便于施工，免除了相應(yīng)的拆撐工序及固體廢棄物排放?；臃旨夐_挖，分級支護，每級開挖深度要小于總開挖深度，提高了基坑的穩(wěn)定性，減小了變形；雙排樁作為一級支護，實質(zhì)上可形成一個厚度不是很大的重力式擋土墻，同時又具有很高的抗拉與抗彎能力，從而維持基坑穩(wěn)定；單排樁作為二級支護，主要以其抗彎能力抵抗水土壓力。本發(fā)明將二者結(jié)合，使雙排樁和單排樁相共同作用，單排樁位于雙排樁被動區(qū)，比常規(guī)被動區(qū)土體或反壓土具有更高的強度和剛度，提高了支護體系的工作性能。
[0023]本發(fā)明的有益效果是:
[0024](一)本發(fā)明采用分級開挖基坑，分級支護，雙排樁作為一級支護，單排樁作為二級支護，每級開挖深度要小于總開挖深度，提高了基坑的穩(wěn)定性，減小了變形，降低了風險。
[0025](二)本發(fā)明雙排樁結(jié)合單排樁支護，二者相共同作用，單排樁位于雙排樁被動區(qū)，比常規(guī)被動區(qū)土體或反壓土具有更高的強度和剛度，提高了支護體系的工作性能，克服了軟土深基坑中，常規(guī)懸臂支護不滿足變形和穩(wěn)定要求的問題。
[0026](三)本發(fā)明中提出了雙排樁結(jié)合單排樁的懸臂支護系統(tǒng)的優(yōu)化布置與優(yōu)化尺寸，包括:作為一級支護的雙排支護樁與作為二級支護的單排支護樁的距離為4?6m，雙排支護樁樁長約為基坑開挖深度的2?2.5倍，前后排距2?4m ;單排支護樁樁頂位于地面標高以下1/3?2/3的基坑開挖深度，樁長約為基坑開挖深度I?1.5倍；該優(yōu)化方案下，一級支護和二級支護水平間距、豎向布置及插入深度合理，兩級支護間土體既能充分發(fā)揮被動土壓力，維持一級支護穩(wěn)定，又能適當將部分土壓傳遞到二級支護，使兩級支護形成剛度較大的聯(lián)合工作體系，最大水平變形小于5%。的基坑開挖深度；此外，在該方案保證二級支護始終切斷一級支護最不利破壞面，從而大大提高了體系的穩(wěn)定性和安全性。綜上，上述優(yōu)化方案能夠保證體系發(fā)揮有益效果，保證基坑的安全和正常使用，同時保證基坑的經(jīng)濟性和施工的方便性。
[0027](四)本發(fā)明采用雙排樁結(jié)合單排樁的懸臂支護系統(tǒng)，大大減少了水平內(nèi)支撐，特別是免除了目前大量使用的混凝土內(nèi)撐，降低了成本；同時作業(yè)空間大，便于快速施工，免除了混凝土內(nèi)撐拆撐工序，縮短了工期；從環(huán)保節(jié)能角度，減少了混凝土固體廢棄物排放。
[0028](五)本發(fā)明采用雙排樁結(jié)合單排樁的懸臂支護系統(tǒng)，克服了對于大面積基坑采用環(huán)梁水平支撐、分區(qū)開挖易造成支撐受力不均的問題；構(gòu)造簡單，可靈活進行分區(qū)土體開挖，降低施工難度和風險。
[0029](六)本發(fā)明僅在施工后期時在基坑邊部設(shè)置臨時鋼管支撐，不但內(nèi)撐面積大大減小，而且采用鋼管支撐，拆撐工序比混凝土撐靈活、簡單和快速，可回收反復(fù)使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是本發(fā)明所提供的基坑梯級支護方法中分級支護施工狀態(tài)示意圖；
[0031]圖2是本發(fā)明所提供的基坑梯級支護方法中一級開挖施工狀態(tài)示意圖；
[0032]圖3是本發(fā)明所提供的基坑梯級支護方法中二級開挖施工狀態(tài)示意圖；
[0033]圖4是本發(fā)明所提供的基坑梯級支護方法中中部主體結(jié)構(gòu)施工狀態(tài)示意圖；
[0034]圖5是本發(fā)明所提供的基坑梯級支護方法中邊部開挖施工狀態(tài)示意圖；
[0035]圖6是本發(fā)明所提供的基坑梯級支護方法中邊部主體施工狀態(tài)示意圖。
[0036]圖中:1，雙排支護樁；2，單排支護樁；3，頂圈梁；4，連梁；5，回填樁孔；6，坑底設(shè)計標聞；7，一級開挖標聞；8，地面標聞；9,中部主體結(jié)構(gòu)；10，樓板；11，圍彳票；12,臨時鋼管支撐；13，邊部主體結(jié)構(gòu)；14，外墻與支護回填縫。
【具體實施方式】
[0037]為能進一步了解本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點及效果，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下:
[0038]一、一級支護(雙排支護樁I)施工
[0039]如圖1所示，沿基坑邊沿外側(cè)設(shè)置雙排支護樁1，形成一級支護。雙排支護樁I為鉆孔灌注樁，其樁頂標高位于地面標高8位置，樁徑為700?900mm，樁距為I?2m，樁長約為基坑開挖深度的2?2.5倍,前后排距2?4m。
[0040]在軟土地區(qū)一般采用濕法作業(yè)，該步驟具體施工要點如下:
[0041](I)用施工前必須試成孔，數(shù)量不得少于2個，以便核對地質(zhì)資料，檢驗所選的設(shè)備、機具、施工工藝以及技術(shù)要求是否合適。如不能滿足設(shè)計要求時，應(yīng)擬定補救技術(shù)措施，重新選擇施工工藝。
[0042](2)成孔。樁位軸線和垂直軸線不宜超過50mm，垂直度偏差不宜大于0.5%。成孔須一次完成，中間不能間斷。成孔完畢至灌注混凝土的間隔時間不大于24h。
[0043](3)清孔。完成成孔后，在灌注混凝土之前，應(yīng)進行清孔。第一次清孔在成孔完畢后立即進行；第二次清孔在下放鋼筋籠和灌注混凝土導(dǎo)管安裝完畢后進行。
[0044](4)鋼筋籠施工。鋼筋籠宜分段制作，起吊、運輸和安裝中防止變形。
[0045](5)水下混凝土灌注。要特別注意孔壁護壁問題；當樁距較小時，通常采用跳孔法施工。
[0046](6)樁頂設(shè)置頂圈梁3，其梁高為500?1000mm，梁寬大于雙排支護樁I樁直徑200?250mm，雙排支護樁I的縱筋深入梁內(nèi)；前后排樁的頂圈梁3采用連梁4連接，連梁4截面寬500?600mm，連梁4截面高與頂圈梁3等高，連梁4的間距I?2m。[0047]二、二級支護(單排支護樁2)施工
[0048]如圖1所示，沿基坑邊沿內(nèi)側(cè)設(shè)置單排支護樁2，樁頂標高低于雙排支護樁1，且與雙排支護樁I保持等距，形成二級支護。單排支護樁2為鉆孔灌注樁，其樁徑為700?900mm,樁距為900?1200mm，樁頂位于地面標高8以下1/3?2/3的基坑開挖深度，樁長約為基坑開挖深度I?1.5倍。作為一級支護的雙排支護樁I中的前排樁與作為二級支護的單排支護樁2的距離為4?6m。
[0049]該步驟具體施工時應(yīng)注意以下幾點:
[0050]( I)單排支護樁2的灌注樁施工要點與上述雙排支護樁I的相關(guān)部分相同，二者可同時施工。
[0051](2)單排支護樁2的樁頂高位于地面標高8以下1/3?2/3的基坑開挖深度，灌注土時超灌200?300臟。
[0052](3)單排支護樁2的樁頂以上樁孔，于回填樁孔5中采用干砂回填至標高。
[0053]三、一級開挖
[0054]如圖2所示，該步驟主要施工順序及要點如下:
[0055]( I)待雙排支護樁I和單排支護樁2達到強度后，開挖雙排支護樁I所圍土體至至一級開挖標高7處(即挖除基坑范圍內(nèi)、單排支護樁2樁頂標高以上土體)，形成一級開挖。
[0056]開挖過程中，一級支護外側(cè)禁止堆載、重型車輛等過大的超載，以保持基坑穩(wěn)定。
[0057](2)完成開挖后，鑿除單排支護樁2超灌部分，使樁頂達到設(shè)計標高。
[0058](3)單排支護樁2樁頂設(shè)頂圈梁3，做法同雙排支護樁I樁頂圈梁3。
[0059]四、二級開挖
[0060]如圖3所示，該步驟主要施工要點如下:
[0061]( I)開挖單排支護樁2所圍土體至坑底設(shè)計標高6，形成二級開挖。此時，基坑邊部呈階梯狀。
[0062](2)保留單排支護樁2和雙排支護樁I之間土體，使單排支護樁2和雙排支護樁I共同發(fā)揮支護作用；該部分土體上部禁止堆載、重型車輛等過大的超載，以保持基坑穩(wěn)定。
[0063]五、中部主體結(jié)構(gòu)9施工
[0064]如圖4所示，該步驟主要施工要點如下:
[0065](I)施工中部主體結(jié)構(gòu)9，預(yù)留與邊部主體結(jié)構(gòu)13連接構(gòu)造。
[0066](2)后續(xù)需架設(shè)臨時鋼管支撐12的樓板10部位，設(shè)置預(yù)埋件和局部加強配筋。
[0067]六、設(shè)臨時鋼管支撐12，去除坑底設(shè)計標高6以上的單排支護樁2和土體
[0068]如圖5所示，該步驟主要施工順序及要點如下:
[0069](I)中部主體結(jié)構(gòu)9與雙排支護樁I間設(shè)置臨時鋼管支撐12，通常豎向間隔3?4m設(shè)置一道臨時鋼管支撐12。其中，中部主體結(jié)構(gòu)9與雙排支護樁I間的支撐為臨時鋼管支撐12,可重復(fù)使用,鋼管壁厚為16mm,直徑為609mm,臨時鋼管支撐12在雙排支護樁I端略高于中部主體結(jié)構(gòu)9端，傾斜角度為4?10度。臨時鋼管支撐12與中部主體結(jié)構(gòu)9在樓板10處連接，樓板10連接處設(shè)預(yù)埋件和局部加強配筋；臨時鋼管支撐12與雙排支護樁I通過圍檁11連接。
[0070](2)去除坑底設(shè)計標高6以上單排支護樁2及土體。
[0071]七、完成邊部主體結(jié)構(gòu)13，并拆除臨時鋼管支撐12[0072]如圖6所示，該步驟主要施工要點如下:
[0073](I)完成邊部主體結(jié)構(gòu)13，包括澆筑底板、施工外墻和樓板10等，完成與中部主體結(jié)構(gòu)9的連接，最后注意完成外墻與支護回填縫14的土方回填。
[0074](2)隨著周圍主體結(jié)構(gòu)施工，臨時鋼管支撐12由下至上逐步拆撐。
[0075]為驗證雙排樁結(jié)合單排樁的基坑梯級支護方法的適用性和實際效益，選取兩個基坑工程實例進行模擬分析。研究表明，該方法可有效控制變形，減小施工工期，降低施工成本。兩個研究實例的具體情況如下所述:
[0076]研究實例I
[0077]研究材料:某工程擬建場地分布8棟高層民用住宅，為整體地下室。基坑平面尺寸達到200mX 160m，基坑開挖面積超過3萬m2，屬于軟弱地質(zhì)中的大面積深基坑。坑外地面標高8為3.837m，總開挖深度達到11.5m，超過了設(shè)置雙排樁的適宜深度。同時業(yè)主希望高層分批施工，即2棟首先施工，并達到售樓條件，再施工其他高層住宅。
[0078]采用了本發(fā)明的雙排樁結(jié)合單排樁的基坑梯級支護方法，其中一級支護雙排支護樁I為鉆孔灌注樁，樁頂標高位地面下0.5m,樁徑900mm，樁距1.6m,樁長為22m，前后排距4m。二級支護單排支護樁2采用鉆孔灌注樁，樁徑700mm，樁距900mm，樁頂位于地面以下
6.3m，樁長13m。雙排支護樁I與單排支護樁2的距離為6m。
[0079]模擬研究表明，若采用雙排樁結(jié)合單排樁的基坑梯級支護方法，該基坑最大水平位移為41mm，基坑變形較?。煌瑫r由于施工場地大，相比傳統(tǒng)內(nèi)撐方案工期縮短約4個月；建筑可分批施工，可達到業(yè)主“分批銷售，分批施工”的要求，能夠取得顯著的經(jīng)濟效益。
[0080]研究實例2
[0081]研究材料:某工程本期擬建物包括13棟高層，整體地下室，地下室局部地下二層，其它部位地下一層；開挖深度6.8?11.Sm，基坑支護面積約6萬m2，屬于高水位軟土地區(qū)大面積深基坑。該工程各邊均緊鄰道路，基坑開挖過程中必須嚴格控制變形。制定基坑支護方案時，考慮到基坑中有10余幢百米級的高層建筑工期要求非常緊。因此，如采用常規(guī)設(shè)置大面積鋼筋混凝土水平支撐的形式，存在支撐造價高、工期(包括支撐施工和拆除)長、高層建筑竣工日期延后等缺點。
[0082]因此，采用了本發(fā)明的雙排樁結(jié)合單排樁的基坑梯級支護方法。該基坑的某剖面開挖深度為11.8m，其中一級支護雙排支護樁I為鉆孔灌注樁，樁徑900mm，樁頂標高位地面下0.5m,樁長為25m，樁距L 6m,前后排距3.6m。二級支護單排支護樁2采用鉆孔灌注樁，樁徑700mm,樁距900mm,樁頂位于地面以下6m,樁長12m。雙排樁與單排樁的距離為6m。
[0083]模擬研究表明，若采用雙排樁結(jié)合單排樁的基坑梯級支護方法，該基坑最大水平位移為53_，可有效控制了基坑變形，對鄰近道路及管線影響小。此外，施工便捷，相比傳統(tǒng)內(nèi)撐方案工期縮短約半年，支護費用降低近I千萬元。
[0084]盡管上面結(jié)合附圖和優(yōu)選實施例對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可以作出很多形式的具體變換，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙排樁結(jié)合單排樁的基坑梯級支護方法，其特征在于，該方法按照以下步驟進行: (I)沿基坑邊沿外側(cè)設(shè)置雙排支護樁，形成一級支護；(2 )沿基坑邊沿內(nèi)側(cè)設(shè)置單排支護樁，形成二級支護，所述單排支護樁與所述雙排支護樁中前排樁保持等距且距離為4?6m，所述單排支護樁的樁頂?shù)陀谒鲭p排支護樁樁頂； (3)開挖所述雙排支護樁所圍土體至所述單排支護樁樁頂標高，形成一級開挖； (4)開挖所述單排支護樁所圍土體至坑底設(shè)計標高，保留所述單排支護樁和所述雙排支護樁之間土體，形成二級開挖； (5)施工中部主體結(jié)構(gòu),預(yù)留與邊部主體結(jié)構(gòu)連接構(gòu)造； (6)所述中部主體結(jié)構(gòu)與所述雙排支護樁間設(shè)置臨時鋼管支撐，去除坑底設(shè)計標高以上所述單排支護樁及土體； (7)完成邊部主體結(jié)構(gòu)并與所述中部主體結(jié)構(gòu)連接，拆除臨時鋼管支撐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙排樁結(jié)合單排樁的基坑梯級支護方法，其特征在于，步驟(I)中形成一級支護的所述雙排支護樁采用鉆孔灌注樁，其樁徑為700?900mm，樁距為I?2m,樁頂標高位于地面附近,樁長為基坑開挖深度的2?2.5倍,前后排距2?4m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙排樁結(jié)合單排樁的基坑梯級支護方法，其特征在于，步驟(2)中形成二級支護的所述單排支護樁采用鉆孔灌注樁，其樁徑為700?900mm，樁距為900?1200mm，樁頂標高位于地面以下1/3?2/3的開挖深度，樁長為基坑開挖深度的I?1.5倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙排樁結(jié)合單排樁的基坑梯級支護方法，其特征在于，步驟(3)中的一級開挖完成后，所述單排支護樁樁頂設(shè)置頂圈梁，其梁高為500?1000m，其梁寬大于所述單排支護樁直徑200?250mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙排樁結(jié)合單排樁的基坑梯級支護方法，其特征在于，步驟(6)中的所述臨時支撐在所述雙排支護樁端略高于所述中部主體結(jié)構(gòu)端，傾斜角度為4?10度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙排樁結(jié)合單排樁的基坑梯級支護方法，其特征在于，步驟(6)中的所述臨時鋼管支撐與所述中部主體結(jié)構(gòu)在樓板處連接，該樓板連接處設(shè)預(yù)埋件和局部加強配筋；所述臨時鋼管支撐與所述雙排支護樁通過圍檁連接。
【文檔編號】E02D17/04GK103510526SQ201310500430
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月22日
【發(fā)明者】刁鈺, 鄭剛 申請人:天津大學(xué)