CN112554198B - 紧邻高层建筑物的深基坑防护结构的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种紧邻高层建筑物的深基坑防护结构的施工方法，其包括如下步骤，S1、小直径钢管桩施工：深基坑开挖前，于建筑物基础与基坑外侧的围护结构之间施工小直径钢管桩；S2、桩顶冠梁施工：于小直径钢管桩的顶部施工桩顶冠梁，将单桩小直径钢管桩约束成一个整体受力结构；S3、地基加固桩施工：于小直径钢管桩与建筑物之间，在建筑物的底部以斜向角度30°～60°朝向建筑物正下方钻孔，以避开建筑物基础，之后于钻孔内注入套壳料，再下放袖阀管，最后进行静压注浆施工；S4、钢管混凝土柱施工；S5、结构板施工；S6、支撑体系施工。采用本发明方法可提高深基坑的支护能力，可有效保证侧靠基坑围护墙的高层建筑物的安全，以防止高层建筑物发生沉降、引起结构变形、裂缝，甚至出现建筑物坍塌等问题。

Description

紧邻高层建筑物的深基坑防护结构的施工方法

技术领域

本发明涉及一种侧靠深基坑建筑物的地基加固的技术领域，具体涉及一种紧邻高层建筑物的深基坑防护结构的施工方法。

背景技术

随着我国城市化进程不断加速，城市中深基坑工程日益增多。新建深基坑紧靠高层建筑物的工程逐步增加，深基坑施工过程中与建筑物之间将不可避免发生动态的相互作用，当深基坑因气候、地质、时间效应等原因导致既有围护结构难以满足周边建筑物侧压力要求时，将导致建筑物发生沉降、引起结构变形、裂缝，甚至出现建筑物坍塌等问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种紧邻高层建筑物的深基坑防护结构的施工方法，采用本发明方法可提高深基坑的支护能力，可有效保证侧靠基坑围护墙的高层建筑物的安全，以防止高层建筑物发生沉降、引起结构变形、裂缝，甚至出现建筑物坍塌等问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案。

紧邻高层建筑物的深基坑防护结构的施工方法，其特征在于包括如下步骤：

S1、小直径钢管桩施工

深基坑开挖前，于建筑物基础与基坑外侧的围护结构之间施工小直径钢管桩；

S2、桩顶冠梁施工

于小直径钢管桩的顶部施工桩顶冠梁，将单桩小直径钢管桩约束成一个整体受力结构，使小直径钢管桩受到侧向力时，由单桩受力转变为群桩受力；小直径钢管桩受到侧向力时，桩顶冠梁和桩顶基岩段分别起到支座的作用，使悬臂结构变为简支结构，大大提升桩身抗剪力，进一步提高桩体侧向抗滑移能力；

S3、地基加固桩施工施工

采用袖阀管补偿注浆工艺施工地基加固桩，即于小直径钢管桩与建筑物之间，在建筑物的底部以斜向角度30°~60°朝向建筑物正下方钻孔，以避开建筑物基础，减小对基础底部原状土体的扰动，避免土体受力稳定状态改变和强度损失过大，进而影响建筑物地基的承载力，之后于钻孔内注入套壳料，再下放袖阀管，最后进行静压注浆施工，改良土体性能，提升土体强度，进一步建筑物基础承载力；

S4、钢管混凝土柱施工

于深基坑的中心位置施工钢管混凝土柱，钢管混凝土柱锚入基岩内确保单桩竖向承载力，为结构板提供支座和竖向支撑力，同时可减小结构板跨距，提升结构板稳定性；其中，钢管混凝土柱由永久桩和锚入永久桩中的临时钢管柱组成；临时钢管柱锚入永久桩中长度不少于4 m，临时钢管柱的锚入段外壁设置栓钉，以提升锚固力，增强锚固效果，且临时钢管柱的桩周回填透水易密实材料；

S5、结构板施工

于深基坑的顶部施工结构板，起到多道水平支撑的作用，为围护结构提供极大的水平支撑力，提高基坑内围护结构的侧向抗变形能力，以将钢管混凝土柱和深基坑内的围护结构、格构柱、支撑系统连接形成整体；

S6、支撑体系施工

于深基坑内分层施工混凝土支撑，于钢管混凝土柱与格构柱之间设置剪刀撑、连系梁，使独立支撑结构形成支撑体系，极大的提高支撑体系抗变形能力。

作为具体技术方案，所述步骤S1小直径钢管桩施工中，小直径钢管桩采用分段、跳排、间隔跳桩的施工工艺；其中，小直径钢管桩的外侧距深基坑外侧的围护结构的距离不小于50 cm，以保证刚性小直径钢管桩与刚性围护结构之间的柔性土体的完整性，使基坑开挖时产生的扰动通过柔性土体时形成一定的缓冲，降低对建筑物基础的干扰，减小沉降；同时柔性土体具有可塑性，基坑内土体卸载时，基坑外建筑物产生的侧向力和基坑外土压力对围护结构将产生变形，柔性土体的存在和其可塑性可减小基坑变形量，同时当基坑内支撑强度达到设计值后，可使围护结构变形量回溯一定范围，进一步稳定基坑内支撑体系；小直径钢管桩的桩长锚入临近基坑底不少于1 m；小直径钢管桩的桩间距和排距为桩直径的2～3倍，并采用梅花型布设，以确保锚固力和桩体稳定性。

作为具体技术方案，所述步骤S1小直径钢管桩施工中，小直径钢管桩底部2~5 m的锚固段采用梅花型布设注浆孔，浆液选用水泥-水玻璃双浆液，浆液计算扩散半径同桩间距，注浆采取多次间隔的方式。

作为具体技术方案，所述步骤S1小直径钢管桩施工中，小直径钢管桩中所使用钢管的直径d大于等于95 mm、小于等于127 mm，所使用钢管的的壁厚不少于8 mm。

作为具体技术方案，所述步骤S1小直径钢管桩施工中，当深基坑的深度超过20 m时，小直径钢管桩的设置排数不少于3排，当深基坑的深度小于20 m时，小直径钢管桩排数不少于2排。

作为具体技术方案，所述步骤S2桩顶冠梁施工中，于小直径钢管桩中钢管的外壁上下单面焊接 “L”型钢筋，并将“L”型钢筋遇桩顶冠梁的主筋焊接，以确保钢管桩与冠梁有效性连接和受力稳固，桩顶冠梁与深基坑中已施工冠梁同标高同厚度，并通过植筋将二者连接成整体，以提升抗侧向力能力；同时，控制小直径钢管桩中钢管顶露出桩顶冠梁的梁面50～100 mm，可便于二次浇筑。

作为具体技术方案，所述步骤S3地基加固桩施工中，钻孔的起始位置距建筑物不少于1 m、不大于2 m。

作为具体技术方案，所述步骤S4钢管混凝土柱施工中，永久桩直径大于等于围护结构中围护墙或桩的直径，永久桩的基底锚固深度和混凝土标号同围护结构中的围护墙或桩；临时钢管柱直径大于等于600 mm，小于等于800 mm，钢管内浇筑水下混凝土，标号同围护结构中的围护墙或桩。

作为具体技术方案，所述步骤S5结构板施工中，当建筑物所邻近深基坑的长度大于54 m时，结构板采用跳段法施工，结构板的跳段部分采用顺作法施工，其它部分采用逆作法施工，且逆作法施工的结构板内增设一根暗梁，包裹并连接钢管混凝土柱和格构柱。

作为具体技术方案，所述步骤S6支撑体系施工中，剪刀撑采用I型工字钢。

本发明有益效果：

本发明针对深基坑施工过程中紧靠建筑物出现微沉降的情况，采用小直径钢管桩、地基加固桩，加固建筑基础周边土体，提高整体强度，结合基坑内顶板逆作、多重支护体系，提升基坑内支护能力，减小建筑物沉降、防止开裂和倾斜，在节约工程造价的同时，还绿色环保，占用场地小并提高了深基坑开挖效率，有效保证了建筑物安全。

附图说明

图1是本发明防护结构的施工示意图；

图2为本发明防护结构中钢管混凝土柱与格构柱的连系图；

图3为图1中A处的放大示意图；

上述图中各标识的含义为：1-小直径钢管桩、2-桩顶冠梁、3-地基加固桩、4-钢管混凝土柱、401-永久桩、402-临时钢管柱、5-结构板、6-混凝土支撑、7-冠梁、8-围护结构、9-格构柱、10-建筑物基础、11-深基坑、12-建筑物、13-剪刀撑、14-连系梁。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

紧邻高层建筑物的深基坑防护结构的施工方法，请参阅图1至图3，包括如下步骤：

S1、小直径钢管桩施工

深基坑开挖前，于建筑物基础10与基坑外侧的围护结构8之间施工小直径钢管桩1，具体包括如下步骤：

1）进行场地清理、管线调查、搭设作业平台、测量桩位位置；

2）钻机就位成孔及孔内清孔

其中，钻机每进尺2 m接一次钻杆，并采用膨润土泥浆护壁，防止塌孔；小直径钢管桩1外侧距围护结构不少于50 cm，以保证柔性土体的完整性，减小基坑开挖对建筑物基础的扰动；

3）吊装钢管桩

其中，基坑深度超过20 m时，小直径钢管桩排数不应少于3排，基坑深度小于20 m时，小直径钢管桩排数不应少于2排；小直径钢管桩采用“分段、跳排、间隔跳桩”工艺；钢管直径d大于等于95 mm、小于等于127 mm，壁厚不少于8 mm；小直径钢管桩的桩间距和排距为桩直径d的2.5倍，并梅花型布设；小直径钢管桩的桩长锚入临近基坑底不少于1 m，确保锚固力和桩体稳定性；小直径钢管桩的底部2~5 m锚固段梅花型布设注浆孔，浆液选用水泥-水玻璃双浆液，浆液计算扩散半径同桩间距；

4）注双浆液至上口翻浆

其中，小直径钢管桩的钢管顶露出桩顶冠梁2的顶面50～100 mm，以便接入注浆管；注浆压力为0.6～1.0 Mpa，扩散半径为0.25 m，水灰比控制在0.6:1～1:1之间；注浆采取多次间隔的方式，平均3～5次，结束标准为管顶冒浆；

S2、桩顶冠梁施工

于小直径钢管桩1的顶部施工桩顶冠梁2，将单桩小直径钢管桩1约束成一个整体受力结构，具体包括如下步骤：

1）测量放样

2）人工清除钢管桩桩头

桩顶冠梁施工之前，小直径钢管桩1内水泥浆强度达到30 Mpa以上时方可进行清除桩头作业，且控制小直径钢管桩1的钢管顶露出桩顶冠梁2的顶面50～100 mm，以用于后期二次注浆；

3）浇筑混凝土垫层

4）砌筑砖胎膜

5）水泥砂浆抹面

6）钢筋绑扎

其中，于小直径钢管桩1中钢管的外壁上下单面焊接 “L”型钢筋，并将“L”型钢筋遇桩顶冠梁2的主筋焊接，确保钢管桩与冠梁有效性连接和受力稳固；

7）混凝土浇筑

控制桩顶冠梁2与冠梁7同标高且同厚度，并通过植筋将二者连接成整体，以提升抗侧向力能力；

8）养护

S3、地基加固桩施工

采用袖阀管补偿注浆工艺施工地基加固桩3，即于小直径钢管桩1与建筑物12之间，在建筑物12的底部以斜向角度30°~60°朝向建筑物12正下方钻孔，以避开建筑物基础10，之后于钻孔内注入套壳料，再下放袖阀管，最后进行静压注浆施工，具体包括如下步骤：

1）测量放出孔位

其中，钻孔的起始位置距建筑物12不少于1 m、不大于2 m；

2）钻机就位

3）斜向成孔

于小直径钢管桩1与建筑物12之间，施作5排φ50袖阀管，间距1.0 m，排距0.5 m，梅花型布置，注浆管为钻有直径为6 mm的泄浆孔的PVC管；孔位确定后，钻机进场就位，在建筑物12的底部以斜向角度30°~60°朝向建筑物12正下方钻孔，以避开建筑物基础10；

4）注入套壳料

浆液水灰比1:1，注浆范围为残积砂质粘性土（硬塑）以下1 m；套壳料置换孔内泥浆后立即插入袖阀管，上部要高出地面20 cm；套壳料养护5-7天，强度达到0.3～0.5 MPa后注浆；

5）下放袖阀管

6）注浆

S4、钢管混凝土柱施工

于深基坑11的中心位置施工钢管混凝土柱4，具体包括如下步骤：

1）桩位放样

钢管混凝土柱4的纵向间距同基坑砼支撑间距，钢管混凝土柱4设置于深基坑11的中心位置（基坑宽二分之一位置处），以给结构板提供支座和竖向支撑力，减小结构板跨距，提升结构板稳定性；

2）埋设护筒;

使用全站仪测定桩位，开挖护筒孔，采用1.5 m以上钢护筒；

3）钻机就位钻孔

4）成孔完毕清孔

5）成孔检查

6）钻机移位

7）吊放钢管柱

吊放前需要复核孔径，桩位容许偏差不大于50 mm，桩身垂直度偏差不大于1/300；钢管混凝土柱4由永久桩和锚入永久桩中的临时钢管柱组成；永久桩直径大于等于围护结构8中的围护墙或桩的直径，永久桩基底的锚固深度和混凝土标号同围护结构8中的围护墙或桩，临时钢管柱锚入永久桩中长度不少于4 m，临时钢管柱的锚入段外壁设置栓钉，栓钉长100 mm，间距150 mm，每断面不少于12个；

8）下放导管

9）浇筑混凝土

浇筑水下混凝土，标号同围护结构8中围护墙或桩；

10）拆除导管

11）固定钢管柱待桩基初凝

12）内浇钢管柱混凝土

结构板增设一道暗梁，连接格构柱和钢管混凝土柱；采用环形刚板连接钢管混凝土柱及暗梁底主筋，钢筋笼连接钢管混凝土柱和暗梁顶主筋，钢筋笼插入钢管混凝土柱中不少于1200 mm，钢筋笼与暗梁顶主筋锚固长度为不少于400 mm；临时钢管柱的桩周回填碎石夹砂等透水易密实材料；

S5、结构板施工

于深基坑11的顶部施工结构板5，以将钢管混凝土柱4和深基坑11内的围护结构8、格构柱9、支撑体系连接形成整体，具体包括如下步骤：

1）土方开挖至顶板底

2）凿除地连墙

施工前凿除部分围护墙或桩，深300 mm，高度同结构板厚度；凿除时保留接头处工字钢，工字钢内混凝土清除干净，采用“L”型钢筋与工字钢进行双面焊接；

3）植筋

凿除地连墙部分进行植筋施工，采用电锤成孔，钻孔孔径d+4～8 mm（d为钢筋直径）；围护墙或桩上下植入两排锚固筋，锚固筋直径与结构板横向主筋相同，锚固筋长度不少于300 mm，锚固筋与结构板主筋单面焊连接；水平孔植筋用Φ6细钢筋配合托胶板（干净木板）往孔内捣胶，钢筋采用旋转或手锤击打方式入孔；

4）开挖下翻梁及侧墙沟槽

5）浇筑混凝土垫层

6）砌筑下翻梁及侧墙砖模

单块结构板长度不少于18 m，不大于25 m，结构板块数的设置以建筑物所邻近深基坑11的长度为依据，同时当建筑物所邻近深基坑11的长度大于54 m时，结构板采用跳段法施工，结构板的跳段部分采用顺作法施工，其它部分采用逆作法施工，且逆作法施工的结构板内增设一根暗梁，包裹并连接钢管混凝土柱4和格构柱9；

7）防水施工

在顶板深入两侧围护结构300 mm，高800 mm的位置上下各预埋注浆管，在与围护结构接触的部位施作水泥基渗透结晶型防水材料；结构板和侧墙全断面预埋钢板止水带、可全新断面注浆的注浆管及钢筋接驳器；

8）绑扎顶板钢筋

9）安装端模

10）浇筑混凝土

11）养护

S6、支撑体系施工

于深基坑11内分层施工混凝土支撑6，于钢管混凝土柱4与格构柱9之间设置剪刀撑13、连系梁14，使独立支撑结构形成支撑体系。

Claims (10)

1.紧邻高层建筑物的深基坑防护结构的施工方法，其特征在于包括如下步骤：

S1、小直径钢管桩施工

深基坑开挖前，于建筑物基础（10）与基坑外侧的围护结构（8）之间施工小直径钢管桩（1）；其中，小直径钢管桩（1）的外侧距深基坑（11）外侧的围护结构（8）的距离不小于50 cm；小直径钢管桩（1）的桩长锚入临近基坑底不少于1 m；

S2、桩顶冠梁施工

于小直径钢管桩（1）的顶部施工桩顶冠梁（2），将单桩小直径钢管桩（1）约束成一个整体受力结构；其中，于小直径钢管桩（1）中钢管的外壁上下单面焊接 “L”型钢筋，并将“L”型钢筋遇桩顶冠梁（2）的主筋焊接，且桩顶冠梁与深基坑中已施工冠梁同标高同厚度，并通过植筋将二者连接成整体；

S3、地基加固桩施工

采用袖阀管补偿注浆工艺施工地基加固桩（3），即于小直径钢管桩（1）与建筑物（12）之间，在建筑物（12）的底部以斜向角度30°~60°朝向建筑物（12）正下方钻孔，以避开建筑物基础（10），之后于钻孔内注入套壳料，再下放袖阀管，最后进行静压注浆施工；

S4、钢管混凝土柱施工

于深基坑（11）的中心位置施工钢管混凝土柱（4）；其中，钢管混凝土柱（4）由永久桩（401）和锚入永久桩（401）中的临时钢管柱（402）组成；临时钢管柱（402）锚入永久桩（401）中长度不少于4 m，临时钢管柱（402）的锚入段外壁设置栓钉，且临时钢管柱（402）的桩周回填透水易密实材料；

S5、结构板施工

于深基坑（11）的顶部施工结构板（5），以将钢管混凝土柱（4）和深基坑（11）内的围护结构（8）、格构柱（9）、支撑体系连接形成整体；

S6、支撑体系施工

于深基坑内分层施工混凝土支撑（6），于钢管混凝土柱（4）与格构柱（9）之间设置剪刀撑（13）、连系梁（14），使独立支撑结构形成支撑体系。

2.如权利要求1所述的紧邻高层建筑物的深基坑防护结构的施工方法，其特征在于所述步骤S1小直径钢管桩施工中，小直径钢管桩（1）采用分段、跳排、间隔跳桩的施工工艺；小直径钢管桩（1）的桩间距和排距为桩直径的2～3倍，并采用梅花型布设。

3.如权利要求2所述的紧邻高层建筑物的深基坑防护结构的施工方法，其特征在于所述步骤S1小直径钢管桩施工中，小直径钢管桩（1）底部2~5 m的锚固段采用梅花型布设注浆孔，浆液选用水泥-水玻璃双浆液，浆液计算扩散半径同桩间距，注浆采取多次间隔的方式。

4.如权利要求1所述的紧邻高层建筑物的深基坑防护结构的施工方法，其特征在于所述步骤S1小直径钢管桩施工中，小直径钢管桩（1）中所使用钢管的直径d大于等于95 mm、小于等于127 mm，所使用钢管的壁厚不少于8 mm。

5.如权利要求1所述的紧邻高层建筑物的深基坑防护结构的施工方法，其特征在于所述步骤S1小直径钢管桩施工中，当深基坑（11）的深度超过20 m时，小直径钢管桩（1）的设置排数不少于3排，当深基坑（11）的深度小于20 m时，小直径钢管桩排数不少于2排。

6.如权利要求1所述的紧邻高层建筑物的深基坑防护结构的施工方法，其特征在于所述步骤S2桩顶冠梁施工中，控制小直径钢管桩（1）中钢管顶露出桩顶冠梁（2）的梁面50～100 mm。

7.如权利要求1所述的紧邻高层建筑物的深基坑防护结构的施工方法，其特征在于所述步骤S3地基加固桩施工中，钻孔的起始位置距建筑物（12）不少于1 m、不大于2 m。

8.如权利要求1所述的紧邻高层建筑物的深基坑防护结构的施工方法，其特征在于所述步骤S4钢管混凝土柱施工中，永久桩直径大于等于围护结构（8）中围护墙或桩的直径，永久桩（401）的基底锚固深度和混凝土标号同围护结构（8）中的围护墙或桩；临时钢管柱（402）的直径大于等于600 mm，小于等于800mm，钢管内浇筑水下混凝土，标号同围护结构（8）中的围护墙或桩。

9.如权利要求1所述的紧邻高层建筑物的深基坑防护结构的施工方法，其特征在于所述步骤S5结构板施工中，当建筑物所邻近深基坑（11）的长度大于54 m时，结构板采用跳段法施工，结构板的跳段部分采用顺作法施工，其它部分采用逆作法施工，且逆作法施工的结构板内增设一根暗梁，包裹并连接钢管混凝土柱（4）和格构柱（9）。

10.如权利要求1所述的紧邻高层建筑物的深基坑防护结构的施工方法，其特征在于所述步骤S6支撑体系施工中，剪刀撑（13）采用I型工字钢。

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