基坑围护结构体系及其施工方法论文和设计-龚剑

全文摘要

本发明公开了一种基坑围护结构体系及其施工方法，该体系包括地下连续墙，位于所述地下连续墙一侧的咬合式灌注桩，所述咬合式灌注桩的深度大于所述地下连续墙的深度，以及位于所述地下连续墙和咬合式灌注桩之间缝隙内的压密注浆层；所述咬合式灌注桩的顶部设置有第二压顶梁，所述第二压顶梁的两端分别设置有第一预留钢筋和第二预留钢筋，所述第二压顶梁通过第一预留钢筋与所述地下连续墙锚入连接，所述第二压顶梁通过第二预留钢筋与其对应层待形成的桩基结构板锚入连接。本发明具有施工周期短、工程造价低、可靠性高和稳定性好的效果。

主设计要求

1.一种基坑围护结构体系，其特征在于，包括地下连续墙，位于所述地下连续墙一侧的咬合式灌注桩，所述咬合式灌注桩的深度大于所述地下连续墙的深度，以及位于所述地下连续墙和咬合式灌注桩之间缝隙内的压密注浆层；所述咬合式灌注桩的顶部设置有第二压顶梁，所述第二压顶梁的两端分别设置有第一预留钢筋和第二预留钢筋，所述第二压顶梁通过第一预留钢筋与所述地下连续墙锚入连接，所述第二压顶梁通过第二预留钢筋与其对应层待形成的桩基结构板锚入连接。

设计方案

2.如权利要求1所述的基坑围护结构体系，其特征在于，包括位于所述地下连续墙之间的墙基结构板。

3.如权利要求2所述的基坑围护结构体系，其特征在于，所述墙基结构板至少包括B0层墙基结构板和B1层墙基结构板。

4.如权利要求3所述的基坑围护结构体系，其特征在于，所述地下连续墙的顶部设置有第一压顶梁，所述B0层墙基结构板设置在所述第一压顶梁上。

5.如权利要求1所述的基坑围护结构体系，其特征在于，包括位于所述咬合式灌注桩之间的桩基结构板。

6.如权利要求5所述的基坑围护结构体系，其特征在于，所述桩基结构板至少包括B2层桩基结构板、B3层桩基结构板和底层桩基结构板。

7.如权利要求6所述的基坑围护结构体系，其特征在于，所述B2层桩基结构板位于所述第二压顶梁上，所述B2层桩基结构板为所述第二压顶梁对应层待形成的桩基结构板。

8.如权利要求6所述的基坑围护结构体系，其特征在于，所述底层桩基结构板下方设置有立柱桩。

9.如权利要求1所述的基坑围护结构体系，其特征在于，所述咬合式灌注桩包括多根灌注桩，相邻两根灌注桩部分重合设置。

10.一种基坑围护结构体系的施工方法，其特征在于，

在地下连续墙的一侧施工咬合式灌注桩，使所述咬合式灌注桩的深度大于所述地下连续墙的深度，并且使所述咬合式灌注桩形成位于上部分的素混凝土灌注桩段和位于下部分的钢筋混凝土灌注桩段，所述钢筋混凝土灌注桩段的长度大于素混凝土灌注桩段；

在地下连续墙和咬合式灌注桩之间的缝隙形成压密注浆层；

去除所述咬合式灌注桩中的素混凝土灌注桩段，在咬合式灌注桩的钢筋混凝土灌注桩段的顶部施工第二压顶梁，使第二压顶梁的两端分别设置有第一预留钢筋和第二预留钢筋，通过第一预留钢筋使第二压顶梁与地下连续墙锚入连接。

11.如权利要求10所述的基坑围护结构体系的施工方法，其特征在于，在基坑开挖施工过程中，逐步去除所述咬合式灌注桩中的素混凝土灌注桩段，在所述地下连续墙之间施工墙基结构板；

在具有钢筋混凝土灌注桩段的咬合式灌注桩之间施工桩基结构板；

通过第二预留钢筋使所述第二压顶梁与其对应层形成的桩基结构板锚入连接。

12.如权利要求10所述的基坑围护结构体系的施工方法，其特征在于，在基坑开挖施工过程中，逐步去除所述咬合式灌注桩中的素混凝土灌注桩段；

在具有钢筋混凝土灌注桩段的咬合式灌注桩之间施工桩基结构板；

通过第二预留钢筋使所述第二压顶梁与其对应层形成的桩基结构板锚入连接。

设计说明书

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，特别涉及一种基坑围护结构体系及其施工方法。

背景技术

近年来，随着我国城市化规划的不断加快和深入，伴随着土地资源的日渐紧缺，在新开发的建筑物中增大了地下结构的设计和施工。传统的新开发的建筑物的地下结构一般仅采用地下连续墙的基坑围护结构，其存在施工周期长、工程造价高、可靠性和稳定性较差的缺陷。对于古建筑、老建筑等既有建筑物的保护施工中，由于既有建筑物的基坑围护结构一般仅采用地下连续墙，因而在对既有建筑物的地下空间进行改造时，需要对基坑的深度进一步加深处理，当基坑深度加深时，原有地下连续墙方式的基坑围护结构的插入深度就不能保证在改造过程中基坑安全开挖和地下结构安全施工以及无法保证地上结构的安全性，若采用新的地下连续墙作为基坑改造的围护结构必将带来造价高、工期长等不利的因素，而且不能够充分利用原有围护结构，因此如何研究一种能解决此类建筑工程中的基坑围护结构体系及施工方法，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种基坑围护结构体系及其施工方法，以解决施工周期长、工程造价高、可靠性和稳定性较差的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基坑围护结构体系，包括地下连续墙，位于所述地下连续墙一侧的咬合式灌注桩，所述咬合式灌注桩的深度大于所述地下连续墙的深度，以及位于所述地下连续墙和咬合式灌注桩之间缝隙内的压密注浆层；所述咬合式灌注桩的顶部设置有第二压顶梁，所述第二压顶梁的两端分别设置有第一预留钢筋和第二预留钢筋，所述第二压顶梁通过第一预留钢筋与所述地下连续墙锚入连接，所述第二压顶梁通过第二预留钢筋与其对应层待形成的桩基结构板锚入连接。

进一步的，本发明提供的基坑围护结构体系，包括位于所述地下连续墙之间的墙基结构板。

进一步的，本发明提供的基坑围护结构体系，所述墙基结构板至少包括B0层墙基结构板和B1层墙基结构板。

进一步的，本发明提供的基坑围护结构体系，所述地下连续墙的顶部设置有第一压顶梁，所述B0层墙基结构板设置在所述第一压顶梁上。

进一步的，本发明提供的基坑围护结构体系，包括位于所述咬合式灌注桩之间的桩基结构板。

进一步的，本发明提供的基坑围护结构体系，所述桩基结构板至少包括B2层桩基结构板、B3层桩基结构板和底层桩基结构板。

进一步的，本发明提供的基坑围护结构体系，所述B2层桩基结构板位于所述第二压顶梁上，所述B2层桩基结构板为所述第二压顶梁对应层待形成的桩基结构板。

进一步的，本发明提供的基坑围护结构体系，所述底层桩基结构板下方设置有立柱桩。

进一步的，本发明提供的基坑围护结构体系，所述咬合式灌注桩包括多根灌注桩，相邻两根灌注桩部分重合设置。

为了解决上述技术问题，本发明还供一种基坑围护结构体系的施工方法，

在地下连续墙和咬合式灌注桩之间的缝隙形成压密注浆层；

进一步的，本发明提供的基坑围护结构体系的施工方法，在基坑开挖施工过程中，逐步去除所述咬合式灌注桩中的素混凝土灌注桩段，在所述地下连续墙之间施工墙基结构板；

在具有钢筋混凝土灌注桩段的咬合式灌注桩之间施工桩基结构板；

通过第二预留钢筋使所述第二压顶梁与其对应层形成的桩基结构板锚入连接。

进一步的，本发明提供的基坑围护结构体系的施工方法，在基坑开挖施工过程中，逐步去除所述咬合式灌注桩中的素混凝土灌注桩段；

在具有钢筋混凝土灌注桩段的咬合式灌注桩之间施工桩基结构板；

通过第二预留钢筋使所述第二压顶梁与其对应层形成的桩基结构板锚入连接。

本发明提供的基坑围护结构体系及其施工方法，由地下连续墙、压密注浆层和咬合式灌注桩构成的叠合式结构，该叠合式结构的基坑围护结构体系的强度和稳定性，远远大于地下连续墙等单一的基坑围护结构。本发明提供的咬合式灌注桩具有安全、可靠、稳定以及施工周期短、工程造价低和受基坑土质影响小的优点。本发明通过地下连续墙和咬合式灌注桩组合方式，即有效利用了既有地下连续墙刚度大的优点，又利用了咬合式灌注桩施工快捷的优点，具有良好的挡土和止水效果；同时在既有地下连续墙插入深度不足的情况下，有效的控制了基坑变形、降低技术措施费、加快工程进度。本发明通过第二压顶梁的第一预留钢筋锚入地下连续墙，与现有技术中采用斜拉杆连接基坑围护结构与待形成的层结构板的方式相比，保证了基坑围护结构体系在受力传递的连续性、整体稳定性和安全性，能够有效控制基坑变形。本发明通过压密注浆层对地下连续墙和咬合式灌注桩之间的缝隙进行压密注浆填充，保证了基坑围护结构体系的可靠性和稳定性，避免在缝隙内地下连续墙和咬合式灌注桩相互变形的情况，而且压密注浆层无需在地下连续墙和咬合式灌注桩之间进行钻孔工艺，能够克服高压旋喷桩注浆时对地下连续墙和灌注桩造成的结构破坏，因此，本发明的稳固性更高。本发明通过深度大于地下连续墙的咬合式灌注桩，从而延伸了既有建筑物中单一的地下连续墙围护结构的插入深度，从而保障地上结构的安全性以及对地下结构进行施工，以保障地下施工的基坑开挖和施工作业的安全性。本发明即适用于新开发的建筑物地下结构，也适用于既有建筑物的地下结构改造施工。在既有建筑物的地下结构改造施工中，对地下连续墙等单一的原始基坑围护结构的再利用，减小了对周边环境的扰动，实现了绿色环保循环使用的目的。

附图说明

图1是本发明一实施例的基坑围护结构体系及地下结构的示意图；

图2是本发明一实施例的基坑围护结构体系及地下结构的局部结构示意图；

图3是图2中C-C处的剖面放大图；

图4是本发明一实施例的基坑围护结构体系的结构示意图；

图5是图4中咬合式灌注桩沿A-A处的剖面放大图；

图6是图4中咬合式灌注桩沿B-B处的剖面放大图；

图7至图8是本发明一实施例的地下结构的施工过程示意图。

图中所示：100、基坑围护结构体系，110、地下连续墙，120、咬合式灌注桩，130、压密注浆层，140、第二压顶梁，141、第一预留钢筋，142、第二预留钢筋，150、墙基结构板，151、 B0层墙基结构板，152、B1层墙基结构板，160、第一压顶梁，170、桩基结构板，171、B2层桩基结构板，172、B3层桩基结构板，173、底层桩基结构板，180、立柱桩，190支撑柱，200、地平面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细描述：

请参考图1至图8，本发明实施例提供一种基坑围护结构体系100，包括地下连续墙 110，位于所述地下连续墙110一侧的咬合式灌注桩120，所述咬合式灌注桩120的深度大于所述地下连续墙110的深度，以及位于所述地下连续墙110和咬合式灌注桩120之间缝隙内的压密注浆层130；所述咬合式灌注桩120的顶部设置有第二压顶梁140，所述第二压顶梁 140的两端分别设置有第一预留钢筋141和第二预留钢筋142，所述第二压顶梁140通过第一预留钢筋141与所述地下连续墙110锚入连接，所述第二压顶梁140通过第二预留钢筋142与其对应层待形成的桩基结构板锚入连接。

本发明实施例的基坑围护结构体系100，为由地下连续墙110、压密注浆层130和咬合式灌注桩120构成的叠合式结构，其强度和稳定性，远远大于地下连续墙等单一的基坑围护结构。本发明实施例提供的咬合式灌注桩120具有安全、可靠、稳定以及施工周期短、工程造价低和受基坑土质影响小的优点。本发明通过地下连续墙110和咬合式灌注桩120组合方式，即有效利用了既有地下连续墙刚度大的优点，又利用了咬合式灌注桩120施工快捷的优点，具有良好的挡土和止水效果；同时在既有地下连续墙110插入深度不足的情况下，有效的控制了基坑变形、降低技术措施费、加快工程进度。本发明实施例通过第二压顶梁140的第一预留钢筋141锚入地下连续墙110，与现有技术中采用斜拉杆连接基坑围护结构与待形成的层结构板的方式相比，保证了基坑围护结构体系在受力传递的连续性、整体稳定性和安全性，能够有效控制基坑变形。本发明实施例通过压密注浆层130对地下连续墙110和咬合式灌注桩120之间的缝隙进行压密注浆压实填充，保证了基坑围护结构体系的可靠性和稳定性，避免在缝隙内地下连续墙110和咬合式灌注桩120相互变形的情况，而且压密注浆层130无需在地下连续墙110和咬合式灌注桩120之间进行钻孔工艺，能够克服高压旋喷桩注浆时对地下连续墙和灌注桩造成的结构破坏，因此，本发明的稳固性更高。本发明实施例通过深度大于地下连续墙的咬合式灌注桩，从而延伸了既有建筑物中单一的地下连续墙围护结构的插入深度，从而保障地上结构的安全性以及对地下结构进行施工，以保障地下施工的基坑开挖和施工作业的安全性。其中地上结构与地下结构的分界面以地平面200为参考。本发明即适用于新开发的建筑物地下结构，也适用于既有建筑物的地下结构改造施工。在既有建筑物的地下结构改造施工中，对地下连续墙等单一的原始基坑围护结构的再利用，减小了对周边环境的扰动，实现了绿色环保循环使用的目的。

请参考图1、图7至图8，本发明实施例提供的基坑围护结构体系100，包括位于所述地下连续墙110之间的墙基结构板150，所述墙基结构板150至少包括B0层墙基结构板151和 B1层墙基结构板152。所述地下连续墙110的顶部设置有第一压顶梁160，所述B0层墙基结构板151设置在所述第一压顶梁160上。

请参考图1，本发明实施例提供的基坑围护结构体系100，包括位于所述咬合式灌注桩120之间的桩基结构板170。所述桩基结构板170至少包括B2层桩基结构板171、B3层桩基结构板172和底层桩基结构板173。所述B2层桩基结构板171位于所述第二压顶梁140上，所述B2层桩基结构板171为所述第二压顶梁140对应层待形成的桩基结构板。所述B3层桩基结构板172和所述底层桩基结构板173均位于所述咬合式灌注桩120之间。本发明实施例的地下结构包括但不限于4层，包括由B0层墙基结构板151、B1层墙基结构板152和B2层桩基结构板171构成的2层墙基地下结构和由B2层桩基结构板171、B3层桩基结构板172和底层桩基结构板173构成的2层桩基地下结构。在新建工程或者既有建筑物改进过程中，可以根据具体需求有地理环境适当调整。

请参考图1，本发明实施例提供的基坑围护结构体系100，所述底层桩基结构板173 下方设置有立柱桩180。所述墙基结构板150之间、桩基结构板170之间以及墙基结构板150 与桩基结构板170之间平均分布有支撑柱190。立柱桩180用于保证地下结构的稳定性。支撑柱190用于保护各层结构板之间的稳定性。

请参考图4至图6，本发明实施例提供的基坑围护结构体系100，所述咬合式灌注桩 120包括多根灌注桩，相邻两根灌注桩部分重合设置，从而形成咬合式灌注桩120。

请参考图1-8，本发明实施例还提供一种基坑围护结构体系100的施工方法，包括以下步骤：

步骤1，在地下连续墙110的一侧施工咬合式灌注桩120，使所述咬合式灌注桩120 的深度大于所述地下连续墙110的深度，并且使所述咬合式灌注桩120形成位于上部分的素混凝土灌注桩段121和位于下部分的钢筋混凝土灌注桩段122，所述钢筋混凝土灌注桩段 122的长度大于素混凝土灌注桩段121；咬合式灌注桩120可以形成在地下连续墙110的内侧或者外侧，本发明实施例优选采用内侧，从而使形成的桩基结构板170相对于墙基结构板 150为收紧结构，从而保证基坑围护结构体系和地下结构的稳固性。为了保证基坑的稳定性，弥补围护结构插入深度的不足，在距离地下连续墙内侧300mm至400mm处施工咬合式灌注桩120，钻孔前采用内径比灌注桩桩径大100mm至200mm的钢护筒进行预埋。其中，请参考图5，素混凝土灌注桩段121为多根灌注桩，相邻两根灌注桩部分重合设置。请参考图6，钢筋混凝土灌注桩段122形成在相邻两个素混凝土灌注桩段121之间，从而形成咬合式结构。其中钢筋混凝土灌注桩段122为混凝土1222和钢筋1221构成。请参考图4，素混凝土灌注桩段 121和钢筋混凝土灌注桩段122通过分界线123划分。

步骤2，在地下连续墙110和咬合式灌注桩120之间的缝隙形成压密注浆层130。其目的是为了填充密实，以确保地下连续墙110和咬合式灌注桩120组合结构之间受力传递的连续性，充分发挥叠合式围护结构整体效应。

步骤3，请参考图1至图4，去除所述咬合式灌注桩120中的素混凝土灌注桩段121，在咬合式灌注桩120的钢筋混凝土灌注桩段122的顶部施工第二压顶梁140，使第二压顶梁 140的两端分别设置有第一预留钢筋141和第二预留钢筋142，通过第一预留钢筋141使第二压顶梁140与地下连续墙110锚入连接。例如第二预留钢筋为3×3Φ16@200，锚入地连墙并用HILTI RE-500型号的混凝土填充加固孔洞，使地下连续墙110和咬合式灌注桩120桩形成一个完整的联动体系。

作为较佳的实施方式，本发明实施例提供的基坑围护结构体系100的施工方法，还包括：

步骤4，请参考图4、图7至图8，在基坑开挖施工过程中，逐步去除所述咬合式灌注桩120中的素混凝土灌注桩段121，在所述地下连续墙110之间施工墙基结构板150。具体施工步骤，可以在基坑开挖至B1层墙基结构板152以下1.5m左右时施工B0层墙基结构板151，通过B0层墙基结构板151来抵抗基坑围护结构体系传来的侧向压力；在第一压顶梁160上施工B0层墙基结构板151，以保证其稳定，控制地下连续墙110的顶部位移。

步骤5，请参考图1至图3，在具有钢筋混凝土灌注桩段122的咬合式灌注桩120之间施工桩基结构板170；通过第二预留钢筋142使所述第二压顶梁140与其对应层形成的桩基结构板锚入连接。即第二压顶梁140通过第二预留钢筋142与B2层桩基结构板锚入连接。其目的是增加地下连续墙110、咬合式灌注桩120和压密注浆层130形成的基坑围护结构体系的稳固性。步骤4至步骤5的实施方式，适用于新建工程的基坑围护结构体系。

作为较佳的实施方式，本发明实施例提供的基坑围护结构体系100的施工方法，还包括

步骤4’，在基坑开挖施工过程中，逐步去除所述咬合式灌注桩120中的素混凝土灌注桩段121；

步骤5’，在具有钢筋混凝土灌注桩段122的咬合式灌注桩120之间施工桩基结构板 170；通过第二预留钢筋142使所述第二压顶梁140与其对应层形成的桩基结构板锚入连接。即第二压顶梁140通过第二预留钢筋142与B2层桩基结构板锚入连接。其目的是增加地下连续墙110、咬合式灌注桩120和压密注浆层130形成的基坑围护结构体系的稳固性。此种步骤 4至步骤5适用于新建工程的基坑围护结构体系。步骤4’和步骤5’的实施方式，适用于对既有建筑物地下结构改造工程。

本发明实施例中，所述第二压顶梁140通过第一预留钢筋141与所述地下连续墙 110锚入连接，所述第二压顶梁140通过第二预留钢筋142与其对应层待形成的桩基结构板锚入连接。通过与地下连续墙140的锚入连接以及待形成的桩基结构板锚入连接，从而增强了基坑围护结构体系的可靠性和稳定性。优先的第一预留钢筋141为三根，但不限于三根。

本发明实施例的基坑围护结构体系与地下结构“逆作法”施工相结合，无须设内支撑，便于机械化快速施工，不影响下一道工序的施工，节约工期，避免爆破拆撑等给环境带来的影响，实现了绿色施工。

本发明的核心是：采用地下连续墙、咬合式灌注桩以及压密注浆三者的叠合形式，结合土方开挖、地下结构的施工，形成一个叠合式围护结构与地下结构联合作用的体系。创造性地解决了在既有围护结构插入深度不足情况下引起的基坑不稳定、变形大的问题以及工期紧张、造价高的问题，确保了基坑开挖过程中的安全性，有效的提高了施工效率、降低了工程成本、确保结构质量、实现绿色建造。

本发明实施例为一种可解决在深、大基坑工程中既有围护结构插入深度不足的叠合式围护结构，是将地下连续墙、咬合式灌注桩及压密注浆相结合，并通过分步开挖、分步施工结构层使整个围护结构形成一种完整的稳定体系，解决了在深、大基坑改造中的基坑稳定性不足、工期紧张等问题。

本发明实施例特别适用于利用原有地下连续墙的基坑改造工程，具有绿色环保、可利用、施工方便、受力明确可靠、节约造价的优点，对解决深、大基坑改造工程中基坑稳定性不足、变形控制要求高、工期紧张，以及地下结构质量要求高等难题具有实用意义。

本发明不限于上述具体实施方式，凡在本发明的精神和范围内所作出的各种变化和润饰，均在本发明的保护范围之内。

设计图

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