一种兼作连廊托换桩基的基坑支护结构及其施工方法与流程

本发明涉及基坑支护工程技术领域，具体涉及一种兼作连廊托换桩基的基坑支护结构及其施工方法。

背景技术：

随着国民经济的飞速发展和城市化进程的不断加快，城市地下空间开发和利用成为了城市可持续发展的重要途径，尤其是以轨道交通、市政隧道建设为代表的公共地下空间开发利用，成为了进一步完善城市综合交通体系的重要途径。目前，明挖法是城市轨道交通、市政隧道施工的主流工法，而如何合理控制明挖基坑施工带来的邻近建构筑物安全风险一直是个工程难题。

长距离隧道基坑穿越连廊结构是一种典型的明挖法近接施工工况。由于连廊竖向净空限制，难以实施较大刚度的地下连续墙围护结构，导致钻孔灌注桩成为了最佳选择。在设计过程中，往往采用提高基坑整体支护刚度的方式，来降低基坑开挖卸荷对连廊结构的不良影响，比如加密支撑、采用双排桩等。此外，在基坑穿越施工之前，需要事先对连廊桩基进行单独的桩基托换施工，造成了基坑穿越连廊施工工序繁琐、造价较高、工期较长等问题。

基于上述情况，本发明提出了一种兼作连廊托换桩基的基坑支护结构及其施工方法，可有效解决以上问题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种兼作连廊托换桩基的基坑支护结构及其施工方法。本发明施工组织便捷，工程造价较低，同时满足连廊结构安全控制要求；该方法适用性强、效果较好，可为类似工程提供较好的实践参考。

为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：

第一方面，本发明提供一种兼作连廊托换桩基的基坑支护结构，包括位于连廊下方的连廊墩柱与连廊桩基，还包括：

基坑围护桩，并排设置于同一跨相邻两个连廊墩柱的内侧；

托换桩基，布置于连廊桩基的两侧，其中邻近基坑一侧的托换桩基由基坑围护桩兼作，背离基坑一侧的托换桩基独立设置；

托换承台，设置于连廊墩柱的下方，并与连廊桩基、托换桩基固定连接；

注浆加固体，设置于托换承台所处的原状土区域；

砼支撑结构，设置于基坑内部，并与基坑围护桩固定连接，所述砼支撑结构包括固定连接的冠梁、腰梁、砼支撑以及砼连系梁；

钢格构柱，设置于所述砼连系梁与砼支撑的相交处，且所述钢格构柱的底端固定连接有立柱桩；

所述基坑围护桩、托换承台、托换桩基、注浆加固体、砼支撑结构、钢格构柱、立柱桩与既有连廊桩基连成一个整体，形成所述基坑支护结构。

作为本发明的一种优选技术方案，所述基坑围护桩的直径为0.8～1.0m，且基坑围护桩与连廊桩基的最小中心距离为基坑围护桩直径的1.5～2.5倍。

作为本发明的一种优选技术方案，所述托换桩基的桩长根据基坑的稳定性要求和连廊的上部结构沉降变形要求综合确定。

作为本发明的一种优选技术方案，所述托换承台的边缘与基坑围护桩中心的最小距离为基坑围护桩直径的1.0～1.2倍，托换承台的高度为2.0～2.5m。

作为本发明的一种优选技术方案，所述注浆加固体的平面范围为托换承台边缘线外扩1m所围合的区域，注浆加固体的深度为基坑底面以下3m或中风化岩层顶面以下0.5m。

作为本发明的一种优选技术方案，所述托换承台高度范围内的连廊桩基外表面布置有环形槽口和梅花形分布的径向植筋，并且在连廊桩基外侧设置附加纵向钢筋和附加环形钢筋；所述环形槽口的竖向间距为400～500mm，径向植筋、附加环向钢筋的竖向间距为200～250mm。

第二方面，本发明还提供一种兼作连廊托换桩基的基坑支护结构的施工方法，包括如下步骤：

s1、平整场地，采用袖阀管对连廊桩基周边的地基土进行注浆，形成注浆加固体；

s2、打设连廊下方的基坑围护桩、托换桩基和立柱桩；

s3、放坡开挖托换承台区域的土体，将开挖暴露的连廊桩基的泥皮进行清除，并在连廊桩基的外表面凿出环形槽口；

s4、在托换承台高度范围内，按照梅花形布置方式对连廊桩基进行径向植筋，并在连廊桩基的外侧绑扎附加纵向钢筋和附加环形钢筋；

s5、绑扎托换承台的结构钢筋，浇筑混凝土使托换承台、连廊桩基、托换桩基、基坑围护桩连成一个整体；

s6、施工连廊下方的冠梁、砼支撑和砼连系梁，并与托换承台形成有效连接；

s7、向下开挖基坑范围内的土体，进一步施工基坑深部的腰梁、砼支撑和砼连系梁。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s2中，注浆加固体的注浆压力为0.8～2.5mpa。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s3中，环形槽口的开凿深度为25～35mm，环形槽口的开凿宽度是其竖向间距的1/2。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s4中，连廊桩基外侧绑扎的径向植筋、附加环形钢筋，附加竖向钢筋为直径20～25mm的热轧带肋钢筋。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

通过选取特定的基坑围护桩兼作连廊托换桩基，充分发挥基坑围护桩的竖向承载能力，合理减少钻孔灌注桩工程量，同时实现了基坑围护桩与托换桩基同期施工，从而缩短项目工期。通过托换承台将既有连廊桩基和新的托换桩基连成一个整体，共同承受连廊上部荷载，大幅提高了基坑施工过程中的连廊结构安全系数。此外，托换承台也兼作基坑支护结构的冠梁，约束基坑围护桩的侧向变形，在保证基坑稳定性的前提下进一步减少了工程量，降低工程造价。

附图说明

图1是本发明中基坑支护结构的剖视图；

图2是本发明中基坑支护结构的俯视图；

图3是本发明中托换承台与连廊桩基连接关系的剖视图；

图4是本发明中托换承台与连廊桩基连接关系的俯视图。

图中：1.基坑、2.连廊墩柱、3.连廊桩基、4.托换桩基、5.托换承台、6.注浆加固体、7.基坑围护桩、81.冠梁、82.腰梁、83.砼支撑、84.砼连系梁、9.钢格构柱、10.立柱桩、11.环形槽口、12.径向植筋、13.附加纵向钢筋、14.附加环形钢筋。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

为保障基坑开挖垂直或斜向穿越连廊结构的施工安全，本发明公开了一种兼作连廊托换桩基的基坑支护结构，如图1和图2所示，包括基坑围护桩7、托换承台5、托换桩基4、注浆加固体6、砼支撑结构、钢格构柱9、立柱桩10和连廊桩基3。

其中，基坑围护桩7设置在同一跨相邻两个连廊墩柱2的内侧；托换承台5设置在连廊墩柱2下方；托换桩基4位于托换承台5下方，并布置在既有连廊桩基3两侧，其中邻近基坑1一侧的托换桩基4由基坑围护桩7兼作，背离基坑1一侧的托换桩基4独立设置；注浆加固体6设置在托换承台5所处的原状土区域；砼支撑结构设置在基坑内部，与基坑围护桩7相连，包括冠梁81、腰梁82、砼支撑83、砼连系梁84；钢格构柱9设置在砼支撑83与砼连系梁84相交位置，与立柱桩10相连；基坑围护桩7、托换承台5、托换桩基4、注浆加固体6、砼支撑结构、钢格构柱9、立柱桩10与既有连廊桩基3连成一个整体，形成所述基坑支护结构。

在本实施例中，基坑围护桩7的直径为0.8～1.0m，为保证群桩、地基土与托换承台5能够形成良好的荷载传递机制，基坑围护桩7与连廊桩基3的最小中心距离为基坑围护桩7直径的1.5～2.5倍；当基坑围护桩7的设计桩位与连廊桩基3的最小中心距离略大于基坑围护桩7直径的3.0倍时，向连廊桩基3一侧适当外扩穿越连廊区段的基坑围护桩7的桩位。

在本实施例中，如图2所示，从邻近连廊桩基3的基坑围护桩7中选取两根兼作连廊的托换桩基4，所选托换桩基4与连廊桩基3的中心连线与基坑1开挖方向的夹角为45°～65°，同时沿基坑1开挖方向，在连廊桩基3的另一侧对称打设两根托换桩基4；托换桩基4的桩长在基坑围护桩7的设计桩长基础上，进一步根据连廊上部结构的沉降变形控制要求综合确定。

在本实施例中，如图4所示，托换承台5为长方体形钢筋混凝土结构，托换承台5的边缘与基坑围护桩7中心的最小距离为基坑围护桩7直径的1.0～1.2倍，托换承台5的高度为2.0～2.5m；如图1、图2所示，通过设置注浆加固体6以满足托换承台5下方地基承载力要求，并阻止地下水从基坑侧壁及基坑底流入基坑，其平面范围为托换承台5边缘线外扩1m所围合的区域，其深度为基坑1底面以下3m或中风化岩层顶面以下0.5m。

在本实施例中，如图3所示，托换承台5高度范围内的连廊桩基3外表面布置有沿竖向分布的环形槽口11和梅花形分布的径向植筋12，其中径向植筋12与托换承台5的主筋相连，并且在连廊桩基3外侧设置附加纵向钢筋13和附加环形钢筋14，确保连廊桩基3与托换承台5的可靠连接；环形槽口11、径向植筋12、附加环向钢筋13采用相同的竖向间距进行布置，间距为200～250mm。

再者，本实施例还提出一种兼作连廊托换桩基的基坑支护结构施工方法，包括如下步骤：

步骤一、采用袖阀管对连廊桩基3保护范围内的地基土进行注浆，形成注浆加固体6，注浆范围为地面至基坑1底面以下3m或中风化岩层顶面以下0.5m；袖阀管注浆孔的开孔直径不小于108mm，终孔直径不小于90mm，袖阀管按照0.8m间距梅花形布置，注浆压力为0.8～2.5mpa，浆液扩散半径不小于0.5m；

步骤二、对基坑1穿越连廊区段的场地进行平整，按照钻孔灌注桩施工工艺打设基坑围护桩7、托换桩基4和立柱桩10，应采用正循环或反循环回旋钻机完成连廊下方低净空钻孔灌注桩施工作业，避免采用对邻近连廊桩基3扰动大的冲击钻机和高安全风险的人工挖孔桩；

步骤三、根据地质条件，按照1:1～1:2的放坡坡率开挖托换承台5范围内的土体，当开挖至连廊桩基3周边1m范围内的土体时，改为人工挖土方式，防止机械挖土损伤桩体；人工清除连廊桩基3的泥皮，并在连廊桩基3表面凿出竖向间隔分布的环形槽口11，环形槽口11的开凿深度为25～35mm，并控制环形槽口11的开凿宽度为其竖向间距的1/2；

步骤四、在托换承台5高度范围内，按照梅花形布置方式对连廊桩基3进行径向植筋12，并在径向植筋12的末端设置弯钩，径向植筋的环向间距与竖向间距相同；在连廊桩基3的外侧绑扎附加纵向钢筋13和附加环形钢筋14，附加纵向钢筋13与连廊桩基3外表面的距离控制在250mm，附加纵向钢筋13的环向间距为200mm；连廊桩基3表面的径向植筋12和外侧绑扎的附加环形钢筋13、附加竖向钢筋14采用直径20～25mm的热轧带肋钢筋；

步骤五、绑扎托换承台5的结构钢筋，并保证其主筋与径向植筋12的末端弯钩相连接，浇筑托换承台5混凝土使托换承台5、连廊桩基3、托换桩基4、基坑围护桩7连成一个整体；

步骤六、通过开挖沟槽、绑扎钢筋、搭设模板、浇筑混凝土等工序，完成连廊下方的冠梁81、砼支撑83和砼连系梁84的施工作业，并与托换承台5形成有效连接；

步骤七、向下开挖基坑1范围内的土体，进一步施工基坑深部的砼支撑结构，包括腰梁82、砼支撑83和砼连系梁84，最终构成完整的兼作连廊托换桩基的基坑支护结构。

综上所述，本发明充分发挥了基坑围护桩7的竖向承载能力，并使用砼支撑结构替代传统的砼支撑与钢支撑结合体系，提高了基坑支护结构的整体刚度，有效解决了基坑1近距离穿越连廊桩基3的安全控制问题，同时降低工程造价，减少工程工期；类似地，本发明的技术方案也可以应用于基坑近距离穿越人行过街天桥的工程情况。

依据本发明的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本发明的一种兼作连廊托换桩基的基坑支护结构，并且能够产生本发明所记载的积极效果。

如无特殊说明，本发明中，若有术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此本发明中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，本发明中，若有术语“设置”、“相连”及“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。