专利名称：用于低温环境施工的深基坑预制围护结构的施工方法
技术领域：
本发明涉及用于深基坑的围护结构的施工，具体涉及一种用于低温环境施工的深基坑预制围护结构的施工方法。
背景技术：
现有技术中，深基坑常用的围护结构种类和施工方法主要有如下几种
1、地下连续墙，采用专用挖槽设备在泥浆护壁之下开挖深槽，然后吊装钢筋笼、浇筑混凝土，在地下形成一道混凝土墙。地下连续墙作为围护结构的优点是墙体刚度大、整体性好、变形小、具有挡水抗渗作用，坑外不需要降水，对周边环境影响小。缺点是施工时需泥浆护壁，泥浆处理复杂；需较大场地，对环境造成一定影响；并且地下连续墙的成本相对较高。在严寒地区，因为泥浆制备、开挖成槽、钢筋笼吊装、混凝土运输浇筑等冬季施工成本过高，该技术一般情况下不予使用。2、柱列式钻孔灌注桩，灌注桩对地层的适用范围大，根据工程水文地质条件，可采用泥浆护壁钻成孔、冲击成孔、长螺旋钻孔、干作业成孔等施工方法。灌注桩施工简便，不需要大型机械，施工占地少，对环境污染较小，施工费用较低。钻孔灌注桩之间采用钢筋网喷射混凝土保护桩间土，堵水能力弱，在地下水位高于开挖坑底，且不能降水的地段须另设止水帷幕，造价较高。在严寒地区，因灌注桩施工机具高度小、占用场地小，可搭建暖棚对施工机具、泥浆池、建筑材料、混凝土养护等进行保温，灌注桩可作为基坑围护结构进行冬季施工，但建设成本高、工作环境差，施工质量参差不齐。3、钻孔咬合桩，该桩是平面布置的排桩，相邻单桩相互咬合(桩圆周相嵌)从而形成能挡土、挡水的钢筋混凝土“桩墙”。钻孔咬合桩地质适应性强，特别适用于淤泥、流砂、 地下水丰富等不良地质条件。咬合桩无需泥浆护壁，节省了泥浆制作、使用、废浆处理的费用。咬合桩是一种新颖的围护结构工艺，同条件下有其他支护结构无法比拟的优点，在冬季严寒地区，可不设置泥浆池和保温措施，降低了工程造价，但仍需对钢筋绑扎、混凝土养护等工序采取冬施措施。综上所述，目前常用的深基坑围护结构主要有地下连续墙、柱列式钻孔灌注桩、钻孔咬合桩等几种。施工工艺虽然不同，但桩(墙)身均以现浇混凝土为主。在特殊环境如严寒地区或低温环境，冬季进行基坑现浇钢筋混凝土围护结构施工，现场进行钢筋绑扎、混凝土浇筑、养护等工序的环境条件恶劣，为保证混凝土养护需要的最低温度要求，需采取搭建暖棚、建筑材料加热、混凝土保温养护等冬施措施。工程造价高，施工速度慢，施工质量相对较差。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种用于低温环境施工的深基坑预制围护结构的施工方法，该施工方法适用于在严寒地区或低温环境，采用工厂化预制基坑预制围护结构，运输至施工现场后起吊、连接、架设到位，即刻发挥围护结构作用。避免现有技术中现场进行混凝土浇筑、养护之不足。本发明目的实现由以下技术方案完成
一种用于低温环境施工的深基坑预制围护结构的施工方法，其特征在于，所述施工方法采用如下步骤首先预制围护桩的桩节，其次按照设计要求完成桩位成孔，然后逐段吊放围护桩节并现场连接成整体，构成预制围护桩挡墙；之后进行基坑开挖，同期完成预制围护桩挡墙之间横向支撑的内部结构施工，从而构成所述深基坑预制围护结构。所述的施作预制围护桩依次包括现场吊装、桩节段连接、桩周注浆。所述的预制围护桩的桩节包括头桩、脚桩和桩身桩，所述的现场吊装指的是现场将所述的头桩、至少一节桩身桩以及脚桩依次吊装入孔，所述的桩节段连接同期进行。所述的桩节段连接是指将吊装入孔的相邻桩节组合安装构成预制围护桩。所述的桩周注浆指的是所述的预制围护桩完成了现场吊装和桩节段连接，将预制围护桩全部吊装就位后，进行桩周注浆，以填充预制桩与桩周土之间的空隙，注浆通过预埋在桩身内的注浆管进行。所述的内部结构施工指的是随基坑开挖过程，自上而下依次在预制围护桩挡墙之间施作横向钢支撑；开挖至底层后，施作底板结构及部分侧墙；之后自下而上依次施作中板结构和顶板结构以及侧墙结构，同时在各结构达到设计强度后，依次拆除所述钢支撑；最后回填基坑，恢复地面路况。在所述预制围护桩挡墙表面固定安装有钢围檩，所述钢围檩垂直于预制围护桩挡墙设置。所述的横向钢支撑固定于钢围檩上。所述的横向支撑包括但不仅包括钢支撑，还包括钢筋混凝土支撑、锚索等内外各型支撑体系。本发明的优点是基坑围护结构采用工厂化预制件，可避免在负温条件下现场绑扎钢筋、浇筑和养护混凝土，不仅节约了冬季施工措施费用，而且改善了工作环境、提高了工效，缩短现场施工周期，同时能够确保围护结构的混凝土浇筑质量。通过采用预制围护结构，在-15°C及以下的极低温条件下也可进行基坑围护施工，实现严寒地区全年无冬歇生产，延长二至三个月施工期，实现又好又快的工程建设目标。除了严寒地区，预制围护结构也可在工程建设期短的情况下采用，可实现围护结构工厂化预制、现场成孔(槽)等工序同步进行，减少混凝土养护时间，加快施工速度，但造价相对较高。
图1为本发明深基坑围护结构平面布置示意图； 图2为本发明深基坑围护结构横剖面示意图3为本发明施工方法步骤一示意图； 图4为本发明施工方法步骤二示意图； 图5为本发明施工方法步骤三示意图； 图6为本发明施工方法步骤四示意图；图7为本发明施工方法步骤五示意图； 图8为本发明施工方法步骤六示意图。
具体实施例方式以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解
如图1-8所示，标号1-18分别表示预制围护桩挡墙1、钢支撑2(2. 1、2.2、2.3)、钢围檩3、头桩4、桩节连接头5、桩身桩6、脚桩7、路面8、混凝土挡墙9、冠梁10、地面设计标高 11、顶板12、中板13、侧墙14、底板15、底板结构防水层16、底板垫层17、预制围护桩18。下述实施例涉及的是一种适用于严寒地区或低温环境施工的深基坑预制围护结构的施工方法，围护结构的结构形式以预制桩为主，断面形式可为方形、圆形等形状。深基坑预制围护结构施工主要包括桩位成孔、桩节预制、现场吊装、节段连接、预应力张拉、桩周注浆等工序。为了降低对预制件模具、运输和吊装能力的要求，预制围护结构以预制桩为主，分节段预制。根据工程水文地质条件，桩位成孔分为泥浆护壁成孔和干法成孔两种类型。在严寒地区，预制围护结构更适用于干法成孔工程，如人工挖孔、长螺旋钻、旋挖钻等工法，可避免设置大规模泥浆池，降低冬施费用和施工难度。桩节预制可在构件加工厂内完成，根据设计对围护结构材料等级、桩径、钢筋笼样式等要求，在车间内进行工厂化分节段预制。预制工艺包括建材准备、钢筋笼绑扎、入模、养护、脱模、试验检测等流程。为避免模具种类多，增加生产设备费用，桩节长度可确立标准化模数，如4、6、8m等标准长度；桩节性质也可划分为头桩4、桩身桩、脚桩8等类型，桩身桩采用标准节，调整头桩4或脚桩8长度，以适应设计桩长。预制桩节的制作完毕后，运输至施工现场，根据设计桩长确定桩节组合，其中针对每根预制围护桩，选择头桩4和脚桩8各设置一节，桩身桩视工程设计标高的需要，可设置多节，分段吊装入钻孔内，边吊装边连接，直至设计标高。桩节的连接可参照国家建筑标准设计图集《预应力混凝土管桩》(10G409)的形式，分为法兰连接、焊接连接、机械啮合连接等方式。但因本实施例中预制围护结构受力以弯、剪为主，且受力很大，桩节连接必须确保桩身整体性。对于大直径(> 800mm)预制围护结构，桩身荷载大，桩身内可布置后张预应力钢筋，以提高桩身受力能力，增强桩身整体性。为减小桩起吊重量，预制桩可采用空心筒体结构，同时为加强预制桩整体性除采用上述法兰、焊接、机械啮合等连接方式外，也可于桩身空心部位内插型钢后灌注低标号混凝土以加强整体刚度。桩节全部吊装就位后，需进行桩周注浆，以填充预制桩与桩周土之间的空隙，防止地表发生过大沉降。注浆可通过预埋在桩身内的注浆管进行。本实施例施工步骤如下
第一步开挖浅基坑，施作混凝土挡墙9，施作预制围护桩挡墙1及冠梁10。其中构成预制围护桩挡墙1的预制围护桩18由头桩4、桩身桩6，以及脚桩7顺序组合安装连接构成，其中每根预制围护桩1具有一节头桩4、一节脚桩7，已经桩身桩6若干，桩身桩6的数量取决于基坑深度的具体要求。连接方法可选择焊接连接方式。第二步继续开挖，直至基坑底设计标高处，随开挖随自上而下依次施作钢支撑 2，即依次施作2. 1,2. 2,2. 3，钢支撑2的支撑是通过垂直固设于预制围护桩挡墙1表面的钢围檩3固定连接的。固定连接的方式通常选择螺栓连接，或是法兰、承托板等连接方式， 本实施例共计施作了三道钢支撑2. 1,2. 2,2. 3，通常是在基坑开挖至钢支撑轴线下0. 5m处时，施作钢支撑2。第三步铺设底板速砼垫层17，敷设防水层16，施作结构底板15及位于结构底板 15与第三道钢支撑2. 3之间的部分侧墙14。第四步待结构底板15达到设计强度后，拆除第三道钢支撑2. 3，敷设侧墙14防水层，施作位于结构底板15与结构中板13之间的部分侧墙14和结构中板13。第五步待侧墙14及结构中板13达到设计强度后，拆除第二道钢支撑2. 2，敷设侧墙防水层，施作位于结构中板13与结构顶板12之间的侧墙14和结构顶板12。第六步待侧墙14和结构顶板12达到设计强度后，拆除第一道钢支撑2. 1，敷设顶板防水层，回填基坑，恢复路面8，最后施作基坑上方建筑结构。
权利要求
1.一种用于低温环境施工的深基坑预制围护结构的施工方法，其特征在于，所述施工方法采用如下步骤首先预制围护桩的桩节，其次按照设计要求完成桩位成孔，然后逐段吊放围护桩节并现场连接成整体，构成预制围护桩挡墙；之后进行基坑开挖，同期完成预制围护桩挡墙之间横向支撑的内部结构施工，从而构成所述深基坑预制围护结构。
2.根据权利要求1所述的一种用于低温环境施工的深基坑预制围护结构的施工方法， 其特征在于所述的施作预制围护桩依次包括工厂化预制、现场吊装、桩节段连接、桩周注浆。
3.根据权利要求2所述的一种用于低温环境施工的深基坑预制围护结构的施工方法， 其特征在于所述的预制围护桩的桩节包括头桩、脚桩和桩身桩，所述的现场吊装指的是现场将所述的头桩、至少一节桩身桩以及脚桩依次吊装入孔，所述的桩节段连接同期进行。
4.根据权利要求2或3所述的一种用于低温环境施工的深基坑预制围护结构的施工方法，其特征在于所述的桩节段连接是指将吊装入孔的相邻桩节组合安装构成预制围护桩。
5.根据权利要求2所述的一种用于低温环境施工的深基坑预制围护结构的施工方法， 其特征在于所述的桩周注浆指的是所述的预制围护桩完成了现场吊装和桩节段连接，将预制围护桩全部吊装就位后，进行桩周注浆，以填充预制桩与桩周土之间的空隙，注浆通过预埋在桩身内的注浆管进行。
6.根据权利要求1所述的一种用于低温环境施工的深基坑预制围护结构的施工方法， 其特征在于，所述的内部结构施工指的是随基坑开挖过程，自上而下依次在预制围护桩挡墙之间施作横向支撑；开挖至底层后，施作底板结构及部分侧墙；之后自下而上依次施作中板结构和顶板结构以及侧墙结构，同时在各结构达到设计强度后，依次拆除所述钢支撑； 最后回填基坑，恢复地面路况。
7.根据权利要求6所述的一种用于低温环境施工的深基坑预制围护结构的施工方法， 其特征在于，在所述预制围护桩挡墙表面固定安装有钢围檩，所述钢围檩垂直于预制围护桩挡墙设置。
8.根据权利要求6所述的一种用于低温环境施工的深基坑预制围护结构的施工方法， 其特征在于，所述的横向支撑固定于钢围檩上。
9.根据权利要求6所述的一种用于低温环境施工的深基坑预制围护结构的施工方法， 其特征在于，所述的横向支撑是钢支撑、或者是钢筋混凝土支撑、或者是锚索。
全文摘要
本发明涉及用于深基坑的围护结构的施工，具体涉及一种用于低温环境施工的深基坑预制围护结构的施工方法，所述施工方法采用如下步骤首先预制围护桩的桩节，其次按照设计要求完成桩位成孔，然后逐段吊放围护桩节并现场连接成整体，构成预制围护桩挡墙；之后进行基坑开挖，同期完成预制围护桩挡墙之间横向支撑的内部结构施工，从而构成所述深基坑预制围护结构。本发明的优点是基坑围护结构采用工厂化预制件，可避免在负温条件下现场绑扎钢筋、浇筑和养护混凝土，不仅节约了冬季施工措施费用，而且改善了工作环境、提高了工效，缩短现场施工周期，同时能够确保围护结构的混凝土浇筑质量。
文档编号E02D17/02GK102330430SQ20111020018
公开日2012年1月25日 申请日期2011年7月18日 优先权日2011年7月18日
发明者徐薇娜, 曹伟飚, 汤书明, 管攀峰, 肖勤, 胡云峰, 许熠 申请人:上海市隧道工程轨道交通设计研究院