一种基坑开挖超前支护施工方法与流程

1.本发明属于复合地基技术领域，具体的说，是涉及一种基坑开挖支护施工方法。


背景技术：

2.在基坑开挖过程中，基坑周边场地会受到开挖作用的影响产生位移场。在该位移场的作用下，基坑周边的建筑物和构筑物会出现变形和位移，致使其安全性和适用性降低。现在城市建筑分布越发密集，于此同时基坑工程也越来越向“深，大，长”的大规模方向发展，如何在基坑开挖规模越来越大的情况下更好地控制基坑开挖过程中的场地位移场，保障周边地区建筑物和构筑物的安全，成为现阶段基坑工程的关键问题。
3.传统的基坑支护理念主张分层开挖分层支护，且先开挖后支护。具体到施工实践中：先将设计开挖面上部的土体挖除，再将围檩安装在开挖面上部露出的地连墙侧部处，最后安装水平支护结构。重复此施工顺序直至达到设计开挖底面。在该基坑支护理念的实践中，基坑支护作用始终滞后于基坑的开挖过程。这势必导致在支护前基坑会在无支护状态的开挖作用下发展出一定的位移场。然而，在一些重大工程中，基坑工程位移的控制标准已经从“厘米级”缩小至“毫米级”。上述传统的基坑支护理念，及其在工程实践中表现出来的基坑支护效果已经很难满足工程的位移控制要求。


技术实现要素：

4.本发明着力于解决传统的基坑支护理念及其在工程实践中表现出来的基坑支护效果难以满足更严格的场地位移控制标准的技术问题，提供了一种基坑开挖超前支护施工方法，在基坑开挖之前进行超前支护，待支护结构安装完成后再进行基坑开挖，从而使水平支护作用同步于基坑开挖，故可以消除在传统基坑支护施工造成的支护前基坑在无支护状态的开挖作用下发展的位移场。
5.为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：
6.根据本发明的一个方面，提供了一种基坑开挖超前支护施工方法，其特征在于，按照如下步骤进行：
7.(1)在基坑开挖区开挖多个预挖深沟，所述预挖深沟能够容纳所述水平支撑结构，所述预挖深沟的深度与基坑设计开挖深度相等；
8.(2)根据所述水平支撑结构的排布形式，将多个所述水平支撑结构放入每个所述预挖深沟内的各个设计开挖标高处，并将每个所述水平支撑结构与基坑两侧的地连墙进行连接，连接后的所述水平支撑结构能够承受工程荷载；
9.(3)所述水平支撑结构全部安装完成后，进行基坑开挖区的土方开挖。
10.进一步地，所述预挖深沟竖直设置且顶部敞口。
11.进一步地，所述水平支撑结构为直杆或环梁。
12.进一步地，所述水平支撑结构的材料为钢材，混凝土或木质。
13.进一步地，所述水平支撑结构与所述地连墙连接为铆接，栓接或法兰连接。
14.进一步地，所述水平支撑结构底部安装有均匀分布的钻土装置，以使所述步骤(1)和所述步骤(2)同步进行。
15.根据本发明的另一个方面，提供了一种基坑开挖超前支护施工方法，按照如下步骤进行：
16.(1)在基坑开挖区开挖多个盾构孔洞，所述盾构孔洞按照设计的水平支撑结构的形状和排布设置，所述盾构孔洞的深度位于各个设计开挖标高处；并且，所述盾构孔洞向基坑两侧的地连墙内部延伸形成锚固凹槽；
17.(2)将混凝土浆液灌注至所述盾构孔洞以及所述锚固凹槽中，进行混凝土养护形成水平支撑结构；所述水平支撑结构与基坑两侧的地连墙形成连接并且能够承受工程荷载；
18.(3)所述水平支撑结构全部养护完成后，进行基坑开挖区的土方开挖。
19.进一步地，所述盾构孔洞埋设在场地土体内部。
20.进一步地，所述水平支撑结构为直杆或环梁。
21.本发明的有益效果是：
22.本发明的基坑开挖超前支护施工方法，对“先开挖，后支护”的传统基坑开挖支护理念进行革新，主张在基坑开挖之前进行超前支护，待支护结构安装完成后再进行基坑开挖。
23.与现有传统基坑开挖支护理念相比，本发明能够在基坑开挖施工中变“先开挖，后支护”为“超前支护”，从而避免出现在传统基坑开挖施工中存在的支护作用滞后于基坑开挖的情况，并消除基坑在该无支护状态下开挖作用下发展出的位移场，进而满足一些重大基坑工程中从“厘米级”缩小至“毫米级”的工程位移控制标准。
附图说明
24.图1为本发明实施例1所提供的基坑开挖超前支护施工方法的流程示意图；
25.图2为本发明实施例1所提供的基坑开挖超前支护施工方法中预挖深沟的平面示意图；
26.图3为本发明实施例1所提供的基坑开挖超前支护施工方法中水平支撑结构的立面布置图；
27.图4为本发明实施例1所提供的基坑开挖超前支护施工方法中的环梁平面布置图；
28.图5为本发明所提供水平支撑结构底部安装钻土装置的施工示意图；
29.图6为本发明实施例1所提供的基坑开挖超前支护施工方法中的土方开挖施工示意图；
30.图7为本发明实施例2所提供的基坑开挖超前支护施工方法的流程示意图；
31.图8为本发明实施例2所提供的基坑开挖超前支护施工方法中的盾构孔洞平面布置图。
32.上述图中：1
‑
场地土体；2
‑
地连墙；3
‑
预挖深沟；4
‑
水平支撑结构；5
‑
场地平面；6
‑
设计开挖底面；7
‑
环梁；8
‑
钻土装置；9
‑
基坑开挖区；10
‑
盾构孔洞；11
‑
混凝土浆液。
具体实施方式
33.为能进一步了解本发明的发明内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
34.本发明提供的基坑开挖超前支护施工方法，体现基坑开挖“先支护，后开挖”的基坑支护理念，主要解决目前的“先开挖，后支护”传统基坑支护理念及其在工程实践中表现出来的基坑支护效果难以满足更严格的场地位移控制标准的问题。
35.实施例1
36.如图1所示，本实施例提供了一种基坑开挖超前支护施工方法，包括如下步骤：
37.步骤一，基坑开挖之前，根据水平支撑结构4的形状和排布形式在基坑开挖区9开挖数个预挖深沟3，如图2所示。
38.其中，预挖深沟3竖直设置且顶部敞口，其形态及分布根据水平支撑结构4的形状和排布形式确定。预挖深沟3的长度通常与水平支撑结构4长度相等，宽度通常等于或者略大于水平支撑结构4的宽度，深度通常与基坑设计开挖深度相等。
39.其中，水平支撑结构4的材料不限，如：钢材，混凝土，木质等均可。
40.步骤二，根据水平支撑结构4的排布形式，将多个水平支撑结构4放入在每个预挖深沟3内的各个设计开挖标高处，并将每个水平支撑结构4与基坑两侧的地连墙2进行有效的力学连接，使水平支撑结构4固定牢固并能够承受工程荷载。如图3所示。由于此时并未进行基坑开挖，因此场地平面5与设计开挖底面6之间依然为场地土体1。
41.其中，水平支撑结构4排布形式按照常规技术设置，并且根据其形状可以做不同变化，可以为直杆形水平支撑结构4平行阵列排布，也可以是环梁7与其相配套的水平斜撑结构等，如图4所示。
42.其中，水平支撑结构4与基坑两侧的地连墙2的力学连接具体形式不限，例如可以是铆接，栓接，法兰连接等等。
43.其中，水平支撑结构4能够承受的工程荷载是指常规施工状态下基坑开挖过程所产生的坑外土体被动土压力。
44.除此以外，水平支撑结构4也可以设计为自动向下钻进的形式，以实现更高的施工自动化程度。如图5所示，水平支撑结构4底部安装有均匀分布的钻土装置8，开动钻土装置8，可实现钻土装置8挖去水平支撑结构4底部土体，同时水平支撑结构4也不断下沉，实现步骤一的挖沟与步骤二的水平支撑结构4放入同步进行，然后再将每个水平支撑结构4与基坑两侧的地连墙2进行有效的力学连接，提高施工的自动化程度。
45.步骤三，水平支撑结构4全部安装完成后，进行基坑开挖区8的土方开挖，如图6所示。
46.基坑开挖区8的土方开挖步骤根据设计按照常规施工方式进行。
47.实施例2
48.如图7所示，本实施例提供了一种基坑开挖超前支护施工方法，包括如下步骤：
49.步骤一，基坑开挖之前，根据水平支撑结构4的设计，采用小型盾构机在基坑开挖区9开挖数个盾构孔洞10，如图8所示。
50.其中，盾构孔洞10埋设在场地土体1内部，由场地平面5不可见。
51.其中，盾构孔洞10形状和尺寸与所设计水平支撑结构4的形状和排布形式相同。盾
构孔洞10的横截面与所设计水平支撑结构4的横截面形态一致，盾构孔洞10的空间走向和与所设计水平支撑结构4的布置方式一致，盾构孔洞10所处的深度为各个设计开挖标高处。
52.为使日后养护完成的水平支撑结构4与地连墙2之间形成有效力学连接，盾构孔洞10在开挖过程中还需向地连墙2内部钻进一定距离，在基坑两侧地连墙2的墙身上各形成一个锚固凹槽。
53.步骤二，通过场地平面5竖直向下钻通的井孔与步骤1形成的盾构孔洞10相通，然后将混凝土浆液11通过井孔灌注至盾构孔洞10以及地连墙2的锚固凹槽中，并进行混凝土养护，养护后形成混凝土的水平支撑结构4。
54.养护完成的水平支撑结构4达到设计力学强度，并且在水平支撑结构4端部嵌基在坑两侧地连墙2的预留锚固凹槽中，利用混凝土的抗剪强度和抗拔强度，水平支撑结构4与地连墙2形成有效的力学连接，使水平支撑结构4固定牢固并能够承受工程荷载。
55.由于此时并未进行基坑开挖，因此场地平面5与设计开挖底面6之间依然为场地土体1。
56.其中，水平支撑结构4排布形式根据其形状可以做不同变化，可以为直杆形水平支撑结构4平行阵列排布，也可以是环梁7与其相配套的水平斜撑结构等，如图4所示。
57.其中，水平支撑结构4能够承受工程荷载是指常规施工状态下基坑开挖过程所产生的坑外土体被动土压力。
58.步骤三，水平支撑结构4的混凝土浆液11完全达到养护龄期后，进行基坑开挖区9的土方开挖。
59.基坑开挖区7的土方开挖步骤根据设计按照常规施工方式进行。
60.尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。