深埋水处理厂站中基坑共用型双排桩围护体系及施工方法

技术领域

本发明属于深基坑支护结构技术领域，具体涉及一种深埋水处理厂站中基坑共用型双排桩围护体系及施工方法。

背景技术

随着我国城市化进程的不断推进，大型及超大型城市市区中的用地紧张问题越来越严峻，水处理厂站中的构筑物也逐渐从地上式转入地下式或上下叠合式，成为深埋水处理构筑物，从而大幅减小占地面积，增加土地利用率，节约投资。而市区中深埋厂站的建设过程中，建造区域狭隘，周边环境保护要求高，且水处理构筑物基坑平面面积大，基坑内支撑体系设置困难，同时我国沿海大型城市的土质松软、土性较差，上述综合原因导致深埋水处理厂站基坑支护的施工难度较大。如何在保证基坑安全、控制基坑变形的前提下，尽量节约基坑投资，减少施工工期，是深埋水处理厂站基坑支护设计的最核心的问题。同时，深埋水处理厂站中存在大量深埋管道。管道需要从深埋水处理构筑物中接出，因此埋深与其相当。同时，管道直径较大，直径一般在1-2m，因此施工工期较长。目前常见的做法是待深埋构筑物施工完成后，另行施工管道基坑，进行二次破路开挖施工，因此存在造价高、重复开挖施工、工期长等缺点。

现有基坑支护结构可以分为有内支撑式和无内支撑式两种：有内支撑式的支护结构包括排桩、地下连续墙等形式，其优点在于基坑变形较小，但普遍存在造价高、工期长、环境污染严重等问题；无内支撑式的支护结构包括双排桩、重力式挡墙等形式，其优点在于不用施工内支撑，因而造价低、工期短、绿色低碳等，但在软土地区普遍存在基坑变形较大的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种深埋水处理厂站中基坑共用型双排桩围护体系及施工方法，以解决现有技术中的不足。

为了达到上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的：

一方面，提供一种深埋水处理厂站中基坑共用型双排桩围护体系，包括：

至少一条侧边围护结构，所述侧边围护结构包括相互平行设置的前排桩和后排桩，管道沿所述侧边围护结构的延伸方向敷设于所述前排桩和所述后排桩之间，所述前排桩和所述后排桩的顶部沿所述侧边围护结构的延伸方向分别铺设有冠梁，两根所述冠梁之间架设有内支撑板并为附加结构预设有安装位，原位改良后的基坑开挖产生的废弃土方分层压密回填至管道基坑沟槽内。

如所述深埋水处理厂站中基坑共用型双排桩围护体系，所述内支撑板的中部区域镂空并于镂空的边沿依次预留有钢筋接驳器，所述附加结构包括连系板，所述连系板通过板内钢筋接入所述钢筋接驳器设于所述内支撑板上。

如所述深埋水处理厂站中基坑共用型双排桩围护体系，所述后排桩的顶部设有重力式挡墙，所述重力式挡墙的背后回填土至基坑场地设计标高，回填土采用基坑开挖产生的废弃土方。

如所述深埋水处理厂站中基坑共用型双排桩围护体系，所述前排桩和后排桩均为工法桩且内插型钢高出所述冠梁，在所述后排桩的内插型钢的顶部设置保护帽，在所述保护帽的两侧设置膨胀螺栓锚入所述冠梁内，在所述后排桩的冠梁的顶部施工所述重力式挡墙。

如所述深埋水处理厂站中基坑共用型双排桩围护体系，相邻两侧相互形成一定夹角的所述前排桩之间设有角部斜撑。

另一方面，提供一种深埋水处理厂站中基坑共用型双排桩围护体系施工方法，用于施工如上述深埋水处理厂站中基坑共用型双排桩围护体系，包括施工第一阶段和施工第二阶段，施工第一阶段为施工排桩对撑式围护结构，管道敷设于前后排桩中间，施工包括以下步骤：

S11、施工排桩顶部放坡开挖部分；

S12、施工两排工法桩及桩顶钢筋混凝土冠梁、内支撑板，基坑冠梁及内支撑侧面预留钢筋接驳器；

S13、开挖管道基坑，产生的土方在坑边临时堆放点进行原地改良，改良方式为掺入一定比例的石灰粉；

S14、敷设管道；

S15、将第S13步完成的改良土分层压密回填至管道基坑沟槽内；

施工第二阶段为施工双排桩基坑围护结构，拟建构筑物位于前排桩外侧，施工包括以下步骤：

S21、施工桩顶连系板，钢筋锚入第一阶段预留的钢筋接驳器内，与第一阶段的冠梁、内支撑板形成共同受力的梁板结构；

S22、后排桩顶施工重力式挡墙，墙后采用第一阶段开挖产生的土方回填至场地整平标高；

S23、开挖拟建构筑物基坑。

本发明技术方案的有益效果是：

1、本发明采用的双排桩为工法桩，内插型钢高出桩冠梁，型钢回收时冠梁可作为拔桩平台，方便拔出回收，同时桩身无须采用钢筋混凝土，节约了材料投入和混凝土养护等待时间；

2、第一阶段中，开挖管道基坑产生的废弃土方可以通过掺入石灰粉的形式就地改良，改良后分层压实回填至管道基坑内，不产生土方外运或外购，能够以最低的代价同时实现土方平衡和双排桩桩间土的土体加固，提高双排桩的受力性能，为其投入第二阶段使用做准备；

3、第一阶段的排桩、混凝土冠梁及支撑等基坑围护结构不需拆除，可直接投入第二阶段使用，实现基坑共用；

4、充分利用混凝土结构既能受压又能受拉的特点，在第一阶段中受压的钢筋混凝土冠梁及内支撑，在第二阶段转变功能成为受拉的连系梁，与第二阶段实施的连系板共同形成双排桩顶部梁板结构，大幅提高双排桩的整体刚度，减小双排桩的变形；

5、第二阶段设置于后排桩顶的重力式挡墙产生的有益效果包括以下几点：

①因双排桩中的后排桩作为前排的锚拉桩，其变形趋势为产生向上拔出的变形，靠桩土间的摩擦力产生变形抗力，故设置于后排桩顶的重力式挡墙，可以利用挡墙自重和墙后水平土压力产生的附加弯矩，限制后排桩的拔出变形趋势，从而达到减小双排桩整体变形的效果；

②设置于桩顶的重力式挡墙，可以降低双排桩的桩顶标高，使桩身受力段进入土性更好、抗变形能力更强的深层土，从而在不增加桩长的前提下减小双排桩变形；

③重力式挡墙及其墙后填土，可以作为基坑施工道路，在场地受限的情况下扩展施工场地，便于施工；

6、后排桩的型钢顶部设置不锈钢保护帽，将型钢与重力式挡墙分隔开，便于重力式挡墙拆除后，拔出型钢进行回收。

附图说明

为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。

图1为本发明较佳实施例第一阶段围护结构整体平面示意图；

图2为图1沿A-A向剖面示意图；

图3为本发明较佳实施例第一阶段围护结构局部平面示意图；

图4为图3中沿B-B向剖面示意图；

图5为本发明较佳实施例第二阶段围护结构整体平面示意图；

图6为图5中沿A-A向剖面示意图；

图7为本发明较佳实施例后排桩顶不锈钢保护帽示意图；

图中：0、管道；0’、临时封堵；1、前排桩；2、后排桩；3、冠梁；4、内支撑板；5、改良回填土；6、钢筋接驳器；7、连系板；8、连系板钢筋；9、前排工法桩内插型钢；10、后排工法桩内插型钢；11、角部斜撑；12、保护帽；13、膨胀螺栓；14、挡土墙；15、墙后回填土；16、深埋构筑物。

具体实施方式

用于本说明书中的术语“发明”、以及“本发明”旨在广义上是指本说明书和以下任何专利权利要求的所有主题。包含这些术语的声明不应理解成限制本文所述的主题或限制以下任何专利权利要求的意思或范围。此外，本说明书不试图描述或限制由本申请的任何具体部件、段落、声明或附图的任何权利要求涵盖的主题。主题应参考整个说明书、所有附图以及以下任何权利要求理解。本发明可具有其它实施例并以其它方式实践或实施。而且，应理解本文所采用的措辞和术语是为说明的目的而不应认为是限制。

现将会参照仅以示例的方式说明本发明的附图讨论本发明的细节。在附图中，类似特征或部件可用相同的附图标记标注。

本文中“包含”、“具有”和“包括”及其变体的使用意思是包含此后所列项目及其等同物和附加项目。虽然在描述附图中可参照以下诸如上面的、下面的、向上的、向下的、向后的、底部、顶部、前面、后面等的方向，但为了方便，相对于附图参照。这些方向不旨在以任何的形式字面上接受或限制本发明。此外，诸如“第一”、“第二”、“第三”等的术语用于本文中是为了说明的目的而不旨在表明或暗示重要性或显著性。

参看图1、图2所示，本发明包括至少一条侧边围护结构，侧边围护结构包括相互平行设置的前排桩1和后排桩2，管道0沿侧边围护结构的延伸方向敷设于前排桩1和后排桩2之间，前排桩1和后排桩2的顶部沿侧边围护结构的延伸方向分别铺设有冠梁3，两根冠梁3之间架设有内支撑板4并为附加结构预设有安装位。原位改良后的基坑开挖产生的废弃土方，即改良回填土5分层压密回填至管道基坑沟槽内。前排桩1和后排桩2均优选为工法桩。

进一步地，内支撑板4的中部区域镂空并于镂空的边沿依次预留有钢筋接驳器6，附加结构包括连系板7，连系板7通过板内钢筋接入钢筋接驳器6设于内支撑板4上。

具体来说，在本发明实施例的第一阶段中，先行施工管道0两侧的工法桩、冠梁3及冠梁3间的混凝土制的内支撑板4，在冠梁3及内支撑板4中按图3、图4所示预埋钢筋接驳器6及连系板钢筋8，前排工法桩内插型钢9以及后排工法桩内插型钢10的规格和间距根据土质及基坑开挖深度由计算确定。为确保在第二阶段中，内支撑板4转换为连系梁后能增加双排桩整体刚度，支撑间距较小。同时为使管道施工期间能够方便下料，在基坑的左右两端角部受力较小的地方取消了部分支撑，形成尺寸较大的下料孔。为了对取消的支撑在第二阶段所缺失的连系梁作用进行补强，在相邻两侧相互形成一定夹角的前排桩1之间设置角部斜撑11，此处的角度一般来说为90°，其有益效果是便于管道施工的同时，进一步提高双排桩整体刚度以减小变形。同时，在管道0引出管道基坑处，管道0采用临时封堵0’，其有益效果是避免双排桩间的回填土进入管道内，待拟建深埋构筑物施工完成后，再另外进行接管作业。第一阶段为排桩+内支撑式支护结构，前后排桩的内插型钢高出冠梁3，以便后续拔出回收。冠梁顶采用放坡连接至基坑场地设计标高，以便第二阶段冠梁顶设置重力式挡墙。前后排桩长由第二阶段双排桩变形计算确定，同时考虑到第二阶段后排桩顶重力式挡墙的压重效果，后排桩长度可减小至前排桩长度的60％—80％，其有益效果是可以进一步缩短桩长，提高经济效益。管道基坑开挖产生的土方，进行原地改良后分层压密回填至沟槽中，改良的方式为掺入一定比例的石灰粉。石灰粉的具体掺入比例，根据当地土性经由配比试验确定。

如图5、图6所示，第二阶段为双排桩支护结构，第一阶段的基坑冠梁及内支撑板4在第二阶段成为双排桩支护结构中的桩间连系梁。在连系梁和冠梁顶施工连系板，利用第一阶段预留的钢筋及钢筋接驳器6，和连系梁及冠梁3形成桩顶梁板式结构。在后排桩2的型钢顶部设置图7所示不锈钢板制的保护帽12，在保护帽12两侧设膨胀螺栓13锚入冠梁3内。在后排桩2的冠梁3顶施工重力式挡墙，并在挡土墙14背后采用回填土至基坑场地设计标高，墙后回填土15采用第一阶段基坑开挖产生的废弃土方，其有益效果是可以进一步减少土方外运，提高经济效益。最后，在上述双排桩结构的支护下，开挖基坑，施工深埋构筑物16。

本案基于深埋水处理厂站的特点，结合现有基坑支护结构，本发明提出一种在深埋水处理厂站中可以实现基坑共用的双排工法桩围护体系。本围护体系结合了排桩+内支撑式结构、双排桩结构、重力式挡墙等结构的特点，通过在不同阶段发挥不同的作用，可以实现水处理厂站中深埋管道基坑和深埋构筑物基坑共用一套支护结构，同时具有安全性高、经济性较高、施工难度较低、施工工期短的特点。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。