基坑支护系统及其施工方法与流程

1.本发明涉及基坑施工技术领域，尤其涉及一种基坑支护系统及其施工方法。


背景技术：

2.随着社会经济的飞速发展，中国的跨海工程建设越来越多。大型跨海工程，如港珠澳大桥、深中通道等，通常由隧道、桥梁、人工岛等组成。隧道在穿越海域时不可避免会与桥梁发生交叉。桥墩是桥梁重要的下部结构，桥墩变形过大或失稳会严重影响桥梁的安全运营。海域筑岛环境地层固结较差，基坑开挖过程中易发生围护结构失稳、倾覆等严重问题，对基坑施工安全及邻近桥墩保护带来重大挑战。


技术实现要素：

3.本发明提供一种基坑支护系统及其施工方法，用以解决现有技术中基坑开挖过程中易发生围护结构失稳、倾覆等严重问题，对基坑施工安全及邻近桥墩保护带来重大挑战的缺陷，通过形成桥墩保护及基坑支护综合体，解决了常规围护结构无法解决的海域筑岛桥墩保护及基坑支护空间不足问题，实现安全经济，防渗漏效果好；易于应用与实施，实用性好。
4.本发明提供一种基坑支护系统，用于设置在多个桥墩处，所述基坑支护系统包括：
5.两组保护结构，每一组所述保护结构设置在一组所述桥墩的周围，且两组所述保护结构之间为基坑；
6.坑内加固体，所述坑内加固体设置在所述基坑内部，且所述坑内加固体采用满堂加固的方式加固基底软弱土层；
7.内支撑，所述内支撑设置于所述基坑内部，以支撑不同组的所述保护结构，且所述内支撑设置于所述坑内加固体的上方。
8.根据本发明提供的一种基坑支护系统，所述保护结构包括：
9.锁扣钢管桩，每一组所述锁扣钢管桩围设在一组所述桥墩外，两组所述锁扣钢管桩之间为基坑；
10.导梁，所述导梁设置在所述锁扣钢管桩的靠近所述桥墩的一侧，且所述导梁设置在所述锁扣钢管桩的顶部；
11.拉杆，所述拉杆连接桥墩两侧的导梁，且所述拉杆用于保护所述桥墩。
12.根据本发明提供的一种基坑支护系统，所述保护结构还包括：
13.内嵌灌注桩，所述内嵌灌注桩设置于靠近基坑侧的锁扣钢管桩内，所述内嵌灌注桩底部向下延伸至中风化岩层。
14.根据本发明提供的一种基坑支护系统，所述内嵌灌注桩上部采用素混凝土、下部采用钢筋混凝土。
15.根据本发明提供的一种基坑支护系统，所述保护结构还包括：
16.混凝土板撑，所述混凝土板撑设置在所述锁扣钢管桩和所述桥墩之间，且所述混
凝土板撑与所述桥墩相抵。
17.根据本发明提供的一种基坑支护系统，所述保护结构还包括：
18.冠梁，所述冠梁设置在靠近基坑侧的锁扣钢管桩上，且所述混凝土板撑与所述冠梁相抵。
19.根据本发明提供的一种基坑支护系统，所述保护结构还包括：
20.止水帷幕，所述止水帷幕设置在靠近基坑侧的所述锁扣钢管桩的侧面，且所述止水帷幕设置在靠近所述桥墩的侧面，并封堵各锁扣钢管桩之间的间隙。
21.根据本发明提供的一种基坑支护系统，所述锁扣钢管桩的底部向下延伸至强风化岩层。
22.根据本发明提供的一种基坑支护系统，所述坑内加固体采用高压旋喷桩工艺成桩。
23.本发明提供一种基坑支护系统的施工方法，所述基坑支护系统用于设置在多个桥墩上，所述方法包括：
24.在所述桥墩的周围设置两组保护结构；
25.在所述保护结构围蔽范围内及围蔽范围外侧筑岛填砂，从而形成人工岛陆域环境；
26.在所述基坑范围内采用满堂加固的方式形成坑内加固体，以加固基底软弱土层；
27.在所述基坑内的坑内加固土体上方分层开挖土体并设置内支撑。本发明实施例提供的基坑支护系统，通过在桥墩周围设置两组保护结构，可以保护桥墩，通过在基坑内设置坑内加固体、内支撑，可以加固基底软弱土层以及对基坑进行支护，该基坑支护系统可以兼做桥墩保护及基坑支护，通过形成桥墩保护及基坑支护综合体，解决了常规围护结构无法解决的海域筑岛桥墩保护及基坑支护空间不足问题，安全经济，防渗漏效果好；易于应用与实施，实用性好。
28.在本发明实施例提供的基坑支护系统的施工方法中，由于应用了如上所述的基坑支护系统，因此同样具备如上所述的各项优势，在此不再赘述。
29.本发明实施例的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实施例的实践了解到。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1是本发明提供的基坑支护系统的结构示意图之一；
32.图2是本发明提供的基坑支护系统的结构示意图之二；
33.图3是本发明提供的基坑支护系统的施工方法的流程示意图。
34.附图标记：
35.10：桥墩；
36.20：保护结构；21：锁扣钢管桩；22：导梁；23：拉杆；24：内嵌灌注桩；25：混凝土板
撑；26：冠梁；27：止水帷幕；
37.30：基坑；
38.40：坑内加固体；
39.50：内支撑。
具体实施方式
40.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为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实施例和简化描述，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，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
42.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“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，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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实施例中的具体含义。
43.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
44.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
45.现结合图1至图3，对本发明提供的各实施例进行描述，应当理解的是，以下仅是本发明的示意性实施方式，并不对本发明构成任何特别限定。
46.本发明提供了一种基坑支护系统，图1是本发明提供的基坑支护系统的结构示意图之一，请参见图1。该基坑支护系统用于设置在多个桥墩10处，以便在保护桥墩10的同时，在桥墩10之间的空间内形成基坑30，并对基坑30进行支护。
47.具体的，该基坑支护系统包括：坑内加固体40、内支撑50以及两组保护结构20。
48.其中，每一组保护结构20均设置在一组桥墩10的周围，例如，在桥墩10为两列的情况下，上述的每一组保护结构20可以包围同排的两个桥墩10，形成一个整体结构。在两组保护结构20之间可以形成基坑30，从而使施工形成的基坑30走向与原有桥梁的走向是交叉的。该基坑30可以用于形成隧道等，本实施例对此不作限定。
49.在基坑30内部设置上述的坑内加固体40，而且，该坑内加固体40采用满堂加固的方式，整体将基坑底部浇筑在一起，以便加固基底软弱土层。
50.在基坑30内，坑内加固体40的上方设置有内支撑50，以支撑不同组的保护结构20，以便对基坑30进行支护。
51.具体的，该内支撑50设置于基坑30内侧，多道内支撑50可以采用不同的材料，以相配合达到更好的支护效果。例如，混凝土内支撑可以采用0.8m
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0.8m的混凝土支撑；钢管内支撑采用直径800mm，壁厚20mm的钢管内支撑，两端支点位于钢围檩上，钢围檩焊接于基坑30侧钢管桩上。
52.本发明实施例提供的基坑支护系统，通过在桥墩10周围设置两组保护结构20，可以保护桥墩10，通过在基坑30内设置坑内加固体40、内支撑50，可以加固基底软弱土层以及对基坑30进行支护，该基坑支护系统可以兼做桥墩10保护及基坑30支护，通过形成桥墩10保护及基坑30支护综合体，解决了常规围护结构无法解决的海域筑岛桥墩10保护及基坑30支护空间不足问题，安全经济，防渗漏效果好；易于应用与实施，实用性好。
53.在本发明提供的一个实施例中，上述的每一组保护结构20包括锁扣钢管桩21、导梁22和拉杆23。
54.其中，锁扣钢管桩21由钢管、c型锁扣、t型锁扣构成，钢管直径的左端管壁上竖向连接c型锁扣，c型锁扣的横断面为一边开口的c形。也就是说，相邻的锁扣钢管桩21之间可以通过锁扣相互连接。
55.上述的每一组锁扣钢管桩21围设在一组桥墩10外，通过锁扣相互连接成一圈围护结构。两组锁扣钢管桩21之间为基坑30，位于桥墩10与基坑30之间的一排锁扣钢管桩21沿基坑30边线设置，例如，桥墩10其他三边锁扣钢管桩21沿桥墩10外侧2～3m设置。
56.更具体的，本实施例中锁扣钢管桩21外径为1500mm，壁厚为16mm，以提高该锁扣钢管桩21的强度。
57.上述的导梁22设置在锁扣钢管桩21的靠近桥墩10的一侧的四周环绕，且导梁22设置在锁扣钢管桩21的顶部。具体的，导梁22可以是浇注形成，以连接多个锁扣钢管桩21，也可以是预制形成，并固定在多个锁扣钢管桩21的侧面，本实施例对此不作限定。
58.上述的拉杆23连接桥墩10两侧的导梁22，从而使拉杆23用于保护桥墩10。
59.更具体的，本实施例中导梁22采用24c槽钢，拉杆23采用hw200mm
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200mm型钢，导梁22焊接于钢管桩顶部，拉杆23两端焊接在导梁22上。
60.进一步的，在本发明提供的一个实施例中，上述的保护结构20还包括：内嵌灌注桩24，内嵌灌注桩24设置于靠近基坑30侧的锁扣钢管桩21内，内嵌灌注桩24底部向下延伸至中风化岩层。该内嵌灌注桩24能够加强靠近基坑30侧的锁扣钢管桩21的强度。
61.进一步的，在本发明提供的一个实施例中，上述的内嵌灌注桩24上部采用素混凝土、下部采用钢筋混凝土。其中，素混凝土是由无筋或不配置受力钢筋的混凝土制成的结构。
62.具体的，钢管桩内嵌灌注桩24设置于基坑30侧锁扣钢管桩21内，且钢管桩内嵌灌注桩24上部采用素混凝土、下部采用钢筋混凝土，钢管桩内嵌灌注桩24底部向下延伸至中风化岩层不少于0.5m，以便形成稳固的结构。
63.图2是本发明提供的基坑支护系统的结构示意图之二，请参见图2。在本发明提供的一个实施例中，上述的保护结构20还包括：混凝土板撑25，该凝土板撑设置在锁扣钢管桩21和桥墩10之间，且混凝土板撑25与桥墩10相抵。也就是说，混凝土板撑25绕基坑30外边缘与桥墩10之间设置，
64.具体的，由于是在水域环境施工，可以在桥下分节打设锁扣钢管桩21、设置钢制的拉杆23及导梁22，将锁扣钢管桩21连接成为一个整体，用于保证后续筑岛期间桥墩10变形可控；钢管桩内嵌混凝土灌注桩形成复合桩、混凝土板撑25、内支撑50及后续的高压旋喷桩支护体系用于保证基坑30开挖期间基坑30施工安全及桥墩10变形可控。
65.其中，筑岛又称筑岛填心，是指在围堰围成的区域内填土、砂及砂砾石。
66.进一步的，在本发明提供的一个实施例中，该保护结构20还包括：冠梁26，冠梁26设置在靠近基坑30侧的锁扣钢管桩21上，且混凝土板撑25与冠梁26相抵。
67.上述的混凝土板撑25与桥墩10及冠梁26密贴但不连接，混凝土板撑25厚度可以为60～80cm。具体的，冠梁26位于基坑30侧锁扣钢管桩21顶部，本实施例中冠梁26高度为1m，而上述的混凝土内支撑的两端支撑于冠梁26上。
68.在本发明提供的一个实施例中，该保护结构20还包括：止水帷幕27，止水帷幕27设置在靠近基坑30侧的锁扣钢管桩21的侧面，且止水帷幕27设置在靠近桥墩10的侧面，并封堵各锁扣钢管桩21之间的间隙。
69.具体的，该止水帷幕27采用高压旋喷桩方式施工形成，高压旋喷桩，是以高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合，形成连续搭接的水泥加固体，具有较高的强度和较好的防水效果。
70.在本发明提供的一个实施例中，锁扣钢管桩21的底部向下延伸至强风化岩层，以便形成稳固的结构。
71.在本发明提供的一个实施例中，坑内加固体40采用高压旋喷桩工艺成桩，具有较高的强度和较好的防水效果。
72.具体的，高压旋喷桩止水帷幕27及高压旋喷桩坑内加固施工过程中在桥墩10另一侧采用高压旋喷桩对桥墩10进行及时纠偏。
73.本发明实施例提供的基坑支护系统，通过在桥墩10周围设置两组保护结构20，可以保护桥墩10，通过在基坑30内设置坑内加固体40、内支撑50，可以加固基底软弱土层以及对基坑30进行支护，该基坑支护系统可以兼做桥墩10保护及基坑30支护，通过形成桥墩10保护及基坑30支护综合体，解决了常规围护结构无法解决的海域筑岛桥墩10保护及基坑30支护空间不足问题，安全经济，防渗漏效果好；易于应用与实施，实用性好。
74.进一步的，上述的每一组保护结构20包括锁扣钢管桩21、导梁22和拉杆23。相邻的锁扣钢管桩21之间可以通过锁扣相互连接。上述的导梁22设置在锁扣钢管桩21的靠近桥墩10的一侧的四周环绕，且导梁22设置在锁扣钢管桩21的顶部。拉杆23连接桥墩10两侧的导梁22，从而使拉杆23用于保护桥墩10。
75.本发明还提供了一种基坑支护系统的施工方法，图3是本发明提供的基坑支护系
统的施工方法的流程示意图，请参见图3。该基坑支护系统用于设置在多个桥墩10处，该方法包括：
76.101、在桥墩10的周围设置两组保护结构20。
77.具体的，可以绕桥墩10周边打设锁扣钢管桩21，受桥梁净空限制，锁扣钢管桩21采用水上打设、分节焊接的方式打设，每节钢管桩长约3～4m，钢管桩顶部高于承台顶面1m。
78.具体的，可以于锁扣钢管桩21顶部焊接导梁22及拉杆23，形成桥桩保护结构。
79.锁扣钢管桩21内部、锁扣钢管桩21围蔽范围及锁扣钢管桩21外侧分层对称筑岛填砂至承台顶面。
80.其中，基坑30与桥墩10之间的锁扣钢管桩21兼做筑岛回填期桥桩保护结构及基坑30开挖期间支护结构。
81.102、在保护结构20围蔽范围内及围蔽范围外侧筑岛填砂，从而形成人工岛陆域环境。
82.在该步骤中，可以分层填筑中粗砂至承台顶面，岛域范围内淤泥排水固结、堆载预压，振冲密实，围绕桥墩10分两次以上进行对称、均匀整平，每次整平桥墩10两侧高差不得超过30cm。
83.筑岛陆域环境下施工钢管桩内嵌灌注桩24。具体的，钢管桩内嵌灌注桩24上部采用素混凝土、下部采用钢筋混凝土，钢管桩内嵌灌注桩24底部向下延伸至中风化岩层不少于0.5m。之后，可以切除桥墩10与基坑30间钢管桩高出承台顶面的部分，施工冠梁26。
84.103、在基坑30范围内采用满堂加固的方式形成坑内加固体40，以加固基底软弱土层。
85.施工高压旋喷桩止水帷幕27及高压旋喷桩坑内加固，施工过程根据桥墩10监测数据，在桥墩10另一侧采用局部高压旋喷桩加固对桥墩10纠偏，防止高压旋喷桩压力造成桥墩10过大变形。
86.具体的，高压旋喷桩止水帷幕27绕基坑30外缘锁扣钢管桩21锁扣外侧设置，并封堵各锁扣钢管桩21之间的间隙；高压旋喷桩采用满堂加固的方式加固基底软弱土层。
87.104、在基坑30内的坑内加固体40上方分层开挖土体并设置内支撑50。
88.施工混凝土板撑25及混凝土内支撑。具体的，混凝土板撑25设置于桥墩10与基坑30冠梁26之间，与桥墩10及冠梁26密贴但不连接，混凝土内支撑支点位于基坑30两侧冠梁26上；混凝土内支撑、冠梁26及混凝土板撑25一体形成对桥墩10的内部水平支撑。
89.然后，逐层开挖土体并及时架设钢管内支撑，施工隧道结构及覆土回填。具体的，可以采用“先撑后挖”的原则，每次开挖土体至钢管内支撑位置下方0.5m处，架设一道钢管内支撑；开挖至基坑30底，及时施作垫层及隧道结构底板；待隧道结构施工完毕后，拆除所有支撑，回填覆土至填岛标高。
90.本发明实施例提供的基坑支护系统的施工方法，通过在桥墩10周围设置两组保护结构20，可以保护桥墩10，通过在基坑30内设置坑内加固体40、内支撑50，可以加固基底软弱土层以及对基坑30进行支护，该基坑支护系统可以兼做桥墩10保护及基坑30支护，通过形成桥墩10保护及基坑30支护综合体，解决了常规围护结构无法解决的海域筑岛桥墩10保护及基坑30支护空间不足问题，安全经济，防渗漏效果好；易于应用与实施，实用性好。
91.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管
参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种基坑支护系统，其特征在于，用于设置在多个桥墩处，所述基坑支护系统包括：两组保护结构，每一组所述保护结构设置在一组所述桥墩的周围，且两组所述保护结构之间为基坑；坑内加固体，所述坑内加固体设置在所述基坑内部，且所述坑内加固体采用满堂加固的方式加固基底软弱土层；内支撑，所述内支撑设置于所述基坑内部，以支撑不同组的所述保护结构，且所述内支撑设置于所述坑内加固体的上方。2.根据权利要求1所述的基坑支护系统，其特征在于，所述保护结构包括：锁扣钢管桩，每一组所述锁扣钢管桩围设在一组所述桥墩外，两组所述锁扣钢管桩之间为基坑；导梁，所述导梁设置在所述锁扣钢管桩的靠近所述桥墩的一侧，且所述导梁设置在所述锁扣钢管桩的顶部；拉杆，所述拉杆连接桥墩两侧的导梁，且所述拉杆用于保护所述桥墩。3.根据权利要求2所述的基坑支护系统，其特征在于，所述保护结构还包括：内嵌灌注桩，所述内嵌灌注桩设置于靠近基坑侧的锁扣钢管桩内，所述内嵌灌注桩底部向下延伸至中风化岩层。4.根据权利要求3所述的基坑支护系统，其特征在于，所述内嵌灌注桩上部采用素混凝土、下部采用钢筋混凝土。5.根据权利要求2所述的基坑支护系统，其特征在于，所述保护结构还包括：混凝土板撑，所述混凝土板撑设置在所述锁扣钢管桩和所述桥墩之间，且所述混凝土板撑与所述桥墩相抵。6.根据权利要求5所述的基坑支护系统，其特征在于，所述保护结构还包括：冠梁，所述冠梁设置在靠近基坑侧的锁扣钢管桩上，且所述混凝土板撑与所述冠梁相抵。7.根据权利要求2所述的基坑支护系统，其特征在于，所述保护结构还包括：止水帷幕，所述止水帷幕设置在靠近基坑侧的所述锁扣钢管桩的侧面，且所述止水帷幕设置在靠近所述桥墩的侧面，并封堵各锁扣钢管桩之间的间隙。8.根据权利要求2至7任一项所述的基坑支护系统，其特征在于，所述锁扣钢管桩的底部向下延伸至强风化岩层。9.根据权利要求1所述的基坑支护系统，其特征在于，所述坑内加固体采用高压旋喷桩工艺成桩。10.一种基坑支护系统的施工方法，其特征在于，所述基坑支护系统用于设置在多个桥墩处，所述方法包括：在所述桥墩的周围设置两组保护结构；在所述保护结构围蔽范围内及围蔽范围外侧筑岛填砂，从而形成人工岛陆域环境；在所述基坑范围内采用满堂加固的方式形成坑内加固体，以加固基底软弱土层；在所述基坑内的坑内加固土体上方分层开挖土体并设置内支撑。

技术总结
本发明涉及基坑施工技术领域，提供一种基坑支护系统及其施工方法，该基坑支护系统，用于设置在多个桥墩处，具体包括：两组保护结构，每一组保护结构设置在一组桥墩的周围，且两组保护结构之间为基坑；坑内加固体，坑内加固体设置在基坑内部，且坑内加固体采用满堂加固的方式加固基底软弱土层；内支撑，内支撑设置于基坑内部，以支撑不同组的保护结构，且内支撑设置于坑内加固体的上方。本发明实施例提供的基坑支护系统可以兼做桥墩保护及基坑支护，通过形成桥墩保护及基坑支护综合体，解决了常规围护结构无法解决的海域筑岛桥墩保护及基坑支护空间不足问题，安全经济，防渗漏效果好；易于应用与实施，实用性好。实用性好。实用性好。


技术研发人员：徐国平 秦辉辉 刘洪洲 吕勇刚 陈庆 牛超 许昱 刘谨豪 姬海 邓斌
受保护的技术使用者：中交公路规划设计院有限公司
技术研发日：2023.05.05
技术公布日：2023/8/6