本發(fā)明涉及管道埋設(shè)施工技術(shù)，尤其是涉及一種頂管施工用小尺寸深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

頂管施工就是非開挖（或少開挖）管道（包括城市地下給排水管道、天熱氣石油管道、通訊電纜管道等）埋設(shè)施工技術(shù)。該技術(shù)徹底解決了管道埋設(shè)施工過程中對城市建筑物的破壞和對道路交通的影響等難題，對穩(wěn)定土層和環(huán)境保護(hù)方面優(yōu)勢更為明顯。正常情況下，對于管徑為1m~3m的各種管道穿越工程，特別是在城市環(huán)境中以及為了保護(hù)地表重要的生態(tài)、綠地以及河道、建筑物等設(shè)施免遭破壞，通常會選擇非開挖式的頂管施工。

為滿足長距離頂管工程要求，在工程兩端及沿程需要設(shè)置各種工作坑或接收井基坑，對于深度小于8m的基坑，一般采用常規(guī)的單懸臂樁進(jìn)行支護(hù)。但一些頂管基坑為了經(jīng)濟(jì)，節(jié)約投資，內(nèi)直徑通常較?。▋H能滿足頂管施工要求），因此常規(guī)的懸臂排樁支護(hù)方案受到限制，而地下地質(zhì)條件復(fù)雜，位于城市環(huán)境中的基坑，若周邊設(shè)施（各種管線、光纜和建筑物）眾多，也不適合采用常規(guī)的錨索和內(nèi)撐相結(jié)合的支護(hù)方案進(jìn)行施工，因此，對于這種小直徑（3~8米）且深度大于8m（8~13米）的深基坑就需要設(shè)計一種新的支護(hù)方案，以滿足安全施工的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種既能滿足頂管工程施工安全，又保護(hù)了周邊環(huán)境安全，且經(jīng)濟(jì)及社會效益均佳的頂管施工用小尺寸深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采取下述技術(shù)方案：

本發(fā)明所述的頂管施工用小尺寸深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，其施工步驟為：

第一步，在地面確定的基坑位置周圍環(huán)繞基坑間隔施工多個鉆孔灌注樁，形成環(huán)形的鉆孔灌注樁排；鉆孔灌注樁的直徑、深度可根據(jù)水文地質(zhì)條件、周邊設(shè)施荷載、基坑支護(hù)安全等級以及支護(hù)的基坑深度等條件計算確定；

第二步，根據(jù)實際測出的地下水高程，在相鄰兩鉆孔灌注樁的縫隙處施工高壓旋噴樁，使高壓旋噴樁2和鉆孔灌注樁1一起形成封閉的止水帷幕，其中高壓旋噴樁的樁體直徑小于鉆孔灌注樁的樁體直徑；

第三步，從地面按照不陡于1:1邊坡進(jìn)行開挖，開挖深度不大于三米,盡量減少放坡對周邊環(huán)境的影響，然后在鉆孔灌注樁排頂部澆筑環(huán)形冠梁，環(huán)形冠梁和鉆孔灌注樁的結(jié)合面上鋪設(shè)油毛氈，保證樁頂形成簡支受力結(jié)構(gòu)；然后在環(huán)形冠梁頂部砌筑高度低于兩米的磚墻；

第四步，當(dāng)環(huán)形冠梁達(dá)到強(qiáng)度要求后，按設(shè)計深度開挖基坑；

第五步，基坑開挖完畢且建基面達(dá)到施工要求后，進(jìn)行基坑內(nèi)襯的澆注：用鋼筋砼澆注內(nèi)襯側(cè)壁和內(nèi)襯底板，澆注內(nèi)襯側(cè)壁時將頂管穿設(shè)位置預(yù)留出來；

第六步，檢測鉆孔灌注樁、高壓旋噴樁和內(nèi)襯側(cè)壁、內(nèi)襯底板的強(qiáng)度達(dá)到驗收條件后，進(jìn)行頂管處斷樁開門處理：按照設(shè)計要求，將預(yù)留頂管位置處的鉆孔灌注樁和高壓旋噴樁的樁體拆除，并在拆除面砌筑鋼筋混凝土層，以滿足后期頂管施工的空間要求，整體支護(hù)結(jié)構(gòu)施工完成。

本發(fā)明的優(yōu)點在于突破了常規(guī)懸臂樁的支護(hù)方法，與常規(guī)懸臂樁不同的是，頂部冠梁不是為構(gòu)造要求而設(shè)置，而是和排樁一起作為整體受力結(jié)構(gòu)組成支護(hù)體系，該支護(hù)體系能夠在有限空間的基坑內(nèi)滿足周圍復(fù)雜環(huán)境的支護(hù)，同時結(jié)合了頂管工程的施工特點，為頂管工程正常安全施工提供了基礎(chǔ)保證條件。

附圖說明

圖1是本發(fā)明施工完畢的支護(hù)結(jié)構(gòu)俯視圖。

圖2是圖1A-A向剖視圖。

圖3是圖1穿管處的斷面示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明所述的頂管施工用小尺寸深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)如圖1-2所示，按照以下具體步驟進(jìn)行施工：

第一步，在地面確定的基坑位置周圍環(huán)繞基坑間隔施工多個鉆孔灌注樁1，形成環(huán)形的鉆孔灌注樁排；具體施工時，鉆孔灌注樁的直徑和間隔以及支護(hù)的深度根據(jù)基坑深度、現(xiàn)狀地質(zhì)條件、周邊荷載以及地下水水特征等進(jìn)行計算綜合確定。正常情況下，鉆孔灌注樁的直徑一般初擬為0.80m～2m；

第二步，根據(jù)實際測出的地下水高程，在相鄰兩鉆孔灌注樁1的縫隙處施工高壓旋噴樁2，其中高壓旋噴樁2的樁體直徑小于鉆孔灌注樁1的樁體直徑，考慮到基坑工程特點和經(jīng)濟(jì)節(jié)約，高壓旋噴樁2的樁體直徑一般為40~80cm,高壓旋噴樁2和鉆孔灌注樁1共同作用形成封閉的止水帷幕結(jié)構(gòu)，滿足施工期間基坑內(nèi)部無水的作業(yè)要求；

第三步，從地面1:1放坡開挖三米后，在鉆孔灌注樁排頂部澆筑縱截面為長方形或正方形的環(huán)形冠梁3，環(huán)形冠梁3和鉆孔灌注樁1的結(jié)合面上鋪設(shè)油毛氈4，保證樁頂形成簡支受力結(jié)構(gòu)；然后在環(huán)形冠梁3頂部砌筑高度低于兩米的磚墻5，磚墻厚度根據(jù)擋土高度可為24cm或37cm，方便后期臨時工程拆除和地面整理工作；

第四步，當(dāng)環(huán)形冠梁3達(dá)到強(qiáng)度要求后，按設(shè)計深度開挖基坑6，基坑6的直徑一般不超過八米；

第五步，基坑6開挖完畢且建基面達(dá)到施工要求后，進(jìn)行基坑內(nèi)襯的澆注：用鋼筋砼澆注內(nèi)襯側(cè)壁7和內(nèi)襯底板8，澆注內(nèi)襯側(cè)壁7時將頂管9的穿設(shè)位置預(yù)留出來；澆筑厚度根據(jù)施工工藝和頂管整體頂力計算要求，一般為20~40cm；

第六步，檢測鉆孔灌注樁1、高壓旋噴樁2和內(nèi)襯側(cè)壁7、內(nèi)襯底板8的強(qiáng)度達(dá)到驗收條件后，進(jìn)行頂管處斷樁開門處理：按照設(shè)計要求，將預(yù)留頂管位置處的鉆孔灌注樁和高壓旋噴樁的樁體拆除，并在拆除面砌筑二期鋼筋混凝土層10（圓孔結(jié)構(gòu)，根據(jù)管道直徑并結(jié)合頂管工藝要求，經(jīng)計算確定，一般為30~50cm），將樁體斷樁處的鋼筋錨固在鋼筋混凝土層中，以滿足后期頂管施工的空間要求，至此，整體支護(hù)結(jié)構(gòu)施工完成。

第七步，當(dāng)整體支護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到強(qiáng)度要求后，按常規(guī)方法進(jìn)行頂管9的頂進(jìn)和兩端管道的連接，從二期鋼筋混凝土層10中穿出的頂管9的斷面結(jié)構(gòu)如圖3所示；也可以進(jìn)行永久和臨時工程相結(jié)合，在該基坑位置處澆筑管道閥井和安裝管道閥件，或者按照要求在管道彎道處布置鎮(zhèn)墩11，滿足管道的壓力要求。

第八步，當(dāng)頂管9和井內(nèi)閥井或鎮(zhèn)墩11施工完成后，對基坑6進(jìn)行回填，回填土有機(jī)質(zhì)含量不得超過5%，壓實度不得小于0.96，且需分層夯實處理。

按照結(jié)構(gòu)力學(xué)方法對本發(fā)明支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)核相關(guān)計算：①將拆除后的上部樁體自重作為豎直荷載懸垂于冠梁處，該處冠梁按照簡支梁進(jìn)行復(fù)核，支座間距離為兩側(cè)完整樁體位置處。②將上部樁體全部自重作用于二期襯砌混凝土的洞頂處，二期襯砌圓孔按照“O”型框架進(jìn)行結(jié)構(gòu)復(fù)核。③斷樁后的上部樁體按照兩端簡支，支座分別為冠梁和內(nèi)襯位置處，樁體主要承受水平土壓力進(jìn)行復(fù)核。④利用上部樁體對內(nèi)襯的反作用力，復(fù)核內(nèi)襯平面框架。

按照桿件結(jié)構(gòu)體系，依據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)方法進(jìn)行計算，計算模型如下：樁頂冠梁按照單支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計，冠梁橫截面為矩形，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)：①水平方向：支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部冠梁按照結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計算，頂部冠梁承受水平荷載按照鉸支座傳遞反力進(jìn)行計算，根據(jù)鋼筋混凝土正截面受彎構(gòu)件構(gòu)件相關(guān)公式進(jìn)行確定冠梁截面。②豎直方向：考慮頂管開門時樁體對冠梁豎向荷載影響進(jìn)行復(fù)核，根據(jù)鋼筋混凝土正截面受彎構(gòu)件構(gòu)件相關(guān)公式進(jìn)行內(nèi)力計算。

結(jié)論：依照上述方法對本發(fā)明支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)核計算后，證明：在小尺寸深基坑頂管工程中，通過將冠梁作為結(jié)構(gòu)受力體系一部分，和排樁共同協(xié)調(diào)作用，作為一種頂管工程的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)可完全滿足頂管施工安全要求。