一種基坑的施工方法

2023-07-10 21:43:06

專利名稱：一種基坑的施工方法
技術領域：
本發明涉及建築施工領域，更具體地說，涉及一種基坑的施工方法。
背景技術：
在建築施工領域中，基坑是指為進行建築物基礎與地下室的施工而開挖的地面以 下的空間，通過開挖基坑能夠按照設計所指定的位置進行基礎的施工作業。為了保證地下 結構施工以及基坑周邊環境的安全，在基坑的周邊通常採用基坑支護措施，以對基坑側壁 以及周邊環境進行支擋、加固和保護，這就是所謂的基坑支護技術。根據不同的地質條件和施工條件，可以選擇不同類型的傳統的基坑支護技術。典 型的基坑支護技術有放坡開挖支護技術，其優點在於，作業施工較為方便，而且成本相對較 低。因此，在通常情況下，大都採用放坡開挖支護技術。然而，放坡開挖支護技術也具有其局限性。具體來說，放坡開挖支護技術適用於場 地開闊且周圍無重要建築物的施工條件，因此一般不適用於城市的市區。因此，對於市區等 不適用放坡開挖的情形，可以採用如鋼板樁等其他支護技術。但是鋼板樁支護技術需要圍 繞基坑周邊鋪設大量的鋼板，成本非常昂貴。隨著建築業的快速發展，尤其是城市建設的大規模進行，需要開發一種新型的基 坑的施工方法，該施工方法能夠在不適用採取放坡開挖的情況中進行基坑支護，同時成本 相對較低。

發明內容
本發明的目的是提供一種能夠在不適用採取放坡開挖的情況中進行基坑支護且 成本相對較低的施工方法。根據本發明的一個方面，提供了一種基坑的施工方法，其中，該施工方法包括如下 步驟a)在第一作業面上，沿待開挖的基坑的周邊垂直地打入多根樁，該多根樁彼此之 間具有間隔且所述多根樁的頂端突出於所述第一作業面；b)將所述各根樁的頂端分別連接於固定設置在所述待開挖的基坑的周邊之外的 基礎部，從而對各根樁施加拉力；c)開挖基坑至第二作業面，該第二作業面低於所述第一作業面且高於各根樁的底 端，從而形成基坑；d)在所述基坑內進行基礎施工，然後回填所述基坑，在完成回填之前切斷所述各 根樁與所述基礎部之間的連接，在完成回填之後，將所述各根樁拔出。按照本發明所提供的基坑的施工方法，該施工方法適用於無法採用放坡開挖的支 護技術的工作場合，並且不需用利用大量的鋼板，還能夠將各根樁回收利用，從而極大程度 上降低了施工成本。優選地，所述第一作業面為待施工的地面，或者所述第一工作面為通過挖掘地面而形成的低於地面的作業面。優選地，所述多根樁中相鄰的兩根樁之間的間距Ll為IOOmm至300mm。優選地，所述基礎部包括固定埋設在所述第一作業面中的第一地錨，所述步驟b) 包括將所述各根樁的頂端通過各自的拉緊件分別連接於所述第一地錨。優選地，每根樁的頂端與所述第二作業面之間的距離L2不大於該根樁的長度L的 1/2。優選地，所述施工方法還包括在進行步驟C)的過程中或在完成步驟C)後，利用 多根杆500將所述多根樁200彼此固定連接在一起，其中，所述多根杆500包括橫杆和/或 斜杆，該橫杆的縱向方向垂直於所述樁的縱向方向，所述斜杆的縱向方向傾斜於所述樁的 縱向方向。優選地，所述步驟d)還包括在完成回填之前切斷所述各根樁200之間的固定連 接。優選地，所述施工方法還包括在完成步驟C)後，將所述各根樁200分別支撐於固 定設置在所述基坑之內的基礎部600，從而對所述各根樁200施加支撐力。優選地，固定設置在所述基坑之內的所述基礎部600為埋設在所述第二作業面 400中的第二地錨601，將所述各根樁200分別支撐於固定設置在所述基坑之內的基礎部 600包括在所述各根樁200與所述第二地錨601之間固定連接剛性支撐杆，該剛性支撐杆 包括平行於水平面的水平支撐杆205和/或傾斜於水平面的斜向支撐杆206。優選地，所述步驟d)還包括在完成回填之前切斷所述各根樁200與所述第二地 錨601之間的固定連接。優選地，所述樁為包括鋼樁的金屬樁。進一步優選地，所述金屬樁為槽鋼。本發明的其他特徵和優點將在隨後的具體實施方式
部分予以詳細說明。


附圖是用來提供對本發明的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的具 體實施方式一起用於解釋本發明，但並不構成對本發明的限制。在附圖中圖1為表示在完成基坑開挖後的樁的支護狀態示意圖；圖2為圖1中A-A截面圖。附圖標記說明第一作業面100樁200頂端201底端202拉緊件203水平支撐杆205斜向支撐杆206基坑的周邊之外的基礎部 300第一地錨301第二作業面400
杆500基坑之內的基礎部600第二地錨60具體實施方式
下面結合附圖對本發明的實施方式進行詳細地描述。本發明提供的施工方法包括如下步驟a)在第一作業面100上，沿待開挖的基坑的周邊垂直地打入多根樁200，該多根樁 200彼此之間具有間隔且所述多根樁200的頂端201突出於所述第一作業面100 ；b)將所述各根樁200的頂端201分別連接於固定設置在所述待開挖的基坑的周邊 之外的基礎部300，從而對各根樁200施加拉力；c)開挖基坑至第二作業面400，該第二作業面400低於所述第一作業面100且高 於各根樁200的底端202，從而形成基坑；d)在所述基坑內進行基礎施工，然後回填所述基坑，在完成回填之前切斷所述各 根樁200與所述基礎部300之間的連接，在完成回填之後，將所述各根樁200拔出。在本發明所提供的施工方法中，主要改進的地方涉及基坑的支護作業。因此，在本 說明書中將著重對基坑的支護作業及其相關內容做詳細地描述，而省略本發明所提供的施 工方法中與傳統基坑的施工方法類似或相同的部分，例如對於基坑內進行的基礎施工將不 做詳細描述。根據預先的建築物設計方案，首先選擇基坑開挖的位置，從而能夠確定待開挖的 基坑的各項參數，例如基坑的深度、範圍、長、寬等，進而能夠獲知基坑的周邊。也就是說，能 夠確定基坑的周邊或邊緣。關於基坑的設計選擇可以通過建築領域中傳統或常用的方法來 實現，這裡不再對其進行詳細描述。在完成基坑的確定後，在第一作業面100上開始作業。第一作業面100是進行打 樁作業的作業面。該第一作業面100既可以是經過清理後待施工的地面，或者也可以是經 過對地面進行挖掘後所形成的低於地面的作業面。這可以根據具體的施工條件而加以選擇 設計。通常，第一作業面100的平整度相對較高，以便於打樁作業的進行，並能夠確保各根 樁深入第一作業面100內的深度具有較高的一致性。在確定了待施工的基坑的周邊後，沿待施工的基坑的周邊，在第一作業面100上 進行打樁作業，即將多根樁200打入第一作業面100中，並使各根樁200的頂端201均暴露 於第一作業面100之外。在打樁作業過程中，與傳統的鋼板樁不同，多根樁200彼此之間具有間隔。通過設 置有間隔，能夠極大程度上降低樁本身所帶來的成本。而且，即便是在完成基坑的開挖之 後，由於土壤自身具有的粘附性，土壤也不會通過相鄰的樁200之間的間隙而進入基坑內。 因此，上述樁200的設置方式不但能夠降低成本，還完全適用於對基坑周邊的土方起到支 護作用。如圖2所示，多根樁200中相鄰的兩根樁之間的間距Ll優選為IOOmm至300mm， 更優選為150mm至250mm，最優選為200mm。該間距Ll可以根據施工條件以及地質土壤狀 態而加以選擇設計。另外，多根樁200中相鄰的任意兩根樁之間的間距Ll可以相等，如圖2所示。但本發明並不限於此，多根樁200中相鄰的任意兩根樁之間的間距Ll也可以彼此 不相等。適用於本發明的樁通常為板條狀的形狀或者為長條狀的形狀。例如，所述樁可以 為木樁、鋼筋混凝土樁、竹樁等。但是在優選情況下，為了獲得較好的支護效果，所述樁為鋼 樁，例如可以利用各種已有的槽鋼。因此，在本發明的技術方案中，可以根據具體的工況來 選擇採用何種樁。在工程實踐中，所述樁200優選使用槽鋼。這是因為，槽鋼在建築領域中的應用非 常普遍，一方面來說，槽鋼是直接從鋼鐵製造工廠中生產的產品，因此當使用槽鋼作為上述 樁時不需要額外的加工處理工序；另一方面來說，當完成槽鋼的回收利用後，槽鋼既可以用 於其它的基坑施工，也可應用於其他方面，如構建鋼筋混凝土結構的建築物等。從這一點來 說，採用槽鋼作為上述樁具有取材廣泛，作業快速方便且成本較低的優點。在完成步驟a)後(打樁作業)，各根樁200已經深入第一作業面100中，如圖1所 示。優選情況下，各根樁200均具有相同長度，同時進入第一作業面100的深度也相等。但 各根樁200的橫截面形狀可以相同，也可以不相同。但本發明並不限於此，各根樁200的長 度也可以不相同，各根樁200深入第一作業面100的深度也可以不相同，只要能夠實現其對 基坑周邊的支護作業即可。
在完成打樁作業後，進行步驟b)的作業，也就是將各根樁200的頂端201分別連 接於固定設置在所述待開挖的基坑的周邊之外的基礎部300，從而對各根樁200施加拉力。如圖1所示，基礎部300位於待開挖的基坑的周邊之外，通過連接基礎部300與各 根樁200，從而能夠在在各根樁200與基礎部300之間實現力的傳遞，以對各根樁200施加 拉力，防止在完成基坑的挖掘工作後基坑周邊的土方的推力使各根樁200偏斜或傾倒。上述基礎部300可以具有各種形式並通過多種方式來形成。例如，基礎部300可以為插入第一作業面100中的多根長鋼釘，並通過連接件拉緊 各根長鋼釘和對應的各根樁200。或者，基礎部300可以為固定設立在待施工的基坑周邊之 外的固定建築物。換句話說，只要是能夠作為對各根樁200施加拉緊力的基礎的部件即可。在優選情況下，所述基礎部300包括固定埋設在所述第一作業面100中的第一地 錨301，如圖1所示。該第一地錨301通常是通過堆砌鋼筋混凝土柱、墩等建築結構而形成。
優選地，所述步驟b)包括將所述各根樁200的頂端201通過各自的拉緊件203分 別連接於所述第一地錨301。如圖1所示，在各根樁200的頂端201與第一地錨301之間均 連接有拉緊件203，從而通過該拉緊件203實現對各根樁200的頂端201的拉緊。基礎部300和各根樁200之間的拉力連接可以通過多種方式來實現。例如，可以 在基礎部300與各根樁200之間連接鋼絲繩，該鋼絲繩用作上述拉緊件203，從而在基礎部 300和各根樁200之間實現柔性連接。但本發明並不限於此，也可以在基礎部300與各根樁 200之間通過剛性連接件實現剛性連接，只要能夠實現對各根樁200的頂端201施加拉緊力 即可。例如，在所述樁200為槽鋼的情況下，拉緊件203可以為鋼筋，該鋼筋的一端固定埋 設在第一地錨203中，另一端固定在樁200的頂端201上。鋼筋與樁200的頂端201的固 定可以通過焊接、綁定或緊固件的方式來實現，這些方式也同樣可選擇地適用於其他類型 的拉緊件203與樁200之間的固定連接。在完成步驟b)後，已經沿待施工的基坑的周邊打入多根樁200，且每根樁200伸入第一作業面100的深度處於合適的位置，並將各根樁200的頂端201進行了拉緊處理。在 該情況下，進行步驟c)的作業。具體來說，在待施工的基坑的周邊範圍內開挖基坑，至第二 作業面400，該第二作業面400低於所述第一作業面100且高於各根樁200的底端202，從 而形成基坑。如圖1所示，第二作業面400低於第一作業面100，但高於各根樁200的底端202， 從而能夠確保各根樁200的一部分插入第二作業面400之中，起到支護作用。在挖掘到第 二作業面400後，第二作業面400相對於第一作業面100的凹陷形成基坑，該基坑的周邊均 由預先打入的各根樁200來支護。第二作業面400可以為進行施工作業的作業面，如可以 在該第二作業面400上進行堆砌作業。這種支護方法能夠應用於不適合採用放坡開挖的情形中。而且，與鋼板樁的支護 技術相比，不需要成本昂貴的鋼板，而是採用各根樁200，因此能夠極大程度上降低成本。而 且，在各根樁200之間雖然具有間隔，但是利用土壤之間的粘附性，同樣能夠防止基坑周邊 的土方通過所述間隔進入基坑之內，因此能夠起到足夠可靠的支護作用。優選情況下，為了確保各根樁200牢固地插入第二作業面400之中，如圖1所示， 每根樁200的頂端201與所述第二作業面400之間的距離L2不大於該根樁的長度L的1/2， 進一步優選地，L2/L < = 1/3。例如，在樁200的長度L為9m的情況下，該樁200伸入第二 作業面400的深度為6m從該樁200的頂端201到第二作業面400的距離L2為3m。
通常情況下，利用上述步驟b)中對各根樁200的拉緊能夠確保各根樁200的牢固 設置。但在某些基坑周邊的土方對根樁200的推力較大的情形中，優選地需要進一步加強 各根樁200的牢固程度，因此在優選情況下，所述基坑的施工方法還包括在進行步驟c)的 過程中或在完成步驟c)後，也就是在開挖基坑的過程中且還未到達第二作業面400之前， 或者在到達第二作業面400之後，利用多根杆500將所述多根樁200彼此固定連接在一起， 其中，所述多根杆500包括橫杆和/或斜杆，該橫杆的縱向方向垂直於所述樁的縱向方向， 所述斜杆的縱向方向傾斜於所述樁的縱向方向。如圖2所示，各根樁200通過杆500固定連接在一起，從而形成一體的籠體結構，
以獲得更高的結構強度，具有更好的牢固可靠性。杆500可以是各種適於將多根樁200彼此固定連接在一起的杆狀件。例如，杆500 可以是鋼筋或木板，通過綁定、焊接、緊固件固定等可選擇的方式而與各根樁200固定連接。通常，為了方便起見，杆500固定連接在各根樁200朝向基坑內部的側部上。杆500可以以多種方式連接在各根樁200上，例如杆500可以包括橫杆和/或斜 杆，只要能夠實現將各根樁200彼此之間的固定連接即可。此外，每根樁200上可以連接一 根杆500，也可連接兩根或更多根杆500，這可以根據具體的應用場合而加以選擇。例如，在 對各根樁200的牢固程度要求較高的工作場合，可以設置多根杆500。優選地，為了進一步提高各根樁200的牢固程度，該基坑的施工方法還包括在完 成步驟c)後，將所述各根樁200分別支撐於固定設置在所述基坑之內的基礎部600，從而對 所述各根樁200施加支撐力。通過將各根樁200支撐於設置在基坑之內的基礎部600，如圖1所示，能夠對各根 樁200施加從基坑向外的支撐力，即推力，從而抵抗來自於基坑周邊的土方的壓力，減輕了拉緊件的負載。各根樁200與基礎部600之間的連接可以通過多種方式來實現。例如優選地，固 定設置在基坑之內的所述基礎部600為埋設在所述第二作業面400中的第二地錨601，將所 述各根樁200分別支撐於固定設置在所述基坑之內的基礎部600包括在所述各根樁200 與所述第二地錨601之間固定連接剛性支撐杆，該剛性支撐杆包括平行於水平面的水平支 撐杆205和/或傾斜於水平面的斜向支撐杆206。基礎部600的方式不限於上述第二地錨601 (該第二地錨601與上述第一地錨301 形成方式類似，這裡不再贅述)，例如，基礎部600可以為楔入第二作業面400的長鋼釘，並 在該長鋼釘與各根樁200之間固定設置剛性支撐杆。如圖1所示，剛性支撐杆可包括水平支撐杆205，該水平支撐杆205通常固定連接 於對應的樁200的鄰近第二作業面400的部位上。剛性支撐杆可包括斜向支撐杆206，該斜 向支撐杆206傾斜於水平面，通常斜向支撐杆206固定連接於對應的樁200的頂端201以 下且暴露於第二作業面400的部位上。斜向支撐杆206相對於水平面的傾斜角度可以根據 具體的應用場合而加以選擇設計。 在完成了上述步驟工序後，各根樁200得以牢固地起到支護作用。此時，可以在基 坑內進行基礎施工。關於基礎施工可以採用傳統的基坑的施工方法中類似或相同的方法進 行，這裡不再詳細描述。完成基礎施工後，需要對基坑進行回填。在上述步驟d)中，在完成回填之前，需要 使各根樁200相互分離，以便於回收，從而能夠應用於另一基坑施工現場。因此，與傳統的 鋼板樁的支護技術相比，由於各根樁200能夠重複利用，從而進一步降低成本。針對各根樁200的牢固固定方式的不同，可以採取不同的方式使各根樁200相互 分離，以便於回收利用。例如，在各根樁200連接於基礎部300的情況中，需要切斷所述各根樁200與所述 基礎部300之間的連接，並在完成回填之後，將所述各根樁200拔出。上述切斷各根樁200 與所述基礎部300之間的連接的工序，可以在回填基坑的過程中進行，因而完成基坑的回 填後，可以將各根樁200拔出。在各根樁200還具有彼此之間的固定連接的情況中(通過上述杆500)，除了切斷 各根樁200與所述基礎部300之間的連接之外，上述步驟d)還包括在完成回填之前切斷所 述各根樁200之間的固定連接。在各根樁200支撐於基礎部600的情形中，上述步驟d)還包括在完成回填之前 切斷所述各根樁200與所述第二地錨601之間的固定連接。總之，在完成回填之前，使各根樁200彼此分離，並切斷對各根樁200的固定連接， 以有利於完成回填後將各根樁200拔出。以上描述了按照本發明優選實施方式的基坑的施工方法，該施工方法適用於無法 採用放坡開挖的支護技術的工作場合，並且不需用利用大量的鋼板，還能夠將各根樁回收 利用，從而極大程度上降低了施工成本。需要說明的是，在上述具體實施方式
中所描述的各個具體技術特徵，可以通過任 何合適的方式進行任意組合，而不限於權利要求書中引用關係的限制，其同樣落入本發明 所公開的範圍之內。另外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。
以上結合附圖詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明並不限於上述實 施方式中的具體細節，在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡 單變型，這些簡單變型均屬於本發明的保護範圍。
權利要求
一種基坑的施工方法，該施工方法包括如下步驟a)在第一作業面(100)上，沿待開挖的基坑的周邊垂直地打入多根樁(200)，該多根樁(200)彼此之間具有間隔且所述多根樁(200)的頂端(201)突出於所述第一作業面(100)；b)將所述各根樁(200)的頂端(201)分別連接於固定設置在所述待開挖的基坑的周邊之外的基礎部(300)，從而對各根樁(200)施加拉力；c)開挖基坑至第二作業面(400)，該第二作業面(400)低於所述第一作業面(100)且高於各根樁(200)的底端(202)，從而形成基坑；d)在所述基坑內進行基礎施工，然後回填所述基坑，在完成回填之前切斷所述各根樁(200)與所述基礎部(300)之間的連接，在完成回填之後，將所述各根樁(200)拔出。
2.根據權利要求1所述的施工方法，其中，所述第一作業面(100)為待施工的地面，或 者所述第一工作面(100)為通過挖掘地面而形成的低於地面的作業面。
3.根據權利要求1所述的施工方法，其中，所述多根樁(200)中相鄰的兩根樁之間的間 距(Li)為 IOOmm 至 300mm。
4.根據權利要求1所述的施工方法，其中，所述基礎部(300)包括固定埋設在所述第一 作業面(100)中的第一地錨(301)，所述步驟b)包括將所述各根樁(200)的頂端(201)通 過各自的拉緊件(203)分別連接於所述第一地錨(301)。
5.根據權利要求1所述的施工方法，其中，每根樁(200)的頂端(201)與所述第二作業 面(400)之間的距離(L2)不大於該根樁的長度(L)的1/2。
6.根據權利要求1所述的施工方法，其中，該施工方法還包括在進行步驟c)的過程 中或在完成步驟c)後，利用多根杆(500)將所述多根樁(200)彼此固定連接在一起，其中， 所述多根杆(500)包括橫杆和/或斜杆，該橫杆的縱向方向垂直於所述樁的縱向方向，所述 斜杆的縱向方向傾斜於所述樁的縱向方向。
7.根據權利要求6所述的施工方法，其中，所述步驟d)還包括在完成回填之前切斷 所述各根樁(200)之間的固定連接。
8.根據權利要求7所述的施工方法，其中，該施工方法還包括在完成步驟c)後，將所 述各根樁(200)分別支撐於固定設置在所述基坑之內的基礎部(600)，從而對所述各根樁 (200)施加支撐力。
9.根據權利要求8所述的施工方法，其中，固定設置在所述基坑之內的所述基礎部(600)為埋設在所述第二作業面(400)中的第二地錨(601)，將所述各根樁(200)分別支 撐於固定設置在所述基坑之內的基礎部(600)包括在所述各根樁(200)與所述第二地錨(601)之間固定連接剛性支撐杆，該剛性支撐杆包括平行於水平面的水平支撐杆(205)和/ 或傾斜於水平面的斜向支撐杆(206)。
10.根據權利要求9所述的施工方法，其中，所述步驟d)還包括在完成回填之前切斷 所述各根樁(200)與所述第二地錨(601)之間的固定連接。
11.根據權利要求1-10中任意一項所述的施工方法，其中，所述樁為包括鋼樁的金屬樁。
12.根據權利要求11所述的施工方法，其中，所述鋼樁為槽鋼。
全文摘要
一種基坑的施工方法，包括如下步驟a)在第一作業面(100)上，沿待開挖的基坑的周邊垂直地打入多根樁(200)，該多根樁彼此之間具有間隔且所述多根樁的頂端(201)突出於所述第一作業面；b)將所述各根樁的頂端分別連接於固定設置在所述待開挖的基坑的周邊之外的基礎部(300)，從而對各根樁施加拉力；c)開挖基坑至第二作業面(400)，該第二作業面低於所述第一作業面且高於各根樁的底端(202)，從而形成基坑；d)在所述基坑內進行基礎施工，然後回填所述基坑，在完成回填之前切斷所述各根樁與所述基礎部之間的連接，在完成回填之後，將所述各根樁拔出。該方法適用於無法採用放坡開挖的支護技術的工作場合，並且極大程度上降低了施工成本。
文檔編號E02D5/28GK101967829SQ20101053081
公開日2011年2月9日 申請日期2010年10月29日 優先權日2010年10月29日
發明者張興軍, 李颯巖, 楊學雄, 王振國, 趙雲志, 酒大雷, 韓晶 申請人:中國神華能源股份有限公司;北京國華電力有限責任公司;神華國華(北京)電力研究院有限公司