地下基樁管幕支撐結構及施工方法與流程

本發明涉及地下工程建筑技術領域，具體地指一種地下基樁管幕支撐結構及施工方法。

背景技術：

目前，伴隨地下工程建設的大量展開，無論在國內還是國外，既有工程結構下方再實施地下工程的案例越來越多。對于采用樁基礎的既有工程而言，需要進行樁基托換以提供新建地下工程通道的例子也隨之增加。

樁基托換的核心問題是既有樁基荷載的轉換，即采用主動或被動托換技術將既有樁基荷載轉換到新建結構上。一般而言，現在的荷載轉換是通過在既有基樁1的兩側新筑基樁2后，再在兩新筑基樁2上澆筑托換梁3形成門式結構，從而予以完成托換，具體結構如圖1中所示。

顯而易見，門式結構跨度越大，托換實施難度也越大。鑒于樁基托換過程中新筑門式結構跨度要大于新建地下結構的寬度，因此對于此種托換方式而言，一定程度上限制了新建地下結構的橫向跨度，對構筑大空間地下結構具有一定的限制。

同時，如果既有基樁結構的下方無空間構筑門式結構時，或需要提前開展地下暗挖作業，會導致整體托換代價及實施風險相對提高。

技術實現要素：

本發明的目的在于，提供一種地下基樁管幕支撐結構，可對地下基樁實現支撐和荷載轉移并且不限制其下方新建地下結構的跨度。

為實現上述目的，本發明所設計的地下基樁管幕支撐結構包括基樁及設置在所述基樁周圍的水平管幕，所述水平管幕包括支托管、支托管連接件、植入加強連接件及填充物；所述支托管水平設置在所述基樁兩側，并通過所述支托管連接件連接以形成一個貫通腔體；所述植入加強連接件橫向置于所述腔體內，并穿過所述基樁上的定位孔；所述填充物填充在所述腔體內。

作為優選方案，兩相鄰所述支托管之間對應的管壁上沿軸向開設有連接窗口；兩相鄰所述支托管之間的兩相對的所述連接窗口的上邊和下邊之間分別設有所述支托管連接件相連。

作為優選方案，所述支托管為鋼管，所述支托管連接件為連接鋼板，所述植入加強連接件為植入鋼筋。

作為優選方案，填充物為現澆混凝土。

作為優選方案，所述支托管連接件與所述支托管在所述支托管的軸向上長度相等。

作為優選方案，所述支托管的軸向長度為所述基樁的直徑的5～6倍。

作為優選方案，所述支托管平行設置且位于同一水平面上。

作為優選方案，所述基樁的兩側分別水平平行設置有多根所述支托管，所述植入加強連接件橫向伸入每一所述支托管內。

作為優選方案，所述水平管幕下方與地下結構之間用注漿方式設有加固地基。

本發明的目的還在于，提供一種地下基樁管幕支撐結構施工方法，可對地下基樁實現支撐和荷載轉移并且不限制其下方新建地下結構的跨度。

為實現上述目的，本發明所設計的地下基樁管幕支撐結構施工方法，包括以下步驟：(a)在基樁預設位置處的兩側分別頂進水平的鋼管；(b)在所述鋼管的內壁上開設注漿孔，從所述鋼管內從所述注漿孔向地層注漿，將所述鋼管固定在地層中；(c)從所述鋼管內在相鄰的所述鋼管管壁上沿軸向開槽，形成相應的連接窗口；(d)將兩相鄰的所述鋼管之間的土清除；(e)用連接鋼板分別將兩相鄰的所述鋼管之間的所述連接窗口的上邊和兩相鄰的所述鋼管之間的所述連接窗口的下邊橫向焊接連接；(f)在所述基樁上開橫向貫穿的定位孔，將植入鋼筋穿過所述定位孔，置于所述基樁兩側的所述鋼管內；(g)在所述基樁兩側的所述鋼管與所述連接鋼板之間形成的空腔內注入現澆混凝土，形成設置在所述基樁周圍的水平管幕，將所述鋼管、所述連接鋼板、所述植入鋼筋與所述既有基樁連接成一體；(h)切割所述基樁位于所述水平管幕以下的部分；(i)在被切割的所述基樁處的地層中建筑新建地下結構。

作為優選方案，在所述(i)步驟之后，還包括以下步驟：(j)在所述水平管幕與所述新建地下結構之間注漿形成加固地基。

作為優選方案，在所述步驟(a)中，在所述基樁附近構筑豎井或利用所述新建地下結構的豎井，頂進所述鋼管。

本發明的有益效果是：本發明的地下基樁管幕支撐結構及施工方法通過在基樁周圍設置支托管、支托管連接件、植入加強連接件及填充物形成水平管幕，實現基樁的支撐和荷載轉移，這種方式安全風險小，同時用于基樁托換時對新建地下結構的跨度也無限制，具有顯著的優勢。

附圖說明

圖1為現有的樁基托換結構的結構示意圖。

圖2為本發明的第一優選實施例的地下基樁管幕支撐結構的結構示意圖。

圖3為圖2中I處的放大結構示意圖。

圖4為沿圖2中A-A方向的放大截面圖。

圖5為本發明的第二優選實施例的地下基樁管幕支撐結構的結構示意圖。

圖中各部件標號如下：既有基樁1、新筑基樁2、托換梁3、水平管幕4(其中，鋼管4.1、連接鋼板4.2、植入鋼筋4.3、現澆混凝土4.4)、加固地基5、新建地下結構6。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。

根據上述現有技術的不足，本發明的地下基樁管幕支撐結構采用管幕方式對建筑物的地下樁基進行支撐或既有基樁托換。請參閱圖2，本發明第一優選實施例的地下基樁管幕支撐結構包括設置在既有基樁1周圍的水平管幕4以及將水平管幕4與新建地下結構6連接的加固地基5。

請結合參閱圖3和圖4，水平管幕4包括鋼管4.1、連接鋼板4.2、植入鋼筋4.3及現澆混凝土4.4。鋼管4.1水平設置在既有基樁1的兩側，兩側的鋼管4.1朝向既有基樁1的管壁上對應地設有連接窗口。兩塊連接鋼板4.2分別從上下連接兩側鋼管4.1，其中一塊連接鋼板4.2連接既有基樁1兩側鋼管4.1的連接窗口的上邊緣，另一塊連接鋼板4.2連接既有基樁1兩側鋼管4.1的連接窗口的下邊緣。連接鋼板4.2與鋼管4.1焊接連接。植入鋼筋4.3穿過既有基樁1并通過鋼管4.1的管壁上的連接窗口伸入兩側的鋼管4.1內。兩側的鋼管4.1與兩塊連接鋼板4.2形成的腔體內之間灌注有現澆混凝土4.4，從而將水平管幕4與既有基樁1形成為一體，完成荷載轉移基樁托換，可截去水平管幕4下方的既有基樁1。

為進一步加強結構，水平管幕4與新建地下結構6之間用注漿方式建有加固地基5，將水平管幕4的荷載轉換到新建地下結構6上。

需指出的是，鋼管4.1的軸向長度應大于既有基樁1的直徑，優選為既有基樁1的直徑的5～6倍。連接鋼板4.2與鋼管4.1在鋼管4.1的軸向上長度相等。

請參閱圖5，本發明第二優選實施例的地下基樁管幕支撐結構包括設置在既有基樁1周圍的水平管幕4。

水平管幕4包括鋼管4.1、連接鋼板4.2、植入鋼筋4.3及現澆混凝土4.4。水平管幕4在既有基樁1的兩側分別設有兩根水平的鋼管4.1，相鄰的鋼管4.1之間在水平方向正對的管壁上開設有連接窗口，兩塊連接鋼板4.2分別從上下連接兩相鄰的鋼管4.1。其中一塊連接鋼板4.2連接兩相鄰鋼管4.1的正對的連接窗口的上邊緣，另一塊連接鋼板4.2連接兩相鄰鋼管4.1的正對的連接窗口的下邊緣。植入鋼筋4.3穿過既有基樁1并通過鋼管4.1的管壁上的連接窗口伸入兩側的鋼管4.1內。兩側的鋼管4.1與兩塊連接鋼板4.2形成的腔體內之間灌注有現澆混凝土4.4，從而將水平管幕4與既有基樁1形成為一體，完成荷載轉移基樁托換，可截去水平管幕4下方的既有基樁1。

在本實施例中，也可在水平管幕4下方設置與第一實施例中相同的加固地基5。

通過對第一實施例和第二實施例的描述可知，本發明的地下基樁管幕支撐結構中，水平管幕4中既有基樁1兩側的鋼管4.1的數量根據既有基樁1的荷載確定，也可每側設置多根平行的鋼管4.1。

需要指出的是，本發明的地下基樁管幕支撐結構除用于建筑物的地下既有基樁1托換外，也可直接用于新建基樁的地下支撐。

以下以對建筑物的地下既有基樁托換為例，對本發明的地下基樁管幕支撐結構施工方法進行詳述，其包括以下步驟：

(a)首先，在擬進行托換的既有基樁1附近構筑豎井，或利用既有新建地下結構6的豎井，在擬托換的既有基樁1預設位置處的兩側分別頂進水平的鋼管4.1。既有基樁1的每一側鋼管4.1的數量可為一根或平行布置的多根，根據既有基樁1的荷載確定。

(b)在鋼管4.1的內壁上開設注漿孔，從鋼管4.1內從注漿孔向地層注漿，將鋼管4.1固定在地層中。鋼管4.1的直徑需滿足可供施工人員進入，例如鋼管4.1的直徑可為1.8～2米。

(c)從鋼管4.1內在相鄰的鋼管4.1管壁上沿軸向開槽，形成相應的連接窗口。

(d)將兩相鄰的鋼管4.1之間的土清除，以便于下一步的施工。

(e)用連接鋼板4.2分別將鋼板將兩相鄰的鋼管4.1之間的連接窗口的上邊和兩相鄰的鋼管4.1之間的連接窗口的下邊橫向焊接連接。

(f)在既有基樁1上開橫向貫穿的定位孔，將植入鋼筋4.3穿過定位孔，置于既有基樁1兩側的鋼管4.1內。因受到地下施工操作空間的限制，植入鋼筋4.3采用多段短鋼筋焊接連接而成，施工過程中可邊植入邊焊接。

(g)在既有基樁1兩側的鋼管4.1與連接鋼板4.2之間形成的空腔內注入現澆混凝土4.4，形成設置在既有基樁1周圍的水平管幕4。水平管幕4將鋼管4.1、連接鋼板4.2、植入鋼筋4.3與既有基樁1連接成一體。

(h)水平管幕4施工完成后，即形成對既有基樁1的荷載轉移，此時可切割既有基樁1位于水平管幕4以下的部分，完成基樁托換。

(i)在被切割的既有基樁1處的地層中，可建筑新建地下結構6，新建地下結構6可新建地下隧道及其支護結構等。

(j)最后，視新建地下結構6的情況，決定是否在水平管幕4與新建地下結構6之間注漿形成加固地基5，將荷載轉換到新建地下結構6上。

本發明的地下基樁管幕支撐結構及施工方法通過在基樁周圍設置水平管幕、在水平管幕下方設置加固地基實現對基樁的支撐和荷載轉移，這種方式安全風險小，同時用于基樁托換時對新建地下結構的跨度也無限制，具有顯著的優勢。

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。