技术领域
[0001] 本发明涉及基坑开挖施工工艺技术领域，尤其涉及一种深基坑结构和深基坑施工工艺。
相关背景技术
[0002] 对大型石油化工、能源项目而言，在原有装置区内改建、扩建项目非常普遍。但是，改建、扩建项目与原有装置因为生产工艺、场地条件等原因造成彼此位置相距很近，新建地下基础施工难度很大，特别是地下深基础施工。
[0003] 例如，在某热电厂技术改造项目中，计划新建破碎楼一座，破碎楼项目需要在地下设置筏板，筏板的一侧部与原工艺管廊基础承台侧面位置相平齐，筏板的另一侧部与原地下廊道距离较近。为了保证热电厂的正常发电作业，在进行破碎楼施工的过程中，需要保证不影响原工艺管廊和原地下廊道正常运转。
[0004] 面对这种改建、扩建项目与原有装置因为生产工艺、场地条件等原因造成彼此位置相距很近，空间狭窄，特别是在已有基础临边进行深基坑施工，难度非常大的施工情形时，现有的施工工艺尚且不能满足原有装置正常运行的施工要求。
具体实施方式
[0055] 下面将结合附图对本发明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做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。
[0056] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。
[0057] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，或一体地连接；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，可以是两个元件内部的连通。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中的具体含义。
[0058] 实施例一
[0059] 参见图1至图4所示，本实施例提供了一种深基坑结构。
[0060] 本实施例提供的深基坑结构1，包括基坑10、定位孔、支撑桩11、冠梁12和锚固组件13。
[0061] 基坑10开设在原有基础承台2的侧部，基坑10直接开设在原有基础承台2的侧部，无需放坡开挖施工，充分利用原有基础承台2的侧部空间，在场地空间极端狭窄条件下也能够顺次开挖基坑10。
[0062] 定位孔的数量为多个，多个定位孔间隔地开设在原有基础承台2的下方靠近基坑10处，相邻的定位孔之间的土体仍旧能够为原有基础承台2提供上下方向的支撑作用。
[0063] 支撑桩11的数量为多个，支撑桩11为在定位孔内一一对应地浇筑混凝土而成，冠梁12在所有支撑桩11的顶部浇筑成型并支撑于原有基础承台2的底部。冠梁12与所有支撑桩11连接形成整体，从而使冠梁12与支撑桩11形成的整体对原有基础承台2的下方靠近基坑10处提供更加可靠的支撑，进而达到对原有基础承台2进行可靠加固的目的。值得强调的是，由于通过支撑桩11与冠梁12形成的整体替代了定位孔内原有的土体，支撑强度得以提升，从而原有基础承台2的稳定性被加固后能够得以显著提升。
[0064] 锚固组件13锚接相邻的支撑桩11之间的土体与支撑桩11的侧壁，能够使所有支撑桩11与冠梁12形成的整体与相邻的支撑桩11之间的土体进一步再形成整体，锚固组件13向原有基础承台2所在侧拉紧支撑桩11和冠梁12，避免支撑桩11与冠梁12形成的整体发生倾倒，也即支撑桩11与原有基础承台2形成整体，进一步提高该深基坑结构对于原有基础承台2的加固效果，以确保原有基础承台2所支撑的原有厂房装置3正常运行。
[0065] 在本实施例中，锚固组件13包括连系梁130、多个注浆孔和多个锚索131。
[0066] 连系梁130压紧在所有支撑桩11的侧部；相邻的支撑桩11之间的土体开设有注浆孔，注浆孔的延伸方向与水平方向形成向下10‑20°的夹角；锚索131的一端通过砂浆锚固在注浆孔的孔底，锚索131的另一端伸出注浆孔并与连系梁130锚固连接。其中，锚索131施加至连系梁130的拉力方向为沿注浆孔的延伸方向指向土体的内部，由于注浆孔的延伸方向与水平方向形成向下10‑20°的夹角，所以该拉力能够分解为垂直于连系梁130的外侧壁指向土体的内部的第一分力，以及沿竖直方向向下的第二分力，从而通过第一分力使连系梁130将所有支撑桩11共同向土方的内部压紧，通过第二分力向支撑桩11施加向下的压力，以使支撑桩11的底部与土体更加稳定地连接，相较于向上形成夹角的连接方式，能够避免出现向上的第二分力，进而避免出现第二分力起到上拔支撑桩11的作用。
[0067] 具体地，锚固组件13还包括限位件132，限位件132与锚索131的另一端连接，并压紧在连系梁130的外侧，以用于固定并连接锚索131的另一端和连系梁130。
[0068] 可选地，限位件132呈楔形，限位件132的竖直壁面与连系梁130的外侧接触，限位件132的倾斜壁面与锚索131的延伸方向垂直，以稳定地对锚索131进行固定。
[0069] 在本实施例中，深基坑结构1还包括多个支护组件。多个支护组件由下至上顺次续接，并设置于定位孔的内壁与支撑桩11之间。
[0070] 为了避免定位孔的孔壁松动，以及保证支撑桩11的结构强度，在定位孔的内壁与支撑桩11之间设置支护组件。此外，一般情况下基坑10的目标深度能够达到十几米甚至几十米，所以为了降低支护难度，采用多个支护组件由下至上顺次续接的方式进行支护。
[0071] 在本实施例中，支护组件包括支护板和筒状钢筋笼；筒状钢筋笼包括主筋、加强箍和捆扎件。支护板与定位孔的内壁贴合，加强箍水平设置，以使支护板夹持在定位孔的内壁与加强箍之间，加强箍能够对支护板起到定位作用，避免支护板向内倾倒。
[0072] 主筋竖直设置，主筋的数量为多个，多个主筋沿加强箍的周向间隔排布，主筋与加强箍的交叉处以及加强箍与支护板的交叉处均通过捆扎件捆扎固定。其中，通过捆扎件将加强箍与支护板捆扎固定，能够避免加强箍沿上下方向滑落；通过设置主筋，并通过捆扎件使主筋与加强箍形成纵横交错的筒状钢筋笼，通过筒状钢筋笼对支护板进行立体定位，提高整个支护组件的抗变形能力，以保证后续支撑桩11的顺利成型。
[0073] 实施例二
[0074] 实施例二提供了一种深基坑施工工艺，实施例一中的深基坑结构能够由该实施例提供的深基坑施工工艺形成，实施例一所公开的深基坑结构的技术特征也适用于该实施例，实施例一已公开的深基坑结构的技术特征不再重复描述。
[0075] 结合图1至图4，本实施例提供的深基坑施工工艺用于在原有基础承台的侧部开挖基坑。原有基础承台是原有厂房的位于地下且起到承载作用的结构。
[0076] 相关技术中，在已有基础临边进行深基坑施工时，为确保施工安全，经常用到的方法是将原有基础承台所支撑的原有厂房装置临时拆除或平移，待深基坑内建筑物施工完毕，且回填基坑之后再恢复原貌。采用以上方案进行施工的问题在于:以某热电厂为例，在原有工艺管廊的原有基础承台的侧部开挖基坑，以在基坑上新建破碎楼一座。原有工艺管廊是向其他生产装置提供蒸汽的关键设施，原有工艺管廊从拆除到最终恢复完成，工序增多，工期较长，在整个新建破碎楼项目施工期间，热电厂将一直处于停产状态，直接影响依靠热电厂蒸汽的其他生产装置的正常生产，造成了非常大的经济损失。另一方面，原有厂房装置拆除后二次恢复的费用高，将造成较大的费用损失。此外，原有厂房装置拆除后进行基坑开挖时，由于基坑深度超过了16m，为了降低原有厂房装置的原有基础承台失效的风险，需要在靠近原有基础承台的边缘采用基坑边坡，仍然需要采取土钉墙、边坡喷锚等方式对基坑边坡进行支护，也将引起较大的费用支出。
[0077] 结合图1至图4所示，本实施例提供的深基坑施工工艺，包括以下步骤：
[0078] 步骤100，预挖：在原有基础承台的侧部下挖预定深度的基础基坑，以使原有基础承台的侧壁裸露于基础基坑；
[0079] 步骤110，挖孔：在原有基础承台的下方靠近基础基坑处下挖多个定位孔，多个定位孔间隔排布，定位孔的深度不小于基坑的目标深度；
[0080] 步骤120，成桩：向定位孔内浇筑混凝土，令定位孔内的混凝土形成支撑桩，在所有支撑桩的顶部成型支撑原有基础承台的冠梁；
[0081] 步骤130，深挖：从基础基坑继续向下开挖基坑，直至基坑的深度达到目标深度；
[0082] 步骤140，布索：在深挖过程中，通过锚固组件将支撑桩的侧壁与相邻的支撑桩之间的土体锚固。
[0083] 在本实施例中，在挖孔之前，先进行预挖，预挖得到的基础基坑只需要使原有基础承台2的侧部裸露即可，不仅不会由于基础基坑过深，影响到原有基础承台2的稳定性，而且还能够便于施工人员进行挖孔操作。
[0084] 在进行深挖之前，先在原有基础承台2的下方下挖多个定位孔，并使多个定位孔间隔排布，挖孔后相邻的定位孔之间的土体仍旧能够为原有基础承台2提供上下方向的支撑作用，且基础基坑下方的土体还能够为原有基础成体提供侧向的支撑作用，从而保证挖孔过程中也不会对原有基础承台2的稳定性产生影响。
[0085] 在成桩步骤中，通过混凝土浇筑形成支撑桩11，并在支撑桩11的顶部成型冠梁12，冠梁12与所有支撑桩11连接形成整体，从而使冠梁12与支撑桩11形成的整体对原有基础承台2的下方靠近基础基坑处，进而达到对原有基础承台2的侧部进行可靠加固的目的。
[0086] 可选地，冠梁12的数量可以为多个，每个冠梁12同时连接所有支撑桩11中的部分支撑桩11。
[0087] 基坑10开挖过程中需要将原有基础承台2侧部的土体挖除，且由于空间狭窄，不能放坡，所以会使这些被挖除的土体对于原有基础承台2的原支撑作用随之消失，通过成桩步骤对原有基础承台2加固后，再在原有基础承台2的侧部进行深挖，可以有效避免基础基坑下方的土体被挖除导致原有基础承台2的稳定性受影响。
[0088] 在深挖过程中，通过锚固组件13将支撑桩11的侧壁与相邻的支撑桩11之间的土体锚固，能够使所有支撑桩11与冠梁12形成的整体与相邻的支撑桩11之间的土体进一步再形成整体，锚固组件13向原有基础承台2所在侧拉紧支撑桩11和冠梁12，避免支撑桩11与冠梁12形成的整体发生倾倒，也即支撑桩11与原有基础承台2形成整体，进一步提高在深挖过程中原有基础承台2的稳定性，从而保证原有基础承台2所承托的原有厂房装置3正常运作。
[0089] 该深基坑施工工艺尤其适合于针对戈壁地质条件下、狭窄空间深基坑10开挖，施工过程以及得到的深基坑结构均具有较高的可靠性，且可以实现不停产施工，经济效益显著，符合绿色施工科学发展的理念，避免了对原有装置的大拆大建。此外，操作简便，使得工期缩短，安全可靠，能够广泛应用于石油化工、煤化工及能源项目改造升级项目中。
[0090] 在本实施例中，沿水平方向，定位孔的部分对应于原有基础承台2，定位孔的另一部分裸露于原有基础承台2。在挖孔的步骤中，可以采用人工开挖，定位孔的部分在原有基础承台2下方，定位孔的另一部分在原有基础承台2的外面，以便开挖的土方外运，将位于定位孔的孔底的沉渣清理干净。可选地，定位孔沿其径向的至少一半在原有基础承台2下方，以保证支撑稳定性。
[0091] 在本实施例中，本实施例提供的深基坑施工工艺，包括以下步骤：
[0092] 步骤200，预挖：在原有基础承台的侧部下挖预定深度的基础基坑，以使原有基础承台的侧壁裸露于基础基坑；
[0093] 步骤210，挖孔：在原有基础承台的下方靠近基础基坑处下挖多个定位孔，多个定位孔间隔排布，定位孔的深度不小于基坑的目标深度；
[0094] 步骤220，支护：从定位孔的底部向顶部顺次将多个支护组件固定于定位孔的内壁，令支护组件的内部形成浇筑空间；
[0095] 步骤230，浇筑：向浇筑空间内浇筑混凝土，以使浇筑空间内形成支撑桩，在所有支撑桩的顶部成型支撑原有基础承台的冠梁；
[0096] 步骤240，深挖：从基础基坑继续向下开挖基坑，直至基坑的深度达到目标深度；
[0097] 步骤250，布索：在深挖过程中，通过锚固组件将支撑桩的侧壁与相邻的支撑桩之间的土体锚固。
[0098] 在本实施例中，为了避免定位孔的孔壁松动，以及保证支撑桩11的结构强度，通过支护组件对定位孔的侧壁进行支护后再进行支撑桩11浇筑。具体地，为了保证支撑桩11的底部在土体内固定的稳定性，定位孔的深度不小于基坑10的目标深度，一般情况下基坑10的目标深度能够达到十几米甚至几十米，所以为了降低支护难度，采用多个支护组件由下至上顺次续接的方式进行支护。
[0099] 本实施例的可选方案中，支护组件包括支护板和筒状钢筋笼；筒状钢筋笼包括主筋、加强箍和捆扎件。
[0100] 支护的步骤具体包括：
[0101] 步骤221，将支护板沿定位孔的内壁密布；
[0102] 步骤222，在定位孔内将加强箍水平放置，以使支护板夹持在定位孔的内壁与加强箍之间；
[0103] 步骤223，通过捆扎件将加强箍与支护板捆扎固定；
[0104] 步骤224，将主筋竖直放置，通过捆扎件将主筋与加强箍捆扎固定以形成筒状钢筋笼。
[0105] 在本实施例中，采用支护板对定位孔的内壁进行定型保护；通过加强箍将支护板压紧于定位孔以起到定位作用，避免支护板向内倾倒；通过捆扎件将加强箍与支护板捆扎固定，能够避免加强箍沿上下方向滑落；通过设置主筋，从而与加强箍形成纵横交错的筒状钢筋笼，提高整个支护组件的抗变形能力，以保证后续支撑桩11浇筑过程的顺利进行。
[0106] 其中，将钢筋焊接成与定位孔形状相同尺寸匹配的环形结构，即可在定位孔内得到加强箍，相较于直接将加强筋从定位孔外下落至定位孔内的施工方式，降低了转运难度，且通过捆扎件捆扎的方式进行定位连接，操作简单，连接可靠，能够在保证支护组件具有充分的抗变形能力的基础上，提高施工效率，缩短支护工期。
[0107] 具体地，为了提高钢筋笼的抗变形能力和定位能力，一方面，将主筋与加强箍之间的交叉处焊接。进一步地，沿上下方向每隔1‑1.5m，在加强箍与主筋之间的交叉处进行梅花形点焊焊接。更进一步地，在上下方向每隔5m，在主筋与加强筋的交叉处采用耳环定位器进行定位，在每个交叉点可以采用两个耳环定位器呈十字交叉状进行定位，耳环定位器的规格为φ20，以使保护层保持在5‑6cm。
[0108] 可选地，支护板采用2cm厚的松木板形成，加强箍采用φ18的螺纹钢制作而成，沿上下方向，相邻的加强箍之间的间距为50cm，每个支护组件的高度不大于1m。
[0109] 可选地，为了提高支撑桩11的浇筑效果，先清理位于定位孔的孔底的沉渣、浮土等，然后向定位孔内分次灌注不大于20mm的骨料且塌落度处于20‑30cm的混凝土，每次灌注混凝土的高度不大于1.5m，每次灌注完成后，用柱式振动棒振捣密实，不得自由下落密实，如此分层浇筑直至混凝土在定位孔内灌注至目标高度，即可完成支撑桩11的浇筑。通过这种施工方法进行支撑桩11的浇筑，方能保证支撑桩11的强度性能足够稳定加固原有基础承台2。
[0110] 在本实施例中，为了提高所有支护组件的整体性，将相邻的支护组件的主筋互相焊接，还能够避免处于上层的支护组件向下滑沉，提高每层支护组件的定位性。
[0111] 在本实施例中，布索的步骤具体包括以下步骤：
[0112] 步骤251，以水平方向向下偏移10‑20°，向相邻的支撑桩之间的土体内钻挖注浆孔；
[0113] 步骤252，将注浆管的一端与锚索的一端同时推入到注浆孔的孔底；
[0114] 步骤253，通过注浆管向注浆孔的孔底注浆，直至砂浆达到注浆孔的孔口，将注浆管取出；
[0115] 步骤254，所有锚索与土体锚固完成后，将连系梁压紧所有支撑桩的侧部，将所有锚索的另一端与连系梁锚接。
[0116] 在本实施例中，在水平上向上使支撑桩11与原有基础承台2之间形成多处锚固关系，从而提高了锚固关系排布的立体性和均匀性。
[0117] 钻挖注浆孔时，需要钻机在相邻的支撑桩11之间的土体内钻挖，按锚索131设计长度将钻孔所需钻杆摆放整齐，钻挖过程中，最好保证钻杆用完孔深为恰好到位，有利于提高注浆孔的钻挖效率。
[0118] 注浆时，砂浆由注浆孔的孔底注入，空气由注浆管与注浆孔之间的间隙排出，当注浆孔的孔口开始冒桨，则说明砂浆已经注满注浆孔，可以抽出注浆管。
[0119] 由于锚索131与土体之间的锚固流程更加繁琐，因而这种先将锚索131与土体锚固，再将锚索131与连系梁130锚固的施工方法，便于形成通过多个锚索131与连系梁130进行锚固的结构，使得施工流程更加合理和科学。
[0120] 具体地，注浆所采用的水泥砂浆，要求水灰比0.4‑0.5；灰砂比1∶1。注浆需要采用注浆机，注浆压力保持在0.3‑0.6Mpa。
[0121] 具体地，每根锚索131的长度为18m，注浆孔的孔径为Ф200。
[0122] 可选地，注浆孔的深度要超出锚索131设计长度0.5cm左右，留出锚索131的上浮裕量。
[0123] 可选地，为了保证每个注浆孔内锚索131的锚固稳定性，每个注浆孔内可以锚固多个锚索131。
[0124] 可选地，注浆孔的下倾角度为10°、12°、15°、17°、19°或20°，注浆孔的下倾角度的成型误差不大于1°。
[0125] 可选地，每两个支撑桩11之间的土体均钻挖有注浆孔，以使每两个支撑桩11之间的土体均通过连系梁130和锚索131与支撑桩11连接成整体。
[0126] 在本实施例中，在深挖过程中，每向下开挖预定深度，通过锚固组件13将支撑桩11裸露于基坑10的侧壁的底端边缘与相邻的支撑桩11之间的土体锚固。
[0127] 具体地，在高度方向，自冠梁12顶部向下4m处设置第一道锚固组件13，继续向下每2m均布置一道，从而在水平方向形成多处锚固的基础上，进一步在高度方向上形成多处锚固，有利于提高原有基础承台2与支撑桩11之间沿高度方向的整体性，进而进一步提高原有基础承台2以及该基坑10的边部的结构稳定性。
[0128] 可选地，由于支撑桩11易于发生倾倒的位置在于顶部而不是底部，因而仅需在支撑桩11的顶部设置三道锚固组件13，即可在满足锚固需求的基础上，尽量节约锚固组件13的使用量以及锚固施工的工期。
[0129] 本实施例中的深基坑施工工艺具有实施例一中的深基坑结构的优点，实施例一所公开的深基坑结构的优点在此不再重复描述。
[0130] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
