本發(fā)明涉及建筑施工，具體而言，涉及一種復(fù)雜環(huán)境下管線遷改基坑支護及施工方法。

背景技術(shù)：

1、隨著城市化進程的加速推進，地鐵建設(shè)項目日益增多，新建地鐵工程與既有市政管線的空間沖突問題日益凸顯。在項目實施過程中，管線遷改作為解決此類沖突的常規(guī)方案，其基坑開挖作業(yè)往往面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)：施工空間受限、周邊管線分布復(fù)雜、大型機械設(shè)備難以進場等問題嚴(yán)重影響了施工效率、成本、安全、工期?，F(xiàn)有的管線遷改基坑支護及施工方法大多采用兩種施工方法，1)放坡開挖方法，采用機械設(shè)備逐級放坡開挖，對邊坡進行噴射錨支護；該施工方法存在以下問題：由于采用機械施工，場地需求大，需對周邊道路進行挖除，工期長；市政管網(wǎng)復(fù)雜，使用機械施工放坡開挖方式不能有效地對未探明管線進行保護；如果開挖深度大于5m，邊坡噴射錨支護后基坑仍有坍塌風(fēng)險。2)鋼板樁支護法，管道兩側(cè)打設(shè)鋼板樁支護，使用機械設(shè)備垂直開挖，挖至管道頂部50cm處改為人工清掏；該施工方法存在以下問題：由于施工使用鋼板、鋼圍檁及鋼支撐等支護構(gòu)件，需要吊車配合施工，在立交橋下吊車無法施工；且鋼板樁打設(shè)過程中無法對未探明管線進行保護。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供復(fù)雜環(huán)境下管線遷改基坑支護及施工方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)遇到城市空間受限復(fù)雜環(huán)境時，現(xiàn)有的管線遷改基坑支護及施工方法不能滿足其施工要求的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種復(fù)雜環(huán)境下管線遷改基坑支護及施工方法，包括以下步驟：

4、s100、基坑結(jié)構(gòu)設(shè)計：所述基坑包括多個串聯(lián)的矩形井，每一所述井由兩道縱向的護臂和兩道橫向的土隔墻連接成一體，所述護臂位于基坑側(cè)壁，所述土隔墻與護臂垂直；所述土隔墻開有管道孔，設(shè)所述管道孔為圓孔其孔徑為d，所述土隔墻高度為b、長度為l，所述管道孔孔徑d應(yīng)小于所述土隔墻高度b或所述土隔墻長度l中的最小值；所述井底部還設(shè)有封底，所述封底設(shè)于所述管道孔下方0.5m以下；

5、s200、基坑開挖施工：基坑采用人工隔井開挖方式施工，即開挖時先進行單數(shù)井結(jié)構(gòu)施工，在所述單數(shù)井完成所述封底后，再進行雙數(shù)井結(jié)構(gòu)施工；每一所述井分施工段開挖，逐段往下循環(huán)作業(yè)，每施工段開挖深度為0.8～1.0m；

6、s300、基坑支護施工：采用逐級支護方式施工，每施工段基坑的所述護臂由若干豎向主筋和水平分布筋相互綁扎形成支護；

7、s400、基坑封底：分層澆筑混凝土；

8、s500、管道遷改：

9、s501、土隔墻開管道孔；

10、s502、安裝管道：將所述變更管道安裝至所述管道孔內(nèi)。

11、進一步地，在步驟s100中，管道孔孔徑、管道孔位置范圍、土隔墻厚度、護臂厚度的計算如下：

12、s101、管道孔孔徑的計算

13、所述管道孔孔徑d應(yīng)小于所述土隔墻高度b或所述土隔墻長度l中的最小值，其公式如下：

14、d≤0.45min(b,l)?①

15、其中：管道孔孔徑為d，m；土隔墻高度為b，m；土隔墻長度l，m；

16、s102、管道孔位置范圍的計算

17、水平位置：設(shè)所述管道孔中心水平點為x，所述土隔墻長度為l，所述管道孔邊緣到所述土隔墻左側(cè)或右側(cè)邊緣的最小邊緣距離為m，則所述管道孔水平位置為：

18、

19、其中：管道孔孔徑為d，m；土隔墻長度為l，m；管道孔邊緣到土隔墻左側(cè)或右側(cè)邊緣的最小邊緣距離為m，m；管道孔中心水平點為x，m；

20、垂直位置：設(shè)所述管道孔中心垂直點為y，所述土隔墻高度為b，所述管道孔邊緣到所述土隔墻頂部或封底邊緣的最小邊緣距離為n，則所述管道孔垂直位置為：

21、

22、其中：管道孔孔徑為d，m；土隔墻高度為b，m；管道孔邊緣到土隔墻頂部或封底邊緣的最小邊緣距離為n，m；管道孔中心垂直點為y，m；

23、s103、土隔墻厚度的計算

24、土隔墻厚度與每段基坑長度、土體指標(biāo)相關(guān)，需確保其能承受土壓力并保持穩(wěn)定，所述土隔墻厚度計算步驟如下：

25、所述土隔墻厚度t需滿足抗彎和抗剪要求，公式為：

26、

27、其中：fc為混凝土抗壓強度,kpa；b為土隔墻高度，m；p為土壓力，kn；l為土隔墻長度，m；α為調(diào)整系數(shù)，無量綱；

28、所述土壓力p按以下公式計算：

29、

30、其中：k為土壓力系數(shù)；h為基坑深度，m；γ為土體重度，kn/m2；

31、

32、其中：為土壤內(nèi)摩擦角，°；

33、s104、護臂厚度計算

34、護臂厚度tc需滿足抗彎和抗剪要求，公式為：

35、

36、其中：fc為混凝土抗壓強度,kpa；h為護臂高度，m；p為土壓力，kn；s為護臂長度，m；β為調(diào)整系數(shù)，無量綱；

37、如遇到同一所述基坑內(nèi)的所述土隔墻或所述護臂高度不同，均取大高度進行計算。

38、進一步地，在步驟s200中，開挖前在所述基坑周邊布設(shè)沉降監(jiān)測點，所述沉降監(jiān)測點設(shè)于所述基坑串聯(lián)的矩形井外邊緣，首端和尾端的所述土隔墻各布設(shè)一個監(jiān)測點，每一所述井的所述護臂至少布設(shè)一個監(jiān)測點，所述基坑路面沉降控制值為小于30mm。

39、進一步地，在步驟s200監(jiān)測點布設(shè)之后，基坑開挖施工之前，還包括鎖孔施工，所述鎖孔施工包括：

40、s201、根據(jù)護臂尺寸設(shè)計，在平面圖中套入管道位置通過施工放樣，測出開挖基坑的四個施工段落的角點；

41、s202、在所述角點埋設(shè)鋼釬并用砂漿加固保護，放樣完成后對路面進行破除；

42、s203、在路面破除完成后施工鎖口，所述鎖口頂面平整，寬0.6～0.8m，厚0.2～0.4m，高出原地面300～400mm，并使用混凝土現(xiàn)澆。

43、進一步地，所述管道孔孔口四周采用格柵鋼架或工字鋼進行加強。

44、進一步地，在步驟s300中，所述護臂為混凝土護臂，每施工段開挖完成后進行所述護臂砼澆筑，所述砼強度為大于c25；澆筑砼完畢12h后，或強度達(dá)到2.5mpa時進行拆模。

45、進一步地，在步驟s100中所述土隔墻上原管道孔處設(shè)有所述鋼環(huán)，所述鋼環(huán)內(nèi)填充素混凝土。

46、進一步地，在步驟s500管道遷改中，步驟s501還可以為：將所述土隔墻上鋼環(huán)內(nèi)的素混凝土去除，得到鋼管道孔。

47、綜上所述，本發(fā)明的有益效果是：

48、1、本發(fā)明在施工場地空間小，周邊管線分布復(fù)雜，無法使用機械的情況下，針對長條形窄基坑，通過將基坑分成多個串聯(lián)的矩形井的形式，每一個井采用橫向土隔墻+縱向護臂連接成一個受力整體，土隔墻對基坑提供橫向支撐力等效于普通基坑支護中的橫撐；護臂對基坑提供側(cè)向支撐力等效于普通基坑支護中的圍護樁，這種結(jié)構(gòu)在長條形窄基坑的施工中，能夠均勻地分散荷載，有效抵抗土體的側(cè)壓力，確?；拥牟灰鬃冃?、沉降、垮塌，為后續(xù)的基礎(chǔ)施工提供了基礎(chǔ)，保障了整個工程的質(zhì)量和耐久性；同時，對于復(fù)雜的場地條件和特殊的基坑形狀，分井式的施工方法展現(xiàn)出了極高的靈活性，不局限于多個井串聯(lián)，可以根據(jù)實際情況，靈活調(diào)整矩形井的尺寸和數(shù)量，適應(yīng)不同的地質(zhì)條件和施工要求，相比傳統(tǒng)施工方法，更能應(yīng)對各種復(fù)雜多變的施工場景；

49、2、在基坑設(shè)計時對土隔墻上的開孔直徑與土隔墻的高度及長度指標(biāo)的關(guān)聯(lián)得到管道孔孔徑的計算公式關(guān)系，同時也對管道孔的開孔位置安全范圍進行了限定；在土隔墻的厚度計算中，通過找到土隔墻厚度與混凝土抗壓強度、土壓力等土體指標(biāo)，土隔墻高度、土隔墻長度等結(jié)構(gòu)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)得到土隔墻的厚度計算公式；在護臂的厚度計算中，通過找到護臂厚度與混凝土抗壓強度、土壓力等土體指標(biāo)，護臂高度、護臂長度等結(jié)構(gòu)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)得到護臂的厚度計算公式；

50、3、基坑采用逐級開挖逐級支護的施工方法，能有效控制地面沉降和周邊建筑物變形，降低坍塌風(fēng)險，還能根據(jù)地質(zhì)條件調(diào)整支護方案，增強施工的適應(yīng)性，確保施工順利進行；

51、綜上所述，本發(fā)明不使用大型機械設(shè)備，無凈空要求，又能對管線進行保護，將管線影響降至最低；且由于使用逐級開挖，逐級澆筑護臂的施工工藝，基坑護臂形成整體結(jié)構(gòu)，基坑穩(wěn)定性高，不易出現(xiàn)垮塌現(xiàn)象，并且通過在所述基坑布設(shè)沉降監(jiān)測點，在施工過程中實時監(jiān)測，驗證了通過該方法設(shè)計施工的基坑滿足設(shè)計的沉降要求。