本發明涉及管道埋設施工技術，尤其是涉及一種頂管施工用小尺寸深基坑支護結構。

背景技術：

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）埋設施工技術。該技術徹底解決了管道埋設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，對穩定土層和環境保護方面優勢更為明顯。正常情況下，對于管徑為1m~3m的各種管道穿越工程，特別是在城市環境中以及為了保護地表重要的生態、綠地以及河道、建筑物等設施免遭破壞，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，一般采用常規的單懸臂樁進行支護。但一些頂管基坑為了經濟，節約投資，內直徑通常較?。▋H能滿足頂管施工要求），因此常規的懸臂排樁支護方案受到限制，而地下地質條件復雜，位于城市環境中的基坑，若周邊設施（各種管線、光纜和建筑物）眾多，也不適合采用常規的錨索和內撐相結合的支護方案進行施工，因此，對于這種小直徑（3~8米）且深度大于8m（8~13米）的深基坑就需要設計一種新的支護方案，以滿足安全施工的要求。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種既能滿足頂管工程施工安全，又保護了周邊環境安全，且經濟及社會效益均佳的頂管施工用小尺寸深基坑支護結構。

為實現上述目的，本發明可采取下述技術方案：

本發明所述的頂管施工用小尺寸深基坑支護結構，其施工步驟為：

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

第二步，根據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邊坡進行開挖，開挖深度不大于三米,盡量減少放坡對周邊環境的影響，然后在鉆孔灌注樁排頂部澆筑環形冠梁，環形冠梁和鉆孔灌注樁的結合面上鋪設油毛氈，保證樁頂形成簡支受力結構；然后在環形冠梁頂部砌筑高度低于兩米的磚墻；

第四步，當環形冠梁達到強度要求后，按設計深度開挖基坑；

第五步，基坑開挖完畢且建基面達到施工要求后，進行基坑內襯的澆注：用鋼筋砼澆注內襯側壁和內襯底板，澆注內襯側壁時將頂管穿設位置預留出來；

第六步，檢測鉆孔灌注樁、高壓旋噴樁和內襯側壁、內襯底板的強度達到驗收條件后，進行頂管處斷樁開門處理：按照設計要求，將預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，整體支護結構施工完成。

本發明的優點在于突破了常規懸臂樁的支護方法，與常規懸臂樁不同的是，頂部冠梁不是為構造要求而設置，而是和排樁一起作為整體受力結構組成支護體系，該支護體系能夠在有限空間的基坑內滿足周圍復雜環境的支護，同時結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保證條件。

附圖說明

圖1是本發明施工完畢的支護結構俯視圖。

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

本發明所述的頂管施工用小尺寸深基坑支護結構如圖1-2所示，按照以下具體步驟進行施工：

第一步，在地面確定的基坑位置周圍環繞基坑間隔施工多個鉆孔灌注樁1，形成環形的鉆孔灌注樁排；具體施工時，鉆孔灌注樁的直徑和間隔以及支護的深度根據基坑深度、現狀地質條件、周邊荷載以及地下水水特征等進行計算綜合確定。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濟節約，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構，滿足施工期間基坑內部無水的作業要求；

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形冠梁3，環形冠梁3和鉆孔灌注樁1的結合面上鋪設油毛氈4，保證樁頂形成簡支受力結構；然后在環形冠梁3頂部砌筑高度低于兩米的磚墻5，磚墻厚度根據擋土高度可為24cm或37cm，方便后期臨時工程拆除和地面整理工作；

第四步，當環形冠梁3達到強度要求后，按設計深度開挖基坑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到施工要求后，進行基坑內襯的澆注：用鋼筋砼澆注內襯側壁7和內襯底板8，澆注內襯側壁7時將頂管9的穿設位置預留出來；澆筑厚度根據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和內襯側壁7、內襯底板8的強度達到驗收條件后，進行頂管處斷樁開門處理：按照設計要求，將預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（圓孔結構，根據管道直徑并結合頂管工藝要求，經計算確定，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，整體支護結構施工完成。

第七步，當整體支護結構達到強度要求后，按常規方法進行頂管9的頂進和兩端管道的連接，從二期鋼筋混凝土層10中穿出的頂管9的斷面結構如圖3所示；也可以進行永久和臨時工程相結合，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墩11，滿足管道的壓力要求。

第八步，當頂管9和井內閥井或鎮墩11施工完成后，對基坑6進行回填，回填土有機質含量不得超過5%，壓實度不得小于0.96，且需分層夯實處理。

按照結構力學方法對本發明支護結構進行復核相關計算：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行復核，支座間距離為兩側完整樁體位置處。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”型框架進行結構復核。③斷樁后的上部樁體按照兩端簡支，支座分別為冠梁和內襯位置處，樁體主要承受水平土壓力進行復核。④利用上部樁體對內襯的反作用力，復核內襯平面框架。

按照桿件結構體系，依據結構力學方法進行計算，計算模型如下：樁頂冠梁按照單支撐結構設計，冠梁橫截面為矩形，鋼筋混凝土結構：①水平方向：支護結構頂部冠梁按照結構力學方法計算，頂部冠梁承受水平荷載按照鉸支座傳遞反力進行計算，根據鋼筋混凝土正截面受彎構件構件相關公式進行確定冠梁截面。②豎直方向：考慮頂管開門時樁體對冠梁豎向荷載影響進行復核，根據鋼筋混凝土正截面受彎構件構件相關公式進行內力計算。

結論：依照上述方法對本發明支護結構進行復核計算后，證明：在小尺寸深基坑頂管工程中，通過將冠梁作為結構受力體系一部分，和排樁共同協調作用，作為一種頂管工程的基坑支護結構可完全滿足頂管施工安全要求。