深基坑钻孔灌注支护桩水平钢管支撑换撑施工方法技术领域
本发明属于深基坑换撑技术领域，尤其涉及一种深基坑钻孔灌注支护桩钢管支撑
换撑施工方法。
背景技术
基坑工程中的换撑，是在特定条件下采取一定的技术措施逐步取代发挥临时支撑
作用的内支撑结构体系，从而保证临时性内支撑拆除后，工程施工能继续安全顺利地进行，
其实质是应力的安全有序的调整、转移和再分配。
在高层建筑深基坑支护施工的长期实践中，当深基坑周边承台、基础梁板体系施
工完成后，紧跟其后将基础梁板与支护桩之间空隙淤泥及杂物彻底清理干净；然后，填充一
定厚度的粗砂，全部采取C20混凝土填充密实，填充混凝土等待28天达到设计强度后，才能
进行水平钢管支撑的换撑工作；最后，进行地下室外墙、剪力墙及平台梁板体系的施工。缺
点是，该道工序的间歇时间足足有一个月之久，由于工期压力，各专业工种劳力停工等待，
机械设备的闲置等，会造成巨大的工期损失和经济损失。
为此，如何发明一种先进可行、安全可靠的换撑机理技术方法，从而避免上述损失
的产生，是本领域技术人员迫切需要解决的技术问题。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种深基坑钻孔灌注支护桩水平钢
管支撑换撑施工方法，方法简单、切实可行，安全可靠，缩短换撑的等待时间，节约工期，避
免劳动力窝工、机械设备台班闲置。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：深基坑钻孔灌注支护桩水平钢管支
撑换撑施工方法，其特点是该方法包括：换撑机理验算验证、填充换撑混凝土和换撑作业三
部分；本方法具体步骤按照如下进行：
步骤一：换撑机理验算验证，根据基坑支护方案和地质报告相关参数，在周边承台
或基础梁、基础底板施工完成后，填充用换撑混凝土到位时，依据现场实际条件，对支护桩
的受力状态进行验算验证：支护桩选用PHC管桩长L，间距中心到中心为A，桩上部外露段L1，
嵌入段L2，L＝L1+L2；施工一级放坡后平台面起算至基坑深h，地面行走履带式起重机或挖掘
机，土的平均内摩擦角γ，平均重度rkN/m3；埋置深度验算验证过程如下：
根据土的平均内摩擦角γ，求出Ka＝tan2(45°—γ/2)
Kp＝tan2(45°+γ/2)
求出Ka/Kp
地面荷载：履带式起重机或履带式挖掘机在桩边1.5m～3.5m时，可按PkN/m2计算，
可求出：
λ＝P/rh
由λ值查常用几何截面与结构力学常用公式表得：w
则得理论计算埋深：x＝w×h
理论钻孔深度为：C＝h+x
理论钻孔深度C远小于实际桩长L
因为周边承台或基础梁、基础底板施工完成后，支护桩之间空隙已填充完成，形成
整体封闭，即:增高了y；所以基坑深度只剩余h-y，嵌入埋深为L-h+y,与理论计算埋深对比，
若嵌入深度远大于理论计算埋深x，则此时开始换撑没有任何安全、质量风险；
步骤二：填充换撑混凝土，立即进行周边承台或基础梁与支护桩之间的空隙换撑
混凝土的填充；
1)填充前一定将周边承台或基础梁与支护桩之间空隙中的淤泥杂物彻底清理干
净；
2)先回填一定厚度的粗砂，保证填充混凝土厚度在800～1000mm之间；
3)采取比原设计C20混凝土高两个强度等级的C30混凝土进行填充，填充混凝土要
振捣密实，且找平到位；
步骤三：填充混凝土施工完成后，第二天即可开始水平钢管支撑换撑作业。
进一步改进，所述的步骤三换撑作业过程中，要随时监控支护桩顶变形位移情况，
并做好记录。
进一步改进，所述的步骤三换撑作业过程中，当支护桩的变形位移超出规范允许
范围时，尤其是变形、位移趋向于基坑内侧时，立即停止换撑，分析清原因，采取减轻冠梁外
侧荷载后，才能继续换撑。
进一步改进，当基坑开挖完成后，长时间暴露在外，水分蒸发和流失，主动土压力
不断地减小，换撑时，支护桩变形位移应向基坑外侧回收才符合常态。
所述内容中涉及到的长度的单位均为国际单位制中的米，符号m。
与现有技术相比，本发明的优点是方法简单、切实可行，保证基坑支护体系绝对安
全的同时，使地下室外墙、剪力墙及平台梁板体系顺利施工，缩短换撑的等待时间，节约工
期，避免了各专业工种劳力窝工停工和机械设备闲置，具有良好地经济效益和社会效益。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是深基坑钻孔灌注支护桩水平钢管支撑换撑施工方法实施例示意图。
图中：1-水平钢管支撑 2-基础底板 3-周边承台或基础梁 4-混凝土 5-粗砂 6-
支护桩 7-平台面。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例
如图1所示，深基坑钻孔灌注支护桩水平钢管支撑换撑施工方法，其特点是该方法
包括：换撑机理验算验证、填充换撑混凝土和换撑作业三部分；本方法具体步骤按照如下进
行：
步骤一：换撑机理验算验证，根据基坑支护方案和地质报告相关参数，在周边承台
或基础梁3、基础底板2施工完成后，填充用换撑混凝土4到位时，依据现场实际条件，对支护
桩8的受力状态进行验算验证：支护桩8选用600×1300B型PHC管桩长L＝15m，间距中心到中
心为A＝1m，桩上部外露段L1＝4.3m，嵌入段L2＝10.7m，L＝L1+L2；施工一级放坡后平台面7
起算至基坑深h＝4.3m，地面行走履带式起重机或挖掘机，土的平均内摩擦角γ＝15.3°，平
均重度r＝18.6kN/m3；埋置深度验算验证过程如下：
根据土的平均内摩擦角γ＝15.3°，求出Ka＝tan2(45°—γ/2)＝0.528
Kp＝tan2(45°+γ/2)＝1.717
求出Ka/Kp＝0.338
地面荷载：履带式起重机或履带式挖掘机在桩边1.5m～3.5m时，可按P＝40kN/m2
计算，可求出：
λ＝P/rh＝0.5
由λ值查常用几何截面与结构力学常用公式表得：w＝1.5
则得理论计算埋深：x＝w×h＝6.45m
理论钻孔深度为：C＝h+x＝10.75m
理论钻孔深度C远小于实际桩长L
因为周边承台或基础梁3、基础底板2施工完成后，支护桩6之间空隙已填充完成，
形成整体封闭，即:增高了y＝1.5；所以基坑深度只剩余h-y＝2.8m，嵌入埋深为L-h+y＝
12.2m,与理论计算埋深x对比，嵌入深度远大于理论计算埋深x，则此时开始换撑没有任何
安全、质量风险；
步骤二：填充换撑混凝土，立即进行周边承台或基础梁与支护桩6之间空隙换撑混
凝土4的填充；
1)填充前一定将周边承台或基础梁3底板与支护桩6之间空隙中的淤泥杂物彻底
清理干净；
2)先回填一定厚度的粗砂5，保证填充混凝土4厚度在800～1000mm之间；
3)采取比原设计C20混凝土高两个强度等级的C30混凝土4进行填充，填充混凝土
要振捣密实，且找平到位；
步骤三：填充混凝土施工完成后，第二天即可开始水平钢管支撑1换撑作业。
步骤三换撑作业过程中，要随时监控支护桩6顶变形位移情况，并做好记录。
步骤三换撑作业过程中，当支护桩6的变形位移超出规范允许范围时，尤其是变
形、位移趋向于基坑内侧时，立即停止换撑，分析清原因，采取减轻冠梁外侧荷载后，才能继
续换撑。
当基坑开挖完成后，长时间暴露在外，水分蒸发和流失，主动土压力不断地减小，
换撑时，支护桩变形位移应向基坑外侧回收才符合常态。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例
对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所
记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同代替。凡在本发明的精神和
原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。