一种狭窄区域建筑深基坑施工的提土系统及提土方法.pdf

一种狭窄区域建筑深基坑施工的提土系统及提土方法，其洞口周围的首道混凝土支撑进行大面封板，作为用于布置提土设备及堆土平台的首道封板；垂直提土设备采用钢井架提土吊机，包括架设在洞口上的钢井架和吊挂在钢井架上的电动葫芦；堆土平台设在洞口周围的首道封板上，是挡土墙和挡水坎围成的区域。将洞口周围的首道混凝土支撑进行大面封板，作为首道封板，为运输车提供了运输通道，为后续主体结构的施工提供材料堆场，为堆土平台和钢井架的安装提供了场地；在首道封板上设置堆土区，临时堆放不能及时外运的土方；采用钢井架提土设备，不受现场钢筋混凝土坡道的限制，增加了出土路径，大大提前工期，特别适用于场地狭小的深基坑施工。

权利要求书
1.  一种狭窄区域建筑深基坑施工的提土系统，包括基坑支护系统、垂直提土设备以及堆土平台，所述基坑支护系统包括基坑围护桩（1）、基坑立柱桩（2）和混凝土支撑（3），其特征在于：
所述混凝土支撑（3）自上而下包括若干道，洞口（10）周围的首道混凝土支撑（31）进行大面封板，作为用于布置提土设备及堆土平台的首道封板（32）；
所述垂直提土设备采用钢井架提土吊机，包括架设在洞口（10）上的钢井架（4）和吊挂在钢井架（4）上的电动葫芦（5）；
所述钢井架（4）包括由横梁（42）围合而成的矩形框和底下支撑矩形框的立柱（41），所述立柱（41）对称固定在洞口（10）周围，所述矩形框的中间设有用于吊挂电动葫芦（5）并作为其移动轨道的轨道梁（43），电动葫芦的吊钩连接吊斗（12）；
所述堆土平台（6）设在洞口（10）周围的首道封板上，是挡土墙（7）和挡水坎（8）围成的区域。

2.  根据权利要求1所述的一种狭窄区域建筑深基坑施工的提土系统，其特征在于：所述钢井架（4）的立柱（41）为型钢立柱，所述横梁（42）包括主梁和次梁，所述主梁包括框架梁及框架中间与轨道梁（43）垂直的加强梁，所述次梁位于加强梁与框架梁之间，也垂直于轨道梁（43）。

3.  根据权利要求1所述的一种狭窄区域建筑深基坑施工的提土系统，其特征在于：所述首道封板（32）是钢筋混凝土板，所述钢筋混凝土板与基坑立柱桩（2）顶部的支撑梁为一体浇注成型，两者之间的钢筋互相绑扎连接。

4.  根据权利要求1所述的一种狭窄区域建筑深基坑施工的提土系统，其特征在于：所述堆土平台（6）远离运土车运输通道并靠近洞口（10）的一个角部的两边设挡土墙（7），剩余边沿均设挡水坎（8），所述挡水坎（8）的横截面为凸起的半圆弧形，其最大高度为5～20cm。

5.  根据权利要求1所述的一种狭窄区域建筑深基坑施工的提土系统，其特征在于：在堆土平台（6）外沿，沿挡土墙（7）间隔设置加固土墩（9）；靠近洞口一侧的挡土墙（7）的上沿，对应轨道梁（43）的位置开有用于吊斗（12）进入堆土平台（6）的吊斗预留孔（14）。

6.  根据权利要求1所述的一种狭窄区域建筑深基坑施工的提土系统，其特征在于：所述钢井架（4）上还设置有检修平台（13）。

7.  利用权利要求1～6任意一项所述的一种狭窄区域建筑深基坑施工的提土系统进行的提土方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、确定洞口（10）的位置：结合主体结构的设计图纸，将基坑立柱桩（2）避开主体结构的工程桩、柱子及井坑，确定洞口（10）的个数及位置；
步骤二、确定首道封板（32）的板厚及铺设面积：依据运输设备的规格及堆料要求确定首道封板（32）的板厚及铺设面积，首道封板（32）设在洞口（10）周围的首道混凝土支撑（31）上，作为用于布置提土设备及堆土平台的首道封板（32）；
步骤三、土方开挖至首道内支撑底标高：基坑周边围护桩及坑内立柱桩施工完毕后，大面进行土方开挖至首道内支撑底标高；
步骤四、首道内支撑（31）及首道封板（32）的一体施工：包括模板支设、钢筋绑扎和混凝土浇筑，并进行养护；
步骤五、安装垂直提土设备：待首道内支撑（31）及首道封板（32）的混凝土强度达到75%以后，在首道封板（32）上围绕洞口安装钢井架提土吊机，包括钢井架（4）和电动葫芦（5）的安装；
步骤六、堆土平台（6）的施工：在洞口周围的首道封板（32）上进行挡土墙（7）及挡水坎（4）的施工，形成堆土平台（6）；
步骤七、利用已完成的提土设备进行提土：启动电动葫芦（5），使吊斗（12）垂直降落至洞口底部，待装满土方后上升，进入堆土平台（6）进行卸料，重复直至开挖至第二道内支撑底标高；
步骤八、在土方开挖的同时，重复步骤七进行提土施工，直至开挖至基坑底标高。

8.  根据权利要求7所述的一种狭窄区域建筑深基坑施工的提土系统进行的提土方法，其特征在于：所述步骤七中，若土方开挖为夜间作业，则利用吊斗（12）将土方直接倒运至运土车（11）上；若为白天作业，不允许土方运输，则将吊斗（12）倒运上来的土方，堆放至首层挡土墙范围内的堆土平台（6）内。

9.  根据权利要求7所述的一种狭窄区域建筑深基坑施工的提土系统进行的提土方法，其特征在于：所述步骤四中首道内支撑（31）及首道封板（32）一体施工的具体方法为：
步骤1、根据测量结果，进行土方开挖至首道内支撑底标高；
步骤2、首道内支撑（31）及首道封板（32）位置支撑与模板体系的搭设；
步骤3、绑扎首道内支撑（31）及首道封板（32）的钢筋；
步骤4、进行首道内支撑（31）及首道封板（32）的混凝土浇筑；
步骤5、待混凝土浇筑完毕后，在12小时内用塑料薄膜覆盖，保湿养护。

10.  根据权利要求8或9所述的一种一种狭窄区域建筑深基坑施工的提土系统进行的提土方法，其特征在于：所述步骤五中，钢井架的具体安装步骤如下：
步骤1、首道内支撑浇筑过程中，将钢井架（4）立柱埋件埋入首道内支撑梁内；
步骤2、待首道内支撑梁混凝土强度达到设计要求后，按照次序安装钢井架立柱（41）、横梁（42）和轨道梁（43）；立柱与埋件采用焊接连接，立柱（41）、横梁（42）和轨道梁（43）间采用螺栓连接；
步骤3、安装剪刀撑和斜撑，保证整个架体的稳定和单位构件受力的安全；
步骤4、安装检修平台（13），为了保证电动葫芦的正常运行，需在门式钢架上设置检修平台；
步骤5、安装电动葫芦（5），并进行试运行。

说明书一种狭窄区域建筑深基坑施工的提土系统及提土方法
技术领域
本发明涉及土方开挖施工技术领域，特别涉及在施工空间狭窄的圆环建筑施工中应用的一种狭窄区域建筑深基坑施工的提土系统及提土方法。
背景技术
目前，施工空间狭窄的圆环建筑深基坑工程施工中，通常面临两个难题，一方面，由于场地狭小，内支撑面积大，支撑间净距小，支撑下部土方开挖困难，不能按照常规方式利用放坡完成土方开挖；另一方面，由于缺少材料堆场，运土车辆需行驶至基坑底部运输土方，在早晚交通高峰及雨天不能外运，施工进度受阻，大大延长施工周期，关键线路的正常施工不能保证。
发明内容
本发明目的在于提供一种狭窄区域建筑深基坑施工的提土系统及提土方法，解决现有技术中狭窄区域施工中由于场地狭小、内支撑面积大、支撑间净距小、支撑下部土方开挖困难、出土路径少、不能按照常规方式利用放坡完成土方开挖的技术难题，以及由于缺少材料堆场、运土车辆需行驶至基坑底部运输土方、在早晚交通高峰及雨天不能外运的时候施工进度受阻、大大延长施工周期的技术难题。
为实现上述技术目的，本发明采取如下技术方案：
一种狭窄区域建筑深基坑施工的提土系统，包括基坑支护系统、垂直提土设备以及堆土平台，所述基坑支护系统包括基坑围护桩,、基坑立柱桩和混凝土支撑，其特征在于：
所述混凝土支撑自上而下包括若干道，洞口周围的首道混凝土支撑进行大面封板，作为用于布置提土设备及堆土平台的首道封板；
所述垂直提土设备采用钢井架提土吊机，包括架设在洞口上的钢井架和吊挂在钢井架上的电动葫芦；
所述钢井架包括由横梁围合而成的矩形框和底下支撑矩形框的立柱，所述立柱对称固定在洞口周围，所述矩形框的中间设有用于吊挂电动葫芦并作为其移动轨道的轨道梁，电动葫芦的吊钩连接吊斗；
所述堆土平台设在洞口周围的首道封板上，是挡土墙和挡水坎围成的区域。
作为本发明的优选技术方案，所述钢井架的立柱为型钢立柱，所述横梁包括主梁和次梁，所述主梁包括框架梁及框架中间与轨道梁垂直的加强梁，所述次梁位于加强梁与框架梁之间，也垂直于轨道梁。
优选的，所述首道封板是钢筋混凝土板，其厚度范围为200～350mm，所述钢筋混凝土板与基坑立柱桩顶部的支撑梁为一体浇注成型，两者之间的钢筋互相绑扎连接。
优选的，所述堆土平台远离运土车运输通道并靠近洞口的一个角部的两边设挡土墙，剩余边沿均设挡水坎，所述挡水坎的横截面为凸起的半圆弧形，其最大高度为5～20cm。
优选的，在堆土平台外沿，沿挡土墙间隔设置加固土墩。
优选的，靠近洞口一侧的挡土墙的上沿，对应轨道梁的位置开有用于吊斗进入堆土平台的吊斗预留孔。
优选的，所述钢井架上还设置有检修平台。
本发明还涉及一种利用上述的一种狭窄区域建筑深基坑施工的提土系统进行的提土方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、确定洞口的位置：结合主体结构的设计图纸，将基坑立柱桩避开主体结构的工程桩、柱子及井坑，确定洞口的个数及位置；
步骤二、确定首道封板的板厚及铺设面积：依据运输设备的规格及堆料要求确定首道封板的板厚及铺设面积，首道封板设在洞口周围的首道混凝土支撑上，作为用于布置提土设备及堆土平台的首道封板；
步骤三、土方开挖至首道内支撑底标高：基坑周边围护桩及坑内立柱桩施工完毕后，大面进行土方开挖至首道内支撑底标高；
步骤四、首道内支撑及首道封板的一体施工：包括模板支设、钢筋绑扎和混凝土浇筑，并进行养护；
步骤五、安装垂直提土设备：待首道内支撑及首道封板的混凝土强度达到75%以后，在首道封板上围绕洞口安装钢井架提土吊机，包括钢井架和电动葫芦的安装；
步骤六、堆土平台的施工：在洞口周围的首道封板上进行挡土墙及挡水坎的施工，形成堆土平台；
步骤七、利用已完成的提土设备进行提土：启动电动葫芦，使吊斗垂直降落至洞口底部，待装满土方后上升，进入堆土平台进行卸料，重复直至开挖至第二道内支撑底标高；
步骤八、在土方开挖的同时，重复步骤七进行提土施工，直至开挖至基坑底标高。
其中，所述步骤七中，若土方开挖为夜间作业，则利用吊斗将土方直接倒运至运土车上；若为白天作业，不允许土方运输，则将吊斗倒运上来的土方，堆放至首层挡土墙范围内的堆土平台内。
优选的，所述步骤四中首道内支撑及首道封板的一体施工的具体方法为：
步骤1、根据测量结果，进行土方开挖至首道内支撑底标高；
步骤2、首道内支撑及首道封板位置支撑与模板体系的搭设；
步骤3、绑扎首道内支撑及首道封板的钢筋；
步骤4、进行首道内支撑及首道封板的混凝土浇筑；
步骤5、待混凝土浇筑完毕后，在12小时内用塑料薄膜覆盖，保湿养护。
进一步优选的，所述步骤五中，钢井架的具体安装步骤如下：
步骤1、首道内支撑浇筑过程中，将钢井架立柱埋件埋入首道内支撑梁内；
步骤2、待首道内支撑梁混凝土强度达到设计要求后，按照次序安装钢井架立柱、横梁和轨道梁；立柱与埋件采用焊接连接，立柱、横梁和轨道梁间采用螺栓连接。
步骤3、安装剪刀撑和斜撑，保证整个架体的稳定和单位构件受力的安全；
步骤4、安装检修平台，为了保证电动葫芦的正常运行，需在门式钢架上设置检修平台；
步骤5、安装电动葫芦，并进行试运行。
与现有技术相比，本发明的技术优势在于：
1、将洞口周围的首道混凝土支撑进行大面封板，作为首道封板，为运输车提供了运输通道，运土车辆无需行驶至基坑底部，在首道支撑上即可完成土方装运，大大减少了车辆清洗工作；为后续主体结构的施工提供材料堆场，避免了材料的二次倒运，节省了施工成本，速缩短了施工工期；为堆土平台和钢井架的安装提供了场地，其结构简单，与收到钢支撑一体施工，施工方便；
2、垂直提土设备采用钢井架提土设备，其不受现场钢筋混凝土坡道的限制，增加了出土路径，提前工期约1个月，特别适用于场地狭小的深基坑施工中，解决了由于场地狭小、内支撑面积大、支撑间净距小、支撑下部土方开挖困难、出土路径少、不能按照常规方式利用放坡完成土方开挖的技术难题；
3、堆土平台设在首道封板上，在早晚交通高峰及雨天不能外运的时候，可以在首道支撑封板的位置设置堆土区，临时堆放不能及时外运的土方，基坑完成时间提前；
4、施工机具简单、灵活、污染小、噪音低、不扰民。
本发明设计洞口位置及内支撑标高时，将基坑支护竖向构件如立柱桩等避开主体结构的工程桩、柱子及井坑，基坑支护水平支撑体系避开正式结构水平受力构件的位置；主体结构柱子部位在首道内支撑上预留出洞口，土方开挖阶段，作为出土通道，后续结构施工阶段，可以保证主体结构不受支撑拆除影响，正常施工。同时，本发明根据各施工阶段，不同部位堆载要求，对整个支护体系也进行了受力计算，保证支护体系可以满足各施工阶段使用要求。
附图说明
图1是本发明涉及的狭窄区域建筑深基坑施工的提土系统的整体结构示意图；
图2是本发明涉及的钢井架4的立体结构示意图；
图3是本发明涉及的钢井架4的正视图；
图4是本发明涉及的钢井架4的俯视图；
图5是本发明涉及的堆土平台6的设置方式示意图。
附图标记：1-基坑围护桩、2-基坑立柱桩、3-混凝土支撑、31-首道混凝土支撑、32-首道封板、4-钢井架、41-立柱、42-横梁、43-轨道梁、5-电动葫芦、6-堆土平台、7-挡土墙、8-挡水坎、9-加固土墩、10-洞口、11-运土车、12-吊斗、13-检修平台、14-吊斗预留孔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1，一种狭窄区域建筑深基坑施工的提土系统，包括基坑支护系统、垂直提土设备以及堆土平台，所述基坑支护系统包括基坑围护桩1、基坑立柱桩2和混凝土支撑3，其特征在于：
所述混凝土支撑3自上而下包括若干道，洞口10周围的首道混凝土支撑31进行大面封板，作为用于布置提土设备及堆土平台的首道封板32；所述首道封板32是钢筋混凝土板，其厚度范围为200～350mm，所述钢筋混凝土板与基坑立柱桩2顶部的支撑梁为一体浇注成型，两者之间的钢筋互相绑扎连接。所述垂直提土设备采用钢井架提土吊机，包括架设在洞口10上的钢井架4和吊挂在钢井架4上的电动葫芦5；如图2～4，所述钢井架4包括由横梁42围合而成的矩形框和底下支撑矩形框的立柱41，所述立柱41对称固定在洞口10周围，所述矩形框的中间设有用于吊挂电动葫芦5并作为其移动轨道的轨道梁43，电动葫芦的吊钩连接吊斗12；所述钢井架4的立柱41为型钢立柱，所述横梁42包括主梁和次梁，所述主梁包括框架梁及框架中间与轨道梁43垂直的加强梁，所述次梁位于加强梁与框架梁之间，也垂直于轨道梁43。所述钢井架4上还设置有检修平台13。
如图5，所述堆土平台6设在洞口10周围的首道封板上，是挡土墙7和挡水坎8围成的区域。所述堆土平台6远离运土车运输通道并靠近洞口10的一个角部的两边设挡土墙7，剩余边沿均设挡水坎8，所述挡水坎8的横截面为凸起的半圆弧形，其最大高度为5～20cm。在堆土平台6外沿，沿挡土墙7间隔设置加固土墩9。靠近洞口一侧的挡土墙7的上沿，对应轨道梁43的位置开有用于吊斗12进入堆土平台6的吊斗预留孔14。
本发明还涉及一种利用上述的一种狭窄区域建筑深基坑施工的提土系统进行的提土方法，采用交叉施工提土方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、确定洞口10的位置：结合主体结构的设计图纸，将基坑立柱桩2避开主体结构的工程桩、柱子及井坑，确定洞口10的个数及位置；
步骤二、确定首道封板32的板厚及铺设面积：依据运输设备的规格及堆料要求确定首道封板32的板厚及铺设面积，首道封板32设在洞口10周围的首道混凝土支撑31上，作为用于布置提土设备及堆土平台的首道封板32；
步骤三、土方开挖至首道内支撑底标高：基坑周边围护桩及坑内立柱桩施工完毕后，大面进行土方开挖至首道内支撑底标高；
步骤四、首道内支撑31及首道封板32的一体施工：包括模板支设、钢筋绑扎和混凝土浇筑，并进行养护，施工的具体方法为：
步骤1、首道内支撑浇筑过程中，将钢井架4立柱埋件埋入首道内支撑梁内；
步骤2、待首道内支撑梁混凝土强度达到设计要求后，按照次序安装钢井架立柱41、横梁42和轨道梁43；立柱与埋件采用焊接连接，立柱41、横梁42和轨道梁43间采用螺栓连接。
步骤3、安装剪刀撑和斜撑，保证整个架体的稳定和单位构件受力的安全；
步骤4、安装检修平台13，为了保证电动葫芦的正常运行，需在门式钢架上设置检修平台；
步骤5、安装电动葫芦5，并进行试运行。
步骤五、安装垂直提土设备：待首道内支撑31及首道封板32的混凝土强度达到75%以后，在首道封板32上围绕洞口安装钢井架提土吊机，包括钢井架4和电动葫芦5的安装；制作时，根据内支撑洞口尺寸，确定钢架立柱的间距为6m×7m，根据运土车辆的高度以及前期基坑支护设计阶段的荷载要求，确定钢架立柱的高度为6.9m，同时充分考虑土方吊运荷载及检修平台位置及荷载要求，进行提升架的设计。采用有限元软件，结合施工实际荷载工况，对提升钢井架进行受力计算，包括主要受力杆件、基础反力、预埋锚筋、电动吊车等内容进行验算，经过受力计算，并考虑安装需求，立柱采用HW300mm×300mm×10mm×15mm，水平钢梁采用HW400mm×200mm×8mm×13mm，HW400mm×150mm×8mm×13mm，并对连接节点进行深化设计；
步骤六、堆土平台6的施工：在洞口周围的首道封板32上进行挡土墙7及挡水坎4的施工，形成堆土平台6；在首道内支撑的洞口位置完成挡土墙4及挡水坎4的施工，形成堆土平台6，每个提升装置的首层封板位置均设计有堆土区，以便在土方无法及时外运的情况下，临时堆放土方。临时堆土高度不超过2m，以满足楼板设计荷载的限制要求。堆土区需设置混凝土挡土墙高1500mm，厚200mm，双层双向配筋，在堆土区的其它侧需设置挡水坎，以防止雨水遍地流淌。挡水坎呈弧形，最高点高150mm，便于运土车行走；
步骤七、利用已完成的提土设备进行提土：启动电动葫芦5，使吊斗12垂直降落至洞口底部，待装满土方后上升，进入堆土平台6进行卸料，重复直至开挖至第二道内支撑底标高；若土方开挖为夜间作业，则利用吊斗12将土方直接倒运至运土车11上；若为白天作业，不允许土方运输，则将吊斗12倒运上来的土方，堆放至首层挡土墙范围内的堆土平台6内；
步骤八、在土方开挖的同时，重复步骤七进行提土施工，直至开挖至基坑底标高。待首道内支撑的混凝土强度达到100%以后，采用挖掘机开挖支撑下侧土方，并利用垂直提土设备完成土方垂直运输作业，直至开挖至第二道内支撑底标高；若土方开挖为夜间作业，则利用吊斗12将土方直接倒运至运土车上；若为白天作业，不允许土方运输，则将吊斗12倒运上来的土方，堆放至首层挡土墙范围内的堆土平台内。施工第二道内支撑：同步骤三；根据不同基坑深度及内支撑道数，完成后续工作，直至开挖至基坑底标高。后续工程桩的施工以及清槽阶段的垂直运输均可采用此垂直运输设备。
本实施例在首道支撑未闭合的工况下即可开挖南侧首道支撑下侧的土方，土方开挖时间提前约1.5月，为后续施工顺利进行提供条件，若按照传统提土方法进行施工，内支撑施工完毕后需养护至结构强度达到90%后进行支撑下侧土方开挖，施工周期较长。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。