CN107165173A - 一种基坑支护体系及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基坑支护体系，包括预应力管桩水泥土墙、预应力平衡锚杆、地面盖板和加劲肋；所述预应力管桩水泥土墙包括预应力管桩和三轴水泥土搅拌桩，该预应力管桩插于三轴水泥土搅拌桩中；所述预应力管桩水泥土墙与地面盖板之间固结连接；所述加劲肋设置在预应力管桩水泥土墙与地面盖板的交界转角处；所述预应力平衡锚杆的端头锚固在坚硬土层中，其另一端穿设固定于地面盖板上；本发明还公开了一种基坑支护体系的施工方法；本发明结构简单、操作方便、安全可靠、成本低廉，尤其适合施工空间狭窄、紧邻既有建(构)筑物的城市中心区域基坑支护，实用性很强。

Description

一种基坑支护体系及其施工方法

技术领域

本发明属于岩土工程中的基坑支护领域，具体涉及一种基坑支护体系及其施工方法，尤其涉及一种狭窄场地的基坑支护体系及其施工方法。

背景技术

随着我国城市化水平提高，地下空间广泛高效利用作为解决城市人口、资源、环境三大危机和实施城市可持续发展的重要途径。由于城市建设用地的局限性、周边环境的严峻性以及基坑工程在开挖和围护过程中所涉及的问题复杂性和不确定性，基坑工程仍然是一个极具挑战性、高风险、高难度的课题。

建筑基坑支护设计中，常见的有柔性支护和刚性支护。柔性支护包括土钉支护、悬臂板式支护，刚性支护通常由围护墙、隔水帷幕、水平内支撑系统(或锚杆系统)以及支撑的竖向支撑系统组成。围护墙的种类较多，包括地下连续墙、灌注排桩围护墙、型钢水泥土搅拌墙、钢板桩围护墙及钢筋混凝土板桩围护墙等；传统的围护墙一般与地面垂直，施工比较方便，但这样所受的土压力最大，并且灌注桩属于非预应力现浇桩，该桩成桩质量不容易控制、桩身承载力低，不容易充分发挥桩自身的强度；

围护墙结合内支撑系统的内支撑可采用钢支撑或钢筋混凝土支撑，在基坑面积不大时，其技术经济性较好，但当基坑面积达到一定规模时，由于需设置和拆除大量的临时支撑，因此经济型较差，同时采用内支撑容易造成基坑内主体结构施工不便，以及拆卸时对支护的破坏，一般的城市的施工场地狭窄，基坑距既有建(构)筑物较近，因此基坑支护中不能设置传统的大角度倾斜锚杆，并且设置大角度倾斜锚杆很容易超过施工红线；此外，支撑体系拆除时围护墙会发生二次变形，拆撑爆破以及拆撑后废弃的混凝土碎块都会对环境产生不利影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基坑支护体系及其施工方法，以解决上述背景技术中的问题。

本发明解决技术问题的技术方案如下：

本发明一种基坑支护体系，其特点是：包括预应力管桩水泥土墙、预应力平衡锚杆、地面盖板和加劲肋；所述预应力管桩水泥土墙包括预应力管桩和三轴水泥土搅拌桩，该预应力管桩插于三轴水泥土搅拌桩中；所述预应力管桩水泥土墙与地面盖板之间固结连接；所述加劲肋设置在预应力管桩水泥土墙与地面盖板的交界转角处；所述预应力平衡锚杆的端头锚固在坚硬土层中，其另一端穿设固定于地面盖板上。

进一步地，所述的预应力管桩水泥土墙为仰斜式，其仰斜角≯15°。

进一步地，所述的加劲肋为钢筋混凝土结构。

进一步地，所述的加劲肋设置在地面盖板以下或者地面盖板以上。

进一步地，所述的预应力平衡锚杆的倾斜角度范围为≯45°。

进一步地，所述的预应力平衡锚杆用钢绞线或旋喷锚管替代。

本发明解决技术问题的另一种技术方案如下：

本发明种基坑支护体系的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

a.井点降水；在土方开挖前两周左右时间对基坑的井点进行降水，待地下水位降低至施工要求后进行土方开挖；

b.测量放线；根据设计单位提供的坐标基准点，按照设计图纸进行放样定位及高程引测工作，并做好永久标志及临时标志；

c.开挖导槽；开挖导槽并达到施工要求；

d.三轴水泥土搅拌桩机就位施工；采用三轴深层搅拌桩机按套接一孔的方式进行三轴水泥土搅拌桩的施工，并按照设计图纸中的角度要求做出倾斜；

e.插入预应力管桩；三轴水泥土搅拌桩施工完毕后，将预应力管桩在水泥初凝前插入，该预应力管桩应与三轴水泥土搅拌桩保持相同的倾斜角度，共同形成预应力管桩水泥土墙；

f.设置加劲肋；在预应力管桩水泥土墙施工结束后，按照设计要求，浇筑加劲肋；

g.浇筑地面盖板；在加劲肋施工完成后，浇筑地面盖板，该地面盖板的钢筋应锚固在预应力管桩水泥土墙中，并与加劲肋连接。

h.预应力平衡锚杆的孔位确定；采用全站仪放样出预应力平衡锚杆的孔位，并在地面盖板上进行标记并编号。

i.成孔并清孔；采用成孔锚杆钻进行钻孔并在成孔达到设计要求后，采用高压水清空，排除孔内沉渣，直到孔口返出较为干净的无大量沉渣的水为止；

j.注浆；将制作好的预应力平衡锚杆下放至成孔内，保证预应力平衡锚杆在孔中居中，不得靠边，然后将预应力平衡锚杆端部下放至距孔底约0.5m左右，用注浆泵进行注浆，注浆完成后，采用高强螺栓或OVM锚具，将预应力平衡锚杆上端固定在地面盖板上。

进一步地，所述的步骤a中地下水位降低至基坑以下0.5m～0.8m。

进一步地，所述步骤c中导槽的宽度根据预应力管桩水泥土墙的厚度确度，其深度为1m。

本发明中所述地面盖板的长度可用公式H/2tan(45+φ/2)求的，公式中H为基坑深度，φ为基坑内土体加权内摩擦角。

相对于现有技术，本发明围护墙为预应力管桩水泥土复合墙，预应力管桩具有较高的抗拉、抗压强度，并且和水泥土搅拌桩结合后，水平抗剪能力也大大提高，这样无疑克服了预应力管桩的缺点，发挥了其优点，并且围护结构适当的仰斜后，可以明显减少土压力，进一步减少预应力管桩受到的剪应力，提高整体安全性；此外，本发明围护墙结构，利于现场快速化施工，现场外排泥浆量明显偏小，有利于在市区施工；本发明设置的预应力平衡锚杆角度可根据实际情况进行调整，必要时可以垂直设置，节约空间。初始的紧固力使得预应力平衡锚杆受拉，围护墙受到朝向基坑外侧的弯矩，围护墙的基坑内侧受拉，这与围护墙受到的基坑土体产生的弯矩可以部分平衡，改善围护墙受力状态，使得围护墙的材料强度可以较高程度发挥。本支护体系属于预应力在基坑支护的全面应用，体系受力明确、成本经济、施工方便、安全可靠。

本发明所述的基坑支护体系适合于狭窄场地施工，但不仅限于狭窄场地，也可以用于其他场地的基坑支护。

附图说明

图1是本发明所述基坑支护体系立面的结构示意图；

图2是本发明所述基坑支护体系平面的结构示意图；

图中：1.三轴水泥土搅拌桩、2.预应力管桩、3.地面盖板、4.预应力平衡锚杆、5.导槽、6.预应力管桩水泥土墙、7.加劲肋。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

实施例1：

如图1和图2所示，本发明一种基坑支护体系，包括预应力管桩水泥土墙6、预应力平衡锚杆4、地面盖板3和加劲肋7；所述预应力管桩水泥土墙6包括预应力管桩2和三轴水泥土搅拌桩1，该预应力管桩2插于三轴水泥土搅拌桩1中；所述预应力管桩水泥土墙6与地面盖板3之间固结连接；所述加劲肋7设置在预应力管桩水泥土墙6与地面盖板3的交界转角处；所述预应力平衡锚杆4的端头锚固在坚硬土层中，其另一端穿设固定于地面盖板3上。

本实施例所述的预应力管桩水泥土墙6为仰斜式，其仰斜角≯15°，即其仰斜角不大于15度，其具体的仰斜角度根据地地尺寸、地质条件和周围环境等因素确定。

本实施例所述的加劲肋7为钢筋混凝土结构，该加劲肋7可以设置在地面盖板3以下，也可以设置在地面盖板3以上。这里的加劲肋7可以根据实际情况设置在地面盖板3以下或者地面盖板3以上。

本实施例所述的预应力平衡锚杆4的倾斜角度≯45°，即其倾斜角度不大于45度，一般情况下，该倾斜角度较小，在特别狭窄的场地施工时，该预应力平衡锚杆4必要时可以与基坑地面垂直设置。

本实施例所述的预应力平衡锚杆4可以用钢绞线或旋喷锚管替代，用钢绞线或旋喷锚管能够达到预应力平衡锚杆4同等的效果。

如图1所示，本实施例中所述地面盖板的长度可以设置为公式H/2tan(45+φ/2)所得求值，公式中H为基坑深度，φ为基坑内土体加权内摩擦角，用该公式所得值用为地板盖板3的长度可以使得地面盖板3外附加荷载的对基坑支护体系的影响范围，控制在基坑高度的一半以下。

实施例2：

本发明一种基坑支护体系的施工方法，在施工前，首先保证场地的三通一平，即水通、电通、路通和场地平整，确保用电、用水安全。该基坑支护体系的施工工艺依次为：井点降水、测量放线、开挖导槽5、三轴水泥土搅拌桩机就位施工、插入预应力管桩2、浇筑地面盖板3、预应力平衡锚杆4的孔位确定、成孔并清孔、注浆，具体步骤如下：

a.井点降水；在土方开挖前两周左右时间对基坑的井点进行降水，待地下水位降低至施工要求后进行土方开挖，地下水位一般降低至基坑以下0.5m～0.8m；

b.测量放线；根据设计单位提供的坐标基准点，按照设计图纸进行放样定位及高程引测工作，并做好永久标志及临时标志；

c.开挖导槽5；开挖导槽5并达到施工要求，该导槽5的宽度根据预应力管桩水泥土墙(6)的厚度确度，其深度为1m，该导槽5的作用很重要，既起到初步导向的作用，又是存储拱浆的需要；

d.三轴水泥土搅拌桩机就位施工；采用三轴深层搅拌桩机按套接一孔的方式进行三轴水泥土搅拌桩1的施工，即先沿挡墙方向间隔一孔搅拌施工第一遍(俗称“大幅”)后，紧接着套接“大幅”一孔施工间隔孔位部分继续施工，并按照设计图纸中的角度要求做出倾斜；

e.插入预应力管桩2；三轴水泥土搅拌桩1施工完毕后，将预应力管桩2在水泥初凝前插入，该预应力管桩2应与三轴水泥土搅拌桩1保持相同的倾斜角度，共同形成预应力管桩水泥土墙6；

f.设置加劲肋7；在预应力管桩水泥土墙6施工结束后，为减小转角处的集中荷载，按照设计要求，浇筑加劲肋7；

g.浇筑地面盖板3；在加劲肋7施工完成后，浇筑地面盖板3，该地面盖板3的钢筋应锚固在预应力管桩水泥土墙6中，并与加劲肋7连接，使得地面盖板3与预应力管桩水泥土墙6固结连接，同时在围护结构受力时可传递弯矩，并作用在围护墙上；

h.预应力平衡锚杆4的孔位确定；采用全站仪放样出预应力平衡锚杆4的孔位，并在地面盖板3上进行标记并编号；

i.成孔并清孔；采用成孔锚杆钻进行钻孔，钻孔直径、位置、深度等应满足设计要求，并在成孔达到设计深度后，采用高压水清空，排除孔内沉

渣，直到孔口返出较为干净的无大量沉渣的水为止；

j.注浆；将制作好的预应力平衡锚杆4下放至成孔内，保证预应力平衡锚杆4在孔中居中，不得靠边，然后将预应力平衡锚杆4端部下放至距孔底约0.5m左右，一般保证该预应力平衡锚杆4端部距孔底0.4m～0.6m即可，然后用注浆泵进行注浆，注浆完成后，采用高强螺栓或OVM锚具，将预应力平衡锚杆4上端固定在地面盖板3上，待浆液强度达到设计要求时，方可对预应力平衡锚杆4进行张拉作业。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (9)

1.一种基坑支护体系，其特征在于：包括预应力管桩水泥土墙(6)、预应力平衡锚杆(4)、地面盖板(3)和加劲肋(7)；所述预应力管桩水泥土墙(6)包括预应力管桩(2)和三轴水泥土搅拌桩(1)，该预应力管桩(2)插于三轴水泥土搅拌桩(1)中；所述预应力管桩水泥土墙(6)与地面盖板(3)之间固结连接；所述加劲肋(7)设置在预应力管桩水泥土墙(6)与地面盖板(3)的交界转角处；所述预应力平衡锚杆(4)的端头锚固在坚硬土层中，其另一端穿设固定于地面盖板(3)上。

2.根据权利要求1所述的一种基坑支护体系，其特征在于：所述的预应力管桩水泥土墙(6)为仰斜式，其仰斜角≯15°。

3.根据权利要求1所述的一种基坑支护体系，其特征在于：所述的加劲肋(7)为钢筋混凝土结构。

4.根据权利要求1所述的一种基坑支护体系，其特征在于：所述的加劲肋(7)设置在地面盖板(3)以下或者地面盖板(3)以上。

5.根据权利要求1所述的一种基坑支护体系，其特征在于：所述的预应力平衡锚杆(4)的倾斜角度≯45°。

6.根据权利要求1所述的一种基坑支护体系，其特征在于：所述的预应力平衡锚杆(4)用钢绞线或旋喷锚管替代。

7.一种基坑支护体系的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

a.井点降水；在土方开挖前两周左右时间对基坑的井点进行降水，待地下水位降低至施工要求后进行土方开挖；

b.测量放线；根据设计单位提供的坐标基准点，按照设计图纸进行放样定位及高程引测工作，并做好永久标志及临时标志；

c.开挖导槽(5)；开挖导槽(5)并达到施工要求；

d.三轴水泥土搅拌桩机就位施工；采用三轴深层搅拌桩机按套接一孔的方式进行三轴水泥土搅拌桩(1)的施工，并按照设计图纸中的角度要求做出倾斜；

e.插入预应力管桩(2)；三轴水泥土搅拌桩(1)施工完毕后，将预应力管桩(2)在水泥初凝前插入，该预应力管桩(2)应与三轴水泥土搅拌桩(1)保持相同的倾斜角度，共同形成预应力管桩水泥土墙(6)；

f.设置加劲肋(7)；在预应力管桩水泥土墙(6)施工结束后，按照设计要求，浇筑加劲肋(7)；

g.浇筑地面盖板(3)；在加劲肋(7)施工完成后，浇筑地面盖板(3)，该地面盖板(3)的钢筋应锚固在预应力管桩水泥土墙(6)中，并与加劲肋(7)连接。

h.预应力平衡锚杆(4)的孔位确定；采用全站仪放样出预应力平衡锚杆(4)的孔位，并在地面盖板(3)上进行标记并编号。

i.成孔并清孔；采用成孔锚杆钻进行钻孔并在成孔达到设计要求后，采用高压水清空，排除孔内沉渣，直到孔口返出较为干净的无大量沉渣的水为止；

j.注浆；将制作好的预应力平衡锚杆(4)下放至成孔内，保证预应力平衡锚杆(4)在孔中居中，不得靠边，然后将预应力平衡锚杆(4)端部下放至距孔底约0.5m左右，用注浆泵进行注浆，注浆完成后，采用高强螺栓或OVM锚具，将预应力平衡锚杆(4)上端固定在地面盖板(3)上。

8.根据权利要求7所述的一种基坑支护体系的施工方法，其特征在于：所述的步骤a中地下水位降低至基坑以下0.5m～0.8m。

9.根据权利要求7所述的一种基坑支护体系的施工方法，其特征在于：所述步骤c中导槽(5)的宽度根据预应力管桩水泥土墙(6)的厚度确度，其深度为1m。