发明内容
为了至少克服现有技术中的上述不足,本申请的目的在于提供。
第一方面,本申请实施例提供了软土近接双基坑联合拉锚设计方法,包括:
基于设计图纸,获取双基坑近接处的结构参数作为第一参数,并获取双基坑近开挖的施工参数作为第二参数;
根据所述第一参数和所述第二参数计算近接双基坑施工中第一基坑的围护结构在开挖过程中的侧移信息作为第一侧移信息,并计算近接双基坑施工中第二基坑的围护结构在开挖过程中的侧移信息作为第二侧移信息;
根据所述第一侧移信息和所述第二侧移信息计算水平连接锚杆的参数,并根据所述第一侧移信息和所述第二侧移信息的差异计算角度连接锚索的参数;所述水平连接锚杆为水平连接近接双基坑围护结构的锚杆;所述角度连接锚索为倾斜连接近接双基坑围护结构的锚索。
本申请实施例实施时,发明人在科学实践中发现,近接双基坑施工过程中,由于两侧基坑施工进度和施工深度的差异,使得在施工过程和施工完毕后,双基坑的应力释放情况存在很大差异,容易出现近接基坑围护结构侧移;而如果采用现有技术中简单粗暴的加强基坑围护结构和内撑的强度和刚度会增加施工成本;如果采用现有技术中注浆进行坑间土体加固,注浆效果非常难以控制。
在本申请实施例中,采用了一种特殊的联合拉锚的方式来实现软土近接双基坑结构设计和施工。其中,获取的第一参数,可以是围护结构类型、坑间距、内撑结构的形式、尺寸、设计位置和各种高程信息等参数中的至少一种,从本领域技术人员的角度来看,应当理解结构参数的具体含义。同样的,获取的第二参数,可以是基坑近接处施工的分块施工、分布开挖、施工工序和施工工期等参数中的至少一种,从本领域技术人员的角度来看,应当理解施工参数的具体含义。
通过所述第一参数和所述第二参数就可以计算出第一侧移信息和第二侧移信息,计算方式可以采用现有技术中已经有的方式进行,在此不多复述,第一侧移信息和第二侧移信息的表现形式可以为数据信息形式或者最终的弓形侧移曲线等形式。示例的,请参阅图1,示出了一种弓形侧移曲线的形式,弓形侧移曲线沿第一基坑和第二基坑的侧壁排布,展示了在最终状态下,第一基坑围护结构和第二基坑围护结构不同位置的侧移情况。
在本申请实施例中,不同于现有技术,采用了水平连接锚杆和角度连接锚索两种连接结构将第一基坑的围护结构和第二基坑的围护结构形成一个完整的整体,形成一套软土近接双基坑联合拉锚支护方法。其中水平连接锚杆向第一基坑的围护结构和第二基坑的围护结构之间提供水平向的应力平衡,而角度连接锚索向第一基坑的围护结构和第二基坑的围护结构之间提供基于所述第一侧移信息和所述第二侧移信息的差异的应力平衡。正是由于角度连接锚索的存在,无论第一基坑和第二基坑的高程、深度、围护结构、内撑结构或者施工条件差异有多大,其之间产生的侧移差异都可以通过水平连接锚杆和角度连接锚索进行平衡,既可以不做围护结构的加强,也可以减少注浆带来的不确定性。
在一种可能的实现方式中,基于设计图纸,获取双基坑近接处的结构参数作为第一参数,并获取双基坑近开挖的施工参数作为第二参数包括:
基于设计图纸获取双基坑围护结构类型、双基坑间距、双基坑内撑结构形式、双基坑内撑结构尺寸和双基坑设计位置的高程信息作为第一参数;
基于设计图纸获取双基坑近接处的开挖流程、开挖工序、开挖工期和双基坑开挖顺序作为第二参数。
在一种可能的实现方式中,计算所述第一侧移信息和所述第二侧移信息包括:
通过所述第一参数计算所述第二参数中各开挖阶段第一基坑的围护结构和第二基坑的围护结构的侧移信息;
采用增量法对所述侧移信息进行计算得到第一基坑的围护结构的最终侧移曲线作为所述第一侧移信息,采用增量法对所述侧移信息进行计算得到第二基坑的围护结构的最终侧移曲线作为所述第二侧移信息。
在一种可能的实现方式中,根据所述第一侧移信息和所述第二侧移信息的差异计算角度连接锚索的参数包括:
获取所述第一侧移信息中发生最大侧移的位置作为第一位置,并获取所述第二侧移信息中发生最大侧移的位置作为第二位置;
以所述第一位置和所述第二位置直接连线的角度作为所述角度连接锚索的角度。
在一种可能的实现方式中,根据所述第一侧移信息和所述第二侧移信息计算水平连接锚杆的参数,并根据所述第一侧移信息和所述第二侧移信息的差异计算角度连接锚索的参数包括:
根据所述第一侧移信息和所述第二侧移信息计算所述水平连接锚杆和所述角度连接锚索打入的位置;
调整所述第一侧移信息和所述第二侧移信息中侧移膨胀处的所述水平连接锚杆和所述角度连接锚索的打入数量和间距;其中所述水平连接锚杆和所述角度连接锚索沿至少两个方向依次交替设置;
根据所述第一侧移信息和所述第二侧移信息计算向所述水平连接锚杆和所述角度连接锚索施加的预应力。
第二方面,本申请实施例提供了基于上述任意一项所述的软土近接双基坑联合拉锚设计方法的软土近接双基坑联合拉锚支护结构,包括:
配置于所述第一基坑内的第一围护结构;
配置于所述第二基坑内的第二围护结构;
连接所述第一围护结构和所述第二围护结构的水平连接锚杆;
连接所述第一围护结构和所述第二围护结构的角度连接锚索;
所述水平连接锚杆和所述角度连接锚索均埋设于所述第一基坑和所述第二基坑之间地层中。
在一种可能的实现方式中,所述第一围护结构和所述第二围护结构均包括沿基坑侧壁设置的地连墙;
所述水平连接锚杆的一端连接于所述第一围护结构的地连墙,另一端连接于所述第二围护结构的地连墙;
所述角度连接锚索的一端连接于所述第一围护结构的地连墙,另一端连接于所述第二围护结构的地连墙。
第三方面,本申请实施例提供了基于上述软土近接双基坑联合拉锚支护结构的施工方法,包括:
根据所述第一参数和所述第二参数开挖第一基坑和第二基坑,并施做围护结构和第一道内撑;
当围护结构和第一道内撑到达预设强度时,继续开挖所述第一基坑至预设位置;
从所述第一基坑向未开挖的所述第二基坑打入所述水平连接锚杆和/或所述角度连接锚索,并安装锚固垫板;
开挖所述第二基坑至预设位置,向所述水平连接锚杆和/或所述角度连接锚索施加预应力,并安装锚固垫板完成所述水平连接锚杆和/或所述角度连接锚索的双向基坑锚固;
监测施工数据,循环开挖所述第一基坑和所述第二基坑并打入所述水平连接锚杆和/或所述角度连接锚索至预设深度。
本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
本发明软土近接双基坑联合拉锚设计方法、支护结构和施工方法,利用了近接基坑的现有结构,由于角度连接锚索的存在,无论第一基坑和第二基坑的高程、深度、围护结构、内撑结构或者施工条件差异有多大,其之间产生的侧移差异都可以通过水平连接锚杆和角度连接锚索进行平衡,既可以不做围护结构的加强,也可以减少注浆带来的不确定性。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,应当理解,本申请中附图仅起到说明和描述的目的,并不用于限定本申请的保护范围。另外,应当理解,示意性的附图并未按实物比例绘制。本申请中使用的流程图示出了根据本申请实施例的一些实施例实现的操作。应该理解,流程图的操作可以不按顺序实现,没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外,本领域技术人员在本申请内容的指引下,可以向流程图添加一个或多个其它操作,也可以从流程图中移除一个或多个操作。
另外,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例,都属于本申请保护的范围。
请结合参阅图2,为本发明实施例所提供的软土近接双基坑联合拉锚设计方法的流程示意图,所述软土近接双基坑联合拉锚设计方法可以应用于图1中的软土近接双基坑联合拉锚支护结构,进一步地,所述软土近接双基坑联合拉锚设计方法具体可以包括以下步骤S1-步骤S3所描述的内容。
S1:基于设计图纸,获取双基坑近接处的结构参数作为第一参数,并获取双基坑近开挖的施工参数作为第二参数;
S2:根据所述第一参数和所述第二参数计算近接双基坑施工中第一基坑1的围护结构在开挖过程中的侧移信息作为第一侧移信息,并计算近接双基坑施工中第二基坑2的围护结构在开挖过程中的侧移信息作为第二侧移信息;
S3:根据所述第一侧移信息和所述第二侧移信息计算水平连接锚杆5的参数,并根据所述第一侧移信息和所述第二侧移信息的差异计算角度连接锚索6的参数;所述水平连接锚杆5为水平连接近接双基坑围护结构的锚杆;所述角度连接锚索6为倾斜连接近接双基坑围护结构的锚索。
本申请实施例实施时,发明人在科学实践中发现,近接双基坑施工过程中,由于两侧基坑施工进度和施工深度的差异,使得在施工过程和施工完毕后,双基坑的应力释放情况存在很大差异,容易出现近接基坑围护结构侧移;而如果采用现有技术中简单粗暴的加强基坑围护结构和内撑的强度和刚度会增加施工成本;如果采用现有技术中注浆进行坑间土体加固,注浆效果非常难以控制。
在本申请实施例中,采用了一种特殊的联合拉锚的方式来实现软土近接双基坑结构设计和施工。其中,获取的第一参数,可以是围护结构类型、坑间距、内撑结构的形式、尺寸、设计位置和各种高程信息等参数中的至少一种,从本领域技术人员的角度来看,应当理解结构参数的具体含义。同样的,获取的第二参数,可以是基坑近接处施工的分块施工、分布开挖、施工工序和施工工期等参数中的至少一种,从本领域技术人员的角度来看,应当理解施工参数的具体含义。
通过所述第一参数和所述第二参数就可以计算出第一侧移信息和第二侧移信息,计算方式可以采用现有技术中已经有的方式进行,在此不多复述,第一侧移信息和第二侧移信息的表现形式可以为数据信息形式或者最终的弓形侧移曲线4等形式。示例的,请参阅图1,示出了一种弓形侧移曲线4的形式,弓形侧移曲线4沿第一基坑1和第二基坑2的侧壁排布,展示了在最终状态下,第一基坑1围护结构和第二基坑2围护结构不同位置的侧移情况。
在本申请实施例中,不同于现有技术,采用了水平连接锚杆5和角度连接锚索6两种连接结构将第一基坑1的围护结构和第二基坑2的围护结构形成一个完整的整体,形成一套软土近接双基坑联合拉锚支护方法。其中水平连接锚杆5向第一基坑1的围护结构和第二基坑2的围护结构之间提供水平向的应力平衡,而角度连接锚索6向第一基坑1的围护结构和第二基坑2的围护结构之间提供基于所述第一侧移信息和所述第二侧移信息的差异的应力平衡。正是由于角度连接锚索6的存在,无论第一基坑1和第二基坑2的高程、深度、围护结构、内撑结构或者施工条件差异有多大,其之间产生的侧移差异都可以通过水平连接锚杆5和角度连接锚索6进行平衡,既可以不做围护结构的加强,也可以减少注浆带来的不确定性。
在一种可能的实现方式中,步骤S1包括:
基于设计图纸获取双基坑围护结构类型、双基坑间距、双基坑内撑结构形式、双基坑内撑结构尺寸和双基坑设计位置的高程信息作为第一参数;
基于设计图纸获取双基坑近接处的开挖流程、开挖工序、开挖工期和双基坑开挖顺序作为第二参数。
在一种可能的实现方式中,步骤S2包括:
通过所述第一参数计算所述第二参数中各开挖阶段第一基坑1的围护结构和第二基坑2的围护结构的侧移信息;
采用增量法对所述侧移信息进行计算得到第一基坑1的围护结构的最终侧移曲线作为所述第一侧移信息,采用增量法对所述侧移信息进行计算得到第二基坑2的围护结构的最终侧移曲线作为所述第二侧移信息。
在一种可能的实现方式中,步骤S3包括:
获取所述第一侧移信息中发生最大侧移的位置作为第一位置,并获取所述第二侧移信息中发生最大侧移的位置作为第二位置;
以所述第一位置和所述第二位置直接连线的角度作为所述角度连接锚索6的角度。
本申请实施例实施时,为了实现第一基坑1和第二基坑2的围护结构之间的联合支护,将第一位置和第二位置的连线的角度作为角度连接锚索6的角度。,应当理解的是,这里所说的角度是与水平面的夹角。应当理解的是,第一侧移信息和第二侧移信息中的位移方向往往是相反的,而选出第一位置和第二位置的最大的目的,是将第一基坑1和第二基坑2中位移最大的两个部分形成相互约束;同时利用锚杆和锚索主要承受径向应力的特点,将水平连接锚杆5和角度连接锚索6进行联动,使得第一基坑1和第二基坑2的围护结构形成了一套变形相互制约的整体,极大的提高了两个围护结构之间的稳定性,即使在施工过程中也可以保持稳定,有利于施工的安全进行。
在一种可能的实现方式中,步骤S3还包括:
根据所述第一侧移信息和所述第二侧移信息计算所述水平连接锚杆5和所述角度连接锚索6打入的位置;
调整所述第一侧移信息和所述第二侧移信息中侧移膨胀处的所述水平连接锚杆5和所述角度连接锚索6的打入数量和间距;其中所述水平连接锚杆5和所述角度连接锚索6沿至少两个方向依次交替设置;
根据所述第一侧移信息和所述第二侧移信息计算向所述水平连接锚杆5和所述角度连接锚索6施加的预应力。
本申请实施例实施时,基于了解双基坑围护结构在开挖过程中可能出现的侧移情况,提供针对性的支护方案,在位移较大的区域紧密布置,其他区域疏松布置,更加精确地控制双坑开挖带来的过大变形,同时节约成本和时间。同时,根据工程设计资料,能够在施工过程中插入拉锚联合支护,有效优化添加工序后的双方工期,同时了解双方的核心结构位置,避免在锚杆位置设计时侵占核心结构区域。
请参阅图1,基于同样的发明构思,还提供了基于上述软土近接双基坑联合拉锚设计方法的软土近接双基坑联合拉锚支护结构,所述软土近接双基坑联合拉锚支护结构包括:
配置于所述第一基坑1内的第一围护结构;
配置于所述第二基坑2内的第二围护结构;
连接所述第一围护结构和所述第二围护结构的水平连接锚杆5;
连接所述第一围护结构和所述第二围护结构的角度连接锚索6;
所述水平连接锚杆5和所述角度连接锚索6均埋设于所述第一基坑1和所述第二基坑2之间地层中。
在一种可能的实现方式中,所述第一围护结构和所述第二围护结构均包括沿基坑侧壁设置的地连墙3;
所述水平连接锚杆5的一端连接于所述第一围护结构的地连墙3,另一端连接于所述第二围护结构的地连墙3;
所述角度连接锚索6的一端连接于所述第一围护结构的地连墙3,另一端连接于所述第二围护结构的地连墙3。
基于同样的发明构思,还提供了双基坑联合拉锚支护结构的施工方法,所述双基坑联合拉锚支护结构的施工方法用于如图1所示的双基坑联合拉锚支护结构中,具体的,双基坑联合拉锚支护结构的施工方法包括以下步骤:
根据所述第一参数和所述第二参数开挖第一基坑1和第二基坑2,并施做围护结构和第一道内撑;
当围护结构和第一道内撑到达预设强度时,继续开挖所述第一基坑1至预设位置;
从所述第一基坑1向未开挖的所述第二基坑2打入所述水平连接锚杆5和/或所述角度连接锚索6,并安装锚固垫板;
开挖所述第二基坑2至预设位置,向所述水平连接锚杆5和/或所述角度连接锚索6施加预应力,并安装锚固垫板完成所述水平连接锚杆5和/或所述角度连接锚索6的双向基坑锚固;
监测施工数据,循环开挖所述第一基坑1和所述第二基坑2并打入所述水平连接锚杆5和/或所述角度连接锚索6至预设深度。
本申请实施例实施时,发明人发现,在现有技术中很多情况下第一基坑1和第二基坑2会归于不同的施工单位进行施工,这也使得第一基坑1和第二基坑的开挖、支护等工作难以进行很好的协调,所以在本申请实施例中通过一些施工节点对第一基坑1和第二基坑2的施工进行协作控制。在本申请实施例中,第一基坑1是先开挖的基坑,在第一基坑1开挖到预设位置时,从第一基坑1近接侧的侧壁向第二基坑2打入所述水平连接锚杆5和所述角度连接锚索6中的至少一种,而在第二基坑2进行开挖的过程中,完成所述水平连接锚杆5和所述角度连接锚索6在第二基坑2近接测的侧壁处的锚固作业,这样就使得第一基坑1和第二基坑2的施工相互不会打扰也可以实现围护结构之间的联合拉锚,有利于施工效率和施工安全;其中,可以在内撑施做时进行施工,有效缩短了施工工期,同时在锚杆上施加预应力,提前形成锚杆—垫板—围护的结构受力体系,抑制坑间土体的卸荷变形,形成联合支护体系;同时,锚杆的施工步骤既能够与基坑开挖支护同步进行,也能够在基坑开挖至一定程度位移趋势过大时,补做锚杆联合支护体系,抑制围护结构的进一步侧移。
本申请实施例中,需要监测施工数据包括但不限于双坑间地表的变形情况、基坑围护结构的受力和变形情况、内撑的受力和变形情况;应当理解的是,在监测施工数据出现异常时,本领域技术人员可以采取现有技术中的相应手段作为安全措施进行实施,这样可以有利于近接双基坑的施工安全。
作为一种更具体的实现方式,在施工中还包括以下步骤:
S101:两侧基坑根据各自工期进行独立施工,施做围护结构及内撑在围护结构和内撑达到预设强度后,进行开挖;
S102:先开挖侧基坑开挖至预设深度后,对近接侧围护结构旁的坑底进行清洁整理,清洗围护结构表面,采用YT-28冲击钻或气动锚杆钻机进入先开挖侧基坑,在预设位置以及预设角度对向基坑钻孔,并打入锚索;
S103:锚索打入后,对锚索钻孔注入砂浆粘结并安装垫板。
在施做横撑时同时进行锚杆钻孔,有效的缩短了工期,各类锚杆钻孔器械均可采用,同时在锚杆打入后,注入一定深度砂浆进行粘结,保障了后期施工安全,有效的防止锚杆松脱伤人。
其中,步骤S102包括以下步骤:
S1021:根据钻孔深度和控制精度选取手持冲击钻和锚杆钻机,当基坑间距靠近预设范围或钻孔位置精度控制靠近预设范围时,采用手持冲击钻钻孔,当基坑间距超出预设范围,或钻孔长度较大和钻孔位置精度控制超出预设范围时,采用气动锚杆钻机;基坑间距靠近预设范围但由于设计角度问题导致部分钻孔长度超出预设范围时,手持冲击钻和锚杆钻机配合使用;
S1022:在预设角度打入锚杆需要精确控制时,在钻机前部安装铅坠并配合角度控制。
在钻孔方法的选取上,依照现场实际情况提供了多种手段,当坑间距小于6m时,选择人工手持钻机;当坑间距大于10m后且需精细控制钻孔方向时,选择气动锚杆钻机、铅坠和其他控制手段配合施工。
作为一种更具体的实现方式,当本申请实施例应用于软土地区两近接基坑施做联合拉锚支护体系开挖时,请参阅图1,示出了沿海某软土地区两近接基坑施做联合拉锚支护体系开挖的近接区域基坑剖面图。
其中,双坑间距约为10m,第一基坑1的围护结构为地连墙3、内撑为钢管撑7,钢管撑7的数量共4道,钢管撑7撑间间距为4m,基坑最终开挖深度16m;第二基坑2的围护结构为地连墙3、内撑为混凝土撑8,混凝土撑8共两道,混凝土撑8撑间间距为5m,基坑最终开挖深度10m,其中第一基坑1为先挖基坑,第二基坑2为后挖基坑,双方基坑地表高程基本水平,无障碍物。
通过前期计算,第一基坑1、第二基坑2最终侧移曲线均为弓形侧移曲线4,第一基坑1最大侧移点位于地表以下6m,第二基坑2最大侧移点位于地表以下4m,同时双坑间距为10m。
基于此,步骤S2中联合锚固方案包括:
方案一:由上至下打设水平连接锚杆5,水平连接锚杆5的横向间距为4m,上下间距为2m,打设深度范围为-2~-8m,预应力设置为140-160kN。
方案二:以两端最大侧移点连线为中心,向上下各自扩展2m,打入角度连接锚索6,上下间距为2m,左右间距为4m,与水平连接锚杆5交错布置,预应力设置为140-160kN。
第一基坑1为先挖基坑,锚索安装工作从第一基坑1开始进行,基坑开挖至地表以下2m,开始在地连墙上打设水平连接锚杆5,开挖至地表以下4m时,安装水平连接锚杆5时同时打设角度连接锚索6,由于坑间距达10m,处于精确钻孔考虑,采用气动锚杆钻机打设锚索,锚索打设时注入水泥砂浆填充,安装锚固垫板。第二基坑2为后挖基坑,开挖过程中寻找锚索,并以千斤顶施加设计预应力后,以垫板锚固,剪去多余部分。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。