CN110387889A - 一种用于长条形深基坑的连拱式基坑支护方法 - Google Patents

一种用于长条形深基坑的连拱式基坑支护方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于长条形深基坑的连拱式基坑支护方法，该方法包括长边基坑侧壁设置由多个拱形圆弧曲线与多条直线排列连续分布的支护桩，拱形圆弧曲线与直线间隔分布，拱形圆弧的圆心均在基坑坑内，短边基坑侧壁设置由直线排列连续分布的支护桩，支护桩顶及桩身设置围檩，在长边基坑侧壁圆弧拱脚处设置单向水平对撑支撑，短边基坑侧壁设置角撑支撑，与围檩共同形成内支撑***，对撑和角撑的中部设置立柱，以此形成连续封闭的深基坑支护结构体系。本发明的连拱式支护方法充分利用圆拱形受力合理的特征，有利于支护桩与围檩支撑的受力，同时也增加了长边基坑侧壁对撑之间的跨度，减少基坑支撑面积覆盖率，大大降低地下工程施工难度。

Description

一种用于长条形深基坑的连拱式基坑支护方法
技术领域
本发明涉及岩土工程技术领域，尤其是涉及一种适用于长条形基坑的连拱支护方法。对于基坑开挖深度大、地下水位埋深浅的软土地区长条形地铁车站、地下综合管廊，以及地下通道等地下市政工程，其适用优势更为明显。
背景技术
随着城市化进程步伐的日益加快，在土地资源愈发紧张的密集城市中心，地下空间作为城市基础设施的主要载体，在城市发展的地位愈显重要，其中以轨道交通、综合管廊等地下交通市政设施为主导。于是，涌现了大量的长条形深基坑工程。通常在地下水位埋深浅且周边环境紧张的软土地区，长条形深基坑工程的支护结构往往采用沿基坑周边直线排列的支护桩，如SMW工法、钻孔灌注桩、地下连续墙等支护结构；同时，在长边基坑侧壁的支护桩上以近似等间距地布设钢筋混凝土或型钢支撑，以对周边坑外土体形成封闭的支挡；支撑的间距根据坑外土层性质、基坑开挖深度、基坑变形控制要求等因素综合而定，一般不超过10m。现有技术以下方面可进一步改善：
(1)对撑支撑间距较小，面积覆盖率较高，资源浪费，造价高。内支撑主要承受轴向压力荷载，如果能充分利用支撑抗压性能，尤其是钢筋混凝土材料性能，则可减少支撑间距，相应地可减少系杆、立柱、立柱桩等其他构件，进而节约资源和工程造价。
(2)土方开挖难度大，地下室主体结构施工不便。由于支撑面积覆盖率高，开挖时只能采用小型挖掘机，效率低，挖土工期长；另外，密集的支撑和立柱对地下主体结构施工带来很大难度；同时，大量的支撑拆除回收也会进一步影响地下结构施工和工期进度。
(3)未充分利用拱形结构受力特性，支护结构的受力性能可以进一步优化。拱形结构可利用空间效应和拱形效应，将支护结构受力从平面问题转变为空间问题，进而大大减少支护桩以及围檩的内力，优化支护结构***内力分布，有利于基坑的安全稳定性，同时还可减少支护桩以及围檩的尺寸与配筋。
发明内容
发明目的：本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于长条形深基坑的连拱式支护方法，以充分利用拱形结构空间效应和拱形效应，解决支撑间距密导致基坑施工难度大，以及优化支护结构内力的技术问题。
技术方案：本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种用于长条形深基坑的连拱式基坑支护方法，包括长边基坑侧壁和短边基坑侧壁；
所述的长边基坑侧壁由多个长边基坑侧壁拱形圆弧曲线段支护桩与多条长边基坑侧壁直线段支护桩相互间隔分布组成，所述的长边基坑侧壁拱形圆弧曲线段支护桩的拱形圆弧的圆心均在基坑坑内；
所述的短边基坑侧壁由短边基坑侧壁支护桩连续直线排列分布；
在所述的长边基坑侧壁拱形圆弧曲线段支护桩、长边基坑侧壁直线段支护桩和短边基坑侧壁支护桩的桩顶及桩身均设置围檩，将支护桩形成整体；
在所述的长边基坑侧壁拱形圆弧曲线段支护桩的圆弧拱脚处的围檩设置单向水平对撑支撑，在所述的短边基坑侧壁的支护桩的围檩设置角撑支撑，所述的水平对撑支撑、角撑支撑与桩顶桩身围檩共同形成内支撑***；其中，水平对撑支撑和角撑支撑的中部设置竖向立柱，形成连续封闭的深基坑支护结构体系。
作为进一步的优化：所述的水平对撑支撑和角撑支撑跨度超过15m时，在对撑和角撑适当部位设置水平连梁支撑、竖向立柱和立柱桩。
作为进一步的优化：支护桩的桩体结构为钢筋混凝土灌注桩、预制桩、钢桩、以及地下连续墙，柱列式的支护桩等间距布置，地下连续墙连续布置。
作为进一步的优化：所述的内支撑***为钢筋混凝土或组合型钢，支撑立柱可采用组合H型钢或组合型钢，坑底立柱端***立柱灌注桩。
作为进一步的优化：所述的支护桩若无自防渗止水功能时，对于有地下水影响的基坑，需在支护桩坑外侧或支护桩之间采用旋喷桩、搅拌桩、素混凝土桩形成的止水帷幕。
作为进一步的优化：所述的拱形圆弧曲线和直线布设的支护桩、内支撑***、止水帷幕，以及立柱与立柱灌注桩共同形成连续封闭的深基坑支护结构体系。
作为进一步的优化：所述的内支撑***根据坑外土层性质、基坑开挖深度、基坑变形控制要求等因素设置一道或多道水平支撑。
作为进一步的优化：所述的长边基坑侧壁拱形圆弧曲线段支护桩的圆弧曲线的矢跨比(H/L1)控制在1/5以内。
作为进一步的优化：所述的长边基坑侧壁拱形圆弧曲线段支护桩的长边基坑侧壁拱形圆弧段L1不设对撑支撑，所述的长边基坑侧壁直线段支护桩的长边基坑侧壁直线段L2设置对撑支撑，对撑间距一般不超过10m。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明采用连拱与直线间隔分布的支护桩布设方式，可以充分利用拱形支护结构的空间效应和拱形效应，优化支护桩结构的受力状况，更有利于基坑的安全稳定性；
(2)本发明在长边基坑侧壁圆拱拱脚处设置单向水平对撑支撑，可以增大支撑间距，减少系杆、立柱等构件，大大降低基坑支撑覆盖率，且在基坑侧壁直线段区域，对撑可以通过连杆，形成水平对撑框架，确保对撑的稳定性。
(3)本发明的支撑间距的拉大，便于坑内大型土方施工机械作业，利于坑内土体开挖，降低地下主体结构施工难度；另外，可以减少支撑拆除和回收工程量，节约施工工期和工程造价。
附图说明
图1为连拱式支护的深基坑平面示意图(第一道支撑)；
图2为连拱式支护的深基坑平面示意图(第二道支撑及以上)；
图3为图1和2中A-A的剖视图；
图中1为长边基坑侧壁拱形圆弧曲线段支护桩、2为长边基坑侧壁直线段支护桩、3为短边基坑侧壁支护桩、4为桩顶桩身围檩、5为水平对撑支撑、6为角撑支撑、7为竖向立柱、8为立柱桩、9为水平连梁支撑、10为止水帷幕。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明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的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
如图1-3所示，本发明的一种一种用于长条形深基坑的连拱式基坑支护方法，包括长边基坑侧壁和短边基坑侧壁。
所述的长边基坑侧壁由多个长边基坑侧壁拱形圆弧曲线段支护桩1与多条长边基坑侧壁直线段支护桩2相互间隔分布组成，所述的长边基坑侧壁拱形圆弧曲线段支护桩1的拱形圆弧的圆心均在基坑坑内；为了控制基坑坑内土体超挖范围，所述的长边基坑侧壁拱形圆弧曲线段支护桩1的圆弧曲线的矢跨比(H/L1)控制在1/5以内。
所述的短边基坑侧壁由短边基坑侧壁支护桩3连续直线排列分布。
在所述的长边基坑侧壁拱形圆弧曲线段支护桩1、长边基坑侧壁直线段支护桩2和短边基坑侧壁支护桩3的桩顶及桩身均设置围檩4，将支护桩形成整体。
在所述的长边基坑侧壁拱形圆弧曲线段支护桩1的圆弧拱脚处的围檩4设置单向水平对撑支撑5，在所述的短边基坑侧壁的支护桩的围檩4设置角撑支撑6，所述的水平对撑支撑5、角撑支撑6与桩顶桩身围檩4共同形成内支撑***；其中，水平对撑支撑5和角撑支撑6的中部设置竖向立柱7，形成连续封闭的深基坑支护结构体系。
所述的长边基坑侧壁拱形圆弧曲线段支护桩1的长边基坑侧壁拱形圆弧段L1不设对撑支撑，所述的长边基坑侧壁直线段支护桩2的长边基坑侧壁直线段L2设置对撑支撑，对撑间距一般不超过10m。如果对撑和角撑跨度过大，超过15m，则在对撑和角撑适当部位设置水平连梁支撑9、竖向立柱7和立柱桩8。
所述的水平对撑支撑5和角撑支撑6跨度超过15m时，在对撑和角撑适当部位设置水平连梁支撑9、竖向立柱和立柱桩8。
支护桩的桩体结构为钢筋混凝土灌注桩、预制桩、钢桩、以及地下连续墙，柱列式的支护桩等间距布置，地下连续墙连续布置。本实施案例采用了钢筋混凝土灌注柱作为支护桩结构。
所述的内支撑***为钢筋混凝土或组合型钢，支撑立柱可采用组合H型钢或组合型钢，坑底立柱端***立柱灌注桩。本实施案例内支撑***采用钢筋混凝土，支撑立柱采用由4个角钢拼接而成的钢格构柱，立柱桩采用钻孔灌注桩。
所述的支护桩若无自防渗止水功能时，对于有地下水影响的基坑，需在支护桩坑外侧或支护桩之间采用旋喷桩、搅拌桩、素混凝土桩形成的止水帷幕10。由于本实施案例采用的支护桩为钻孔灌注桩，无自防渗止水功能，因此在支护桩坑外侧采用三轴水泥搅拌桩止水帷幕。
所述的拱形圆弧曲线和直线布设的支护桩、内支撑***、止水帷幕，以及立柱与立柱灌注桩共同形成连续封闭的深基坑支护结构体系。
所述的内支撑***根据坑外土层性质、基坑开挖深度、基坑变形控制要求等因素设置一道或多道水平支撑。本实施案例设置两道水平支撑。
由上述实施例可以看出，本发明提供的一种用于长条形深基坑的连拱式基坑支护方法，采用连拱与直线间隔分布的支护桩布设方式，充分利用拱形支护结构的空间效应和拱形效应，优化支护桩结构的受力状况，更有利于基坑的安全稳定性。
本发明在长边基坑侧壁圆拱拱脚处设置单向水平对撑支撑，增大支撑间距，减少系杆、立柱等构件，降低基坑支撑覆盖率，且在基坑侧壁直线段区域，对撑可以通过连杆，形成水平对撑框架，确保对撑的稳定性。
本发明使支撑间距的拉大，便于坑内大型土方施工机械作业，利于坑内土体开挖，降低地下主体结构施工难度；另外，可以减少支撑拆除和回收工程量，节约施工工期和工程造价。

Claims (9)

1.一种用于长条形深基坑的连拱式基坑支护方法，其特征在于：包括长边基坑侧壁和短边基坑侧壁；
所述的长边基坑侧壁由多个长边基坑侧壁拱形圆弧曲线段支护桩(1)与多条长边基坑侧壁直线段支护桩(2)相互间隔分布组成，所述的长边基坑侧壁拱形圆弧曲线段支护桩(1)的拱形圆弧的圆心均在基坑坑内；
所述的短边基坑侧壁由短边基坑侧壁支护桩(3)连续直线排列分布；
在所述的长边基坑侧壁拱形圆弧曲线段支护桩(1)、长边基坑侧壁直线段支护桩(2)和短边基坑侧壁支护桩(3)的桩顶及桩身均设置围檩(4)，将支护桩形成整体；
在所述的长边基坑侧壁拱形圆弧曲线段支护桩(1)的圆弧拱脚处的围檩(4)设置单向水平对撑支撑(5)，在所述的短边基坑侧壁的支护桩的围檩(4)设置角撑支撑(6)，所述的水平对撑支撑(5)、角撑支撑(6)与桩顶桩身围檩(4)共同形成内支撑***；其中，水平对撑支撑(5)和角撑支撑(6)的中部设置竖向立柱(7)，形成连续封闭的深基坑支护结构体系。
2.根据权利要求1所述的用于长条形深基坑的连拱式基坑支护方法，其特征在于：所述的水平对撑支撑(5)和角撑支撑(6)跨度超过15m时，在对撑和角撑适当部位设置水平连梁支撑(9)、竖向立柱(7)和立柱桩(8)。
3.根据权利要求1所述的用于长条形深基坑的连拱式基坑支护方法，其特征在于：支护桩的桩体结构为钢筋混凝土灌注桩、预制桩、钢桩、以及地下连续墙，柱列式的支护桩等间距布置，地下连续墙连续布置。
4.根据权利要求1所述的用于长条形深基坑的连拱式基坑支护方法，其特征在于：所述的内支撑***为钢筋混凝土或组合型钢，支撑立柱可采用组合H型钢或组合型钢，坑底立柱端***立柱灌注桩。
5.根据权利要求1所述的用于长条形深基坑的连拱式基坑支护方法，其特征在于：所述的支护桩若无自防渗止水功能时，对于有地下水影响的基坑，需在支护桩坑外侧或支护桩之间采用旋喷桩、搅拌桩、素混凝土桩形成的止水帷幕(10)。
6.根据权利要求1所述的用于长条形深基坑的连拱式基坑支护方法，其特征在于：所述的拱形圆弧曲线和直线布设的支护桩、内支撑***、止水帷幕，以及立柱与立柱灌注桩共同形成连续封闭的深基坑支护结构体系。
7.根据权利要求1所述的用于长条形深基坑的连拱式基坑支护方法，其特征在于：所述的内支撑***根据坑外土层性质、基坑开挖深度、基坑变形控制要求等因素设置一道或多道水平支撑。
8.根据权利要求1所述的用于长条形深基坑的连拱式基坑支护方法，其特征在于：所述的长边基坑侧壁拱形圆弧曲线段支护桩(1)的圆弧曲线的矢跨比(H/L1)控制在1/5以内。
9.根据权利要求1所述的用于长条形深基坑的连拱式基坑支护方法，其特征在于：所述的长边基坑侧壁拱形圆弧曲线段支护桩(1)的长边基坑侧壁拱形圆弧段L1不设对撑支撑，所述的长边基坑侧壁直线段支护桩(2)的长边基坑侧壁直线段L2设置对撑支撑，对撑间距一般不超过10m。
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