一种压力补偿式基坑支护结构及施工方法技术

本发明专利技术涉及一种压力补偿式基坑支护结构及施工方法，其特征在于在基坑支护侧设置由多个连续密闭腔体组成的多腔体反压囊袋；在多腔体反压囊袋的顶部和底部分别设置与囊袋密闭连接的囊袋顶横梁和囊袋底横梁，囊袋顶横梁和囊袋底横梁分别与横向反力结构和竖向反力结构相连；在密闭腔体的分隔处设置横、竖向反力梁；在横、竖向反力梁相交处设横向加筋体；在多腔体反压囊袋的腔体内设置腔体加压管和腔体注浆管；在横向反力结构与基坑侧壁之间设拉力转向结构。本发明专利技术不但可以防止基坑开挖引起土体应力状态的改变，而且可以在支护侧形成密闭的防渗结构，还可以动态控制外侧土体的变形。本发明专利技术还提供了上述压力补偿式基坑支护结构的施工方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基坑支护结构及施工方法，特别涉及一种可以有效防止基坑土体开挖过程中土体应力释放、地下水位降低、临近建筑变形的压力补偿式基坑支护结构及施工方法。属于基坑工程领域，适用于基坑支护工程，特别适用于地下水位高、地质条件差、临近建筑变形控制严格的基坑工程。
技术介绍
基坑支护是为保证地下结构施工及基坑周边环境在基坑侧壁处采取的支挡、加固与保护措施，在我国建筑物基础施工中已普遍采用。同时，随着城市的发展，建筑物基础深度加大，建筑物及地下管线越来越密集，工程中对基坑开挖过程中的变形控制要求越来越高。为防止基坑开挖过程中发生稳定性问题，工程界常采用水泥土墙、排桩或地下连续墙、土钉墙等支护结构。水泥土墙是在基坑侧壁预打设水泥搅拌桩、旋喷桩等维护桩，在基坑外侧形成重力式（或悬臂式）挡墙，依靠挡墙自身的稳定性来平衡坑内外的土压力差。排桩或地下连续墙由维护桩墙和支锚结构组成，属柔性支挡结构。土钉墙由密集的土钉群、被加固的原位土体、喷射混凝土面层和必要的防水系统组成，土钉在土体发生变形的条件下被动受力。已有一种深基坑支护结构，包括贴附于基坑侧壁的土钉挡土桩，土钉挡土桩的外侧设有一端嵌入基坑下方土体内的止水支护排桩，止水支护排桩的中部设水平的抗侧冠梁，抗侧冠梁的下方设有抗侧加固排桩。已有一种地下连续墙的基坑支护结构，由两块工字形型钢的翼板焊接成的钢板桩，单元槽段的两端分别钻孔，将两个钢板桩的延长部分置于钻孔中，并浇注混凝土固定，单元槽段两侧为护墙，两个接头箱分别安放在两个钢板桩外侧的两片翼板之间。不可否认，既有基坑支护结构在适宜的工况下取得了较好的工程效益，但尚存一定不足，主要体现在：水泥土墙涉及大体积混凝土浇筑，施工质量不易控制，墙体易出现温缩、变形裂缝，地下水位高时易出现渗漏问题；排桩或地下连续墙支护结构墙身刚度小，不同深度墙身内力和变形差别显著，难以有效控制基坑周边建筑的变形；土钉墙支护结构周边建筑变形量大、易出现渗透问题。一种土钉挡土桩+止水支护排桩结构虽考虑了基坑侧壁防水问题，但结构抗侧向变形能力较弱；一种地下连续墙的基坑支护结构在节点处易出现渗漏问题，结构支护造价高。值得说明的是，既有基坑支护多为被动式支护，不能有效控制基坑侧壁土体应力释放，难以从根本上解决基坑周边土体沉降、建筑变形的问题。鉴于此，为解决基坑开挖过程中的土体应力释放问题和基坑侧壁渗水问题，有效控制基坑周边土体及临近建筑的变形量，目前亟待专利技术一种可平衡基坑侧壁土压力、防止基坑侧壁水渗出、控制基坑周边土体沉降和建筑变形的一种压力补偿式基坑支护结构及施工方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种不但可以防止基坑外侧土体应力状态改变，而且可以有效阻断基坑侧壁的渗水，还可以控制基坑周边土体沉降和建筑变形的压力补偿式基坑支护结构及施工方法。为了实现上述技术目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种压力补偿式基坑支护结构及施工方法，其特征在于在基坑支护侧设置由多个连续密闭腔体组成的多腔体反压囊袋；在多腔体反压囊袋的顶部和底部分别设置与囊袋密闭连接的囊袋顶横梁和囊袋底横梁，囊袋顶横梁和囊袋底横梁分别与横向反力结构和竖向反力结构相连；在密闭腔体的分隔处设置横、竖向反力梁；在横、竖向反力梁相交处设横向加筋体；在多腔体反压囊袋的腔体内设置腔体加压管和腔体注浆管；在横向反力结构与基坑侧壁之间设拉力转向结构。所述多腔体反压囊袋由内网层和外网层缝合制成体积不同的矩形的密闭腔体组成，密闭腔体的体积自基坑顶面向下逐级减小；内网层和外网层均包括橡胶密封层、加筋网层、聚酯纤维层，各层之间粘贴连接；内网层的聚酯纤维层与基坑外侧土体接触，外网层的聚酯纤维层临基坑开挖面；在外网层的橡胶密封层表面设置与囊袋紧密接触的柔性加筋体。所述横向反力结构设于基坑潜在滑动面的外侧，走向与基坑开挖面平行；横向反力结构包括横向反力桩顶横梁、横向反力桩、斜向支撑、横向反力结构“U”形连接体；横向反力桩采用弱挤土桩，其顶部嵌入横向反力桩顶横梁；在桩顶横梁面向基坑侧设置多个斜向支撑和横向反力结构“U”形连接体；横向反力结构“U”形连接体由钢材预制而成，其两端与横向反力桩顶横梁的钢筋笼连接；斜向支撑采用钢材或木材，其两端分别与横向反力桩顶横梁、基坑外侧土体接触。所述竖向反力结构包括竖向反力桩顶横梁、竖向反力桩连接体、竖向反力桩；竖向反力桩顶横梁呈“”形，上表面设置与辅助下沉钢管连接的钢管限位凹槽、与囊袋保护板连接的囊袋保护板限位凹槽；在竖向反力桩顶横梁的中部设置下部连接螺杆；竖向反力桩连接体设于竖向反力桩顶横梁的下部，位置与竖向反力桩相对应，与竖向反力桩通过机械连接或焊接连接；竖向反力桩采用预应力管桩或钢管桩或型钢桩。所述柔性加筋体呈网格状，每根加筋体由多节柔性加筋体钢筋和柔性加筋体弹簧焊接连接制成，相邻每根加筋体之间通过绑扎连接或焊接连接；柔性加筋体的两端与相接的横向反力梁或竖向反力梁或囊袋顶横梁或囊袋底横梁连接。所述横向、竖向反力梁，采用钢筋混凝土结构，在反力梁钢筋笼的外侧设置囊袋模板；囊袋模板与多腔体反压囊袋材料相同，并与相接触的囊袋外层网、内层网密闭粘贴连接；在囊袋模板内预设反力梁压浆管、反力梁排气管、腔体加压管连接管、腔体注浆管连接管。在多腔体反压囊袋纵向分段处的两端分别设置与囊袋密闭连接的“”形连接接口和“”形连接接口，采用钢板预制而成；“”形连接接口和“”形连接接口与多腔体反压囊袋相接处设接口连接段，接口连接段材料与囊袋材料相同；在“”形连接口内侧两边对称设置防水橡胶条、后注胶管、挡土板插入凹槽；后注胶管采用橡胶管；挡土板采用薄刚板或硬塑料板。所述囊袋底横梁包括囊袋下部连接体、囊袋底增强体；囊袋下部连接体与囊袋材料相同，并与囊袋底部密闭连接；囊袋底增强体呈“”，中部设置横向的下部连接螺杆穿过孔，两侧面与囊袋下部连接体粘贴连接。所述囊袋顶横梁设于多腔体反压囊袋的上部；在囊袋顶横梁的上部设置与横向反力结构相连的囊袋顶横梁“U”形连接体，下部设置与多腔体反压囊袋密闭连接的囊袋顶部连接体，内部设置腔体加压管、腔体注浆管、反力梁压浆管、反力梁排气管、横向加筋体的穿过孔。所述各腔体内的腔体加压管和腔体注浆管，采用管径不同的塑料管或无缝钢管；腔体加压管的底部开口设于腔体上部，腔体注浆管的底部开口设于腔体下部；不同腔体内的腔体加压管和腔体注浆管分别设置、互不连通。所述拉力转向结构由反力蹲和反力蹲顶滑轮组成；反力蹲横断面呈梯形，采用预制结构或现浇钢筋混凝土结构，下部埋入基坑外侧土体内；反力蹲顶部设置墩顶滑轮。所述横向加筋体自预设的横向加筋体打设孔处打入基坑外侧土体内，横向加筋体采用全粘结锚杆或预应力锚杆或预应力锚索。一种压力补偿式基坑支护结构的施工方法，包括以下步骤如下：（1）施工准备：布设变形监控点，计算基坑侧壁土压力，完成相关施工准备工作；（2）多腔体反压囊袋组装：在外网层的橡胶密封层表面设置与囊袋紧密接触的柔性加筋体，并将柔性加筋体两端与相接的横向反力梁或竖向反力梁或囊袋顶横梁或囊袋底横本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力补偿式基坑支护结构及施工方法，其特征在于：在基坑支护侧设置由多个连续密闭腔体组成的多腔体反压囊袋；在多腔体反压囊袋的顶部和底部分别设置与囊袋密闭连接的囊袋顶横梁和囊袋底横梁，囊袋顶横梁和囊袋底横梁分别与横向反力结构和竖向反力结构相连；在密闭腔体的分隔处设置横、竖向反力梁；在横、竖向反力梁相交处设横向加筋体；在多腔体反压囊袋的腔体内设置腔体加压管和腔体注浆管；在横向反力结构与基坑侧壁之间设拉力转向结构。

【技术特征摘要】
1.一种压力补偿式基坑支护结构及施工方法，其特征在于：在基坑支护侧设置由多个连续密闭腔体组成的多腔体反压囊袋；在多腔体反压囊袋的顶部和底部分别设置与囊袋密闭连接的囊袋顶横梁和囊袋底横梁，囊袋顶横梁和囊袋底横梁分别与横向反力结构和竖向反力结构相连；在密闭腔体的分隔处设置横、竖向反力梁；在横、竖向反力梁相交处设横向加筋体；在多腔体反压囊袋的腔体内设置腔体加压管和腔体注浆管；在横向反力结构与基坑侧壁之间设拉力转向结构。
2.根据权利要求1所述的一种压力补偿式基坑支护结构，其特征在于：所述多腔体反压囊袋由内网层和外网层缝合制成体积不同的矩形的密闭腔体组成，密闭腔体的体积自基坑顶面向下逐级减小；内网层和外网层均包括橡胶密封层、加筋网层、聚酯纤维层，各层之间粘贴连接；内网层的聚酯纤维层与基坑外侧土体接触，外网层的聚酯纤维层临基坑开挖面；在外网层的橡胶密封层表面设置与囊袋紧密接触的柔性加筋体。
3.根据权利要求1所述的一种压力补偿式基坑支护结构，其特征在于：所述横向反力结构设于基坑潜在滑动面的外侧，走向与基坑开挖面平行；横向反力结构包括横向反力桩顶横梁、横向反力桩、斜向支撑、横向反力结构“U”形连接体；横向反力桩采用弱挤土桩，其顶部嵌入横向反力桩顶横梁；在桩顶横梁面向基坑侧设置多个斜向支撑和横向反力结构“U”形连接体；横向反力结构“U”形连接体由钢材预制而成，其两端与横向反力桩顶横梁的钢筋笼连接；斜向支撑采用钢材或木材，其两端分别与横向反力桩顶横梁、基坑外侧土体接触。
4.根据权利要求1所述的一种压力补偿式基坑支护结构，其特征在于：所述竖向反力结构包括竖向反力桩顶横梁、竖向反力桩连接体、竖向反力桩；竖向反力桩顶横梁呈“”形，上表面设置与辅助下沉钢管连接的钢管限位凹槽、与囊袋保护板连接的囊袋保护板限位凹槽；在竖向反力桩顶横梁的中部设置下部连接螺杆；竖向反力桩连接体设于竖向反力桩顶横梁的下部，位置与竖向反力桩相对应，与竖向反力桩通过机械连接或焊接连接；竖向反力桩采用预应力管桩或钢管桩或型钢桩。
5.根据权利要求1所述的一种压力补偿式基坑支护结构，其特征在于：所述柔性加筋体呈网格状，每根加筋体由多节柔性加筋体钢筋和柔性加筋体弹簧焊接连接制成，相邻每根加筋体之间通过绑扎连接或焊接连接；柔性加筋体的两端与相接的横向反力梁或竖向反力梁或囊袋顶横梁或囊袋底横梁连接。
6.根据权利要求1所述的一种压力补偿式基坑支护结构，其特征在于：所述横向、竖向反力梁，采用钢筋混凝土结构，在反力梁钢筋笼的外侧设置囊袋模板；囊袋模板与多腔体反压囊袋材料相同，并与相接触的囊袋外层网、内层网密闭粘贴连接；在囊袋模板内预设反力梁压浆管、反力梁排气管、腔体加压管连接管、腔体注浆管连接管。
7.根据权利要求1所述的一种压力补偿式基坑支护结构，其特征在于：在多腔体反压囊袋纵向分段处的两端分别设置与囊袋密闭连接的“”形连接接口和“”形连接接口，采用钢板预制而成；“”形连接接口和“”形连接接口与多腔体反压囊袋相接处设接口连接段，接口连接段材料与囊袋材料相同；在“”形连接口内侧两边对称设置防水橡胶条、后注胶管、挡土板插入凹槽；后注胶管采用橡胶管；挡土板采用薄刚板或硬塑料板。
8.根据权利要求1所述的一种压力补偿式基坑支护结构，其特征在于：所述囊袋底横梁包括囊袋下部连接体、囊袋底增强体；囊袋下部连接体与囊袋材料相同，并与囊袋底部密闭连接；囊袋...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩尚宇，雷金波，李红，张慧华，云雷，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：江西;36