一种主动控制基坑变形的系统及其施工方法技术方案

本发明专利技术涉及一种主动控制基坑变形的系统及其施工方法，该系统包括基坑围护墙(1)、注浆装置(2)、抗侧移桩(3)和屏障加固体(4)，所述的基坑围护墙(1)上设置注浆装置(2)，所述的基坑围护墙(1)设置于基坑外侧，所述的屏障加固体(4)设置于基坑内侧，所述的抗侧移桩(3)穿过屏障加固体(4)，并插入屏障加固体(4)下部的土层中；所述的屏障加固体(4)包括后靠加固(41)和封顶加固(42)，其中后靠加固(41)与基坑围护墙(1)之间留有空隙，封顶加固(42)连接基坑围护墙(1)和后靠加固(41)。与现有技术相比，本发明专利技术在基坑施工期间利用注浆技术，对基坑围护墙提供水平挤压力，进而主动控制墙体水平变形。进而主动控制墙体水平变形。进而主动控制墙体水平变形。

【技术实现步骤摘要】
一种主动控制基坑变形的系统及其施工方法


[0001]本专利技术属于土木工程和基坑支护工程
，涉及一种主动控制基坑变形的系统及其施工方法。

技术介绍

[0002]随着城市地下空间的建设发展，深基坑开挖对周边环境设施的扰动影响日益严重。如基坑围护结构变形过大，可能导致周边建筑物沉降开裂、管线爆裂、道路塌陷，危机周边环境设施的安全。在饱和软土地区，由于地基土具有含水量大、压缩性高、承载力低、流变性强等不良地质特征，基坑的变形控制难度更大。软土深基坑围护墙的变形形态往往呈抛物线形状，最大水平变形大多发生在坑底附近，而围护墙顶部和底部的变形一般小于中部。为控制基坑围护墙的变形，常规技术大多采用加大围护墙截面、增大支撑刚度、增加水泥土地基加固等措施。加大围护墙截面可以提高墙体的抗弯刚度，减小墙体弯曲变形；增大支撑刚度可以减小坑底以上区域的墙体水平变形；而增加水泥土地基加固可以在一定程度上改善坑底以下土体的力学性质，使其为坑底以下的围护墙提供更大的反力，约束围护墙下部的水平变形。但工程实践表明，水泥土地基加固对控制坑底以下墙体变形的效果有限，一是水泥土加固体的质量离散性很大，加固体无法形成可靠的整体；二是随着基坑开挖规模增大，水泥土地基加固的体积也必须相应增大，当加固置换率较低时不能提供有效的水平反力，如一味增加加固体积又会增大工程造价；三是水泥土地基加固属于被动受力措施，即围护墙先发生水平变形，对加固体产生挤压作用后，加固体才能提供水平反力，这对变形控制也较为不利。
[0003]专利CN110093927A公开了一种控制基坑外隧道变形的方法，采用刚
‑
柔性结合分段式阻隔屏障体系设计方法，根据基坑开挖深度H、隧道与基坑围护结构净距D和隧道中心埋深S确定该屏障体系设计参数；将阻隔屏障体系上下分割为柔性段和刚性段，以钢筋混凝土钻孔灌注桩结合砂桩作为所述阻隔屏障体系主体结构，采用上下刚柔性分段施工，刚性段采用钢筋混凝土钻孔灌注桩，柔性段采用砂桩。但该专利在基坑围护墙外侧设置隔离屏障，并在基坑外侧进行注浆，该专利最大缺点是占用了基坑以外的场地，城市密集区寸土寸金，新建项目大多充分利用场地，尽量贴近红线设置地下室开挖基坑，因此大部分项目基本没有坑外场地实施该专利提出的坑外隔离屏障和坑外注浆；该专利仅针对基坑旁边的隧道进行保护，适用范围狭窄。

技术实现思路

[0004]本专利技术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主动控制基坑变形的系统及其施工方法，本专利技术在基坑施工期间利用注浆技术，对基坑围护墙提供水平挤压力，进而主动控制墙体水平变形，改善软土基坑变形控制技术的效果，进一步提高地下空间的建造水平。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]本专利技术的技术方案之一在于，提供一种主动控制基坑变形的系统，该系统包括基坑围护墙、注浆装置、抗侧移桩和屏障加固体，所述的基坑围护墙上设置注浆装置，所述的基坑围护墙设置于基坑外侧，所述的屏障加固体设置于基坑内侧，所述的抗侧移桩穿过屏障加固体，并插入屏障加固体下部的土层中。
[0007]进一步地，所述的屏障加固体采用水泥土，包括后靠加固和封顶加固，其中后靠加固与基坑围护墙之间留有空隙，封顶加固连接基坑围护墙和后靠加固。
[0008]作为优选的技术方案，封顶加固的深度小于后靠加固的深度至少1m。
[0009]进一步地，所述的注浆装置包括注浆机、注浆管和反压板。
[0010]进一步地，所述的注浆管包括相互连通的总管、多通管和分支竖向管，所述的总管连通注浆机，所述的分支竖向管在基坑内侧沿基坑围护墙的外壁布置，由地面向下插入开挖面以下土体中，直至基坑围护墙和后靠加固围合的空隙处，所述的分支竖向管在前端上设置流量控制阀。
[0011]进一步地，所述的分支竖向管通过支撑结构固定于基坑围护墙上，所述的支撑结构上预留限制孔，所述的支撑结构采用混凝土梁、混凝土板或钢支撑。
[0012]进一步地，所述的反压板采用木板、钢板或预制混凝土板，设置于封顶加固的上方，通过牛腿与基坑围护墙固定。
[0013]进一步地，所述的抗侧移桩采用灌注桩或型钢，穿过后靠加固，并插入后靠加固下部的土层中。
[0014]进一步地，所述的基坑围护墙采用地下连续墙、灌注桩或水泥土搅拌墙。
[0015]进一步地，所述的基坑围护墙上设置监控装置，该监控装置包括测斜仪器和土压力计，其中测斜仪器布置在基坑围护墙的结构内部，土压力计设置在基坑围护墙处于基坑外侧的外壁上。
[0016]本专利技术的技术方案之一在于，提供一种主动控制基坑变形的系统的施工方法，该施工方法包括以下步骤：
[0017](1)在基坑围护墙钢筋笼内部设置测斜仪器，在基坑围护墙钢筋笼处于基坑外侧的外壁设置土压力计；
[0018](2)在基坑内部施工屏障加固体和抗侧移桩；
[0019](3)设置基坑围护墙水平变形预警值S；
[0020](4)基坑土方开挖，每开挖一层土方立即施工一道支撑结构，开挖期间利用测斜仪器观测基坑围护墙的水平变形，利用土压力计获得坑外墙侧土压力P
w
；
[0021](5)当基坑围护墙的水平变形达到预警值S后，安装注浆装置，在坑外地表安装注浆机、总管、多通管和流量控制阀，沿基坑围护墙处于基坑内侧的外壁安装分支竖向管，分支竖向管穿过支撑结构上的限位孔，插入开挖面以下土体中，直至基坑围护墙和后靠加固围合的空隙处，在封顶加固上安装反压板，反压板通过牛腿固定在基坑围护墙上；
[0022](6)启动注浆，注浆压力P
z
应大于P
w
，注浆浆液压入基坑围护墙和屏障加固体围合的空间，浆液对基坑围护墙产生向外的挤压，从而减小基坑围护墙的水平变形。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0024](1)相比传统基坑支护技术无法对坑底以下基坑围护墙的水平变形进行主动控制，本专利技术可以在基坑施工期间利用注浆技术，对基坑围护墙提供水平挤压力，进而主动控
制墙体水平变形；
[0025](2)当直接在土体中注浆时，浆液会循着软土的薄弱面窜涌，甚至直接冒出地面，导致压力损失，且注浆量不可控，本专利技术利用屏障加固体对注浆区域的顶部和水平方向进行隔离，避免注浆浆液窜涌流失；
[0026](3)本专利技术的后靠加固与抗侧移桩结合，使得后靠加固在承受注浆浆液挤压时，可以提供更为稳定的后靠支承；
[0027](4)本专利技术的反压板压在封顶加固上方，并利用牛腿固定在基坑围护墙上，反压板可以对封顶加固提供竖向约束，可以防止注浆浆液将封顶加固顶起而造成浆液冒出土体表面；
[0028](5)本专利技术的注浆压力大于坑外墙侧土压力，基坑围护墙在内侧的压力超过了外侧土压力，使得基坑围护墙能够向外侧产生反向位移，减小基坑变形；
[0029](6)本专利技术利用多通管和流量控制阀，注浆机能够同时对多个位置进行注浆，提高单台注浆机的效率；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种主动控制基坑变形的系统，其特征在于，该系统包括基坑围护墙(1)、注浆装置(2)、抗侧移桩(3)和屏障加固体(4)，所述的基坑围护墙(1)上设置注浆装置(2)，所述的基坑围护墙(1)设置于基坑外侧，所述的屏障加固体(4)设置于基坑内侧，所述的抗侧移桩(3)穿过屏障加固体(4)，并插入屏障加固体(4)下部的土层中。2.根据权利要求1所述的一种主动控制基坑变形的系统，其特征在于，所述的屏障加固体(4)采用水泥土，包括后靠加固(41)和封顶加固(42)，其中后靠加固(41)与基坑围护墙(1)之间留有空隙，封顶加固(42)连接基坑围护墙(1)和后靠加固(41)。3.根据权利要求2所述的一种主动控制基坑变形的系统，其特征在于，所述的注浆装置(2)包括注浆机(21)、注浆管和反压板(26)。4.根据权利要求3所述的一种主动控制基坑变形的系统，其特征在于，所述的注浆管包括相互连通的总管(22)、多通管(23)和分支竖向管(25)，所述的总管(22)连通注浆机(21)，所述的分支竖向管(25)在基坑内侧沿基坑围护墙(1)的外壁布置，插入基坑围护墙(1)和后靠加固(41)围合的空隙处，所述的分支竖向管(25)上设置流量控制阀(24)。5.根据权利要求4所述的一种主动控制基坑变形的系统，其特征在于，所述的分支竖向管(25)通过支撑结构(5)固定于基坑围护墙(1)上，所述的支撑结构(5)上预留限制孔(51)，所述的支撑结构(5)采用混凝土梁、混凝土板或钢支撑。6.根据权利要求3所述的一种主动控制基坑变形的系统，其特征在于，所述的反压板(26)采用木板、钢板或预制混凝土板，设置于封顶加固(42)的上方，与基...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟杰群，谢小林，贾坚，杨科，张羽，方银钢，毛明强，郭晓航，王沛，
申请(专利权)人：同济大学建筑设计研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：