本发明专利技术公开了一种变形可控的基坑支护结构，包括波浪挡墙、多级注浆锚杆，波浪挡墙两两之间通过连接板相连，连接板与多级注浆锚杆相连；多级注浆锚杆包括钻头、中空外管、实体内管、浆囊袋、扩张构件，钻头与中空外管相连，中空外管与实体内管通过扩张构件相连，实体内管与中空外管及钻头能产生相对移动，中空外管上设用于存放水泥砂浆的浆囊袋并能与扩张构件接触；波浪挡墙包括弧形钢板、单元胞体和热敏性撑杆，弧形钢板内交替设置单元胞体、热敏性撑杆，热敏性撑杆受热发生线性膨胀现象。本发明专利技术扩张构件能够弹出中空外管并且刺破浆囊袋，膨润土便能够吸水膨胀，提高密实度，主动压力注浆，加固土体，形成多级扩大体，提高基坑支护结构稳定性。结构稳定性。结构稳定性。
【技术实现步骤摘要】
一种变形可控的基坑支护装置及其施工方法
[0001]本专利技术属于基坑支护结构及其施工方法，具体为一种变形可控的基坑支护装置及其施工方法。
技术介绍
[0002]随着城市人口密度的增大，城市高层建筑数量激增，为满足高层建筑的设计需求，往往需要进行深基坑的开挖，伴随基坑开挖，土体卸荷，基坑内部及周围土体不可避免地发生位移，从而对周围环境造成影响，使得对基坑工程的设计从强度控制逐渐转变为变形控制。目前，桩锚支护体系在基坑工程中取得了广泛的应用，在桩锚支护基坑中，锚杆的合理使用能有效控制土体变形、减小桩身内力，但存在由于锚杆锚固力不足引起的局部锚杆失效、围护桩局部失效，进而导致基坑垮塌的情况。因此，优化基坑支护结构方案设计的问题亟待解决。
[0003]申请号为CN202110796070.2的中国专利公开了梯形交错式基坑支护机构和基坑支护方法，通过形成梯形的结构将土体围在前排支撑墙与侧向支撑墙之间，在各个冠梁的作用下，使得土体能够与前述的前排支撑墙和所述侧向支撑墙一起形成一个受力整体，从而所述梯形交错式基坑支护机构由多个此受力整体组成，整体上提升其侧向抗弯能力。但问题在于：一方面，当支护结构收到坑外土体推力时，所述的梯级交错式的拐角处易产生应力集中，容易出现局部破坏失效的情况；另一方面，该专利技术中给出的多种实施例中，或需要增设多个不同形式的连梁，或调整灌注桩桩径，但反而会造成资源浪费、变形不协调的情况。
[0004]申请号为CN201510471744.6的中国专利公开了可控变形的预应力混凝土悬臂支护结构及其设计施工方法，支护结构的变形控制不依靠预应力锚杆或内支撑，而是通过对支护结构自身分段分步施加预应力，使支护结构预先产生朝向基坑外的变形趋势，当基坑开挖后控制支护结构的水平位移在容许范围内。但问题在于：施加预应力的钢筋在工作状态下是在拉紧围护结构，但没有能够直接提供抵抗水平向变形的力，对于支护结构提升稳定性效果可能不尽如人意，尽管专利中进行了模拟计算，但对于预应力钢筋的模拟是施加土弹簧模拟抗力，这与实际工程存在差异。
[0005]总的来说，现有的基坑支护结构，虽能在一定程度上能够限制基坑变形，但对于本身结构而言依旧存在一些可能影响支护结构稳定性的诟病，且对于变形的控制及支护结构的安全性仍有待提高。
技术实现思路
[0006]专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术目的是提供一种稳定性好、安全性高、变形可控的基坑支护装置，本专利技术的另一目的是提供一种简单有效、节约材料的变形可控的基坑支护装置的施工方法。
[0007]技术方案：本专利技术的一种变形可控的基坑支护结构，包括波浪挡墙、多级注浆锚
杆，波浪挡墙两两之间通过连接板相连，连接板与多级注浆锚杆相连；多级注浆锚杆包括钻头、中空外管、实体内管、浆囊袋、扩张构件，钻头与中空外管相连，中空外管与实体内管通过扩张构件相连，实体内管与中空外管及钻头能够产生相对移动，中空外管上设置用于存放水泥砂浆的浆囊袋并能够与扩张构件接触；波浪挡墙包括弧形钢板、单元胞体和热敏性撑杆，弧形钢板内交替设置单元胞体、热敏性撑杆，热敏性撑杆受热能够发生线性膨胀现象。
[0008]进一步地，单元胞体、热敏性撑杆在弧形钢板内的设置形式为梅花形，以利于围护结构及刚度二次加固。单元胞体厚度与两块圆弧钢板间距相同，使得单元胞体受力面与两块弧形钢板连在一起，热敏性撑杆长度小于两块圆弧钢板间距，热敏性撑杆一端与靠近基坑侧的圆弧钢板内侧焊接固定，另一端与另一块圆弧钢板不接触。
[0009]进一步地，热敏性撑杆的一端自由，另一端焊接固定在靠近基坑内侧的弧形钢板上。热敏性撑体为柱体结构。
[0010]进一步地，热敏性撑杆通过导线连通，导线从波浪挡墙的顶部延伸出来。
[0011]进一步地，扩张构件包括半渗透性土工袋、尖端、弹簧和限位板，弹簧、限位板均与实体内管固定连接，弹簧与半渗透性土工袋相连，半渗透性土工袋远离弹簧一端设置多个尖端，尖端能够刺入浆囊袋中并形成多级扩大体。半渗透性土工袋由形变量达100％～200％、弹性模量为10e5MPa的高弹形变材料制成，半渗透性土工袋的袋体网格紧密并用于放入膨润土，膨润土不易流失，吸水后能够产生较大的体应变。扩张构件沿实体内管的布置间距与浆囊袋间距保持一致。
[0012]进一步地，多级注浆锚杆还包括锚垫板、锚具、加劲板和楔块，实体内管通过锚垫板、锚具、加劲板、楔块固定在连接板上。
[0013]进一步地，浆囊袋为圆环状，由弹塑性材料制成，能够产生一定的形变，且结构不破坏；布置间距优选为0.5～1.0m。波浪挡墙截面为圆弧形，圆弧外凸侧远离基坑，朝向坑外土体，圆弧内凹侧朝向基坑，
[0014]进一步地，单元胞体为负泊松比结构。波浪挡墙内部为非实体结构。
[0015]进一步地，非工作状态下，实体内管伸出中空外管约0.5倍的浆囊袋布置间距，工作状态下，实体内管向内移动，底端与钻头接触，中空外管与实体内管的位置相对一致。
[0016]进一步地，尖端布设在半渗透性土工袋上，尖部朝外，弹簧在非工作时处于受压状态，一端固定在半渗透性土工袋上，另一端焊接固定在实体内管管身，围绕管身布置数个，限位板底端焊接固定在实体内管管身，一面与半渗透性土工袋接触，当移动实体内管时，限位板能够避免由于弹簧横向摆动造成的半渗透性土工袋不能达到浆囊袋设置位置的情况的发生。
[0017]扩张构件达到浆囊袋位置后，尖端在弹簧作用下刺入浆囊袋，袋中及周围土中水深入半渗透性土工袋，膨润土吸水膨胀，一则提高周围土体密实度，二则有利于将浆囊袋中的水泥砂浆挤入土体裂缝及孔隙中，达到压力注浆、稳固土体、形成多个扩大体、提高支护结构稳定性的效果。
[0018]由于基坑开挖导致坑外土体侧向应力降低，使得基坑围护结构发生水平位移，前期水平向力一部分由波浪挡墙自身刚度承担，一部分由设置的单元胞体吸能消散，当外侧弧形钢板接触到热敏性撑杆时，对导线通电，加热热敏性撑杆，使其产生线性膨胀，实现支
护结构的二次加固，达到变形可控的效果。
[0019]上述变形可控的基坑支护结构的施工方法，包括以下步骤：
[0020]步骤一，向半渗透性土工袋内装膨润土，向浆囊袋中注入预先配置好的水泥砂浆，焊接波浪挡墙及多级注浆锚杆，并把多个浆囊袋套箍在中空外管管壁凹槽上；
[0021]步骤二，在基坑边线预设位置处按照波浪挡墙形状钻孔、清孔后注浆，待浆液初凝前将波浪挡墙压入钻孔内，同时浆液被压入周围土体，对土体进行加固，提高界面摩擦；
[0022]步骤三，打入连接板，将连接板与波浪挡墙不断焊接；
[0023]步骤四，对坡面随挖随清，在连接板上定位钻孔，将多级注浆锚杆置入钻孔内，待达到设计位置后，内推实体内管，使得扩张构件能够达到浆囊袋位置并实现扩张，伸出中空外管，尖端刺入浆囊袋，随着土中及浆囊袋中的水渗入半渗透性土工袋，袋中的膨润土吸水膨胀，实现主动注浆，形成多级扩大体；
[0024]步骤五，将多级注浆锚杆远离坡面一端通本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种变形可控的基坑支护装置，其特征在于：包括波浪挡墙(1)、多级注浆锚杆(2)，所述波浪挡墙(1)两两之间通过连接板(3)相连，所述连接板(3)与多级注浆锚杆(2)相连；所述多级注浆锚杆(2)包括钻头(21)、中空外管(22)、实体内管(23)、浆囊袋(24)、扩张构件(25)，所述钻头(21)与中空外管(22)相连，所述中空外管(22)与实体内管(23)通过扩张构件(25)相连，实体内管(23)与中空外管(22)及钻头(21)能够产生相对移动，所述中空外管(22)上设置用于存放水泥砂浆的浆囊袋(24)并能够与扩张构件(25)接触；所述波浪挡墙(1)包括弧形钢板(11)、单元胞体(12)和热敏性撑杆(13)，所述弧形钢板(11)内交替设置单元胞体(12)、热敏性撑杆(13)，所述热敏性撑杆(13)受热能够发生线性膨胀现象。2.根据权利要求1所述的一种变形可控的基坑支护装置，其特征在于：所述单元胞体(12)、热敏性撑杆(13)在弧形钢板(11)内的设置形式为梅花形。3.根据权利要求1所述的一种变形可控的基坑支护装置，其特征在于：所述热敏性撑杆(13)的一端自由，另一端焊接固定在靠近基坑内侧的弧形钢板(11)上。4.根据权利要求1所述的一种变形可控的基坑支护装置，其特征在于：所述热敏性撑杆(13)通过导线(14)连通，所述导线(14)从波浪挡墙(1)的顶部延伸出来。5.根据权利要求1所述的一种变形可控的基坑支护装置，其特征在于：所述扩张构件(25)包括半渗透性土工袋(251)、尖端(252)、弹簧(253)和限位板(254)，所述弹簧(253)、限位板(254)均与实体内管(23)固定连接，所述弹簧(253)与半渗透性土工袋(251)相连，所述半渗透性土工袋(251)远离弹簧(253)一端设置多个尖端(252)，所述尖端(252)能够刺入浆囊袋(24)中并形成多级扩大体(210)。6.根据权利要求5所述的一种变形可控的基坑支护装置，其特征在于：所述半渗透性土工袋(251)由形变量达100％～200％的高弹形变材料制成...
【专利技术属性】
技术研发人员：董鑫，周峰，王旭东，朱锐，王燕杰，汪煜策，曾丽媛，邢玮，刘恒，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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