【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及基坑支护施工，尤其涉及一种砾砂层prc预应力管桩深基坑支护体系的设计方法。
技术介绍
1、随着经济的发展，城市化步伐的加快，地下空间开发规模越来越大，基坑的深度也越来越深，基坑工程的安全性要求越来越高，对于不同的地下土层，采用何种形式的基坑支撑结构，确保支撑结构安全可靠、经济合理、技术可行、施工便利是基坑支护设计追求的目标。
2、不同的支护型式能适应不同土层，现有的深基坑支护技术主要包括地下连续墙支护技术、钢板桩支护技术、土钉支护技术及锚杆或内支撑技术等，但是，部分支护技术无法适应开挖深度在6米以上的深基坑，部分支护方式对基坑地质条件存在要求，部分支护技术存在影响施工空间的问题，无法很好地满足施工质量和施工效率、施工进度的要求，特别是在毗邻其他开挖基坑的场合，同时开挖基坑周围存在大规模既有构筑物的场合，对深基坑支护技术要求更好。
3、目前也有采用prc预应力管桩锚杆支护方式进行支护，但是这种支护方式目前仅仅停留在基本的理论研究和试验室试件的层面上，在采用prc预应力管桩深基坑支护技术时，面临以下几个问题：
4、其一，在砂砾层地质条件下，布置何种结构形式的支护方式具有相对优势，能确保深基坑开挖安全；
5、其二，由于prc预应力管桩锚杆支护方式目前仅停留在理论研究及实验室层面，在采用prc预应力管桩锚杆支护体系时，如何初步确保该支护系统的安全性是非常重要的问题；
6、其三，由于prc预应力管桩锚杆支护方式在实际土层中的内力和变形数据较为缺乏，较难掌握在深基坑开
7、此外，prc预应力管桩锚杆支护方式在用于土体锚固过程中，锚杆将拉力传递至基坑岩土层，通过锚杆将土体荷载传递至岩土层深处，其承受的拉力有限。
8、因此，针对砂砾层地质条件下，如何针对prc预应力管桩深基坑支护体系的安全使用进行设计，制定出满足要求的prc预应力管桩深基坑支护体系结构，使该支护体系能满足深基坑开挖过程中的支护要求，保证基坑开挖完全，是prc预应力管桩深基坑支护体系应用过程中面临的重大技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一至少在于，针对在砂砾层中地质条件下，如何将prc预应力管桩深基坑支护体系应用到深基坑支护过程中，并保证深基坑支护开挖安全的问题，提供一种砾砂层prc预应力管桩深基坑支护体系的设计方法，该设计方法通过优化支护体系结构，以及进行数值模拟分析及试施工，初步确定支护体系结构及施工过程的可行性，并通过布置监测系统实时监测控制，从而保证施工过程安全，并通过监测系统验证并完善支护体系结构及工艺。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案包括以下各方面。
3、一种砾砂层prc预应力管桩深基坑支护体系的设计方法，包括以下多个步骤：
4、步骤a：地质勘探，确定砂砾层地质条件下的地质构成；
5、步骤b：根据地质条件，设计砾砂层prc预应力管桩深基坑支护体系，包括沿基坑边侧间隔布置形成排桩的prc预应力管桩，在基坑上部设置有两道预应力锚索，包括锁定在冠梁上的第一道锚索和锁定在腰梁上的第二道锚索，所述冠梁连接在prc预应力管桩顶部，所述腰梁布置在prc预应力管桩中部靠上的部位；
6、步骤c：数值模拟分析，确定该基坑支护形式满足要求；
7、步骤d：正式施工，根据步骤b中的prc预应力管桩深基坑支护体系采用施工工艺进行施工，并布置监测系统进行监测；
8、步骤e：分析监测数据，并判定监测数据是否满足质量标准和要求，同时分析监测数据与数值模拟分析结果的差异性；
9、步骤f：当步骤e中监测结果判定满足质量标准和要求，形成确定的砾砂层prc预应力管桩深基坑支护体系及施工工艺；当步骤e中监测结果判定无法满足质量标准和要求，调节砾砂层prc预应力管桩深基坑支护体系及施工工艺。
10、通过步骤b中设置的深基坑支护体系结构，通过在预应力管桩上布置两排预应力锚索，注入水泥浆液后形成预应力锚固结构，支护体系将此受拉结构杆件的一端（锚固段）通过水泥浆液固定在稳定地层中，另一端与prc预应力管桩相联结，用以承受由于土压力、水压力等施加于构筑物的推力，从而利用地层的锚固力以维持构筑物（或岩土层）的稳定，保护基坑支护安全；
11、采用本砾砂层prc预应力管桩深基坑支护体系的设计方法， 针对设计的prc预应力管桩深基坑支护体系进行数值模拟分析，从而初步确定该基坑支护体系能满足支护要求，并在正式施工过程中布置监测系统进行实时监测，避免发生影响基坑开挖施工安全的状况，能根据监测数据随时调整施工工艺和采取补救措施，并根据监测数据结果分析该支护体系及施工工艺是否满足安全施工要求，从而确定该支护体系和施工工艺的可行性或进行调整。
12、该砾砂层prc预应力管桩深基坑支护体系能保证深基坑支护开挖施工安全，同时通过对支护体系进行监测，能充分了解到支护结构在实际土层中的内力和变形数据，从而对进一步优化prc预应力管桩深基坑支护体系结构和施工工艺提供依据和参考数据。
13、优选的，所述prc预应力管桩的外侧还设置有止水搅拌桩，相邻两根止水搅拌桩之间相交设置，从而形成止水搅拌桩帷幕。
14、通过设置prc预应力管桩和止水搅拌桩形成双重排桩支护结构，沿深基坑四周边侧布置的prc预应力管桩形成内侧排桩结构，沿深基坑四周边侧在prc预应力管桩外侧布置止水搅拌桩形成外侧排桩结构，双重排桩支护结构能抵抗深基坑工况下土压力较大的问题；
15、外侧排桩结构的止水搅拌桩采用相交布置的方式，一方面能形成止水搅拌桩帷幕，避免深基坑土体中的地下水向深基坑渗漏，保持良好的施工环境，另一方面也能对基坑土体进行支撑，与prc预应力管桩形成双重支护结构，能提供强大的支护能力，解决了深基坑施工环境下土压力较大、容易发生渗漏水的问题。
16、优选的，步骤b中，在设计砾砂层prc预应力管桩深基坑支护体系时，还包括在prc预应力管桩之间设置加固结构，包括先在prc预应力管桩之间土体内锚入锚固钢管，将所述锚固钢管的锚入端末端在止水搅拌桩帷幕内，然后在腰梁与prc预应力管桩之间压入加强筋，再在锚固钢管上连接钢筋网，所述加强筋包括横向筋、竖向筋和斜向筋。
17、在设计砾砂层prc预应力管桩深基坑支护体系时，采用该步骤对prc预应力管桩进行加固，在prc预应力管桩之间锚入锚固钢管，并在prc预应力管桩内侧与止水搅拌桩帷幕之间设置加强筋，锚固钢管上连接钢筋网，两排锚索通过外侧排桩结构对加强筋进行挤压、支撑，能提高支护体系对基坑壁面的支护效果，同时通过在钢筋网上喷射混凝土，使加强筋、钢筋网与外侧排桩结构构成整体，形成整体的封闭面支护结本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种砾砂层PRC预应力管桩深基坑支护体系的设计方法，其特征在于，该设计方法包括以下多个步骤：
2.根据权利要求1所述的砾砂层PRC预应力管桩深基坑支护体系的设计方法，其特征在于，所述步骤B中，在设计砾砂层PRC预应力管桩深基坑支护体系时，PRC预应力管桩（2）的外侧还设置一排止水搅拌桩（3），相邻两根止水搅拌桩（3）之间相交设置，从而形成止水搅拌桩帷幕（4）。
3.根据权利要求2所述的砾砂层PRC预应力管桩深基坑支护体系的设计方法，其特征在于，步骤B中，在设计砾砂层PRC预应力管桩深基坑支护体系时，还包括在PRC预应力管桩（2）之间设计布置加固结构（10），包括先在PRC预应力管桩（2）之间土体内锚入锚固钢管（11），将所述锚固钢管（11）的锚入端末端锚固在止水搅拌桩帷幕（4）内，然后在腰梁（8）与PRC预应力管桩（2）之间压入加强筋（12），再在锚固钢管（11）上连接钢筋网片（20），所述加强筋（12）包括横向筋（13）、竖向筋（14）和斜向筋（15）。
4.根据权利要求2所述的砾砂层PRC预应力管桩深基坑支护体系的设计方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的砾砂层PRC预应力管桩深基坑支护体系的设计方法，其特征在于，在步骤D1中沿基坑（1）边侧四周施工PRC预应力管桩（2）时，先进行试桩施工，得到施工工艺参数后再正式施工，施工参数包括压桩速度，压桩过程中的静压力、达到预定标高时的终压力、桩长及成桩后质量标准，正式施工的步骤包括：
6.根据权利要求5所述的砾砂层PRC预应力管桩深基坑支护体系的设计方法，其特征在于，所述步骤D中，在采用监测系统对PRC预应力管桩深基坑支护体系进行支护时，将所述预应力锚索（5）斜向锚固在基坑外侧的砾砂地质层中，并且在支护体系结构上及基坑外侧布置包括第一监测子系统、第二监测子系统、第三监测子系统、第四监测子系统和第五监测子系统在内的监测系统，其中：
7.根据权利要求6所述的砾砂层PRC预应力管桩深基坑支护体系的设计方法，其特征在于，每个监测点都布置有监测仪器，采用如下步骤安装监测仪器：
8.根据权利要求5所述的砾砂层PRC预应力管桩深基坑支护体系的设计方法，其特征在于，在步骤D5和D7中，在施工第一道锚索（7）和第二道锚索（9）时，先进行试锚固施工，锚索成孔采用套管跟进机械成孔方式，成孔直径为120～180mm，长度18～25m，采用3+1 束或 4+1 束两种钢绞线可拆芯预应力锚索，设计钢绞线的其中一根为解锁钢绞线，钢绞线的直径在φ12～φ18之间，锚索轴向内力标准值取值 250kN、380kN、450kN，锁定值为 180kN、200kN、250kN，两道锚索支护的施工内容包括如下步骤：
9.根据权利要求5所述的砾砂层PRC预应力管桩深基坑支护体系的设计方法，其特征在于，在两道预应力锚索（5）正式施工前，进行预应力锚索现场试拉锚和可回收试验，在完成开挖后施工地下室结构时，施工换撑及进行预应力锚索回收，包括分别位于地下室底板（39）和地下室负一层底板（40）外侧的两道填充素砼带（41），两道所述填充素砼带（41）的厚度在350～600mm之间，换撑施工与地下室结构施工穿插进行，每完成一段地下二层结构，进行该段位的换撑施工，包括如下施工步骤：
10.根据权利要求2-9中任一项所述的砾砂层PRC预应力管桩深基坑支护体系的设计方法，其特征在于，在采用支护体系进行支护及开挖施工过程中涉及喷射混凝土施工内容时，采用添加早强剂的混凝土，并在进行喷射混凝土前进行早强试验测试，采用多组不同水灰比以及是否加入早强剂、减水剂的混凝土，在不同的时间段测试其强度变化状况，并确定采用加入0.5%FCM-10 纳米早强剂的混凝土。
...【技术特征摘要】
1.一种砾砂层prc预应力管桩深基坑支护体系的设计方法，其特征在于，该设计方法包括以下多个步骤：
2.根据权利要求1所述的砾砂层prc预应力管桩深基坑支护体系的设计方法，其特征在于，所述步骤b中，在设计砾砂层prc预应力管桩深基坑支护体系时，prc预应力管桩（2）的外侧还设置一排止水搅拌桩（3），相邻两根止水搅拌桩（3）之间相交设置，从而形成止水搅拌桩帷幕（4）。
3.根据权利要求2所述的砾砂层prc预应力管桩深基坑支护体系的设计方法，其特征在于，步骤b中，在设计砾砂层prc预应力管桩深基坑支护体系时，还包括在prc预应力管桩（2）之间设计布置加固结构（10），包括先在prc预应力管桩（2）之间土体内锚入锚固钢管（11），将所述锚固钢管（11）的锚入端末端锚固在止水搅拌桩帷幕（4）内，然后在腰梁（8）与prc预应力管桩（2）之间压入加强筋（12），再在锚固钢管（11）上连接钢筋网片（20），所述加强筋（12）包括横向筋（13）、竖向筋（14）和斜向筋（15）。
4.根据权利要求2所述的砾砂层prc预应力管桩深基坑支护体系的设计方法，其特征在于，所述步骤d中，在采用prc预应力管桩深基坑支护体系进行支护及开挖时，采用如下施工步骤：
5.根据权利要求4所述的砾砂层prc预应力管桩深基坑支护体系的设计方法，其特征在于，在步骤d1中沿基坑（1）边侧四周施工prc预应力管桩（2）时，先进行试桩施工，得到施工工艺参数后再正式施工，施工参数包括压桩速度，压桩过程中的静压力、达到预定标高时的终压力、桩长及成桩后质量标准，正式施工的步骤包括：
6.根据权利要求5所述的砾砂层prc预应力管桩深基坑支护体系的设计方法，其特征在于，所述步骤d中，在采用监测系统对prc预应力管桩深基坑支护体系进行支护时，将所述预应力锚索（5）斜向锚固在基坑外侧的砾砂地质层中，并且在支护体系结构上及基坑...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄有堂，黄小妙，陈小利，李军，黄少峰，张永刚，黄瀚，
申请(专利权)人：中交四航局第六工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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