一种用于软土地基基坑的组合式围护结构及其施工方法

1.本发明属于建筑工程基坑围护技术领域，尤其是涉及一种用于软土地基基坑的组合式围护结构及其施工方法。


背景技术：

2.随着我国经济的快速发展，城镇建设不断推进，基坑工程已朝着规模更大、深度更深的方向发展，基坑围护结构在保证基坑及邻近建筑物的安全上起着关键作用。
3.目前，常见的基坑围护结构主要包括放坡开挖、悬臂式结构、内支撑式结构、桩锚式结构等，但上述围护结构都有一定的局限性。放坡开挖适用于地基土质较好以及施工现场有足够放坡空间的工程；悬臂式结构施工速度快，但刚度较小，适用于开挖深度较浅的基坑；内支撑式结构在平面大尺度基坑中需要设置大量支撑桩和支撑梁，工程造价昂贵且支撑布置难度大；桩锚式结构在软土基坑中由于锚杆抗拔承载力低，存在控制变形能力不佳等问题。
4.软土在我国的沿海地带具有广泛的分布，软土具有含水率高、压缩性高、承载力低、抗剪强度低的特性，在荷载作用下容易发生沉降变形。为防止软土地区基坑工程发生事故，需要选取合适的基坑围护结构进行变形控制，保证基坑的稳定性。目前针对软土基坑的围护方法仍不够完善，尤其是大尺寸的深基坑工程，单一的围护方式控制变形的能力往往非常有限。


技术实现要素：

5.为解决现有技术存在的上述技术问题，本发明提供一种用于软土地基基坑的组合式围护结构及其施工方法，本发明不需要设置水平内支撑，具有安全性高、经济、环保等优点。
6.本发明采用的技术方案如下：
7.一种用于软土地基基坑的组合式围护结构，其特征在于，包括：
8.围护桩，多个围护桩竖直插设在基坑边缘，用于挡土与止水；各桩顶中心连接成一直线，且各桩顶通过压顶梁连接；每个围护桩伸入土体的部位上开设有与可回收锚杆连接的第一连接通孔；
9.斜桩，倾斜设置，斜桩底部深入基坑内侧土体中，下端设有与可回收锚杆连接的第二连接通孔，顶部浇筑有压顶板，压顶板与压顶梁固定连接将围护桩、斜桩、压顶板与压顶梁连成一体形成组合式围护结构；
10.可回收锚杆，斜向设置；可回收锚杆的一端依次斜向穿过第一连接通孔、第二连接通孔后插设在基坑外侧土体中，用于限制斜桩与围护桩的侧向位移；
11.土体加固区，设置在斜桩底部周围，用于限制斜桩位移。
12.进一步的，所述土体加固区是通过高压旋喷或强制注浆的方式在斜桩底部形成的水泥搅拌加固体。
13.进一步的，所述斜桩采用预制钢筋混凝土管桩或工字形桩，斜桩与竖直方向夹角在20
°
～60
°
之间；所述斜桩等间距排布且相互平行，下端桩端深入到坑底以下土层中。
14.进一步的，所述围护桩为竖直排桩，排桩采用钻孔灌注桩、smw工法桩、预制钢筋混凝土工字形或型钢。
15.进一步的，所述压顶梁为现浇的条形结构，压顶板现浇在斜桩上方，压顶梁的宽度大于围护桩的桩径，压顶板的宽度大于斜桩的桩径。
16.进一步的，所述土体加固区采用注浆加固法、水泥土搅拌桩加固法或高压旋喷加固法。
17.采用上述所述的组合式围护结构的施工方法，其特征在于，具体施工步骤如下：
18.步骤一：施工土体加固区
19.采用注浆加固法、水泥土搅拌桩加固法或高压旋喷加固法对设计区域的土体进行加固处理，提高软土抗剪强度，减少斜桩打入后发生的侧向位移，提高斜桩抗侧承载力；
20.步骤二：施工斜桩与围护桩
21.将斜桩与竖向排桩通过静压法或高压旋喷法打入至设计区域，斜桩的根数、排数、角度、长度根据实际情况确定，竖向排桩施工形成围护桩；
22.步骤三：施工压顶梁和压顶板
23.开挖至压顶梁设计位置底部，施工围护桩的压顶梁和斜桩的压顶板，将压顶梁和压顶板整浇实现将围护桩、斜桩、压顶板与压顶梁连成一体；
24.步骤四：开挖基坑
25.待压顶梁和压顶板达到设计强度后，根据工程实际情况分区分层开挖至基坑底，并修正放坡坡面、施工排水沟、基础底板、换撑带；
26.步骤五：施工可回收锚杆
27.可回收锚杆通过制作、钻进、成孔、注浆、张拉锁定步骤后锚固在土层中，在加固岩体的同时限制斜桩与围护桩的侧向位移，起拉杆作用，同时测试基坑的水平变位，如果超值，补充施加预应力；
28.步骤六：拆除外露斜桩、压顶板、可回收锚杆
29.待底板结构施工完成后，拆除外露的斜桩与压顶板，将可回收锚杆拔出回收，减小对环境的污染。
30.与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
31.1、不设置水平内支撑，显著降低工程造价，通过斜桩承担水平荷载，相较传统竖直桩，极大地改善了桩身的受力性能，且斜桩布置较为灵活，增加了基坑围护结构控制变形的能力。
32.2、在斜桩底部设置土体加固区，改善软土性质，减少斜桩打入后发生的侧向位移，提高斜桩抗侧承载力。
33.3、主动利用可回收锚杆的拉力分担作用在斜桩上的侧压力，能限制斜桩的侧向位移，减少斜桩根部土体加固区的受力，起到拉杆的作用；若变形较大，还可施加预应力。
34.4、可回收锚杆在底板施工结束后回收利用，减少钢绞线长期存在地下造成的污染。
35.5、与传统的围护结构相比，本发明具有控制变形能力强、工程造价低、对环境友
好、施工方便等优点。
附图说明
36.图1是本发明一种用于软土地基基坑的组合式围护结构的剖面图；
37.图2是本发明一种用于软土地基基坑的组合式围护结构的俯视图；
38.图3是本发明一种用于软土地基基坑的组合式围护结构中底板施工完成后的剖面图。
具体实施方式
39.以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
40.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
41.下面将参考附图并结合示例性实施例来详细说明本发明。
42.参考图1、图2和图3，本发明的一种用于软土地基基坑的组合式围护结构，包括：
43.围护桩3，多个围护桩3竖直插设在基坑边缘，用于挡土与止水；各桩顶中心连接成一直线，且各桩顶通过压顶梁4连接；每个围护桩3伸入土体的部位上开设有与可回收锚杆2连接的第一连接通孔；
44.斜桩1，倾斜设置，斜桩1底部深入基坑内侧土体中，下端设有与可回收锚杆2连接的第二连接通孔，顶部浇筑有压顶板5，压顶板5与压顶梁4固定连接将围护桩3、斜桩1、压顶板5与压顶梁4连成一体形成组合式围护结构；
45.可回收锚杆2，斜向设置；可回收锚杆2的一端依次斜向穿过第一连接通孔、第二连接通孔后插设在基坑外侧土体中，用于限制斜桩1与围护桩3的侧向位移；
46.土体加固区6，设置在斜桩1底部周围，用于限制斜桩1位移。
47.在一种实施例中，所述土体加固区6是通过高压旋喷或强制注浆的方式在斜桩1底部形成的水泥搅拌加固体。
48.在一种实施例中，所述斜桩1采用预制钢筋混凝土管桩或工字形桩，斜桩1与竖直方向夹角在20
°
～60
°
之间；所述斜桩1等间距排布且相互平行，下端桩端深入到坑底以下土层中。
49.具体的，本发明的实施例所述压顶板5连接的斜桩1在基坑开挖深度较大、土质较差时，可以是单根也可以是多根，可以是单排也可以是双排。
50.在一种实施例中，所述围护桩3为竖直排桩，排桩采用钻孔灌注桩、smw工法桩、预制钢筋混凝土工字形或型钢。
51.在一种实施例中，所述压顶梁4为现浇的条形结构，压顶板5现浇在斜桩1上方，压顶梁4的宽度大于围护桩3的桩径，压顶板5的宽度大于斜桩1的桩径。
52.在一种实施例中，所述土体加固区采用注浆加固法、水泥土搅拌桩加固法或高压旋喷加固法。
53.本发明实施例所述的可回收(预应力)锚杆2根据设计需要多次张拉，以控制围檩处的水平变位，对于较深的基坑，锚杆可以根据深度进行多层布设，通过实时施加预应力，
实现基坑周边水平位移的主动控制。
54.采用本发明实施例所述的组合式围护结构的施工方法，具体施工步骤如下：
55.步骤一：施工土体加固区6
56.采用注浆加固法、水泥土搅拌桩加固法或高压旋喷加固法对设计区域的土体进行加固处理，提高软土抗剪强度，减少斜桩打入后发生的侧向位移，提高斜桩抗侧承载力；
57.步骤二：施工斜桩1与围护桩3
58.将斜桩与竖向排桩通过静压法或高压旋喷法打入至设计区域，斜桩的根数、排数、角度、长度根据实际情况确定，竖向排桩施工形成围护桩；
59.步骤三：施工压顶梁4和压顶板5
60.开挖至压顶梁设计位置底部，施工围护桩的压顶梁和斜桩的压顶板，将压顶梁和压顶板整浇实现将围护桩、斜桩、压顶板与压顶梁连成一体；
61.步骤四：开挖基坑
62.待压顶梁和压顶板达到设计强度后，根据工程实际情况分区分层开挖至基坑底，并修正放坡坡面、施工排水沟、基础底板、换撑带；
63.步骤五：施工可回收锚杆2
64.可回收锚杆通过制作、钻进、成孔、注浆、张拉锁定步骤后锚固在土层中，在加固岩体的同时限制斜桩与围护桩的侧向位移，起拉杆作用，同时测试基坑的水平变位，如果超值，补充施加预应力；
65.步骤六：拆除外露斜桩1、压顶板5、可回收锚杆3
66.待底板结构施工完成后，拆除外露的斜桩与压顶板，将可回收锚杆拔出回收，减小对环境的污染。
67.本发明能显著降低工程造价，减少对于基坑内施工作业空间的占用；通过斜桩承担水平荷载，相较传统竖直桩，极大地改善了桩身的受力性能。此外，在斜桩底部设置土体加固区，改善软土性质，同时主动利用可回收锚杆的拉力分担作用在斜桩上的侧压力，能限制斜桩的侧向位移，减少斜桩根部土体加固区的受力，起到拉杆的作用，若变形较大，还可施加预应力。本围护体系，对于控制基坑的水平变形和减少材料消耗，具有良好的效果，基本不受开挖深度的限制，在软土地区的深大基坑工程中具有安全、经济、环保等优点。
68.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。