排樁和止水樁深基坑支護體系的制作方法
【專利摘要】一種排樁和止水樁深基坑支護體系，包括間隔設(shè)置的排樁，設(shè)置在排樁樁頂?shù)臉俄敼诹?，以及設(shè)置在相鄰兩排樁之間的止水樁，所述排樁是鋼筋混凝土支護樁，所述樁頂冠梁是鋼筋混凝土冠梁，所述止水樁是素混凝土樁，并且素混凝土樁靠基坑的一側(cè)與相鄰兩排樁之間還噴射有細(xì)石混凝土護壁，所述鋼筋混凝土支護樁、素混凝土樁和細(xì)石混凝土護壁還通過鋼腰梁和預(yù)應(yīng)力錨索與基坑外側(cè)的土方加固連接，鋼腰梁由上層鋼腰梁、中層鋼腰梁和下層鋼腰梁組成，預(yù)應(yīng)力錨索由上層預(yù)應(yīng)力錨索、中層預(yù)應(yīng)力錨索和下層預(yù)應(yīng)力錨索組成。本實用新型利用排樁和預(yù)應(yīng)力錨索有效限制基坑變形，利用止水樁止水，從而保證了基坑開挖的安全和周邊建筑物的安全，同時保證造價相對低廉。
【專利說明】排粧和止水粧深基坑支護體系

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種基坑支護結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]蘭州地區(qū)的地質(zhì)特點是地層中的卵石層中蘊藏豐富的地下水，而卵石層下是深達(dá)幾十米的不透水砂巖層(風(fēng)化砂巖層)，并且卵石層與不透水砂巖層之間的裂隙基本位于-10.0Om左右。在上述地質(zhì)條件中，施工15m以上的深大基坑時，勢必會穿越卵石層，并使基礎(chǔ)座落在不透水砂巖層上。
[0003]在上述地質(zhì)條件中施工15m以上的深大基坑，除基坑支護外，卵石層與不透水砂巖層之間的裂隙水成為深基坑支護的難點。依據(jù)上述地質(zhì)情況、現(xiàn)有兩種基坑技術(shù)方案:
(I)地下連續(xù)墻施工方案；(2)復(fù)合土釘墻支護。
[0004](I)地下連續(xù)墻施工方案。地下連續(xù)墻既可以作為基坑的支護結(jié)構(gòu)，又起到了止水作用，安全系數(shù)較高，但是工程造價較高(基坑支護成本過億元)，工期較長。尤其是地下連續(xù)墻施工需要大型專業(yè)施工機械和專業(yè)人員，而大型專業(yè)施工機械和專業(yè)人員不好找，如果當(dāng)?shù)睾椭苓叺貐^(qū)無此施工機械和人員，勢必要從沿海開放城市調(diào)集專業(yè)施工機械和人員，施工成本特別的高。
[0005](2)復(fù)合土釘墻支護。此方案比較經(jīng)濟，造價低，但復(fù)合土釘墻對限制基坑變形作用不明顯，只適合于基坑開挖深度在12m左右的深基坑，對15m以上的深大基坑限制基坑變形作用不明顯，并且對周邊已建成建筑物的結(jié)構(gòu)安全有較大影響，危險系數(shù)高。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的目的是提供一種排樁和止水樁深基坑支護體系，要解決在具有透水層和不透水層間裂隙水的地基條件下、并且在15m以上的深大基坑中、如何更便宜安全的進行基坑支護的技術(shù)問題。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:一種排樁和止水樁深基坑支護體系，設(shè)置在深度大于15米的基坑中，并且該基坑外側(cè)的土方結(jié)構(gòu)由上至下依次為雜填土層、卵石層和不透水砂巖層，其特征在于:該排樁和止水樁深基坑支護體系包括間隔設(shè)置的排樁，設(shè)置在排樁樁頂?shù)臉俄敼诹?，以及設(shè)置在相鄰兩排樁之間的止水樁。
[0008]所述排樁是鋼筋混凝土支護樁，所述樁頂冠梁是鋼筋混凝土冠梁，所述止水樁是素混凝土樁，素混凝土樁的下端插在基坑的坑底下方，并且素混凝土樁靠基坑的一側(cè)與相鄰兩排樁之間還噴射有細(xì)石混凝土護壁。
[0009]所述鋼筋混凝土支護樁、素混凝土樁和細(xì)石混凝土護壁還通過鋼腰梁和預(yù)應(yīng)力錨索與基坑外側(cè)的土方加固連接，所述鋼腰梁由上層鋼腰梁、中層鋼腰梁和下層鋼腰梁組成，所述預(yù)應(yīng)力錨索由上層預(yù)應(yīng)力錨索、中層預(yù)應(yīng)力錨索和下層預(yù)應(yīng)力錨索組成。
[0010]所述上層鋼腰梁設(shè)置在基坑的卵石層位置，上層預(yù)應(yīng)力錨索的一端與上層鋼腰梁連接，上層預(yù)應(yīng)力錨索的另一端穿過細(xì)石混凝土護壁和素混凝土樁后、錨固在卵石層中。
[0011]所述中層鋼腰梁設(shè)置在基坑的卵石層位置，中層預(yù)應(yīng)力錨索的一端與中層鋼腰梁連接，中層預(yù)應(yīng)力錨索的另一端穿過細(xì)石混凝土護壁和素混凝土樁后、又穿過卵石層、最后錨固在不透水砂巖層中。
[0012]所述下層鋼腰梁設(shè)置在基坑的不透水砂巖層位置，下層預(yù)應(yīng)力錨索的一端與下層鋼腰梁連接，下層預(yù)應(yīng)力錨索的另一端穿過細(xì)石混凝土護壁和素混凝土樁后、錨固在不透水砂巖層中。
[0013]優(yōu)選的，所述鋼腰梁由兩根槽鋼背對背連接而成。
[0014]優(yōu)選的，所述中層預(yù)應(yīng)力錨索的錨固段完全處在不透水砂巖層中。
[0015]優(yōu)選的，所述預(yù)應(yīng)力錨索與水平面成15°的夾角。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比本實用新型具有以下特點和有益效果:
[0017]本實用新型采用排樁預(yù)應(yīng)力錨索+止水樁止水的施工方案，一方面利用排樁和預(yù)應(yīng)力錨索有效限制基坑變形，另一方面利用止水樁止水，阻止地下水對基坑坑壁的不利影響，從而保證基坑開挖的安全和周邊建筑物的安全，同時保證造價相對低廉。
[0018]本實用新型設(shè)定了上中下三道鋼腰梁和預(yù)應(yīng)力錨索，并確定了它們的位置，這種結(jié)構(gòu)可最大限度的確保在具有透水層和不透水層間裂隙水的地基條件下，開挖15m以上的深大基坑及其和周邊建筑物的安全。
[0019]本實用新型涉及的排樁施工機械、止水樁施工機械、以及預(yù)應(yīng)力錨索施工機械比較常見，數(shù)量較多，人員充足，施工技術(shù)成熟，既可以有效保證工程順利實施(施工安全系數(shù)高)，又保證了施工造價也適中，可成為其他地區(qū)解決透水層和不透水層間的裂隙水問題的參考依據(jù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細(xì)的說明。
[0021]圖1是本實用新型的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2是本實用新型的立面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3是預(yù)應(yīng)力錨索的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]附圖標(biāo)記:1 一鋼筋混凝土支護樁、2 —素混凝土樁、3 —細(xì)石混凝土護壁、4 一鋼筋混凝土冠梁、5 —上層鋼腰梁、6 —上層預(yù)應(yīng)力錨索、7 —上層預(yù)應(yīng)力錨索的錨頭、8 —中層鋼腰梁、9 一中層預(yù)應(yīng)力錨索、10 —中層預(yù)應(yīng)力錨索的錨頭、11 一下層鋼腰梁、12 —下層預(yù)應(yīng)力錨索、13 —下層預(yù)應(yīng)力錨索的錨頭、14 一雜填土層、15 —卵石層、16 —不透水砂巖層。

【具體實施方式】
[0025]實施例參見圖1-3所示，這種排樁和止水樁深基坑支護體系，設(shè)置在深度大于15米的基坑中，并且該基坑外側(cè)的土方結(jié)構(gòu)由上至下依次為雜填土層14、卵石層15和不透水砂巖層16。
[0026]該排樁和止水樁深基坑支護體系包括間隔設(shè)置的排樁，設(shè)置在排樁樁頂?shù)臉俄敼诹?，以及設(shè)置在相鄰兩排樁之間的止水樁。
[0027]所述排樁是鋼筋混凝土支護樁I，所述樁頂冠梁是鋼筋混凝土冠梁4，所述止水樁是素混凝土樁2，素混凝土樁2的下端插在基坑的坑底下方，并且素混凝土樁2靠基坑的一側(cè)與相鄰兩排樁之間還噴射有細(xì)石混凝土護壁3 (加強防水效果)。
[0028]所述鋼筋混凝土支護樁1、素混凝土樁2和細(xì)石混凝土護壁3還通過鋼腰梁和預(yù)應(yīng)力錨索(包括預(yù)應(yīng)力錨索)與基坑外側(cè)的土方加固連接。
[0029]本實施例中，鋼腰梁由兩根槽鋼背對背連接而成，預(yù)應(yīng)力錨索與水平面成15°的夾角。
[0030]所述鋼腰梁由上層鋼腰梁5、中層鋼腰梁8和下層鋼腰梁11組成，所述預(yù)應(yīng)力錨索由上層預(yù)應(yīng)力錨索6、中層預(yù)應(yīng)力錨索9和下層預(yù)應(yīng)力錨索12組成。
[0031]所述上層鋼腰梁5設(shè)置在基坑的卵石層15位置，上層預(yù)應(yīng)力錨索6的一端與上層鋼腰梁5連接，上層預(yù)應(yīng)力錨索的另一端穿過細(xì)石混凝土護壁3和素混凝土樁2后、錨固在卵石層15中。
[0032]所述中層鋼腰梁8設(shè)置在基坑的卵石層15位置，中層預(yù)應(yīng)力錨索9的一端與中層鋼腰梁8連接，中層預(yù)應(yīng)力錨索9的另一端穿過細(xì)石混凝土護壁3和素混凝土樁2后、又穿過卵石層15、最后錨固在不透水砂巖層16中。本實施例中，中層預(yù)應(yīng)力錨索9的錨固段完全處在不透水砂巖層16中。
[0033]所述下層鋼腰梁11設(shè)置在基坑的不透水砂巖層16位置，下層預(yù)應(yīng)力錨索12的一端與下層鋼腰梁11連接，下層預(yù)應(yīng)力錨索12的另一端穿過細(xì)石混凝土護壁3和素混凝土樁2后、錨固在不透水砂巖層16中。
[0034]以某試驗工程為例，該工程總建筑面積133707平方米，其中:地上建筑由北塔樓(25層、高99.55米，屋頂造型頂端126.40米)和南塔樓(27層、高99.55米、屋頂造型頂端126.40米)及兩塔樓中部5層建筑和南側(cè)7層建筑四部分組成，功能包括商業(yè)、餐飲、辦公及酒店式辦公，地上總建筑面積為96152平方米；地下部分共三層總建筑面積為37555平方米。
[0035]該工程基坑深度為19.50m，基坑面積13668平方米。地質(zhì)特點是地層中卵石層中蘊藏豐富的地下水，而卵石層下是深達(dá)幾十米的不透水砂巖層。卵石層和不透水的砂巖層基本位于-10.0Om左右。
[0036]該工程采用本實用新型+管井降水的施工方案。一方面利用本實用新型有效限制基坑變形，另一方面利用管井降水、止水樁止水，阻止地下水對基坑坑壁的不利影響，從而保證基坑開挖的安全和周邊建筑物的安全。而且上述施工方案涉及的排樁、止水樁施工機械，預(yù)應(yīng)力錨索施工機械、管井降水機械數(shù)量較多，人員充足，施工技術(shù)成熟，可有效保證工程順利實施，造價也適中。
[0037]該工程采用本實用新型+管井降水的施工方案，為今后同類型工程施工提供了范例，工程中獲取的施工經(jīng)驗，也為今后同類型工程的深基坑支護設(shè)計提供參考和依據(jù)。
[0038]該工程中，排樁上設(shè)置磚墻支擋結(jié)構(gòu)，以保證場地的使用范圍。排樁的樁徑1000mm,混凝土強度等級C30，保護層厚度50mm，樁間距1.8m,縱筋采用HRB400級鋼筋，箍筋采用HRB335級鋼筋，排樁的嵌固深度由計算確定。排樁樁頂?shù)匿摻罨炷凉诹旱幕炷翉姸鹊燃塁30，樁身設(shè)的上層鋼腰梁5、中層鋼腰梁8和下層鋼腰梁11為槽鋼橫梁。
[0039]該工程中，預(yù)應(yīng)力錨索為預(yù)應(yīng)力錨索成孔，孔徑150mm，傾角15°，設(shè)置于相鄰兩鋼筋混凝土支護樁之間，間距900mm。預(yù)應(yīng)力錨索材料選用預(yù)應(yīng)力I X 7鋼絞線，1860MPa,預(yù)應(yīng)力錨索鎖定采用錨具和鋼墊板。預(yù)應(yīng)力錨索灌漿采用M20級水泥漿，并摻加早強、膨脹外加劑。
[0040]該工程中，掛網(wǎng)及噴射細(xì)石混凝土護壁3，基坑坑壁鋼筋網(wǎng)為雙向Φ6.5@250X250mm，加強筋2Φ14πιπι，水平向通長布置。噴射的細(xì)石混凝土護壁厚度80mm，噴射的細(xì)石混凝土的強度等級C20。
[0041 ] 該工程的降水、止水設(shè)計如下。
[0042]1、管井井點降水。降水井布設(shè)間距14.0m，考慮地下水迎水面加密間距12.0m，在基坑周邊布設(shè)40眼降水井，井深按深入風(fēng)化砂巖層內(nèi)3.5m控制,確定降水井井深為15.0m,成孔直徑800_，井管直徑350_。管井井點形成穩(wěn)定的降水漏斗，盡可能切斷外圍水源對基坑的補給，使基坑形成封閉狀態(tài)。
[0043]2、管井成孔采用沖擊成孔，井管安裝后必須洗井，保持濾網(wǎng)通暢；過濾器長度取
7.5m,即三節(jié)井管長度，要求其孔隙率在30%以上，包網(wǎng)采用金屬網(wǎng)或尼龍網(wǎng)，網(wǎng)與管壁間必須墊肋，高度不小于6mm，卵石層濾管外包20、30目濾網(wǎng)各一層、砂巖層濾管外包60目濾網(wǎng)兩層；井管外濾料厚度不小于200mm，濾料用磨圓度較好的礫石，從井底填至井口下
2.0?2.5m左右，上部用粘土封好。要求對井管管底進行密封。
[0044]3、抽降方法:可根據(jù)現(xiàn)場具體實際情況，為加速降水，先期可采用抽水，視降水效果后期可采用間斷性抽水。
[0045]4、坑內(nèi)明排降水?；娱_挖后，根據(jù)坑內(nèi)積水情況，在基坑坑底四周設(shè)置500mm(長)X500mm (寬)XlOOOmm (深)大小集水坑，間距30m，采用磚砌、MlO水泥砂漿抹面。同時，順基坑坡底四周設(shè)置300mm (寬)X300mm (深)大小排水明溝，磚砌、MlO水泥砂漿抹面，溝底坡度取0.5% ;溝內(nèi)充填30?50mm干凈卵石形成盲溝，將基坑滲水引入集水坑內(nèi)，由集水坑抽至沉砂池排出。
[0046]5、止水樁止水。相鄰兩根鋼筋混凝土支護樁I之間設(shè)置一根止水樁，從而能達(dá)到坑壁止水和樁間土防護的雙層目的，素混凝土樁強度等級C20。一方面考慮基坑開挖后，止水樁樁底不暴露坑底以上，另一方面防止少量滲水影響崩解砂巖，所以止水樁考慮構(gòu)造要求，需要插入坑底2000mm。
[0047]所述鋼筋混凝土支護樁I與素混凝土樁2成孔如下。
[0048]1、旋挖鉆機成孔形狀均勻規(guī)則，施工中嚴(yán)格控制泥漿比重，保證泥漿護壁的質(zhì)量，防止出現(xiàn)塌孔和擴孔。特別是在卵石層中鉆進，還要確保泥漿面的水位高度，保證水位壓力，阻止卵石層塌孔。支護樁一旦出現(xiàn)塌孔或擴孔，增加了支護樁局部樁身尺寸，止水樁就不能與支護樁嵌擠擠密，止水就出現(xiàn)局部薄弱點。
[0049]2、鋼筋混凝土支護樁I與素混凝土樁2成孔，要經(jīng)常觀察鉆孔垂直度偏差，出現(xiàn)偏差及時調(diào)整，保證支護樁與止水樁相互嵌擠擠密。
[0050]3、素混凝土樁2成孔，要根據(jù)支護樁清鑿樁頭后的實際位置，進行調(diào)整。
[0051]所述預(yù)應(yīng)力錨索的設(shè)置要點如下。
[0052]1、上層預(yù)應(yīng)力錨索6全部穿越卵石層，一定要確保本段落內(nèi)的降水效果，孔內(nèi)要干燥。否則濕潤的細(xì)砂會影響預(yù)應(yīng)力鋼絞線的穿進，縮短自由段長度，而且更會影響錨固段的注漿質(zhì)量，最終影響張拉質(zhì)量。
[0053]2、預(yù)應(yīng)力錨索成孔過程中，如若進入不透水砂巖層16 (細(xì)砂層、粉砂層)，特別是錨固段在不透水砂巖層16中時，必須加長孔深，錨固段要完全處于不透水砂巖層16中，保證錨固段的注漿長度及質(zhì)量。
[0054]3、卵石層中的預(yù)應(yīng)力錨索注漿，一定要保證孔口流出的漿體稠度與注入漿體稠度一致時，方可停止注漿。卵石層中，卵石孔隙較大，漿體順孔隙透出較多，一般卵石層中，注漿量要達(dá)到設(shè)計量的3至5倍，甚至更多。
【權(quán)利要求】
1.一種排樁和止水樁深基坑支護體系，設(shè)置在深度大于15米的基坑中，并且該基坑外側(cè)的土方結(jié)構(gòu)由上至下依次為雜填土層(14)、卵石層(15)和不透水砂巖層(16)，其特征在于:該排樁和止水樁深基坑支護體系包括間隔設(shè)置的排樁，設(shè)置在排樁樁頂?shù)臉俄敼诹?，以及設(shè)置在相鄰兩排樁之間的止水樁； 所述排樁是鋼筋混凝土支護樁(I )，所述樁頂冠梁是鋼筋混凝土冠梁(4)，所述止水樁是素混凝土樁(2)，素混凝土樁(2)的下端插在基坑的坑底下方，并且素混凝土樁(2)靠基坑的一側(cè)與相鄰兩排樁之間還噴射有細(xì)石混凝土護壁(3)； 所述鋼筋混凝土支護樁(I )、素混凝土樁(2)和細(xì)石混凝土護壁(3)還通過鋼腰梁和預(yù)應(yīng)力錨索與基坑外側(cè)的土方加固連接，所述鋼腰梁由上層鋼腰梁(5)、中層鋼腰梁(8)和下層鋼腰梁(11)組成，所述預(yù)應(yīng)力錨索由上層預(yù)應(yīng)力錨索(6)、中層預(yù)應(yīng)力錨索(9)和下層預(yù)應(yīng)力錨索(12)組成； 所述上層鋼腰梁(5)設(shè)置在基坑的卵石層(15)位置，上層預(yù)應(yīng)力錨索的一端與上層鋼腰梁(5)連接，上層預(yù)應(yīng)力錨索的另一端穿過細(xì)石混凝土護壁(3)和素混凝土樁(2)后、錨固在卵石層(15)中； 所述中層鋼腰梁(8)設(shè)置在基坑的卵石層(15)位置，中層預(yù)應(yīng)力錨索(9)的一端與中層鋼腰梁(8)連接，中層預(yù)應(yīng)力錨索(9)的另一端穿過細(xì)石混凝土護壁(3)和素混凝土樁(2)后、又芽過卵石層(15)、最后鋪固在不透水砂巖層(16)中； 所述下層鋼腰梁(11)設(shè)置在基坑的不透水砂巖層(16)位置，下層預(yù)應(yīng)力錨索(12)的一端與下層鋼腰梁(11)連接，下層預(yù)應(yīng)力錨索(12)的另一端穿過細(xì)石混凝土護壁(3)和素混凝土樁(2)后、錨固在不透水砂巖層(16)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排樁和止水樁深基坑支護體系，其特征在于:所述鋼腰梁由兩根槽鋼背對背連接而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排樁和止水樁深基坑支護體系，其特征在于:所述中層預(yù)應(yīng)力錨索(9)的錨固段完全處在不透水砂巖層(16)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排樁和止水樁深基坑支護體系，其特征在于:所述預(yù)應(yīng)力錨索與水平面成15°的夾角。
【文檔編號】E02D17/04GK203960880SQ201420403643
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月22日
【發(fā)明者】黃偉, 章勇 申請人:北京城建建設(shè)工程有限公司