一种上柔下刚的深基坑支护体系的制作方法

本实用新型涉及建筑工程领域，特别是一种上柔下刚的深基坑支护体系。

背景技术：

随着我国城市化进程的加快，城市地下空间的开发利用越来越受到重视，基坑工程不断朝着特大超深方向发展。随着基坑深度的不断增加，单一放坡、土钉墙等支护形式已经不能满足基坑安全的需要，超深基坑支护形式目前常选择挡土（水）结构+支锚结构。在深基坑施工中，为了基坑开挖顺利进行，需大量抽排地下水降低坑内地下水位。随着人们环保意识的增强以及水资源的短缺，越来越多城市不提倡基坑降水，而是建议采取止水措施。通过止水帷幕阻断基坑内外水力联系，基坑内侧根据施工需要设置疏干井，基坑外侧水位变化影响较小。

对于上述支护结构，对于高承压水地区，基坑开挖深度低于承压水层时，若采用柔性支锚结构会打穿承压水层，造成水压力的释放，从而造成以下后果：1、承压水通过钻孔渗出，影响施工；2、造成主动区土层抗剪强度下降，不利于支护体系的稳定；3、若承压水水压力很大，打穿后有可能形成管涌，造成基坑周边建筑物或道路产生沉降等。对于高承压水地区的深基坑支护，多全部采用刚性支锚结构进行支护。若全部采用刚性支锚结构，支撑的布置不便于土方开挖，施工进度慢，不利于工期，且材料浪费、成本高。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种上柔下刚的深基坑支护体系，要解决在高承压水地区采用柔性支锚结构存在影响施工、不利于支护体系的稳定和造成基坑周边建筑物或道路产生沉降的技术问题以及采用刚性支锚结构不便于土方开挖、施工进度慢，材料浪费和成本高的技术问题。

为实现上述目的，实用新型采用如下技术方案。

一种上柔下刚的深基坑支护体系，用于支护周围有承压水层的基坑，包括有竖向支护构件、柔性拉锚构件、刚性支撑构件和立柱；所述竖向支护构件沿基坑的边缘布置；其中，竖向支护构件的下端插入基坑底部土体中；竖向支护构件的顶端至基坑侧壁顶部的距离不超过1m；所述柔性拉锚构件倾斜拉设在竖向支护构件的上部；该柔性拉锚构件至少有两排，呈梅花形或者矩形布置；该柔性拉锚构件的一端连接在竖向支护构件上，柔性拉锚构件的另一端锚固在柔性拉锚构件背部的土体中；所述刚性支撑构件水平支设在竖向支护构件的下部；该刚性支撑构件至少有两排，沿竖向间隔布置；其中，每排刚性支撑构件在同一水平面纵横交叉设置；最下排刚性支撑构件与基坑底部之间的间距不小于3m，最上排刚性支撑构件设置在与承压水层水面相对应的区域内，并且最下排柔性拉锚构件与承压水层水面之间的间距不小于500mm；所述立柱有一组，间隔设置在刚性支撑构件与基坑之间；其中，立柱的底端插入基坑底部的桩基中，并且插入深度不小于3m。

优选的，所述竖向支护构件为支护桩或者为地下连续墙；所述柔性拉锚构件为预应力锚杆或者为注浆花管或者为土钉；所述刚性支撑构件为钢支撑或者混凝土支撑或者逆作法施工的楼板。

优选的，相邻两排柔性拉锚构件之间的间距为1m～4m；同一排柔性拉锚构件中，相邻两根柔性拉锚构件之间的间距为1m～2m；所述柔性拉锚构件的倾斜角度为5～25°。

优选的，所述柔性拉锚构件为预应力锚杆时，每根柔性拉锚构件均由锚固段和自由段构成；其中，自由段为钢绞线或者为钢筋，且其长度不小于5m；锚固段为钢绞线或者钢筋和包裹在外侧的水泥构成，柔性拉锚构件上方覆土层厚度不小于4m.

优选的，在竖向支护构件上、对应每排柔性拉锚构件设置位置处设有钢腰梁；所述柔性拉锚构件的端部通过锚具固定在钢腰梁上。

优选的，相邻两排刚性支撑构件之间的间距为3m～8m；当所述刚性支撑构件为钢支撑或者混凝土支撑时，同一排刚性支撑构件中，相邻两根刚性支撑构件之间的间距为4m～9m。

优选的，在竖向支护构件上、对应每排刚性支撑构件设置位置处设有混凝土腰梁；所述刚性支撑构件的端部与混凝土腰梁连接。

优选的，在竖向支护构件的顶部、沿基坑的侧壁设置有冠梁。

与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果。

1、本实用新型中的上柔下刚的深基坑支护体系针对基坑开挖范围内存在承压水层，采用柔性拉锚构件会产生影响施工、不利于支护体系稳定、甚至引起基坑周边建筑物或道路沉降的情况，承压水层及以下采用刚性支撑构件，满足高承压水地区深基坑支护需求，既经济合理、施工方便，又安全可靠。

2、本实用新型为了更好地满足高承压水地区基坑开挖深度低于承压水层，基坑下部无柔性支锚结构施工条件的深基坑支护需求，设计了一种上柔下刚的深基坑支护体系；该支护体系包括竖向支护构件、柔性拉锚构件和刚性支撑构件组成，基坑上部采用柔性支锚结构，有利于土方开挖，工期短、成本低；基坑下部采用刚性支锚结构，避免柔性支锚结构打穿承压水层，且坑底附近支护结构弯矩较大，采用刚性支锚结构有利于增强整体支护体系的稳定性。

3、本实用新型中上柔下刚的深基坑支护体系，经济高效，施工简便，优势明显，相比全柔性支护体系，上柔下刚支护体系稳定性好，基坑变形小，安全度高；相比全刚性支护体系，上柔下刚支护体系造价低，土方开挖方便，工期短。

附图说明

下面结合附图对实用新型做进一步详细的说明。

图1是本实用新型的步骤二施工完成后的结构示意图。

图2是本实用新型的步骤三施工完成后的结构示意图。

图3是本实用新型的步骤五施工完成后的结构示意图。

图4是本实用新型的步骤六施工完成后的结构示意图。

图5是本实用新型的步骤七施工完成后的结构示意图。

图6是本实用新型的步骤九施工完成后的结构示意图。

图7是本实用新型的步骤十施工完成后的结构示意图。

附图标记：1－竖向支护构件、2－柔性拉锚构件、2.1－锚固段、2.2－自由段、3－刚性支撑构件、4－立柱、5－基坑、6－桩基、7－钢腰梁、8－混凝土腰梁、9－冠梁、10－承压水层。

具体实施方式

如图1-7所示，这种上柔下刚的深基坑支护体系，用于支护周围有承压水层10的基坑5，包括有竖向支护构件1、柔性拉锚构件2、刚性支撑构件3和立柱4；所述竖向支护构件1沿基坑5的边缘布置；其中，竖向支护构件1的下端插入基坑5底部土体中；竖向支护构件1的顶端至基坑5侧壁顶部的距离不超过1m，否则应采取支护或挡土措施；所述柔性拉锚构件2倾斜拉设在竖向支护构件1的上部；该柔性拉锚构件2至少有两排，呈梅花形或者矩形布置；该柔性拉锚构件2的一端连接在竖向支护构件1上，柔性拉锚构件2的另一端锚固在柔性拉锚构件2背部的土体中；所述刚性支撑构件3水平支设在竖向支护构件1的下部；该刚性支撑构件3至少有两排，沿竖向间隔布置；其中，每排刚性支撑构件3在同一水平面纵横交叉设置；最下排刚性支撑构件3与基坑5底部之间的间距不小于3m，最上排刚性支撑构件3设置在与承压水层10水面相对应的区域内，在承压水层10水面上下1～2m的范围内，并且最下排柔性拉锚构件2与承压水层10水面之间的间距不小于500mm，最下排柔性拉锚构件2与最上排刚性支撑构件3之间的间距为2~4m；所述立柱4有一组，间隔设置在刚性支撑构件3与基坑5之间；其中，立柱4的底端插入基坑5底部的桩基6中，并且插入深度不小于3m。

本实施例中，基坑5的侧壁为直壁。

当然在其他实施例中，在基坑5的上部会进行放坡，基坑5的侧壁为直壁和放坡段构成，此时竖向支护构件1的顶端至基坑5直壁顶部的距离不超过1m。

本实施例中，所述竖向支护构件1为支护桩或者为地下连续墙；其中，支护桩为混凝土灌注桩或者型钢桩或者钢板桩或者SMW工法桩或者高压旋喷桩；所述柔性拉锚构件2为预应力锚杆或者为注浆花管或者为土钉；所述刚性支撑构件3为钢支撑或者混凝土支撑或者逆作法施工的楼板。

本实施例中，竖向支护构件1的下端插入基坑5底部土体中的长度除满足稳定性要求外，尚不宜小于0.2h，h为基坑5的深度。

本实施例中，相邻两排柔性拉锚构件2之间的间距为1m～4m；同一排柔性拉锚构件2中，相邻两根柔性拉锚构件2之间的间距为1m～2m；所述柔性拉锚构件2的倾斜角度为5～25°。

本实施例中，所述柔性拉锚构件2为预应力锚杆时，每根柔性拉锚构件2均由锚固段2.1和自由段2.2构成；其中，自由段2.2为钢绞线或者为钢筋，且其长度不小于5m；锚固段2.1为钢绞线或者钢筋和包裹在外侧的水泥构成，柔性拉锚构件2上方覆土层厚度不小于4m。

本实施例中，在竖向支护构件1上、对应每排柔性拉锚构件2设置位置处设有钢腰梁7；所述柔性拉锚构件2的端部通过锚具固定在钢腰梁7上。

本实施例中，相邻两排刚性支撑构件3之间的间距为3m～8m；当所述刚性支撑构件3为钢支撑或者混凝土支撑时，同一排刚性支撑构件3中，相邻两根刚性支撑构件3之间的间距为4m～9m。

本实施例中，在竖向支护构件1上、对应每排刚性支撑构件3设置位置处设有混凝土腰梁8；所述刚性支撑构件3的端部与混凝土腰梁8连接。

本实施例中，所述立柱4一般设置在一组沿竖向对应布置的刚性支撑构件3的底部或者布置在横纵刚性支撑构件3的交汇点处，立柱4的顶部不超过最上排刚性支撑构件3的顶部，并且立柱4之间间距不宜大于15m。

本实施例中，在竖向支护构件1的顶部、沿基坑5的侧壁设置有冠梁9。

这种上柔下刚的深基坑支护体系的施工方法，包括步骤如下。

步骤一，根据分界原则，确定柔性拉锚构件2和刚性支撑构件3的支护范围。

步骤二，在基坑5的边缘按预设竖向支护构件1的位置施工竖向支护构件1，并根据具体竖向支护构件1的类型选择具体的施工机械和施工工艺。

步骤三，施工立柱4底部的桩基6和立柱4，施工机械及施工工艺根据现场地质条件选择。

步骤四，从地面向下开挖基坑5的土方至第一道柔性拉锚构件2的施工作业面处，按设计位置及间距施工钻孔。

步骤五，施工第一道柔性拉锚构件2，待强度达到设计要求后向下开挖基坑5的土方。

步骤六，重复步骤四和五的过程，依次施工至最后一道柔性拉锚构件2。

步骤七，继续向下开挖基坑5的土方至第一道刚性支撑构件3的施工作业面处，并清理竖向支护构件1的表面。

步骤八，施工第一道刚性支撑构件3及混凝土腰梁8，待强度达到设计要求后继续向下基坑5的土方。

步骤九，重复步骤七和八的过程，依次施工至最后一道刚性支撑构件3。

步骤十，开挖至基坑5的底部，施工基础和主体结构，由下向上依次拆除刚性支撑构件3（逆作法施工不需拆除）和柔性拉锚构件2（如需要）。

本实施例中，步骤一中所述柔性拉锚构件2与刚性支撑构件3的分界原则为：对于高承压水地区，柔性拉锚构件2设置在承压水层10以上区域中，且与承压水层10之间的间距至少为500mm，承压水层10及以下区域采用刚性支撑构件3。

上述实施例并非具体实施方式的穷举，还可有其它的实施例，上述实施例目的在于说明实用新型，而非限制实用新型的保护范围，所有由实用新型简单变化而来的应用均落在实用新型的保护范围内。