基坑无支撑分级开挖支护结构的制作方法

1.本实用新型涉及土木工程施工技术领域，特别涉及一种基坑无支撑分级开挖支护结构。


背景技术：

2.近些年，国内进行了软土中无支撑支护技术的尝试，常用的有悬臂排桩、放坡、双排桩、预留反压土等支护方法。其中，水泥土重力式围护墙是采用深层搅拌机就地将土和输入的水泥浆或者石灰强行搅拌，形成连续搭接的水泥土柱状加固体挡墙，它充分利用了水泥土的强度和防渗水性能,既是挡土墙又是防渗帷幕。
3.水泥土重力式围护墙可近似看作软土地基中的刚性墙体，其变形主要表现为墙体水平平移、墙顶前倾、墙底前滑以及几种变形的叠加等。水泥土重力式围护墙的破坏形式主要有以下几种：由于墙体入土深度不够，或由于墙底土体太软弱，抗剪强度不够等原因，导致墙体及附近土体整体滑移破坏，基底土体隆起；由于墙体后侧发生挤土施工、基坑边堆载、重型施工机械作用等引起墙体后侧土压力增加，或者由于墙体抗倾覆稳定性不够，导致墙体倾覆；由于墙体前被动区土体强度较低、设计抗滑稳定性不够，导致墙体变形过大或整体刚性移动；当设计墙体抗压强度、抗剪强度或抗拉强度不够，或者由于施工质量达不到设计要求时，导致墙体压、剪或拉等破坏。


技术实现要素：

4.针对现有软土无支撑支护技术中水泥土重力式围护墙易发生变形的问题。
5.本实用新型的目的是提供一种基坑无支撑分级开挖支护结构。
6.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基坑无支撑分级开挖支护结构，它包括沿基坑外侧周向设置的多个支护组件，所述支护组件包括至少一个土体承托桩、至少一个连接拉杆及锚拉装置，至少一个土体承托桩由上至下依次倾斜且间隔设置于基坑外侧土体内，土体承托桩的底端连接于基坑围护结构，土体承托桩的顶端通过连接拉杆与基坑围护结构顶部的冠梁连接。
7.本实用新型的基坑无支撑分级开挖支护结构，它包括至少一层土体承托桩，至少一个连接拉杆及锚拉装置，在坑外倾斜搭设第一层土体承托桩，第一层土体承托桩底端连接于基坑围护结构，其另一端通过连接拉杆一与基坑围护结构顶部的冠梁连接，在第一层土体开挖过程中，基坑围护结构与第一层土体承托桩之间区域的土体形成一个三角形楔体，当土体产生向坑内的滑动位移时，第一层土体承托桩、连接拉杆一和锚拉装置构成的支撑框架锚固于第一层土体承托桩下部土体，提高了土体的抗滑能力，有效控制基坑围护结构墙体水平平移与向坑内倾斜，然后，在第一层土体承托桩外侧倾斜搭设第二层土体承托桩，第二层土体承托桩底端连接于基坑围护结构，其另一端通过连接拉杆二分别与第一层土体承托桩和冠梁连接，在第二层土体开挖过程中，第二层土体承托桩、连接拉杆二和锚拉装置构成的支撑框架锚固于第二土体承托桩下部土体，进一步控制基坑围护结构墙体水平
平移与向坑内倾斜，以此类推，直至完成基坑土体开挖；该基坑无支撑分级开挖支护结构，结合基坑土体分层分级开挖，充分利用基坑围护结构外侧土体自重，使得土体承托桩、连接拉杆和锚拉装置所构成的支撑框架锚固于土体承托桩底部土体，锚拉装置产生的锚拉力提高了垂直于土体承托桩表面的正压力，增大了土体承托桩与土体间的抗滑动摩擦力，有效提高了滑裂面的抗滑能力，减小墙体水平平移及向坑内倾斜，避免基坑围护结构墙体发生水平平移、墙顶前倾、墙底前滑以及几种变形的叠加的施工问题。
8.进一步的，所述土体承托桩具有粗糙表面。
9.进一步的，所述锚拉装置与土体承托桩呈一夹角设置。
10.进一步的，所述土体承托桩底端与基坑内相应层土体开挖完成面平齐。
11.进一步的，所述土体承托桩均沿土体滑裂面设置。
12.进一步的，它还包括加固结构，加固结构位于基坑内侧底部，并与支护组件的位置相对应。
13.所述基坑围护结构由钢管桩制成，且相邻钢管桩之间锁扣连接。
附图说明
14.图1至图4为本实用新型一实施例中基坑无支撑分级开挖支护结构施工过程的示意图。
15.图中标号如下：
16.基坑围护结构1；冠梁2；加固结构3；永久结构5；第一层土体承托桩11；连接拉杆一14；锚拉装置一15；第二层土体承托桩21；连接拉杆二24；锚拉装置二25。
具体实施方式
17.以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本实用新型技术方案的限制。
18.本实施例以具有三层地下结构的某建筑物的基坑工程为例，基坑土体分级开挖，同时在基坑外逐级设置支护结构，下面结合图1至图4说明本实用新型的基坑无支撑分级开挖支护结构，它包括沿基坑外侧周向设置的多个支护组件，支护组件包括第一层土体承托桩11、第二层土体承托桩21，连接拉杆一14、连接拉杆二24，锚拉装置一15和锚拉装置二25，第一层土体承托桩11和第二层土体承托桩21由上至下依次倾斜且间隔设置于基坑外侧土体内，第一层土体承托桩11和第二层土体承托桩21的底端连接于基坑围护结构1，第一层土体承托桩11的顶端通过连接拉杆一14与基坑围护结构1顶部的冠梁2连接，第二层土体承托桩21的顶端通过连接拉杆二24分别与第一层土体承托桩11和冠梁2连接，第一层土体承托桩11和第二层土体承托桩21的外侧(此处以远离基坑的一侧为外侧)分别连接有锚拉装置一15和锚拉装置二25。
19.本实用新型的基坑无支撑分级开挖支护结构，它包括至少一层土体承托桩，至少一个连接拉杆及锚拉装置，在坑外倾斜搭设第一层土体承托桩11，第一层土体承托桩11底端连接于基坑围护结构1，其另一端通过连接拉杆一14与基坑围护结构1顶部的冠梁2连接，
在第一层土体开挖过程中，基坑围护结构1与第一层土体承托桩11之间区域的土体形成一个三角形楔体，当土体产生向坑内的滑动位移时，第一层土体承托桩11、连接拉杆一14和锚拉装置构成的支撑框架锚固于第一层土体承托桩11下部土体，提高了土体的抗滑能力，有效控制基坑围护结构1墙体水平平移与向坑内倾斜，然后，在第一层土体承托桩11外侧倾斜搭设第二层土体承托桩21，第二层土体承托桩21底端连接于基坑围护结构1，其另一端通过连接拉杆二24分别与第一层土体承托桩11和冠梁2连接，在第二层土体开挖过程中，第二层土体承托桩21、连接拉杆二24和锚拉装置构成的支撑框架锚固于第二土体承托桩下部土体，进一步控制基坑围护结构1墙体水平平移与向坑内倾斜，以此类推，直至完成基坑土体开挖；该基坑无支撑分级开挖支护结构，结合基坑土体分层分级开挖，充分利用基坑围护结构1外侧土体自重，使得土体承托桩、连接拉杆和锚拉装置所构成的支撑框架锚固于土体承托桩底部土体，锚拉装置产生的锚拉力提高了垂直于土体承托桩表面的正压力，增大了土体承托桩与土体间的抗滑动摩擦力，有效提高了滑裂面的抗滑能力，减小墙体水平平移及向坑内倾斜，避免基坑围护结构1墙体发生水平平移、墙顶前倾、墙底前滑以及几种变形的叠加的施工问题。
20.进一步，第一层土体承托桩11和第二层土体承托桩21的表面均进行粗糙化处理，在土体承托桩上部滑动土体质量一定的情况下，能够有效增大土体承托桩与土体之间的摩擦系数。
21.如图1和图2所示，锚拉装置与土体承托桩呈一夹角设置，该夹角优选90度，锚拉装置垂直连接于土体承托桩，能够最大程度地提高锚拉装置的锚拉力。
22.如图3所示，第一层土体承托桩11底端与第一层土体开挖完成面平齐，第二层土体承托桩21底端与第二层土体开挖完成面平齐，当土体承托桩的底端与基坑内相应层土体开挖完成面平齐时，土体承托桩和连接拉杆构成的支撑框架能够对基坑围护结构1产生与水土压力方向相反的拉力，保证后续相应层土体开挖的安全实施，避免基坑围护结构1发生变形。
23.如图1和图2所示，第一层土体承托桩11和第二层土体承托桩21均沿土体滑裂面设置，滑裂面为两部分土体产生相对滑动的界面，土体承托桩通过与其连接的锚拉装置锚固于其下部土体，避免土体承托桩两侧土体发生滑移，导致整个土体强度被破坏而失稳。
24.本实用新型的基坑无支撑分级开挖支护结构还包括加固结构3，加固结构3位于基坑内侧底部，并与支护组件的位置相对应，加固结构3能够防止基坑土体开挖至坑底时，坑底被动土压力区域变形过大，通过坑底加固能够有效解决基坑围护结构1插入深度不足以及坑底土体强度较小等引起的坑底隆起等现象。
25.本实施例的基坑围护结构1采用免共振钢管桩施工，钢管桩之间采用锁扣形式连接，具有噪声小、振动弱、挤土效应小、对周边构筑物影响小、施工效率高等优点。
26.下面结合图1至图4说明本实用新型的基坑无支撑分级开挖支护结构的施工过程，步骤如下：
27.根据基坑开挖深度合理设定基坑分层开挖深度；
28.施工基坑围护结构1，基坑围护结构1顶部采用冠梁2连接形成整体，同时在坑底施工加固结构3；
29.如图1所示，根据第一层土体的力学参数，计算第一层土体开挖可能引起坑外土体
破坏的滑裂面，计算出滑裂面与地面的平均夹角
ɑ
，沿夹角
ɑ
在坑外倾斜搭设第一层土体承托桩11，第一层土体承托桩11底端连接于基坑围护结构1，其另一端通过连接拉杆一14与基坑围护结构1顶部的冠梁2连接，在第一层土体承托桩11外侧垂直连接锚拉装置；
30.如图2所示，第一层土体开挖完成后，根据基坑开挖实际监测数据及第二层土体底面以上土体的力学参数，计算第二层土体开挖过程中，坑外土体滑裂面与地面的平均夹角β，沿夹角β在坑外倾斜搭设第二层土体承托桩21，第二层土体承托桩21设置于第一层土体承托桩11底部，第二层土体承托桩21的底端连接于基坑围护结构1，其另一端通过连接拉杆二24与第一层土体承托桩11及冠梁2连接，在第二层土体承托桩21外侧垂直连接锚拉装置；
31.如图3所示，第二层土体开挖完成后，进行第三层土体开挖；
32.如图4所示，第三层土体开挖完成后，进行结构施工，基坑无支撑分级开挖支护结构可作为永久结构5的一部分或等永久结构5施工完成后进行拔桩回收。
33.基坑无支撑分级开挖支护结构回收施工顺序如下：
34.回收与第二层土体承托桩21连接的锚拉装置；
35.第二层土体承托桩21回收，回收过程中同步通过桩体注浆，减少地面沉降；
36.回收与第一层土体承托桩11连接的锚拉装置；
37.第一层土体承托桩11回收，回收过程中同步通过桩体注浆，减少地面沉降；
38.回收施工通过“由远及近、分级回收、同步注浆”的方式，有效控制桩体回收对周边环境的扰动。
39.上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求范围。