型鋼水泥土樁+易破除錨桿+自動監(jiān)測預(yù)警的深基坑支護方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及基坑支護術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種型鋼水泥土粧+易破除錨桿+自動監(jiān)測預(yù)警的深基坑支護方法，同時還涉及一種型鋼水泥土粧+易破除錨桿+自動監(jiān)測預(yù)警的深基坑支護系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著高層建筑的發(fā)展及城市地下空間的開發(fā)利用，基坑工程越來越多?；又ёo工程是一項關(guān)系到很多建筑工程的施工進度、安全的重要措施。完成復(fù)雜地質(zhì)條件下的深大基坑往往要付出非常高昂代價和很長的時間，是“最難啃的骨頭”之一?；又ёo又是一項臨時性的措施工程，地下室完成后回填，支護的使命也就隨之完成。但這短暫過程往往伴隨大量埋藏于地下的永久障礙(如鉆孔粧的鋼筋混凝土、錨桿的鋼筋鋼絞線等)，對未來可持續(xù)發(fā)展帶來隱患。我國一些地區(qū)則更是做出基坑支護結(jié)構(gòu)不能超出用地紅線的硬性規(guī)定，直接限制了普通鋼材、錨桿(索)的應(yīng)用。隨著國家對環(huán)境保護及資源節(jié)省的要求越來越高，實現(xiàn)基坑支護工程施工的綠色環(huán)保是大勢所趨。
[0003]現(xiàn)有專利對型鋼用于基坑支護的技術(shù)有所涉及。例如:
1、秦浩發(fā)明的一種深基坑內(nèi)置型鋼可拔式無筋灌注粧(ZL:CN201410007380)，包括型鋼和素混凝土，型鋼可回收并重復(fù)利用，同時提高施工效率。不足之處在于采用素混凝土作為粧內(nèi)回填料，其強度較高，在周邊土體內(nèi)遺留形成廢棄混凝土，影響后續(xù)地下工程建設(shè)。
[0004]2、何世鳴發(fā)明的一種長螺旋旋噴攪拌水泥土型鋼粧基坑止水支護方法(ZL:CN201210509637)，利用長螺旋鉆頭成孔，就地旋噴攪拌原狀土層與水泥漿，隨后插入型鋼等形成具有一定強度及抗?jié)B能力的水泥土型鋼粧粧體。優(yōu)點是能在一般土層中施工形成閉合連續(xù)的較高強度的粧墻體，型鋼、錨桿或內(nèi)支撐可回收重復(fù)利用。缺點在于成粧方法僅限應(yīng)用于軟硬適中的地層，對于流塑狀軟土、堅硬的粘土或砂礫地層以及風(fēng)化巖層等均不適應(yīng)。
[0005]3、何世鳴發(fā)明的人工挖孔水泥土型鋼粧基坑支護方法(ZL:CN201210509644),即采用人工挖出圓柱形粧孔，吊入型鋼后灌入水泥土漿液形成水泥土型鋼粧，粧頂設(shè)置連梁，基坑較深時采用內(nèi)支撐或可拆式錨桿進行復(fù)合支護，開挖時在基坑側(cè)面掛網(wǎng)噴射混凝土。本發(fā)明的優(yōu)點是適應(yīng)北方地區(qū)較硬土層，型鋼可回收，降價了成本。不足之處是人工挖孔方式不適應(yīng)有地下水的情況，并且在部分省區(qū)已被禁止；另外采用向孔內(nèi)灌入水泥土漿液的方法不利于施工效率的提升。
[0006]玻璃纖維錨桿(或玻璃鋼錨桿)是一種由樹脂和玻璃纖維復(fù)合而成的新型加固材料，具有強度高、質(zhì)量輕、抗沖擊等良好力學(xué)性能和耐腐蝕性能，其技術(shù)已趨于成熟。目前已成功應(yīng)用于煤礦巷道、半煤巖巷道支護，邊坡支護，巖面錨護等多個領(lǐng)域，但目前未檢索到玻璃纖維錨桿應(yīng)用于基坑支護工程的專利公開信息。其原因可能與玻璃纖維錨桿應(yīng)用于基坑支護時缺乏行之有效的信息反饋方法與手段有關(guān)，造成這種新技術(shù)目前在基坑支護工程的應(yīng)用非常謹慎。
[0007]監(jiān)測是保證基坑及周邊環(huán)境安全的必要手段。李仁民發(fā)明的一種基坑無線監(jiān)測報警裝置及其監(jiān)測方法(ZL:CN201010580674)涉及基坑工程無線自動監(jiān)測報警系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域，但其監(jiān)測預(yù)警沒有具體的方法或軟件處理系統(tǒng)。其他如李思鼎發(fā)明的無線式基坑自動監(jiān)測系統(tǒng)(ZL:CN201420426854),肖金球發(fā)明的深基坑綜合參數(shù)的無線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)(ZL:CN201410318451)，都側(cè)重于無線傳輸方式的改進，而對于關(guān)鍵監(jiān)測參數(shù)的低成本獲取方法及數(shù)據(jù)處理與預(yù)警反饋很少涉及。另外，由于錨桿是保證基坑安全的關(guān)鍵可調(diào)因素，現(xiàn)有的專利對錨桿的動態(tài)調(diào)整信息化沒有重點關(guān)注。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點和不足，是在于提供了一種型鋼水泥土粧+易破除錨桿+自動監(jiān)測預(yù)警的深基坑支護方法，該方法能重復(fù)利用大量鋼材，大大降價工程造價，避免殘留難破除的廢棄混凝土 ；實現(xiàn)基坑安全的實時監(jiān)測與預(yù)警，確保施工過程的安全，實現(xiàn)基于錨桿即時監(jiān)測與動態(tài)調(diào)整的信息化施工；成孔方法能適用于多種復(fù)雜地層。
[0009]本發(fā)明的另一個目的是在于提供了一種型鋼水泥土粧+易破除錨桿+自動監(jiān)測預(yù)警的深基坑支護系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，工序銜接簡單，尤其適合于較深、較大、周邊環(huán)境復(fù)雜、安全性要求很高的基坑工程支護。
[0010]為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施:
為此，本發(fā)明提出的方法和系統(tǒng)，綜合水泥土可回收型鋼支護和易破除錨桿的優(yōu)點，改進成孔方法以擴大方法的適用地層，同時加入實時監(jiān)測與預(yù)警平臺，可以顯著提高基坑的安全性，明顯降低施工成本，減少對環(huán)境的影響，從而產(chǎn)生良好的經(jīng)濟和社會效益。
[0011]—種型鋼水泥土粧+易破除錨桿+自動監(jiān)測預(yù)警的深基坑支護方法，其步驟是:
A、鉆機或反循環(huán)鉆機成孔:
可采用旋挖鉆機(任何一種均可)或反循環(huán)鉆機，從地表上開始鉆孔，在地基土中鉆到設(shè)計深度，形成鉆孔；
B、填充攪拌水泥土:
將鉆孔開挖出來的土料重新填入鉆孔內(nèi)，并采用水泥土攪拌粧機(任何一種均可)，在鉆孔中就地攪拌，邊攪拌邊加入水泥(水泥比例根據(jù)基坑深度、地層條件等由設(shè)計確定)，形成水泥土；
C、放置型鋼:
采用履帶式起重機(任何一種均可)將型鋼吊入充填了水泥攪拌土的鉆孔內(nèi)，形成型鋼水泥土粧，型鋼水泥土粧之間部分搭接；
D、施工易破除錨桿:
基坑開挖深度到達錨桿設(shè)計深度時，在基坑側(cè)壁的型鋼水泥土粧之間進行鉆孔，由上至下逐排施工玻璃纖維錨桿及安裝應(yīng)力傳感器和錨頭；
E、施工連梁:
在型鋼水泥土攪拌土粧之間施工連梁，第一排連梁與型鋼之間進行焊接或鎖定裝置進行連接，同時與第一排的錨頭連接，第二排、第三排的連梁分別與第二排、第三排的錨頭連接;
F、安裝地表土電感靜力水準(zhǔn)儀、傾斜傳感器及連接自動監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。
[0012]在基坑周邊地表安裝電感靜力水準(zhǔn)儀，隨著基坑開挖，在型鋼水泥土粧外側(cè)粧周上安裝傾斜傳感器，傾斜傳感器按2-3m間距隨基坑開挖深度增加而布設(shè)；
G、運行自動監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng):
將電感靜力水準(zhǔn)儀、傾斜傳感器、應(yīng)力傳感器連接至數(shù)據(jù)自動采集儀，采集的數(shù)據(jù)由監(jiān)測預(yù)警處理系統(tǒng)進行實時處理，進行實時預(yù)警，為錨桿動態(tài)調(diào)整提供信息化反饋。
[0013]—種型鋼水泥土粧+易破除錨桿+自動監(jiān)測預(yù)警的深基坑支護系統(tǒng)，它包括型鋼水泥土粧包括型鋼、水泥土、連梁，易破除錨桿包括玻璃纖維錨桿和錨頭，自動監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)包括Whmonisys-3.0監(jiān)測預(yù)警處理系統(tǒng)、WhdataAcq數(shù)據(jù)自動采集儀、電感靜力水準(zhǔn)儀、應(yīng)力傳感器、傾斜傳感器；其特征在于:自下而上，監(jiān)測預(yù)警處理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)自動采集儀連接，數(shù)據(jù)自動采集儀分別與電感靜力水準(zhǔn)儀、應(yīng)力傳感器、傾斜傳感器連接；電感靜力水準(zhǔn)儀與地表連接；應(yīng)力傳感器與玻璃纖維錨桿連接，玻璃纖維錨桿與錨頭連接，錨頭與連梁連接，第一連梁與型鋼連接；傾斜傳感器與粧周連接；粧周與水泥土連接，水泥土分別與型鋼、鉆孔和基坑側(cè)壁連接。
[0014]工作機理:
型鋼水泥土粧、連梁、易破除錨桿及自動監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)安裝完成后，形成了穩(wěn)定的基坑支護與預(yù)警系統(tǒng)；基坑不斷開挖過程中，基坑周邊的土體和水產(chǎn)生側(cè)向壓力，使支護粧和錨桿產(chǎn)生變形；型鋼水泥土粧起到懸臂支護和防滲墻的作用，連梁將型鋼水泥土粧連接起來，增大整體支護能力，而與連梁相連的易破除錨桿為連梁及型鋼水泥土粧提供拉力，阻止向基坑內(nèi)的傾斜或移動，從而形成基坑整體支護系統(tǒng)；分別安裝于地表、型鋼水泥土粧、玻璃纖維錨桿上的沉降、傾斜、應(yīng)力傳感器數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)自動采集儀實時采集，由監(jiān)測預(yù)警處理系統(tǒng)進行處理，及時判斷基坑工作狀態(tài)，并在出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)時進行報警，提醒相關(guān)方及時采取調(diào)整玻璃纖維錨桿數(shù)量與長度等措施，從而最大程度地為基坑安全穩(wěn)定提供物質(zhì)和信息保障，同時基坑回填后型鋼和傳感器的回收，以及易破除錨桿的失效，提高了基坑支護系統(tǒng)的可靠性、經(jīng)濟性和環(huán)保性。
[0015]本發(fā)明具有下列優(yōu)點和積極效果:
①粧的成孔方法能適用于砂礫或硬粘土地層、高地下水位地層、一般地層及弱、中風(fēng)化基巖，施工方便，結(jié)構(gòu)簡單，工序銜接簡單，不需要特殊復(fù)雜的施工工藝；
②鋼材及傳感器回收，節(jié)約了大量資源，大大降價工程造價；支護完成后避免殘留難破除的建筑垃圾；
③實現(xiàn)基坑安全的實時監(jiān)測與預(yù)警，確保施工過程的安全，實現(xiàn)基于錨桿即時監(jiān)測與調(diào)整的信息化施工；
④尤其適合于較深、較大、周邊環(huán)境復(fù)雜、安全性要求很高的城市深基坑支護工程。
[0016]某采用本發(fā)明的基坑支護工程，基坑面積8000m2，最大深度20m，采用Q345 63b工字型鋼，型鋼長度為20-27m，采用5排GFRP玻璃纖維錨桿采用，直徑28mm，設(shè)計抗拔力為20-30T，長15-20m?；庸ぷ鬟^程中，監(jiān)測的最大水平位移為35.6mm，最大沉降30.2mm，基坑施工過程中監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)對第2排的2根錨桿應(yīng)力超出控制值進行了即時預(yù)警，現(xiàn)場通過及時增加臨近的玻璃纖維錨桿長度3m和增設(shè)錨桿2根的措施后預(yù)警得到解除，整個施工過程中基坑保持了良好的穩(wěn)定性，工程造價也比常規(guī)支護方法降低約20%。
[0017]本發(fā)明在武漢市的應(yīng)用已經(jīng)達到5個深基坑工程，工程造價分別為420萬元、383萬元、928萬元、507萬元、1216萬元，根據(jù)業(yè)主方提供的技術(shù)經(jīng)濟比較數(shù)據(jù)，本發(fā)明為上述工程節(jié)省的工程造價分別約為83萬元、79萬元、240萬元、123萬元、321萬元，累計節(jié)省費用為846萬元。
【附圖說明】
[0018]圖1為一種型鋼水泥土粧+易破除錨桿+自動監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的平面示意圖。
[0019]圖2為一種型鋼水泥土粧+易破除錨桿+自動監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的立面示意圖。
[0020]圖中:
00一地表，01—地基土，02—基坑壁；03 —鉆孔；
10 一型鋼，11 一水泥土，1