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，包括間隔設置的排樁，設置在排樁樁頂的樁頂冠梁，以及設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與相鄰兩排樁之間還噴射有細石混凝土護壁，所述鋼筋混凝土支護樁、素混凝土樁和細石混凝土護壁還通過鋼腰梁和預應力錨索與基坑外側的土方加固連接，鋼腰梁由上層鋼腰梁、中層鋼腰梁和下層鋼腰梁組成，預應力錨索由上層預應力錨索、中層預應力錨索和下層預應力錨索組成。本實用新型利用排樁和預應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

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種基坑支護結構。

【背景技術】
[0002]蘭州地區(qū)的地質特點是地層中的卵石層中蘊藏豐富的地下水，而卵石層下是深達幾十米的不透水砂巖層(風化砂巖層)，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，并使基礎座落在不透水砂巖層上。
[0003]在上述地質條件中施工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。依據上述地質情況、現有兩種基坑技術方案:
(I)地下連續(xù)墻施工方案；(2)復合土釘墻支護。
[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構，又起到了止水作用，安全系數較高，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，如果當地和周邊地區(qū)無此施工機械和人員，勢必要從沿海開放城市調集專業(yè)施工機械和人員，施工成本特別的高。
[0005](2)復合土釘墻支護。此方案比較經濟，造價低，但復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構安全有較大影響，危險系數高。
實用新型內容
[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問題。
[0007]為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案:一種排樁和止水樁深基坑支護體系，設置在深度大于15米的基坑中，并且該基坑外側的土方結構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置的排樁，設置在排樁樁頂的樁頂冠梁，以及設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與相鄰兩排樁之間還噴射有細石混凝土護壁。
[0009]所述鋼筋混凝土支護樁、素混凝土樁和細石混凝土護壁還通過鋼腰梁和預應力錨索與基坑外側的土方加固連接，所述鋼腰梁由上層鋼腰梁、中層鋼腰梁和下層鋼腰梁組成，所述預應力錨索由上層預應力錨索、中層預應力錨索和下層預應力錨索組成。
[0010]所述上層鋼腰梁設置在基坑的卵石層位置，上層預應力錨索的一端與上層鋼腰梁連接，上層預應力錨索的另一端穿過細石混凝土護壁和素混凝土樁后、錨固在卵石層中。
[0011]所述中層鋼腰梁設置在基坑的卵石層位置，中層預應力錨索的一端與中層鋼腰梁連接，中層預應力錨索的另一端穿過細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]所述下層鋼腰梁設置在基坑的不透水砂巖層位置，下層預應力錨索的一端與下層鋼腰梁連接，下層預應力錨索的另一端穿過細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，所述中層預應力錨索的錨固段完全處在不透水砂巖層中。
[0015]優(yōu)選的，所述預應力錨索與水平面成15°的夾角。
[0016]與現有技術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應力錨索+止水樁止水的施工方案，一方面利用排樁和預應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]本實用新型設定了上中下三道鋼腰梁和預應力錨索，并確定了它們的位置，這種結構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、以及預應力錨索施工機械比較常見，數量較多，人員充足，施工技術成熟，既可以有效保證工程順利實施(施工安全系數高)，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。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]下面結合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明。
[0021]圖1是本實用新型的俯視結構示意圖。
[0022]圖2是本實用新型的立面結構示意圖。
[0023]圖3是預應力錨索的結構示意圖。
[0024]附圖標記:1 一鋼筋混凝土支護樁、2 —素混凝土樁、3 —細石混凝土護壁、4 一鋼筋混凝土冠梁、5 —上層鋼腰梁、6 —上層預應力錨索、7 —上層預應力錨索的錨頭、8 —中層鋼腰梁、9 一中層預應力錨索、10 —中層預應力錨索的錨頭、11 一下層鋼腰梁、12 —下層預應力錨索、13 —下層預應力錨索的錨頭、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，設置在深度大于15米的基坑中，并且該基坑外側的土方結構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置的排樁，設置在排樁樁頂的樁頂冠梁，以及設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靠基坑的一側與相鄰兩排樁之間還噴射有細石混凝土護壁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和細石混凝土護壁3還通過鋼腰梁和預應力錨索(包括預應力錨索)與基坑外側的土方加固連接。
[0029]本實施例中，鋼腰梁由兩根槽鋼背對背連接而成，預應力錨索與水平面成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，所述預應力錨索由上層預應力錨索6、中層預應力錨索9和下層預應力錨索12組成。
[0031]所述上層鋼腰梁5設置在基坑的卵石層15位置，上層預應力錨索6的一端與上層鋼腰梁5連接，上層預應力錨索的另一端穿過細石混凝土護壁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設置在基坑的卵石層15位置，中層預應力錨索9的一端與中層鋼腰梁8連接，中層預應力錨索9的另一端穿過細石混凝土護壁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，中層預應力錨索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設置在基坑的不透水砂巖層16位置，下層預應力錨索12的一端與下層鋼腰梁11連接，下層預應力錨索12的另一端穿過細石混凝土護壁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，預應力錨索施工機械、管井降水機械數量較多，人員充足，施工技術成熟，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驗，也為今后同類型工程的深基坑支護設計提供參考和依據。
[0038]該工程中，排樁上設置磚墻支擋結構，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。排樁樁頂的鋼筋混凝土冠梁的混凝土強度等級C30，樁身設的上層鋼腰梁5、中層鋼腰梁8和下層鋼腰梁11為槽鋼橫梁。
[0039]該工程中，預應力錨索為預應力錨索成孔，孔徑150mm，傾角15°，設置于相鄰兩鋼筋混凝土支護樁之間，間距900mm。預應力錨索材料選用預應力I X 7鋼絞線，1860MPa,預應力錨索鎖定采用錨具和鋼墊板。預應力錨索灌漿采用M20級水泥漿，并摻加早強、膨脹外加劑。
[0040]該工程中，掛網及噴射細石混凝土護壁3，基坑坑壁鋼筋網為雙向Φ6.5@250X250mm，加強筋2Φ14πιπι，水平向通長布置。噴射的細石混凝土護壁厚度80mm，噴射的細石混凝土的強度等級C20。
[0041 ] 該工程的降水、止水設計如下。
[0042]1、管井井點降水。降水井布設間距14.0m，考慮地下水迎水面加密間距12.0m，在基坑周邊布設40眼降水井，井深按深入風化砂巖層內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，包網采用金屬網或尼龍網，網與管壁間必須墊肋，高度不小于6mm，卵石層濾管外包20、30目濾網各一層、砂巖層濾管外包60目濾網兩層；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:可根據現場具體實際情況，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、坑內明排降水?；娱_挖后，根據坑內積水情況，在基坑坑底四周設置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% ;溝內充填30?50mm干凈卵石形成盲溝，將基坑滲水引入集水坑內，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之間設置一根止水樁，從而能達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，施工中嚴格控制泥漿比重，保證泥漿護壁的質量，防止出現塌孔和擴孔。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，要經常觀察鉆孔垂直度偏差，出現偏差及時調整，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，要根據支護樁清鑿樁頭后的實際位置，進行調整。
[0051]所述預應力錨索的設置要點如下。
[0052]1、上層預應力錨索6全部穿越卵石層，一定要確保本段落內的降水效果，孔內要干燥。否則濕潤的細砂會影響預應力鋼絞線的穿進，縮短自由段長度，而且更會影響錨固段的注漿質量，最終影響張拉質量。
[0053]2、預應力錨索成孔過程中，如若進入不透水砂巖層16 (細砂層、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量。
[0054]3、卵石層中的預應力錨索注漿，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，注漿量要達到設計量的3至5倍，甚至更多。
【權利要求】
1.一種排樁和止水樁深基坑支護體系，設置在深度大于15米的基坑中，并且該基坑外側的土方結構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置的排樁，設置在排樁樁頂的樁頂冠梁，以及設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)靠基坑的一側與相鄰兩排樁之間還噴射有細石混凝土護壁(3)； 所述鋼筋混凝土支護樁(I )、素混凝土樁(2)和細石混凝土護壁(3)還通過鋼腰梁和預應力錨索與基坑外側的土方加固連接，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，所述預應力錨索由上層預應力錨索(6)、中層預應力錨索(9)和下層預應力錨索(12)組成； 所述上層鋼腰梁(5)設置在基坑的卵石層(15)位置，上層預應力錨索的一端與上層鋼腰梁(5)連接，上層預應力錨索的另一端穿過細石混凝土護壁(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)設置在基坑的卵石層(15)位置，中層預應力錨索(9)的一端與中層鋼腰梁(8)連接，中層預應力錨索(9)的另一端穿過細石混凝土護壁(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)設置在基坑的不透水砂巖層(16)位置，下層預應力錨索(12)的一端與下層鋼腰梁(11)連接，下層預應力錨索(12)的另一端穿過細石混凝土護壁(3)和素混凝土樁(2)后、錨固在不透水砂巖層(16)中。
2.根據權利要求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.根據權利要求1所述的排樁和止水樁深基坑支護體系，其特征在于:所述中層預應力錨索(9)的錨固段完全處在不透水砂巖層(16)中。
4.根據權利要求1所述的排樁和止水樁深基坑支護體系，其特征在于:所述預應力錨索與水平面成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)先權日:2014年7月22日
【發(fā)明者】黃偉, 章勇 申請人:北京城建建設工程有限公司