專利名稱：基坑開挖閉合雙曲面支護(hù)結(jié)構(gòu)及施工的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于巖土工程中的地基基礎(chǔ)工程，是基坑開挖的支護(hù)結(jié)構(gòu)與施工。
在建筑工程中，基坑開挖支護(hù)直接影響到整個(gè)工程的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。當(dāng)前，國內(nèi)外基坑開挖支護(hù)結(jié)構(gòu)普遍采用樁、墻、錨、噴等技術(shù)和重力式擋土結(jié)構(gòu)、Z字型擋土結(jié)構(gòu)，這些基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)都不同程度地存在著下列弊病1、支護(hù)結(jié)構(gòu)形式不合理，結(jié)構(gòu)受力不科學(xué)，不能充分有效地發(fā)揮混凝土材料的抗壓強(qiáng)度和圍巖土體的強(qiáng)度，造成十分嚴(yán)重的浪費(fèi)。樁、墻支護(hù)結(jié)構(gòu)均屬懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)體系，在水平力作用下支護(hù)結(jié)構(gòu)便產(chǎn)生內(nèi)力集中局部彎矩過大，截面鋼筋受拉達(dá)到設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度而混凝土抗壓強(qiáng)度僅被利用18-28%，造成72-82%混凝土強(qiáng)度的浪費(fèi);同時(shí)，懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)為了達(dá)到工程支護(hù)擋土的保證基坑穩(wěn)定，就必須滿足一倍基坑深的嵌固長度，從而造成工程投資的增加。對重力式擋土結(jié)構(gòu)、Z字型擋土結(jié)構(gòu)(中國專利申請?zhí)?2110427.8“閉合拱圈擋土結(jié)構(gòu)及其施工方法”)在水平土壓力作用下，垂直擋土面產(chǎn)生梁的結(jié)構(gòu)效應(yīng)，在梁跨中產(chǎn)生最大彎矩，此時(shí)，梁跨鋼筋達(dá)到設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度，而整個(gè)結(jié)構(gòu)卻僅能利用混凝土抗壓強(qiáng)度的18-28%，即是說有72-82%的混凝土強(qiáng)度被浪費(fèi)。另一方面，梁的變形使結(jié)構(gòu)偏離圍巖土體，造成整個(gè)結(jié)構(gòu)不能利用圍巖土體彈性抗力對支護(hù)結(jié)構(gòu)的約束作用，因而不能改善支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力工作狀態(tài)，造成對結(jié)構(gòu)材料和圍巖土體的浪費(fèi)。
2、施工環(huán)境污染。在地下水位較高的地層中，施工樁和墻之前，必須對基坑采取降水措施，降水力坡度直接影響周圍臨近建筑物的安全，甚至導(dǎo)致建筑物的不均勻沉降和傾斜。同時(shí)樁、墻施工時(shí)護(hù)壁泥漿的排放、處理直接影響施工場地和周圍環(huán)境。錨桿施工后遺留下的后患都不同程度地污染了環(huán)境，給今后新建工程的施工造成困難。
3、工程造價(jià)高，施工速度慢。在成孔成槽較困難的地層中，施工樁、墻結(jié)構(gòu)必須采用護(hù)壁或降水等輔助施工措施;同時(shí)，樁、墻、錨、噴結(jié)構(gòu)施工采用了機(jī)械設(shè)備，造成工程成本增大，工期延長。
本發(fā)明的目的是提供一種科學(xué)、合理的基坑開挖閉合雙曲面支護(hù)結(jié)構(gòu)及施工，其支護(hù)結(jié)構(gòu)受力工作能充分利用結(jié)構(gòu)材料的強(qiáng)度和圍巖土體的強(qiáng)度，具有結(jié)構(gòu)受力合理、工期短、造價(jià)低、安全可靠等特點(diǎn)，適合各種基坑開挖支護(hù)。
本發(fā)明的基坑開挖閉合雙曲面支護(hù)結(jié)構(gòu)及施工，其特征是支護(hù)結(jié)構(gòu)的平面為光滑連續(xù)閉合對稱非凹曲線結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)擋土面為雙曲面，在擋土面結(jié)構(gòu)的頂部和底部各設(shè)一道閉合圈梁。
本發(fā)明的基坑開挖閉合雙曲面支護(hù)結(jié)構(gòu)，當(dāng)基坑開挖深在15米以上時(shí)，在擋土面結(jié)構(gòu)中部增設(shè)2-3道閉合圈梁。
所述的雙曲面擋土結(jié)構(gòu)的側(cè)拱矢高比范圍在0.1-0.18，結(jié)構(gòu)厚度在0.3-0.5米。
本發(fā)明的基坑開挖閉合雙曲面支護(hù)結(jié)構(gòu)及施工，首先在“三通一平”的場地上測設(shè)出支護(hù)結(jié)構(gòu)的平面位置，找出坐標(biāo)控制點(diǎn)，定出頂梁位置，然后施工頂梁;在頂梁強(qiáng)度達(dá)到70%后，就可分段、分節(jié)、對稱、跳槽開挖，每段開挖長5-6米，向下開挖每節(jié)高2-3米，在開挖、灌注混凝土后，即時(shí)支護(hù);在混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%后，才可跳槽開挖相鄰段，施工至底部圈梁完全閉合，混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，才可全面逐層開挖基坑，直至設(shè)計(jì)基底標(biāo)高。
本發(fā)明的基坑開挖閉合雙曲面支護(hù)結(jié)構(gòu)及施工，在基坑開挖過程中，首先土壓力作用于雙曲面擋土結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力和變形，結(jié)構(gòu)變形受到圍巖土體彈性抗力約束，從而改變結(jié)構(gòu)內(nèi)力工作狀態(tài)，使結(jié)構(gòu)內(nèi)力以軸力為主，沿軸線均勻分布，這時(shí)便充分地利用了擋土結(jié)構(gòu)混凝土的抗壓強(qiáng)度和圍巖土體強(qiáng)度;另一方面，土壓力作用于雙曲面擋土結(jié)構(gòu)時(shí)，支護(hù)結(jié)構(gòu)的頂梁和底梁受到均勻的水平作用力，對連續(xù)光滑對稱閉合非凹曲線結(jié)構(gòu)，在均勻水平外力作用下，其結(jié)構(gòu)內(nèi)力以軸力為主，沿軸線均勻分布，使結(jié)構(gòu)內(nèi)力保持自身平衡狀態(tài)，因此，又充分發(fā)揮了圈梁混凝土的抗壓強(qiáng)度。
本發(fā)明的基坑開挖閉合雙曲面支護(hù)結(jié)構(gòu)及施工，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值在于能降低工程造價(jià)30-40%(與樁、墻擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)相比)，縮短工程周期20-30%，加快施工進(jìn)度;學(xué)術(shù)價(jià)值在于科學(xué)化了支護(hù)結(jié)構(gòu)形式、改變了結(jié)構(gòu)受力工作狀態(tài)，充分挖掘了混凝土的強(qiáng)度和圍巖土體的強(qiáng)度;社會(huì)價(jià)值在于開拓了剩余的勞動(dòng)力市場;環(huán)保價(jià)值在于對工程周圍的環(huán)境無任何污染和干擾。
本發(fā)明的基坑開挖閉合雙曲面支護(hù)結(jié)構(gòu)及施工適用于任何基坑開挖支護(hù)。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明的基坑開挖閉合雙曲面支護(hù)結(jié)構(gòu)及施工做進(jìn)一步描述。


圖1為基坑開挖閉合雙曲面支護(hù)結(jié)構(gòu)的平面2為基坑開挖閉合雙曲面支護(hù)結(jié)構(gòu)的剖面3為基坑開挖閉合雙曲面支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工步驟圖其中1為頂部圈梁，2為底部圈梁，3為雙曲面擋土結(jié)構(gòu)，4為臨時(shí)支撐。
實(shí)施例1基坑開挖深-14米，工程地質(zhì)依次為回填土2米、粘性土可塑狀態(tài)2米，粉質(zhì)粘土可塑狀態(tài)2.5米，粉質(zhì)粘土軟塑狀態(tài)12.5米，粉砂密實(shí)狀態(tài)6.5米。基底落在粉質(zhì)粘土層，采用圓形閉合雙曲面擋土結(jié)構(gòu)，基坑開挖直徑50米，圈梁寬2米、厚0.75米，擋土面結(jié)構(gòu)厚0.3米，側(cè)拱矢高比0.12?；觾?nèi)無任何支撐。
施工步驟清除回填土-2米，在-2.75米處施工頂部圈梁，分段開挖長3.14米，向下開挖分節(jié)高3米，對稱跳槽開挖和灌注混凝土，之后立即架設(shè)臨時(shí)支撐，直至底梁施工完全閉合，混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，才全面逐層開挖基坑。
實(shí)施例2基坑開挖深-7.5米，工程地質(zhì)依次為回填土2-2.5米，粘質(zhì)粉土可塑狀態(tài)2.7米，粉質(zhì)粘土3米，粉細(xì)砂1.2-0.5米，圓礫層3-5米?；茁湓诜圪|(zhì)粘土層，采用閉合雙曲面擋土結(jié)構(gòu)，平面由2組橢圓曲線結(jié)構(gòu)組成，剖面為雙曲面擋土結(jié)構(gòu)，側(cè)拱矢高比0.1，基坑開挖面積為5608平方米。
施工步驟清除回填土-2米，在-2.5米處施工頂部圈梁，圈梁寬2米，厚0.5米，分段開挖長6-6.5米，向下開挖分節(jié)高3米和2.5米，對稱跳槽開挖和灌注混凝土，之后立即架設(shè)臨時(shí)支撐，直至底梁施工完全閉合，混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，才全面逐層開挖基坑。
權(quán)利要求
1.一種基坑開挖閉合雙曲面支護(hù)結(jié)構(gòu)及施工，其特征是支護(hù)結(jié)構(gòu)的平面為光滑連續(xù)閉合對稱非凹曲線結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)擋土面為雙曲面，在擋土面結(jié)構(gòu)的頂部和底部各設(shè)一道閉合圈梁。
2.如權(quán)利要求1所述的基坑開挖閉合雙曲面支護(hù)結(jié)構(gòu)及施工，其特征是所述的擋土結(jié)構(gòu)在基坑開挖深15米以上時(shí)在其中部增設(shè)2-3道閉合圈梁。
3.如權(quán)利要求1所述的基坑開挖閉合雙曲面支護(hù)結(jié)構(gòu)及施工，其特征是所述的雙曲面擋土結(jié)構(gòu)側(cè)拱矢高比范圍在0.1-0.18，結(jié)構(gòu)厚在0.3-0.5米。
4.一種基坑開挖閉合雙曲面支護(hù)結(jié)構(gòu)及施工，其特征是在“三通一平”的場地上測設(shè)出支護(hù)結(jié)構(gòu)的平面位置，找出坐標(biāo)控制點(diǎn)，定出頂梁位置后，施工頂梁;在頂梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%后，分段、分節(jié)、對稱、跳槽開挖，每段開挖長5-6米，向下開挖每節(jié)高2-3米，在開挖、灌注混凝土后，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%后，才可跳槽開挖相鄰段，施工至底部圈梁完全閉合，混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，才可全面逐層開挖基坑，直至設(shè)計(jì)基底標(biāo)高。
全文摘要
一種基坑開挖閉合雙曲面支護(hù)結(jié)構(gòu)及施工，其特征是支護(hù)結(jié)構(gòu)的平面為光滑連續(xù)閉合對稱非凹曲線結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)擋土面為雙曲面，在擋土面結(jié)構(gòu)的頂部和底部各設(shè)一道閉合圈梁。其施工方法為對稱開挖，跳槽施工，即時(shí)支撐，全面監(jiān)測。其支護(hù)結(jié)構(gòu)受力工作能充分利用混凝土材料的強(qiáng)度和圍巖土體的強(qiáng)度，降低工程造價(jià)30—40％(與樁、墻擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)相比)，縮短工程周期20—30％，適用于各種基坑開挖的支護(hù)。
文檔編號E02D5/18GK1109938SQ9510213
公開日1995年10月11日 申請日期1995年3月10日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月10日
發(fā)明者賈嘉陵 申請人:北京市城建設(shè)計(jì)研究院