CN105155551A - 一种压力补偿式基坑支护结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压力补偿式基坑支护结构及施工方法，其特征在于在基坑支护侧设置由多个连续密闭腔体组成的多腔体反压囊袋；在多腔体反压囊袋的顶部和底部分别设置与囊袋密闭连接的囊袋顶横梁和囊袋底横梁，囊袋顶横梁和囊袋底横梁分别与横向反力结构和竖向反力结构相连；在密闭腔体的分隔处设置横、竖向反力梁；在横、竖向反力梁相交处设横向加筋体；在多腔体反压囊袋的腔体内设置腔体加压管和腔体注浆管；在横向反力结构与基坑侧壁之间设拉力转向结构。本发明不但可以防止基坑开挖引起土体应力状态的改变，而且可以在支护侧形成密闭的防渗结构，还可以动态控制外侧土体的变形。本发明还提供了上述压力补偿式基坑支护结构的施工方法。

Description

一种压力补偿式基坑支护结构及施工方法

技术领域

本发明涉及一种基坑支护结构及施工方法，特别涉及一种可以有效防止基坑土体开挖过程中土体应力释放、地下水位降低、临近建筑变形的压力补偿式基坑支护结构及施工方法。属于基坑工程领域，适用于基坑支护工程，特别适用于地下水位高、地质条件差、临近建筑变形控制严格的基坑工程。

背景技术

基坑支护是为保证地下结构施工及基坑周边环境在基坑侧壁处采取的支挡、加固与保护措施，在我国建筑物基础施工中已普遍采用。同时，随着城市的发展，建筑物基础深度加大，建筑物及地下管线越来越密集，工程中对基坑开挖过程中的变形控制要求越来越高。

为防止基坑开挖过程中发生稳定性问题，工程界常采用水泥土墙、排桩或地下连续墙、土钉墙等支护结构。水泥土墙是在基坑侧壁预打设水泥搅拌桩、旋喷桩等维护桩，在基坑外侧形成重力式（或悬臂式）挡墙，依靠挡墙自身的稳定性来平衡坑内外的土压力差。排桩或地下连续墙由维护桩墙和支锚结构组成，属柔性支挡结构。土钉墙由密集的土钉群、被加固的原位土体、喷射混凝土面层和必要的防水系统组成，土钉在土体发生变形的条件下被动受力。

已有一种深基坑支护结构，包括贴附于基坑侧壁的土钉挡土桩，土钉挡土桩的外侧设有一端嵌入基坑下方土体内的止水支护排桩，止水支护排桩的中部设水平的抗侧冠梁，抗侧冠梁的下方设有抗侧加固排桩。

已有一种地下连续墙的基坑支护结构，由两块工字形型钢的翼板焊接成的钢板桩，单元槽段的两端分别钻孔，将两个钢板桩的延长部分置于钻孔中，并浇注混凝土固定，单元槽段两侧为护墙，两个接头箱分别安放在两个钢板桩外侧的两片翼板之间。

不可否认，既有基坑支护结构在适宜的工况下取得了较好的工程效益，但尚存一定不足，主要体现在：水泥土墙涉及大体积混凝土浇筑，施工质量不易控制，墙体易出现温缩、变形裂缝，地下水位高时易出现渗漏问题；排桩或地下连续墙支护结构墙身刚度小，不同深度墙身内力和变形差别显著，难以有效控制基坑周边建筑的变形；土钉墙支护结构周边建筑变形量大、易出现渗透问题。一种土钉挡土桩+止水支护排桩结构虽考虑了基坑侧壁防水问题，但结构抗侧向变形能力较弱；一种地下连续墙的基坑支护结构在节点处易出现渗漏问题，结构支护造价高。值得说明的是，既有基坑支护多为被动式支护，不能有效控制基坑侧壁土体应力释放，难以从根本上解决基坑周边土体沉降、建筑变形的问题。

鉴于此，为解决基坑开挖过程中的土体应力释放问题和基坑侧壁渗水问题，有效控制基坑周边土体及临近建筑的变形量，目前亟待发明一种可平衡基坑侧壁土压力、防止基坑侧壁水渗出、控制基坑周边土体沉降和建筑变形的一种压力补偿式基坑支护结构及施工方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不但可以防止基坑外侧土体应力状态改变，而且可以有效阻断基坑侧壁的渗水，还可以控制基坑周边土体沉降和建筑变形的压力补偿式基坑支护结构及施工方法。

为了实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：

一种压力补偿式基坑支护结构及施工方法，其特征在于在基坑支护侧设置由多个连续密闭腔体组成的多腔体反压囊袋；在多腔体反压囊袋的顶部和底部分别设置与囊袋密闭连接的囊袋顶横梁和囊袋底横梁，囊袋顶横梁和囊袋底横梁分别与横向反力结构和竖向反力结构相连；在密闭腔体的分隔处设置横、竖向反力梁；在横、竖向反力梁相交处设横向加筋体；在多腔体反压囊袋的腔体内设置腔体加压管和腔体注浆管；在横向反力结构与基坑侧壁之间设拉力转向结构。

所述多腔体反压囊袋由内网层和外网层缝合制成体积不同的矩形的密闭腔体组成，密闭腔体的体积自基坑顶面向下逐级减小；内网层和外网层均包括橡胶密封层、加筋网层、聚酯纤维层，各层之间粘贴连接；内网层的聚酯纤维层与基坑外侧土体接触，外网层的聚酯纤维层临基坑开挖面；在外网层的橡胶密封层表面设置与囊袋紧密接触的柔性加筋体。

所述横向反力结构设于基坑潜在滑动面的外侧，走向与基坑开挖面平行；横向反力结构包括横向反力桩顶横梁、横向反力桩、斜向支撑、横向反力结构“U”形连接体；横向反力桩采用弱挤土桩，其顶部嵌入横向反力桩顶横梁；在桩顶横梁面向基坑侧设置多个斜向支撑和横向反力结构“U”形连接体；横向反力结构“U”形连接体由钢材预制而成，其两端与横向反力桩顶横梁的钢筋笼连接；斜向支撑采用钢材或木材，其两端分别与横向反力桩顶横梁、基坑外侧土体接触。

所述竖向反力结构包括竖向反力桩顶横梁、竖向反力桩连接体、竖向反力桩；竖向反力桩顶横梁呈“ ”形，上表面设置与辅助下沉钢管连接的钢管限位凹槽、与囊袋保护板连接的囊袋保护板限位凹槽；在竖向反力桩顶横梁的中部设置下部连接螺杆；竖向反力桩连接体设于竖向反力桩顶横梁的下部，位置与竖向反力桩相对应，与竖向反力桩通过机械连接或焊接连接；竖向反力桩采用预应力管桩或钢管桩或型钢桩。

所述柔性加筋体呈网格状，每根加筋体由多节柔性加筋体钢筋和柔性加筋体弹簧焊接连接制成，相邻每根加筋体之间通过绑扎连接或焊接连接；柔性加筋体的两端与相接的横向反力梁或竖向反力梁或囊袋顶横梁或囊袋底横梁连接。

所述横向、竖向反力梁，采用钢筋混凝土结构，在反力梁钢筋笼的外侧设置囊袋模板；囊袋模板与多腔体反压囊袋材料相同，并与相接触的囊袋外层网、内层网密闭粘贴连接；在囊袋模板内预设反力梁压浆管、反力梁排气管、腔体加压管连接管、腔体注浆管连接管。

在多腔体反压囊袋纵向分段处的两端分别设置与囊袋密闭连接的“”形连接接口和“”形连接接口，采用钢板预制而成；“”形连接接口和“”形连接接口与多腔体反压囊袋相接处设接口连接段，接口连接段材料与囊袋材料相同；在“”形连接口内侧两边对称设置防水橡胶条、后注胶管、挡土板插入凹槽；后注胶管采用橡胶管；挡土板采用薄刚板或硬塑料板。

所述囊袋底横梁包括囊袋下部连接体、囊袋底增强体；囊袋下部连接体与囊袋材料相同，并与囊袋底部密闭连接；囊袋底增强体呈“”，中部设置横向的下部连接螺杆穿过孔，两侧面与囊袋下部连接体粘贴连接。

所述囊袋顶横梁设于多腔体反压囊袋的上部；在囊袋顶横梁的上部设置与横向反力结构相连的囊袋顶横梁“U”形连接体，下部设置与多腔体反压囊袋密闭连接的囊袋顶部连接体，内部设置腔体加压管、腔体注浆管、反力梁压浆管、反力梁排气管、横向加筋体的穿过孔。

所述各腔体内的腔体加压管和腔体注浆管，采用管径不同的塑料管或无缝钢管；腔体加压管的底部开口设于腔体上部，腔体注浆管的底部开口设于腔体下部；不同腔体内的腔体加压管和腔体注浆管分别设置、互不连通。

所述拉力转向结构由反力蹲和反力蹲顶滑轮组成；反力蹲横断面呈梯形，采用预制结构或现浇钢筋混凝土结构，下部埋入基坑外侧土体内；反力蹲顶部设置墩顶滑轮。

所述横向加筋体自预设的横向加筋体打设孔处打入基坑外侧土体内，横向加筋体采用全粘结锚杆或预应力锚杆或预应力锚索。

一种压力补偿式基坑支护结构的施工方法，包括以下步骤如下：

（1）施工准备：布设变形监控点，计算基坑侧壁土压力，完成相关施工准备工作；

（2）多腔体反压囊袋组装：在外网层的橡胶密封层表面设置与囊袋紧密接触的柔性加筋体，并将柔性加筋体两端与相接的横向反力梁或竖向反力梁或囊袋顶横梁或囊袋底横梁连接；再布设横、竖向反力梁钢筋笼和囊袋模板，并将囊袋模板与外网层粘贴连接；最后布设内网层，形成各个密闭腔体，同时使内层网与囊袋模板粘贴连接；充气检查多腔体反压囊袋、囊袋模板的密闭性；

（3）横向反力结构设置：进行基坑开挖影响区分析，在基坑开挖影响区的外侧设置横向反力桩，并在横向反力桩上部设置横向反力桩顶横梁，在横向反力桩顶横梁面向基坑侧设置横向反力结构“U”形连接体，随后浇筑桩顶横梁混凝土；最后设置斜向支撑；

（4）拉力转向结构施工；将横向反力结构和基坑开挖面之间设定部位的土体挖除一定深度，支模浇筑反力蹲或埋设预制反力蹲，在墩顶安装反力蹲顶滑轮；

（5）竖向反力结构打设：在基坑开挖部位竖向引孔取土，将竖向反力桩自地面向下打设，压入过程中严格控制竖向反力桩的垂直度；在竖向反力桩完全沉入地面以前安装竖向反力桩连接体和竖向反力桩顶横梁；

（6）第一段多腔体反压囊袋下沉：将与横向、竖向反力梁钢筋笼连接好的多腔体反压囊袋与囊袋底横梁连接紧密，并将囊袋底横梁与竖向反力桩顶横梁通过下部连接螺杆连接；安装囊袋保护板和辅助下沉钢管、挡土板；通过静压竖向反力桩顶横梁使竖向反力结构下沉，同时带动多腔体反压囊袋沉入地下；当竖向反力结构静压下沉难度大时，在竖向反力桩顶横梁下部增设高压水喷头，在多腔体反压囊袋内增设高压水管，在静压竖向反力结构的同时进行高压水喷射，软化周边土体。

（7）相连多腔体反压囊袋下沉：第一段多腔体反压囊袋压入后，拔出“”形连接接口内侧的挡土板，然后重复步骤（5）、步骤（6），完成相连多腔体反压囊袋的压入施工，多腔体反压囊袋下沉完成后，拔出辅助下沉钢管和内网层外侧的囊袋保护板。

（8）囊袋顶横梁设置：多腔体反压囊袋压入后，将囊袋上部与囊袋顶横梁的囊袋顶部连接体紧密连接，并校核囊袋顶横梁位置；当囊袋顶横梁采用现浇钢筋混凝土结构时，还包括绑扎钢筋笼、设置顶部连接体、浇筑混凝土、养护工序。

（9）浇筑横向、竖向反力梁混凝土：通过反力梁压浆管向囊袋模板内压浆，形成横向、竖向反力梁，压浆自最下面一层的弹性反力梁开始逐渐向上压浆；压浆压力略大于相应深度处的土压力；压浆过程中同步上拔反力梁压浆管，并控制反力梁排气管的气压。

（10）横向反力施加：布设横向拉筋，使横向拉筋的一端与横向反力结构“U”形连接体连接，另一端通过反力蹲顶滑轮与囊袋顶横梁“U”形连接体连接，横向拉筋连接完成后对横向拉筋施加预张拉力。

（11）多腔体反压囊袋加压：待横向、竖向反力梁混凝土形成强度后，根据土压力计算成果，通过腔体加压管向多腔体反压囊袋的各个腔体施加略大于相应位置土压力的腔体压力，随后封闭腔体加压管，并安装压力测试传感器；基坑开挖过程中，及时调整多腔体反压囊袋各腔体压力，使其与开挖前压力相同；

（12）基坑土体开挖：多腔体反压囊袋加压完成后，进行最上面一级腔体高度范围内基坑土体开挖，随后打设上部横向加筋体；待上一级横向加筋体承载能力达到设计要求后，再向下逐级开挖基坑内土体，并打设横向加筋体；

（13）多腔体反压囊袋注浆：基坑开挖完成后通过腔体注浆管自下往上向多腔体反压囊袋的各密闭腔体内压浆，同时控制压浆腔体的气压；待多腔体反压囊袋的腔体注浆完成并形成强度后，再拔出外层网外侧的囊袋保护板。

多腔体反压囊袋各腔体、横向反力梁、竖向反力梁的后注浆压力均略大于相应位置的土压力计算值，后压浆材料采用自密实细石混凝土。

土压力采用静止土压力，当有地下水时采用有效土压力+水压力。

本发明具有以下的特点和有益效果：

（1）本发明在基坑开挖前，对多腔体反压囊袋施加压力平衡土压力，同时在基坑开挖过程中，动态控制多腔体反压囊袋内的压力值，可防止基坑开挖引起基坑外侧土体的应力释放和土体应力状态的改变，控制基坑开挖诱发的变形；

（2）在基坑外侧形成密闭的防渗水结构，可以起到防止基坑外侧水体渗入、降低基坑开挖难度、控制基坑周边建筑变形和地面沉降的作用；

（3）结构耐久性好、防渗透性能强、基坑表观状态好，基坑开挖完成后能与后续地下室围护结构一起承载、防渗。

附图说明

图1是本发明一种压力补偿式基坑支护结构剖面示意图；

图2是图1多腔体反压囊袋横断面示意图；

图3是图1囊袋底横梁与竖向反力桩顶横梁连接示意图；

图4是图1横向反力梁剖面示意图；

图5是图1柔性加筋体组成示意图；

图6是本发明一种压力补偿式基坑支护结构正立面示意图。

图中：1—多腔体反压囊袋，2—囊袋顶横梁，3—囊袋底横梁，4—横向反力结构，5—竖向反力结构，6—横向反力梁，7—横向拉筋，8—横向加筋体，9—腔体加压管，10—腔体注浆管，11—柔性加筋体，12—囊袋底增强体，13—下部连接螺杆，14—竖向反力桩顶横梁，15—竖向反力桩连接体，16—竖向反力桩，17—横向反力桩顶横梁，18—横向反力桩，19—斜向支撑，20—横向反力结构“U”形连接体， 21—拉力转向结构，22—反力蹲，23—反力蹲顶滑轮，24—囊袋顶部连接体，25—囊袋下部连接体，26—腔体加压管连接管，27—腔体注浆管连接管，28—囊袋顶横梁“U”形连接体，29—外侧土体，30—“” 形连接接口，31—“”形连接接口，32—防水橡胶条，33—后注胶管，34—挡土板插入凹槽，35—挡土板，36—接口连接段，37—外网层，38—内网层，39—橡胶密封层，40—加筋网层，41—聚酯纤维层，42—反力梁压浆管，43—反力梁排气管， 44—倒梯形插槽，45—钢管限位凹槽，46—囊袋保护板限位凹槽，47—囊袋保护板，48—辅助下沉钢管，49—反力梁钢筋笼，50—囊袋模板，51—预留横向加筋体打设孔，52—竖向反力梁，53—柔性加筋体钢筋，54—柔性加筋体弹簧。

具体实施方式

以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。

横向反力桩的设计及施工技术要求、竖向反力桩的设计及施工技术要求、混凝土浇筑施工技术要求、钢筋绑扎施工技术要求、横向加筋体设计及施工技术要求、横向拉筋施工技术要求等，本实施方式中不再赘述，重点阐述本发明涉及结构的实施方式。

图1是本发明一种压力补偿式基坑支护结构剖面示意图，图2是图1多腔体反压囊袋横断面示意图，图3是图1囊袋底横梁与竖向反力桩顶横梁连接示意图，图4是图1横向反力梁剖面示意图，图5是图1柔性加筋体组成示意图，图6是本发明一种压力补偿式基坑支护结构正立面示意图。图中涉及结构在基坑支护侧设置由多个连续密闭腔体组成的多腔体反压囊袋1；在多腔体反压囊袋1的顶部和底部分别设置与囊袋密闭连接的囊袋顶横梁2和囊袋底横梁3，囊袋顶横梁2和囊袋底横梁3分别与横向反力结构4和竖向反力结构5相连；在密闭腔体的分隔处设置横向反力梁6、竖向反力梁52；在横向反力梁6、竖向反力梁52相交处设横向加筋体8；在多腔体反压囊袋1的各腔体内均设置腔体加压管9和腔体注浆管10；在横向反力结构4与基坑侧壁之间设拉力转向结构21。

基坑开挖区域的地下水位埋深为0.8m；地下第一层为褐黄色粉质粘土，层厚3m，重度17.1kN/m³；第二层为淤泥质粉质粘土，层厚4m，重度18.2kN/m³；基坑设计开挖深度为6m。

多腔体反压囊袋1由外网层37和内网层38缝合制成体积不同的密闭腔体组成；密闭腔体分3层，宽2m，最上层高3m，中间层高2m，最下层高1m；外网层37和内网层38均包括橡胶密封层39、加筋网层40、聚酯纤维层41，各层之间粘贴连接；橡胶密封层39采用厚1cm的橡胶密封膜，加筋网层40采用厚1cm的钢纤维纤维布，聚酯纤维层41采用厚1cm的聚酯纤维布。

横向反力结构4距离基坑开挖面6m，走向与基坑开挖面平行；横向反力结构4包括横向反力桩顶横梁17、横向反力桩18、斜向支撑19、横向反力结构“U”形连接体20；横向反力桩18采用水泥搅拌桩，直径0.5m，桩顶部嵌入横向反力桩顶横梁17内0.2m；在桩顶横梁17面向基坑侧每隔2m设1根斜向支撑19、每隔0.5m设1处横向反力结构“U”形连接体20；横向反力结构“U”形连接体20由螺纹钢筋弯曲而成，其两端与横向反力桩顶横梁17的钢筋笼连接；斜向支撑19采用型钢柱，其两端分别与横向反力桩顶横梁17和基坑外侧土体相连。

竖向反力结构5包括竖向反力桩顶横梁14、竖向反力桩连接体15、竖向反力桩16；竖向反力桩顶横梁14采用高强度混凝土预制呈“”形，底宽300mm，壁厚100mm，倾角60︒，高300mm，混凝土强度等级为C50。在竖向反力桩顶横梁14的上表面设置与辅助下沉钢管48连接的钢管限位凹槽45、与囊袋保护板47连接的囊袋保护板限位凹槽46；辅助下沉钢管48采用直径30mm的钢管，囊袋保护板47采用厚10mm的钢板；在竖向反力桩顶横梁14的中部设置横向的下部连接螺杆13，下部连接螺杆13两端伸出竖向反力桩顶横梁14的侧壁，直径20mm；竖向反力桩连接体15设于竖向反力桩顶横梁15的下部，位置与竖向反力桩16相对应，与竖向反力桩通过抱箍连接；竖向反力桩16采用钢管桩，直径200mm。

柔性加筋体11呈网格状，每根加筋体由多节柔性加筋体钢筋53与柔性加筋体弹簧54焊接连接制成；柔性加筋体钢筋53采用直径10mm的光面钢筋，柔性加筋体弹簧54采用拉簧，规格为HP080-030-1.0；相邻每根加筋体的横向间距和竖向间距均为200mm，通过绑扎连接；柔性加筋体11的两端与相接的横向反力梁6或竖向反力梁52或囊袋顶横梁2或囊袋底横梁3内的钢筋笼连接。

横向反力梁6、竖向反力梁52的横断面呈正方形，宽、高均为200mm，采用钢筋混凝土结构，在反力梁钢筋笼49的外侧设置囊袋模板50；反力梁钢筋笼49纵向布设4根直径20mm的螺纹钢筋，箍筋间距100mm；囊袋模板50与多腔体反压囊袋1材料相同，并与相接触的囊袋外层网37、内层网38密闭粘贴连接；在囊袋模板50内预设反力梁压浆管42、反力梁排气管43、腔体加压管连接管26、腔体注浆管连接管27。

在多腔体反压囊袋1纵向分段处的两端分别设置与囊袋密闭连接的“” 形连接接口30和“” 形连接接口31；“” 形连接接口30和“” 形连接接口31均采用厚10mm的钢板预制而成，与多腔体反压囊袋1相接处设长0.5m的接口连接段36；接口连接段36材料与囊袋材料相同；在“”形连接口31的内侧两边对称设置防水橡胶条32、后注胶管33、挡土板插入凹槽34；防水橡胶条32采用宽2cm的天然橡胶止水带，后注胶管33设置4根，采用直径10mm的橡胶管；挡土板插入凹槽34呈弧形，宽15mm；挡土板35预制呈拱形，采用厚10mm的刚板。

拉力转向结构21由反力蹲22和反力蹲顶滑轮23组成；反力蹲呈梯形，顶宽30cm，底宽60cm，下部埋入地下0.5m；墩顶滑轮直径30cm；拉力转向结构21位置与横向反力结构“U”形连接体20相对应。

囊袋底横梁3包括囊袋下部连接体25、囊袋底增强体12；囊袋下部连接体25与囊袋材料相同，并与囊袋底部密闭连接；囊袋底增强体12呈“”，顶宽540mm，底宽240mm，采用C50混凝土预制而成；在囊袋底增强体12的中部设置下部连接螺杆13穿过孔，两侧面与囊袋下部连接体25粘贴连接。

囊袋顶横梁2，采用C50混凝土预制而成，宽20cm、高30cm；在囊袋顶横梁2的上部设置与横向反力结构4相连的囊袋顶横梁“U”形连接体28；囊袋顶横梁“U”形连接体28由直径25mm的螺纹钢筋预制而成，其位置与横向反力结构“U”形连接体20相对应；在囊袋顶横梁2的下部设置与多腔体反压囊袋1密闭连接的囊袋顶部连接体24；在囊袋顶横梁2的内部设置腔体加压管9、腔体注浆管10、反力梁压浆管42、反力梁排气管43、横向加筋体8的穿过孔。

腔体加压管9、腔体加压管连接管26、反力梁排气管43均采用直径10mm的塑料管；腔体注浆管10、腔体注浆管连接管27、反力梁压浆管42均采用直径30mm的塑料管；腔体加压管9的底部开口设于腔体上部，腔体注浆管10的底部开口设于腔体下部；不同腔体的腔体加压管9和腔体注浆管10分别设置、互不连通。

横向加筋体8采用全粘结锚杆，锚杆长10m，采用直径32mm的螺纹钢筋，孔径130mm。

一种压力补偿式基坑支护结构的施工方法，其特征在于方法步骤如下：

（1）施工准备：布设变形监控点，计算基坑侧壁土压力，完成相关施工准备；

（2）多腔体反压囊袋1组装：在外网层37的橡胶密封层39表面设置与囊袋紧密接触的柔性加筋体11，并将柔性加筋体11两端与相接的横向反力梁6或竖向反力梁52或囊袋顶横梁2或囊袋底横梁3连接；再布设反力梁钢筋笼49和囊袋模板50，将囊袋模板50与外网层37粘贴连接；最后布设内网层38，形成各个密闭腔体，同时使内层网38与囊袋模板50粘贴连接；充气检查多腔体反压囊袋1、囊袋模板50的密闭性；

（3）横向反力结构4设置：在设定位置打设横向反力桩18，并在横向反力桩18上部设置横向反力桩顶横梁17，在横向反力桩顶横梁17面向基坑侧设置横向反力结构“U”形连接体20，随后浇筑桩顶横梁混凝土；最后设置斜向支撑19；

（4）拉力转向结构21施工；将预制的反力蹲22埋入地下0.5m，在墩顶安装反力蹲顶滑轮23；

（5）竖向反力结构5打设：在基坑开挖部位竖向引孔取土，将竖向反力桩16自地面向下打设，压入过程中严格控制竖向反力桩16的垂直度；在竖向反力桩16完全沉入地面以前安装竖向反力桩连接体15和竖向反力桩顶横梁14；

（6）第一段多腔体反压囊袋1下沉：将与反力梁钢筋笼49连接好的多腔体反压囊袋1与囊袋底横梁3连接紧密，并将囊袋底横梁3与竖向反力桩顶横梁14通过下部连接螺杆13连接；安装囊袋保护板47和辅助下沉钢管48、挡土板35；通过静压竖向反力桩顶横梁14使竖向反力结构5下沉，同时带动多腔体反压囊袋1沉入地下；当竖向反力结构5静压下沉难度大时，在竖向反力桩顶横梁14下部增设高压水喷头，在多腔体反压囊袋内增设高压水管，在静压竖向反力结构的同时进行高压水喷射，软化周边土体。

（7）相连多腔体反压囊袋下沉：第一段多腔体反压囊袋（1）压入后，拔出刚性连接接口中“”形连接口31内侧的挡土板35，然后重复步骤（5）、步骤（6），完成相连多腔体反压囊袋1的压入施工，多腔体反压囊袋1下沉完成后，拔出辅助下沉钢管48和内网层38外侧的囊袋保护板47。

（8）囊袋顶横梁2设置：多腔体反压囊袋1压入后，将囊袋上部与囊袋顶横梁2的囊袋顶部连接体24粘贴连接，并校核囊袋顶横梁2的位置；

（9）浇筑横向反力梁6、竖向反力梁52混凝土：通过反力梁压浆管42向囊袋模板50内自下向上压浆，形成横向反力梁6、竖向反力梁52，压浆压力略大于相应深度处的土压力；压浆过程中同步上拔反力梁压浆管42，并控制反力梁排气管43的气压；

（10）横向反力施加：布设横向拉筋7，使横向拉筋7的一端与横向反力结构“U”形连接体20连接，另一端通过反力蹲顶滑轮23与囊袋顶横梁“U”形连接体28连接，横向拉筋7连接完成后对横向拉筋7施加预张拉力；

（11）多腔体反压囊袋1加压：待横向反力梁6、竖向反力梁52混凝土形成强度后，根据土压力计算成果，通过腔体加压管9向多腔体反压囊袋1的各个腔体施加略大于相应位置土压力值的腔体压力，随后封闭腔体加压管（9），并安装压力测试传感器；开挖过程中，及时调整多腔体反压囊袋1各腔体压力，使其与开挖前压力相同；

（12）基坑土体开挖：多腔体反压囊袋1加压完成后，进行最上面一级腔体高度范围内基坑土体开挖，随后打设上部横向加筋体8；待上一级横向加筋体8承载能力达到设计要求后，再向下逐级开挖基坑内土体，并打设横向加筋体8；

（13）多腔体反压囊袋1注浆：基坑开挖完成后通过腔体注浆管10自下往上向多腔体反压囊袋1的各密闭腔体内压浆，同时控制压浆腔体的气压；待多腔体反压囊袋1的腔体注浆完成并形成强度后，再拔出外层网37外侧的囊袋保护板47。

施工过程中，多腔体反压囊袋1各腔体、横向反力梁6、竖向反力梁52的后注浆压力较相应位置的土压力大15%。

Claims (11)

1.一种压力补偿式基坑支护结构及施工方法，其特征在于：在基坑支护侧设置由多个连续密闭腔体组成的多腔体反压囊袋；在多腔体反压囊袋的顶部和底部分别设置与囊袋密闭连接的囊袋顶横梁和囊袋底横梁，囊袋顶横梁和囊袋底横梁分别与横向反力结构和竖向反力结构相连；在密闭腔体的分隔处设置横、竖向反力梁；在横、竖向反力梁相交处设横向加筋体；在多腔体反压囊袋的腔体内设置腔体加压管和腔体注浆管；在横向反力结构与基坑侧壁之间设拉力转向结构。

2.根据权利要求1所述的一种压力补偿式基坑支护结构，其特征在于：所述多腔体反压囊袋由内网层和外网层缝合制成体积不同的矩形的密闭腔体组成，密闭腔体的体积自基坑顶面向下逐级减小；内网层和外网层均包括橡胶密封层、加筋网层、聚酯纤维层，各层之间粘贴连接；内网层的聚酯纤维层与基坑外侧土体接触，外网层的聚酯纤维层临基坑开挖面；在外网层的橡胶密封层表面设置与囊袋紧密接触的柔性加筋体。

3.根据权利要求1所述的一种压力补偿式基坑支护结构，其特征在于：所述横向反力结构设于基坑潜在滑动面的外侧，走向与基坑开挖面平行；横向反力结构包括横向反力桩顶横梁、横向反力桩、斜向支撑、横向反力结构“U”形连接体；横向反力桩采用弱挤土桩，其顶部嵌入横向反力桩顶横梁；在桩顶横梁面向基坑侧设置多个斜向支撑和横向反力结构“U”形连接体；横向反力结构“U”形连接体由钢材预制而成，其两端与横向反力桩顶横梁的钢筋笼连接；斜向支撑采用钢材或木材，其两端分别与横向反力桩顶横梁、基坑外侧土体接触。

4.根据权利要求1所述的一种压力补偿式基坑支护结构，其特征在于：所述竖向反力结构包括竖向反力桩顶横梁、竖向反力桩连接体、竖向反力桩；竖向反力桩顶横梁呈“ ”形，上表面设置与辅助下沉钢管连接的钢管限位凹槽、与囊袋保护板连接的囊袋保护板限位凹槽；在竖向反力桩顶横梁的中部设置下部连接螺杆；竖向反力桩连接体设于竖向反力桩顶横梁的下部，位置与竖向反力桩相对应，与竖向反力桩通过机械连接或焊接连接；竖向反力桩采用预应力管桩或钢管桩或型钢桩。

5.根据权利要求1所述的一种压力补偿式基坑支护结构，其特征在于：所述柔性加筋体呈网格状，每根加筋体由多节柔性加筋体钢筋和柔性加筋体弹簧焊接连接制成，相邻每根加筋体之间通过绑扎连接或焊接连接；柔性加筋体的两端与相接的横向反力梁或竖向反力梁或囊袋顶横梁或囊袋底横梁连接。

6.根据权利要求1所述的一种压力补偿式基坑支护结构，其特征在于：所述横向、竖向反力梁，采用钢筋混凝土结构，在反力梁钢筋笼的外侧设置囊袋模板；囊袋模板与多腔体反压囊袋材料相同，并与相接触的囊袋外层网、内层网密闭粘贴连接；在囊袋模板内预设反力梁压浆管、反力梁排气管、腔体加压管连接管、腔体注浆管连接管。

7.根据权利要求1所述的一种压力补偿式基坑支护结构，其特征在于：在多腔体反压囊袋纵向分段处的两端分别设置与囊袋密闭连接的“”形连接接口和“”形连接接口，采用钢板预制而成；“”形连接接口和“”形连接接口与多腔体反压囊袋相接处设接口连接段，接口连接段材料与囊袋材料相同；在“”形连接口内侧两边对称设置防水橡胶条、后注胶管、挡土板插入凹槽；后注胶管采用橡胶管；挡土板采用薄刚板或硬塑料板。

8.根据权利要求1所述的一种压力补偿式基坑支护结构，其特征在于：所述囊袋底横梁包括囊袋下部连接体、囊袋底增强体；囊袋下部连接体与囊袋材料相同，并与囊袋底部密闭连接；囊袋底增强体呈“”，中部设置横向的下部连接螺杆穿过孔，两侧面与囊袋下部连接体粘贴连接。

9.根据权利要求1所述的一种压力补偿式基坑支护结构，其特征在于：所述囊袋顶横梁设于多腔体反压囊袋的上部；在囊袋顶横梁的上部设置与横向反力结构相连的囊袋顶横梁“U”形连接体，下部设置与多腔体反压囊袋密闭连接的囊袋顶部连接体，内部设置腔体加压管、腔体注浆管、反力梁压浆管、反力梁排气管、横向加筋体的穿过孔。

10.根据权利要求1所述的一种压力补偿式基坑支护结构，其特征在于：所述各腔体内的腔体加压管和腔体注浆管，采用管径不同的塑料管或无缝钢管；腔体加压管的底部开口设于腔体上部，腔体注浆管的底部开口设于腔体下部；不同腔体内的腔体加压管和腔体注浆管分别设置、互不连通。

11.一种压力补偿式基坑支护结构的施工方法，其特征在于方法步骤如下：

（1）施工准备：布设变形监控点，计算基坑侧壁土压力，完成相关施工准备工作；

（2）多腔体反压囊袋组装：在外网层的橡胶密封层表面设置与囊袋紧密接触的柔性加筋体，并将柔性加筋体两端与相接的横向反力梁或竖向反力梁或囊袋顶横梁或囊袋底横梁连接；再布设横、竖向反力梁钢筋笼和囊袋模板，并将囊袋模板与外网层粘贴连接；最后布设内网层，形成各个密闭腔体，同时使内层网与囊袋模板粘贴连接；充气检查多腔体反压囊袋、囊袋模板的密闭性；

（3）横向反力结构设置：进行基坑开挖影响区分析，在基坑开挖影响区的外侧设置横向反力桩，并在横向反力桩上部设置横向反力桩顶横梁，在横向反力桩顶横梁面向基坑侧设置横向反力结构“U”形连接体，随后浇筑桩顶横梁混凝土；最后设置斜向支撑；

（4）拉力转向结构施工；将横向反力结构和基坑开挖面之间设定部位的土体挖除一定深度，支模浇筑反力蹲或埋设预制反力蹲，在墩顶安装反力蹲顶滑轮；

（5）竖向反力结构打设：在基坑开挖部位竖向引孔取土，将竖向反力桩自地面向下打设，压入过程中严格控制竖向反力桩的垂直度；在竖向反力桩完全沉入地面以前安装竖向反力桩连接体和竖向反力桩顶横梁；

（6）第一段多腔体反压囊袋下沉：将与横向、竖向反力梁钢筋笼连接好的多腔体反压囊袋与囊袋底横梁连接紧密，并将囊袋底横梁与竖向反力桩顶横梁通过下部连接螺杆连接；安装囊袋保护板和辅助下沉钢管、挡土板；通过静压竖向反力桩顶横梁使竖向反力结构下沉，同时带动多腔体反压囊袋沉入地下；当竖向反力结构静压下沉难度大时，在竖向反力桩顶横梁下部增设高压水喷头，在多腔体反压囊袋内增设高压水管，在静压竖向反力结构的同时进行高压水喷射，软化周边土体；

（7）相连多腔体反压囊袋下沉：第一段多腔体反压囊袋压入后，拔出 “”形连接接口内侧的挡土板，然后重复步骤（5）、步骤（6），完成相连多腔体反压囊袋的压入施工，多腔体反压囊袋下沉完成后，拔出辅助下沉钢管和内网层外侧的囊袋保护板；

（8）囊袋顶横梁设置：多腔体反压囊袋压入后，将囊袋上部与囊袋顶横梁的囊袋顶部连接体紧密连接，并校核囊袋顶横梁位置；当囊袋顶横梁采用现浇钢筋混凝土结构时，还包括绑扎钢筋笼、设置顶部连接体、浇筑混凝土、养护工序；

（9）浇筑横向、竖向反力梁混凝土：通过反力梁压浆管向囊袋模板内压浆，形成横向、竖向反力梁，压浆自最下面一层的弹性反力梁开始逐渐向上压浆；压浆压力略大于相应深度处的土压力；压浆过程中同步上拔反力梁压浆管，并控制反力梁排气管的气压。