CN109403341A - 一种软土地区超深基坑复合重力式挡土墙结构及其工法 - Google Patents
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Abstract
一种软土地区超深基坑复合重力式挡土墙结构及其工法，包括支护桩、止水帷幕和冠梁，还包括围绕基坑设置一周的坑外土体加固结构和坑内土体加固结构，坑外土体加固结构包括紧贴止水帷幕向坑外土体延伸的坑外加固土体，坑外土体加固结构还包括浇筑在坑外加固土体表层的加筋混凝土面层，坑外水泥土搅拌桩、支护桩、止水帷幕和冠梁连接形成基坑整体支护体，坑内土体加固结构包括紧贴支护桩向坑内土体延伸的坑内加固土体，坑内土体加固结构还包括在支护桩与最外侧坑内水泥土搅拌桩之间设置的一组高压旋喷桩。本发明支护结构型式简单，设计合理，施工方便，经济可靠充分利用了挡土墙靠自重稳定的优点，节省了大量内支撑与锚撑的施工作业，缩短了工期。
Description
技术领域
本发明涉及一种基坑挡土墙结构，特别是一种用于软土地区超深基坑复合重力式挡土墙结构及其施工方法。
背景技术
重力式挡土墙主要依靠自重抵抗外侧土压力维持平衡稳定，可采用块石、片石砌筑或混凝土整体浇筑，就地取材、施工方便、经济效果好，广泛应用于铁路、公路和水利等工程中。但由于其体积和自重大，对场地面积和地基承载力等要求严格，因此，在地质条件较差的软土等地区，适用于开挖深度稍浅如基坑深度小于12m的基坑工程。当基坑深度超过12m时，重力式挡土墙需结合基坑内部需要设置的大量内支撑、锚撑或预留反压土台共同承担土体侧向压力，维持基坑稳定，施工较为繁琐，工期较长。
发明内容
本发明的目的是提供一种软土地区超深基坑复合重力式挡土墙结构及其工法，要解决软土地区深基坑支护结构需要在基坑内部留设大量的内支撑、锚撑或预留反压土台，存在支撑结构形式复杂，施工繁琐并且工期较长的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种软土地区超深基坑复合重力式挡土墙结构，包括支护桩、止水帷幕和冠梁，还包括围绕基坑设置一周的坑外土体加固结构和坑内土体加固结构，所述坑外土体加固结构的上表面与坑外土体平齐，所述坑内土体加固结构的上表面与坑内土体平齐，
所述支护桩沿基坑周边埋入土体，所述止水帷幕紧靠支护桩，所述冠梁连接支护桩的桩顶、围绕基坑设置一周，
所述坑外土体加固结构包括紧贴止水帷幕向坑外土体延伸的坑外加固土体，所述坑外加固土体是由打入该土体的一组坑外水泥土搅拌桩形成，坑外土体加固结构还包括浇筑在坑外加固土体表层的加筋混凝土面层，所述加筋混凝土面层内设有拉结筋，所述拉结筋的坑外端部经过止水帷幕延伸至冠梁处并埋入冠梁内，所述坑外水泥土搅拌桩、支护桩、止水帷幕和冠梁连接形成基坑整体支护体，所述加筋混凝土面层的上侧表面与坑外土体的上侧表面平齐，
所述坑内土体加固结构包括紧贴支护桩向坑内土体延伸的坑内加固土体，所述坑内加固土体是由打入该土体的一组坑内水泥土搅拌桩形成，坑内土体加固结构还包括在支护桩与最外侧坑内水泥土搅拌桩之间设置的一组高压旋喷桩。
所述基坑的深度为大于12m。
所述坑外水泥土搅拌桩在坑外加固土体内连接成格栅或者梅花型布置，每道坑外水泥土搅拌桩为单轴、双轴或三轴，所述坑内水泥土搅拌桩在坑内加固土体内连接成格栅或者梅花型布置，每道坑内水泥土搅拌桩为单轴、双轴或三轴。
所述支护桩的入土深度小于其悬臂部分的长度，所述止水帷幕的入土深度大于支护桩的入土深度。
所述坑外加固土体的宽度为自止水帷幕向坑外延伸至支护桩大于支护桩10倍桩径的范围，坑外加固土体的加固深度大于支护桩的20倍桩径。
所述坑内加固土体的宽度为自支护桩向坑内延伸至不小于支护桩10倍桩径的范围，坑内加固土体的加固深度不小于支护桩的9倍桩径。
所述坑外水泥土搅拌桩或坑内水泥土搅拌桩内插入有加筋材料，所述加筋材料为通长压入的毛竹或纤维。
这种软土地区超深基坑复合重力式挡土墙结构的施工方法，施工步骤如下：
步骤一，根据设计和受力分析确定支护桩的桩径、桩长、桩间距和入土深度，止水帷幕的参数，坑外加固土体和坑内加固土体的范围，土体加固区水泥土搅拌桩和高压旋喷桩的参数以及布置形式；
步骤二，按顺序在基坑周边施作支护桩、冠梁和止水帷幕；
步骤三，在设计的坑外加固土体的范围内施作坑外水泥土搅拌桩，形成坑外加固土体，搅拌桩根据现场具体情况采用单轴、双轴或三轴，布置形式采用梅花型或格栅；在搅拌桩的水泥土硬结前插入毛竹或纤维作为加筋材料；
步骤四，待坑外加固区施工完毕后，去除搅拌桩桩顶松散部分，漏出20-30cm毛竹或纤维等加筋材料，将其用钢筋笼连接同时连接拉结筋，浇筑混凝土形成加筋混凝土面层，拉结筋将坑外水泥土搅拌桩、支护桩、止水帷幕和冠梁连接形成整体支护体；
步骤五，基坑内部分步开挖至坑底时，在设计的坑内加固土体的范围内施作坑内水泥土搅拌桩，形成坑内加固土体；
步骤六，在支护桩与最外侧坑内水泥土搅拌桩之间施工高压旋喷桩，形成坑内土体加固结构。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：
本发明采用水泥土搅拌桩对基坑内外的土体同时进行加固，与基坑护坡桩相互连接形成复合重力式挡土结构，共同承担基坑外部土压力，基坑内部无需设置内支撑或预留反压土台，同时在基坑外的水泥土搅拌土体内可插入毛竹作为加筋材料，增强其抗弯强度；然后在地表施做加筋混凝土面层和拉结筋，增强坑外土体加固结构与支护桩和止水帷幕的整体性；在基坑内的水泥土搅拌土体内与支护桩的连接位置施作旋喷桩形成高压旋喷注浆区，连接支护桩和坑内土体加固结构，增强坑外土体、支护桩和坑内土体的整体性，使其共同作用形成基坑的侧向支护体系，承载侧向土压力。
本发明相比现有技术，采用水泥土重力式挡墙与护坡桩结合形成复合重力式挡土墙，可应用于软土地区超深基坑工程中，该支护结构型式简单，设计合理，施工方便，经济可靠，充分利用了挡土墙靠自重稳定的优点，节省了大量内支撑与锚撑的施工作业，缩短了工期，且拓展了超深基坑直壁开挖的发展方向。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明的侧视结构示意图。
图2是图1中A-A剖面结构示意图。
附图标记：1－支护桩、2－冠梁、3－止水帷幕、4－坑外加固土体、5－坑内加固土体、6－高压旋喷桩、7－加筋混凝土面层、8-拉结筋、9－坑外土体、10－坑内土体、11—坑外水泥土搅拌桩、12—坑内水泥土搅拌桩。
具体实施方式
实施例参见图1-2所示，某基坑开挖深度约17m，局部可达23m，场地以粉质粘土、淤泥质土等软土为主，地下水埋深较浅，为解决施工难题和满足设计、施工进度等要求，创新性的采用了复合型重力式挡土墙支护结构，对基坑内外土体分别进行加固，与支护桩共同承担基坑外部土压力。这种软土地区超深基坑复合重力式挡土墙结构，包括支护桩1、止水帷幕3和冠梁2，其特征在于：还包括围绕基坑设置一周的坑外土体加固结构和坑内土体加固结构，所述坑外土体加固结构的上表面与坑外土体9平齐，所述坑内土体加固结构的上表面与坑内土体平齐10。
所述支护桩1沿基坑周边埋入土体，所述止水帷幕3紧靠支护桩1，所述冠梁2连接支护桩1的桩顶、围绕基坑设置一周。
所述坑外土体加固结构包括紧贴止水帷幕3向坑外土体延伸的坑外加固土体4，所述坑外加固土体4是由打入该土体的一组坑外水泥土搅拌桩11形成，坑外土体加固结构还包括浇筑在坑外加固土体4表层的加筋混凝土面层7，所述加筋混凝土面层7内设有拉结筋8，所述拉结筋8的坑外端部经过止水帷幕延伸至冠梁2处并埋入冠梁2内，所述坑外水泥土搅拌桩11、支护桩1、止水帷幕3和冠梁2连接形成基坑整体支护体，所述加筋混凝土面层的8上侧表面与坑外土体9的上侧表面平齐。
所述坑内土体加固结构包括紧贴支护桩1向坑内土体延伸的坑内加固土体5，所述坑内加固土体5是由打入该土体的一组坑内水泥土搅拌桩12形成，坑内土体加固结构还包括在支护桩1与最外侧坑内水泥土搅拌桩12之间设置的一组高压旋喷桩6。
所述坑外水泥土搅拌桩11在坑外加固土体4内连接成格栅或者梅花型布置，每道坑外水泥土搅拌桩11为单轴、双轴或三轴，所述坑内水泥土搅拌桩12在坑内加固土体5内连接成格栅或者梅花型布置，每道坑内水泥土搅拌桩12为单轴、双轴或三轴。
所述支护桩1的入土深度小于其悬臂部分的长度，本实施例中为支护桩1的入土深度为其悬臂部分的0.7-0.8倍，所述止水帷幕3的入土深度大于支护桩的入土深度。
所述坑外加固土体4的宽度为自止水帷幕3向坑外延伸至支护桩1大于支护桩10倍桩径的范围，本实施例中为12倍；坑外加固土体4的加固深度大于支护桩的20倍桩径，本实施例中为27倍。
所述坑内加固土体5的宽度为自支护桩1向坑内延伸至不小于支护桩10倍桩径的范围，本实施例中为10倍；坑内加固土体5的加固深度不小于支护桩的9倍桩径。本实施例中为9倍。
所述坑外水泥土搅拌桩11或坑内水泥土搅拌桩12内插入有加筋材料，所述加筋材料为通长压入的毛竹或纤维。
这种软土地区超深基坑复合重力式挡土墙结构的施工方法，施工步骤如下：
步骤一，根据设计和受力分析确定支护桩1的桩径、桩长、桩间距和入土深度，止水帷幕的参数，坑外加固土体和坑内加固土体的范围，土体加固区水泥土搅拌桩和高压旋喷桩的参数以及布置形式；
步骤二，按顺序在基坑周边施作支护桩1、冠梁2和止水帷幕3；
步骤三，在设计的坑外加固土体的范围内施作坑外水泥土搅拌桩，形成坑外加固土体4，搅拌桩根据现场具体情况采用单轴、双轴或三轴，布置形式采用梅花型或格栅；在搅拌桩的水泥土硬结前插入毛竹或纤维作为加筋材料；
步骤四，待坑外加固区施工完毕后，去除搅拌桩桩顶松散部分，漏出20-30cm毛竹或纤维等加筋材料，将其用钢筋笼连接同时连接拉结筋8，浇筑混凝土形成加筋混凝土面层7，拉结筋将坑外水泥土搅拌桩11、支护桩1、止水帷幕3和冠梁2连接形成整体支护体；
步骤五，基坑内部分步开挖至坑底时，在设计的坑内加固土体的范围内施作坑内水泥土搅拌桩12，形成坑内加固土体5；
步骤六，在支护桩1与最外侧坑内水泥土搅拌桩12之间施工高压旋喷桩6，形成坑内土体加固结构。
Claims (8)
1.一种软土地区超深基坑复合重力式挡土墙结构，包括支护桩（1）、止水帷幕（3）和冠梁（2），其特征在于：还包括围绕基坑设置一周的坑外土体加固结构和坑内土体加固结构，所述坑外土体加固结构的上表面与坑外土体（9）平齐，所述坑内土体加固结构的上表面与坑内土体平齐（10），
所述支护桩（1）沿基坑周边埋入土体，所述止水帷幕（3）紧靠支护桩（1），所述冠梁（2）连接支护桩（1）的桩顶、围绕基坑设置一周，
所述坑外土体加固结构包括紧贴止水帷幕（3）向坑外土体延伸的坑外加固土体（4），所述坑外加固土体（4）是由打入该土体的一组坑外水泥土搅拌桩（11）形成，坑外土体加固结构还包括浇筑在坑外加固土体（4）表层的加筋混凝土面层（7），所述加筋混凝土面层（7）内设有拉结筋（8），所述拉结筋（8）的坑外端部经过止水帷幕延伸至冠梁（2）处并埋入冠梁（2）内，所述坑外水泥土搅拌桩（11）、支护桩（1）、止水帷幕（3）和冠梁（2）连接形成基坑整体支护体，所述加筋混凝土面层的（8）上侧表面与坑外土体（9）的上侧表面平齐，
所述坑内土体加固结构包括紧贴支护桩（1）向坑内土体延伸的坑内加固土体（5），所述坑内加固土体（5）是由打入该土体的一组坑内水泥土搅拌桩（12）形成，坑内土体加固结构还包括在支护桩（1）与最外侧坑内水泥土搅拌桩（12）之间设置的一组高压旋喷桩（6）。
2.根据权利要求1所述的软土地区超深基坑复合重力式挡土墙结构，其特征在于：所述基坑的深度为大于12m。
3.根据权利要求2所述的软土地区超深基坑复合重力式挡土墙结构，其特征在于：所述坑外水泥土搅拌桩（11）在坑外加固土体（4）内连接成格栅或者梅花型布置，每道坑外水泥土搅拌桩（11）为单轴、双轴或三轴，所述坑内水泥土搅拌桩（12）在坑内加固土体（5）内连接成格栅或者梅花型布置，每道坑内水泥土搅拌桩（12）为单轴、双轴或三轴。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的软土地区超深基坑复合重力式挡土墙结构，其特征在于：所述支护桩（1）的入土深度小于其悬臂部分的长度，所述止水帷幕（3）的入土深度大于支护桩的入土深度。
5.根据权利要求4所述的软土地区超深基坑复合重力式挡土墙结构，其特征在于：所述坑外加固土体（4）的宽度为自止水帷幕（3）向坑外延伸至支护桩（1）大于支护桩10倍桩径的范围，坑外加固土体（4）的加固深度大于支护桩的20倍桩径。
6.根据权利要求4所述的软土地区超深基坑复合重力式挡土墙结构，其特征在于：所述坑内加固土体（5）的宽度为自支护桩（1）向坑内延伸至不小于支护桩10倍桩径的范围，坑内加固土体（5）的加固深度不小于支护桩的9倍桩径。
7.根据权利要求4所述的软土地区超深基坑复合重力式挡土墙结构，其特征在于：所述坑外水泥土搅拌桩（11）或坑内水泥土搅拌桩（12）内插入有加筋材料，所述加筋材料为通长压入的毛竹或纤维。
8.一种根据权利要求1-7任意一项所述的软土地区超深基坑复合重力式挡土墙结构的施工方法，其特征在于，施工步骤如下：
步骤一，根据设计和受力分析确定支护桩（1）的桩径、桩长、桩间距和入土深度，止水帷幕的参数，坑外加固土体和坑内加固土体的范围，土体加固区水泥土搅拌桩和高压旋喷桩的参数以及布置形式；
步骤二，按顺序在基坑周边施作支护桩（1）、冠梁（2）和止水帷幕（3）；
步骤三，在设计的坑外加固土体的范围内施作坑外水泥土搅拌桩，形成坑外加固土体（4），搅拌桩根据现场具体情况采用单轴、双轴或三轴，布置形式采用梅花型或格栅；在搅拌桩的水泥土硬结前插入毛竹或纤维作为加筋材料；
步骤四，待坑外加固区施工完毕后，去除搅拌桩桩顶松散部分，漏出20-30cm毛竹或纤维等加筋材料，将其用钢筋笼连接同时连接拉结筋（8），浇筑混凝土形成加筋混凝土面层（7），拉结筋（8）将坑外水泥土搅拌桩（11）、支护桩（1）、止水帷幕（3）和冠梁（2）连接形成整体支护体；
步骤五，基坑内部分步开挖至坑底时，在设计的坑内加固土体的范围内施作坑内水泥土搅拌桩（12），形成坑内加固土体（5）；
步骤六，在支护桩（1）与最外侧坑内水泥土搅拌桩（12）之间施工高压旋喷桩（6），形成坑内土体加固结构。
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