CN109577344B - 竖向变刚度支护体的基坑支护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种竖向变刚度支护体的基坑支护方法，包括以下步骤：S1、设置竖向体组件：竖向体组件由基坑拟开挖侧向外依次设置的底端平齐的竖向体Ⅰ、竖向体Ⅱ、竖向体Ⅲ、竖向体Ⅳ和竖向体Ⅴ构成；竖向体Ⅰ、竖向体Ⅱ和竖向体Ⅴ的顶端均与地面平齐；竖向体Ⅲ顶端与竖向体Ⅱ顶端的距离为h1，竖向体Ⅳ顶端与竖向体Ⅲ顶端的距离为h2，竖向体Ⅳ顶端与基坑开挖面的距离为h3；S2、设置支墩组件；支墩组件包括支墩Ⅰ和支墩Ⅱ；支墩Ⅰ的顶部与基坑开挖面平；支墩Ⅱ位于支墩Ⅰ下方，与竖向体Ⅰ相接；支墩Ⅱ的底部与竖向体组件底端平；S3、由地面向下开挖的深度为H的基坑。利用上述方法进行基坑支护能够降低工程造价、提高施工效率。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程领域中基坑支护方法，具体涉及一种用于软土地基的竖向变刚度支护体的基坑支护方法。
背景技术
对于软土中的基坑，当开挖深度大于7m以上，就不能采用重力式悬臂支挡结构了，就需要采用内支撑抵挡作用在竖向支护体上的土压力。内支撑系统由立柱桩、立柱及水平向支撑梁系构成，这增加了工程造价，降低了基坑内的出土效率。另外，随着地下结构的施工，内支撑亦需要逐层拆除，给环境带来影响，亦干扰地下结构的施工。
因此，需要对现有技术进行改进。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种软土地基上无内支撑的竖向变刚度支护体的基坑支护方法；
为解决上述技术问题，本发明提出一种竖向变刚度支护体的基坑支护方法，包括以下步骤：
S1、设置竖向体组件：
所述竖向体组件由基坑拟开挖侧向外(内侧为基坑以及支墩组件)依次设置的竖向体Ⅰ、竖向体Ⅱ、竖向体Ⅲ、竖向体Ⅳ和竖向体Ⅴ构成；
所述竖向体Ⅰ、竖向体Ⅱ、竖向体Ⅲ、竖向体Ⅳ和竖向体Ⅴ的底端平齐，且竖向体Ⅰ、竖向体Ⅱ和竖向体Ⅴ的顶端均与地面平齐；
所述竖向体Ⅲ顶端与竖向体Ⅱ顶端的距离为h1，竖向体Ⅳ顶端与竖向体Ⅲ顶端的距离为h2，竖向体Ⅳ顶端与基坑开挖面的距离为h3；
S2、设置支墩组件；
所述支墩组件包括支墩Ⅰ和支墩Ⅱ；
所述支墩Ⅰ位于竖向体Ⅰ一侧(竖向体Ⅰ另一侧为竖向体Ⅱ～竖向体Ⅴ)，与竖向体Ⅰ相接；
所述支墩Ⅰ的顶部与基坑开挖面平；
所述支墩Ⅰ沿基坑长度方向连续设置；
所述支墩Ⅱ位于支墩Ⅰ下方，与竖向体Ⅰ相接；
所述支墩Ⅱ的底部与竖向体组件底端平；
所述支墩Ⅱ沿基坑长度方向连续设置；
S3、由地面向下开挖的深度为H的基坑。
作为本发明竖向变刚度支护体的基坑支护方法的改进：
所述步骤S1设置竖向体组件的步骤如下：
在拟开挖侧设置竖向体Ⅰ，竖向体Ⅰ长度记做L1，厚度记做b3；
紧接竖向体Ⅰ，设置竖向体Ⅱ，竖向体Ⅱ长度记做L2，厚度记做b4；
紧接竖向体Ⅱ，设置竖向体Ⅲ，竖向体Ⅲ长度记做L3，厚度记做b5；
紧接竖向体Ⅲ，设置竖向体Ⅳ，竖向体Ⅳ长度记做L4，厚度记做b6；
紧接竖向体Ⅳ，设置竖向体Ⅴ，竖向体Ⅴ长度记做L5，厚度记做b7；
所述L1＝L2＝L5＝L；
所述L3＝L-h1；
所述L4＝L3-h2，即L4＝L-h1-h2；
H＝h1+h2+h3。
作为本发明竖向变刚度支护体的基坑支护方法的进一步改进：
所述L的取值范围为(2.0～3.0)H，h1的取值范围为(0.2～0.4)H，h2的取值范围为(0.3-0.5)H，h3的取值范围为(0.2～0.4)H；
所述b3的取值范围为(0.05～0.15)H，b4的取值范围为(0.05～0.15)H，b5的取值范围为(0.1～0.2)H，b6的取值范围为(0.1～0.2)H，b7的取值范围为(0.05～0.15)H。
作为本发明竖向变刚度支护体的基坑支护方法的进一步改进：
所述竖向体Ⅰ外侧到竖向体Ⅴ外侧的水平距离为s1(即，竖向体组件的厚度为s1)，s1＝b3+b4+b5+b6+b7；
所述s1的取值范围为(0.5～0.85)H。
作为本发明竖向变刚度支护体的基坑支护方法的进一步改进：
所述支墩Ⅰ的高度为h11，宽度为b1，长度与基坑长度相同；
所述b1取(1～1.5)H，h11取(0.5-0.8)H；
所述支墩Ⅱ的高度为h22，宽度为b2，长度与基坑长度相同；
所述b2取(0.5～1)H，h22取(0.5-0.8)H；
所述h11+h22≤L-H。
作为本发明竖向变刚度支护体的基坑支护方法的进一步改进：
所述竖向体Ⅰ、竖向体Ⅱ、竖向体Ⅲ、竖向体Ⅳ和竖向体Ⅴ均为连续的墙体或分离的桩体；
所述竖向体Ⅰ、竖向体Ⅱ、竖向体Ⅲ、竖向体Ⅳ和竖向体Ⅴ分别由水泥土、土工加筋材料、型钢、钢绞线或钢筋混凝土中至少一种材料构建而成。
作为本发明竖向变刚度支护体的基坑支护方法的进一步改进：
所述支墩Ⅰ和支墩Ⅱ均为由水泥土构建而成的连续的墙体。
针对现有技术，本发明的技术优势是：
本发明提供了软土地基上竖向变刚度支护体的基坑支护方法，解决了软土中的深基坑需要设置内支撑的技术问题，取消了传统支护方法的内支撑部分，降低工程造价、提高施工效率，亦对环境影响较小，消除基坑支护对地下结构部分施工的干扰。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
图1为采用本发明竖向变刚度支护体的基坑支护方法所构建结构的俯视示意图。
图2是图1在A-A剖面示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1、竖向变刚度支护体的基坑支护方法，如图1所示，在软土地层3内，开挖深度为H的基坑，包括依次进行的以下步骤：
S1、按照支护的实际需要设置竖向体组件(即，竖向变刚度支护体)；
竖向体组件由基坑拟开挖侧向外(内侧为基坑以及支墩组件)依次设置的竖向体Ⅰ11、竖向体Ⅱ12、竖向体Ⅲ13、竖向体Ⅳ14和竖向体Ⅴ15构成，竖向体Ⅰ11、竖向体Ⅱ12、竖向体Ⅲ13、竖向体Ⅳ14和竖向体Ⅴ15底端平齐：
具体设置方法如下：
在拟开挖侧设置竖向体Ⅰ11，竖向体Ⅰ11长度记做L1，厚度记做b3；
紧接竖向体Ⅰ11，设置竖向体Ⅱ12，竖向体Ⅱ12长度记做L2，厚度记做b4；
紧接竖向体Ⅱ12，设置竖向体Ⅲ13，竖向体Ⅲ13长度记做L3，厚度记做b5；
紧接竖向体Ⅲ13，设置竖向体Ⅳ14，竖向体Ⅳ14长度记做L4，厚度记做b6；
紧接竖向体Ⅳ14，设置竖向体Ⅴ15，竖向体Ⅴ15长度记做L5，厚度记做b7；
竖向体Ⅰ11、竖向体Ⅱ12和竖向体Ⅴ15的顶端均与地面5平齐；竖向体Ⅲ13顶端与竖向体Ⅱ12顶端的距离为h1，竖向体Ⅳ14顶端与竖向体Ⅲ13顶端的距离为h2，竖向体Ⅳ14顶端与基坑开挖面4的距离为h3(竖向体Ⅳ14顶端位于基坑开挖面4上方)；
即：
L1＝L2＝L5＝L；
L3＝L-h1；
L4＝L3-h2，即L4＝L-h1-h2。
H＝h1+h2+h3。
L的取值范围为(2.0～3.0)H，h1的取值范围为(0.2～0.4)H，h2的取值范围为(0.3-0.5)H，h3的取值范围为(0.2～0.4)H；
竖向体Ⅰ11外侧到竖向体Ⅴ15外侧的水平距离为s1(即，竖向体组件的厚度为s1)，s1＝b3+b4+b5+b6+b7；
其中，b3的取值范围为(0.05～0.15)H，b4的取值范围为(0.05～0.15)H，b5的取值范围为(0.1～0.2)H，b6的取值范围为(0.1～0.2)H，b7的取值范围为(0.05～0.15)H；且s1的取值范围为(0.5～0.85)H。
注：竖向体Ⅰ11、竖向体Ⅱ12、竖向体Ⅲ13、竖向体Ⅳ14、竖向体Ⅴ15为采用水泥土、土工加筋材料、型钢、钢绞线或钢筋混凝土等材料中的至少一种所构建的连续的墙体或分离的桩体。
S2、设置支墩组件：
支墩组件包括支墩Ⅰ21和支墩Ⅱ22。
支墩Ⅰ21位于竖向体Ⅰ11一侧(竖向体Ⅰ11另一侧为竖向体Ⅱ12～竖向体Ⅴ15)，与竖向体Ⅰ11相接；支墩Ⅰ21的顶部与基坑坑底平，即与基坑开挖面4平。
注：支墩Ⅰ21的顶端即基坑坑底。
支墩Ⅰ21沿基坑长度方向连续设置，高度为h11，宽度为b1，长度与基坑长度相同；
b1取(1～1.5)H，h11取(0.5-0.8)H。
支墩Ⅱ22位于支墩Ⅰ21下方，与竖向体Ⅰ11相接；支墩Ⅱ22的底部与竖向体组件底端平；
支墩Ⅱ22沿基坑长度方向连续设置，高度为h22，宽度为b2，长度与基坑长度相同；
b2取(0.5～1)H，h22取(0.5-0.8)H。
注：h11+h22≤L-H；
支墩Ⅰ21和支墩Ⅱ22通常采用水泥土构建而成，本实施例中支墩Ⅰ21和支墩Ⅱ22均为水泥土所构成的连续的墙体。
S3、将基坑开挖到坑底，即从地面5向下开挖深度为H。
实验1、按照实施例1所述方法，进行如下实验：
软土地层3内开挖基坑深度H＝8m；
h1＝2m，h2＝3m，h3＝3m；
一、竖向体Ⅰ11长度L1＝L＝2.5H＝20m。
二、竖向体Ⅰ11宽度b3＝0.1H＝0.8m。
三、竖向体Ⅱ12长度L2＝L＝2.5H＝20m。
四、竖向体Ⅱ12宽度b4＝0.1H＝0.8m。
五、竖向体Ⅲ13长度L3＝L1-h1＝20-2＝18m。
六、竖向体Ⅲ13宽度b5＝0.2H＝1.6m。
七、竖向体Ⅳ14长度L4＝L1-h1-h2＝20-2-3＝15m。
八、竖向体Ⅳ14宽度b6＝0.2H＝1.6m。
九、竖向体Ⅴ15长度L5＝L1＝2.5H＝20m。
十、竖向体Ⅴ15宽度b7＝0.1H＝0.8m。
十一、竖向体组件的厚度：s1＝b3+b4+b5+b6+b7＝0.8+0.8+1.6+1.6+0.8＝5.6m。
十二、支墩Ⅰ21宽度b1＝1.5H＝12m。
十三、支墩Ⅰ21高度h11＝0.5H＝4.0m。
十四、支墩Ⅱ22宽度b2＝0.8H＝6.4m。
十五、支墩Ⅱ22高度h22＝0.5H＝4.0m。
按照GB50497-2009“建筑基坑工程监测技术规范”进行监测，本实验所建立的支护结构满足基坑的变形及稳定性要求。
实验2、按照实施例1所述方法，进行如下实验：
软土地层3内开挖基坑深度H＝10m；
h1＝3m，h2＝4m，h3＝3m；
一、竖向体Ⅰ11长度L1＝L＝2.5H＝25m。
二、竖向体Ⅰ11宽度b3＝0.1H＝1m。
三、竖向体Ⅱ12长度L2＝L＝2.5H＝25m。
四、竖向体Ⅱ12宽度b4＝0.1H＝1m。
五、竖向体Ⅲ13长度L3＝L1-h1＝25-3＝22m。
六、竖向体Ⅲ13宽度b5＝0.2H＝2m。
七、竖向体Ⅳ14长度L4＝L1-h1-h2＝25-3-4＝18m。
八、竖向体Ⅳ14宽度b6＝0.2H＝2m。
九、竖向体Ⅴ15长度L5＝L1＝2.5H＝25m。
十、竖向体Ⅴ15宽度b7＝0.1H＝1m。
十一、竖向体组件的厚度：s1＝b3+b4+b5+b6+b7＝1+1+2+2+1＝7m。
十二、支墩Ⅰ21宽度b1＝1.5H＝15m。
十三、支墩Ⅰ21高度h11＝0.5H＝5m。
十四、支墩Ⅱ22宽度b2＝0.8H＝8m。
十五、支墩Ⅱ22高度h22＝0.5H＝5m。
按照GB50497-2009“建筑基坑工程监测技术规范”进行监测，本实验所建立的支护结构满足基坑的变形及稳定性要求。
实验3、按照实施例1所述方法，进行如下实验：
软土地层3内开挖基坑深度H＝12m；
h1＝4m，h2＝5m，h3＝3m；
一、竖向体Ⅰ11长度L1＝L＝2.5H＝30m。
二、竖向体Ⅰ11宽度b3＝0.1H＝1.2m。
三、竖向体Ⅱ12长度L2＝L＝2.5H＝30m。
四、竖向体Ⅱ12宽度b4＝0.1H＝1.2m。
五、竖向体Ⅲ13长度L3＝L1-h1＝30-4＝26m。
六、竖向体Ⅲ13宽度b5＝0.2H＝2.4m。
七、竖向体Ⅳ14长度L4＝L1-h1-h2＝30-4-5＝21m。
八、竖向体Ⅳ14宽度b6＝0.2H＝2.4m。
九、竖向体Ⅴ15长度L5＝L1＝2.5H＝30m。
十、竖向体Ⅴ15宽度b7＝0.1H＝1.2m。
十一、竖向体组件的厚度：s1＝b3+b4+b5+b6+b7＝1.2+1.2+2.4+2.4+1.2＝8.4m。
十二、支墩Ⅰ21宽度b1＝1.5H＝18m。
十三、支墩Ⅰ21高度h11＝0.5H＝6m。
十四、支墩Ⅱ22宽度b2＝0.8H＝9.6m。
十五、支墩Ⅱ22高度h22＝0.5H＝6m。
按照GB50497-2009“建筑基坑工程监测技术规范”进行监测，本实验所建立的支护结构满足基坑的变形及稳定性要求。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形，在非软土地区的基坑支护中亦可使用。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (3)
1.竖向变刚度支护体的基坑支护方法，其特征是包括以下步骤：
S1、设置竖向体组件：
所述竖向体组件由基坑开挖侧向外依次设置的竖向体Ⅰ(11)、竖向体Ⅱ(12)、竖向体Ⅲ(13)、竖向体Ⅳ(14)和竖向体Ⅴ(15)构成；
所述竖向体Ⅰ(11)、竖向体Ⅱ(12)、竖向体Ⅲ(13)、竖向体Ⅳ(14)和竖向体Ⅴ(15)的底端平齐，且竖向体Ⅰ(11)、竖向体Ⅱ(12)和竖向体Ⅴ(15)的顶端均与地面(5)平齐；
所述竖向体Ⅲ(13)顶端与竖向体Ⅱ(12)顶端的距离为h1，竖向体Ⅳ(14)顶端与竖向体Ⅲ(13)顶端的距离为h2，竖向体Ⅳ(14)顶端与基坑开挖面(4)的距离为h3；
设置竖向体组件的步骤如下：
在拟开挖侧设置竖向体Ⅰ(11)，竖向体Ⅰ(11)长度记做L1，厚度记做b3；
紧接竖向体Ⅰ(11)，设置竖向体Ⅱ(12)，竖向体Ⅱ(12)长度记做L2，厚度记做b4；
紧接竖向体Ⅱ(12)，设置竖向体Ⅲ(13)，竖向体Ⅲ(13)长度记做L3，厚度记做b5；
紧接竖向体Ⅲ(13)，设置竖向体Ⅳ(14)，竖向体Ⅳ(14)长度记做L4，厚度记做b6；
紧接竖向体Ⅳ(14)，设置竖向体Ⅴ(15)，竖向体Ⅴ(15)长度记做L5，厚度记做b7；
所述L1＝L2＝L5＝L；
所述L3＝L-h1；
所述L4＝L3-h2，即L4＝L-h1-h2；
H＝h1+h2+h3；
所述L的取值范围为(2.0～3.0)H，h1的取值范围为(0.2～0.4)H，h2的取值范围为(0.3-0.5)H，h3的取值范围为(0.2～0.4)H；
所述b3的取值范围为(0.05～0.15)H，b4的取值范围为(0.05～0.15)H，b5的取值范围为(0.1～0.2)H，b6的取值范围为(0.1～0.2)H，b7的取值范围为(0.05～0.15)H；
所述竖向体Ⅰ(11)外侧到竖向体Ⅴ(15)外侧的水平距离为s1，s1＝b3+b4+b5+b6+b7；
所述s1的取值范围为(0.5～0.85)H；
S2、设置支墩组件；
所述支墩组件包括支墩Ⅰ(21)和支墩Ⅱ(22)；
所述支墩Ⅰ(21)位于竖向体Ⅰ(11)一侧，与竖向体Ⅰ(11)相接；
所述支墩Ⅰ(21)的顶部与基坑开挖面(4)平；
所述支墩Ⅰ(21)沿基坑长度方向连续设置；
所述支墩Ⅱ(22)位于支墩Ⅰ(21)下方，与竖向体Ⅰ(11)相接；
所述支墩Ⅱ(22)的底部与竖向体组件底端平；
所述支墩Ⅱ(22)沿基坑长度方向连续设置；
所述支墩Ⅰ(21)的高度为h11，宽度为b1，长度与基坑长度相同；
所述b1取(1～1.5)H，h11取(0.5-0.8)H；
所述支墩Ⅱ(22)的高度为h22，宽度为b2，长度与基坑长度相同；
所述b2取(0.5～1)H，h22取(0.5-0.8)H；
所述h11+h22≤L-H；
S3、由地面(5)向下开挖的深度为H的基坑。
2.根据权利要求1所述的竖向变刚度支护体的基坑支护方法，其特征是：
所述竖向体Ⅰ(11)、竖向体Ⅱ(12)、竖向体Ⅲ(13)、竖向体Ⅳ(14)和竖向体Ⅴ(15)均为连续的墙体或分离的桩体；
所述竖向体Ⅰ(11)、竖向体Ⅱ(12)、竖向体Ⅲ(13)、竖向体Ⅳ(14)和竖向体Ⅴ(15)分别由水泥土、土工加筋材料、型钢、钢绞线或钢筋混凝土中至少一种材料构建而成。
3.根据权利要求2所述的竖向变刚度支护体的基坑支护方法，其特征是：
所述支墩Ⅰ(21)和支墩Ⅱ(22)均为由水泥土构建而成的连续的墙体。
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