CN110067250A - 抗浮型基坑支护结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了抗浮型基坑支护结构及施工方法，涉及基坑支护技术领域，解决了基坑支护桩与抗浮结构分别设置，肥槽回填后，支护结构失去作用，浪费大量工程资源的问题，其技术方案要点是：包括与基坑侧壁土体抵触或紧邻的支护桩，支护桩的底端嵌入基坑底部；支护桩固定连接有锚固端倾斜向下置入基坑侧壁土体内的锚索；基坑底部上方水平设置有地下结构底板和至少一层地下结构梁板，地下结构梁板位于地下结构底板上方；最顶端的地下结构梁板的上表面设有压顶冠梁；地下结构底板和地下结构梁板的上表面均抵触设有抗剪梁，具有将临时支护结构与地下结构连接后承担全部或部分地下水对地下结构产生的浮力荷载，使临时支护结构发挥出永久抗浮作用的效果。

Description

抗浮型基坑支护结构及施工方法

技术领域

本发明涉及基坑支护技术领域，更具体地说，它涉及抗浮型基坑支护结构及施工方法。

背景技术

建筑工程行业中，基坑支护是为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁土体及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。

现有的基坑支护，通常基坑支护桩与抗浮结构分别设置，且肥槽回填后，支护结构就失去了其功能和作用，而抗浮结构无论是何种抗浮措施，均需要单独设计和单独实施。对工程建设而言，临时性设置的支护结构，因其具有一定的嵌固深度(基坑底部以下)、且与基坑侧壁土体也有一定的接触，尤其设置有锚索的支护结构其抗拔能力更强，不能加以再利用其实造成了极大的工程浪费。

因此，如何设计一种抗浮型基坑支护结构是目前我们迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供抗浮型基坑支护结构，具有结合支护桩自身的抗拉能力和锚索锚固的抗拔能力，将临时支护结构与地下结构连接后承担全部或部分地下水对地下结构产生的浮力荷载，使临时支护结构发挥出永久抗浮作用的效果。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：抗浮型基坑支护结构，包括与基坑侧壁土体抵触或紧邻的支护桩，支护桩的底端嵌入基坑底部以下；所述支护桩固定连接有锚固端倾斜向下置入基坑侧壁土体内的锚索；所述基坑底部上方水平设置有均与支护桩侧壁固定连接的地下结构底板和至少一层地下结构梁板，所述地下结构梁板位于地下结构底板上方；最顶端的所述地下结构梁板的上表面设有压顶冠梁；所述地下结构底板和其余地下结构梁板的上表面均抵触设有与支护桩侧壁固定连接的抗剪梁。

通过采用上述技术方案，利用地下结构底板和地下结构梁板与支护桩连接，便于将临时支护结构与地下结构连接后承担全部或部分地下水对地下结构产生的浮力荷载，使临时支护结构发挥出永久抗浮作用，减少建筑工程中工程浪费，节约了建筑工程的投入成本。

本发明进一步设置为：所述地下结构底板和地下结构梁板的端部与支护桩侧壁均通过植筋形成刚性连接。

通过采用上述技术方案，便于提高地下结构底板和地下结构梁板与支护桩之间的连接强度，提升支护桩承担地下结构的浮力荷载的性能。

本发明进一步设置为：所述基坑底部上方设有与地下结构底板和地下结构梁板垂直固定的地下结构外墙结构。

通过采用上述技术方案，利用地下结构外墙结构，便于减少地下结构底板和地下结构梁板的弯曲度。

本发明进一步设置为：所述锚索锚固端的竖直高度大于或等于地下结构梁板的竖直高度，锚索的连接端穿过支护桩后与抗剪梁固定连接。

通过采用上述技术方案，使得锚索的固定操作简单。

本发明的另一目的是提供抗浮型基坑支护结构施工方法，具有结合支护桩自身的抗拉能力和锚索锚固的抗拔能力，将临时支护结构与地下结构连接后承担全部或部分地下水对地下结构产生的浮力荷载，使临时支护结构的发挥出永久抗浮作用的效果。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：抗浮型基坑支护结构施工方法，包括以下步骤：

S1：根据基坑支护工程标准设置支护桩，并对支护桩的桩身抗拉拔承载力进行承担浮力作用工况的验算；

S2：将锚索的锚固端置入基坑侧壁土体进行固定，然后将锚索的连接端穿过支护桩后进行固定，并对锚索的抗拔力在下拉分力作用时进行验算；

S3：在基坑底部从下至上依次设置地下结构底板和地下结构梁板，然后在支护桩上的地下结构底板和地下结构梁板上方设置抗剪梁，并对抗剪梁进行浮力作用下的竖向抗剪能力进行验算；

S4：根据步骤S1、步骤S2和步骤S3中的验算结果计算得出支护结构所能承担的总浮力荷载，并根据总浮力荷载进行地下结构的稳定性验算。

本发明进一步设置为：在步骤S1中，所述支护桩的桩身抗拉拔承载力满足式(1)：

N₀≤A_Sf_y (1)

式(1)中，N₀为支护桩桩身抗拉承载力设计值，单位为kN；A_S为支护桩纵向配筋总面积，单位为mm²；f_y为钢筋强度标准值，单位为kPa；

所述支护桩的桩身抗拉拔承载力满足式(2)：

式(2)中，N₁为基坑顶端抗拔力值，单位为KN；u为支护桩周长，单位为mm；L_1i为支护桩顶端至基坑底部的垂直厚度，单位为m；L_2i为支护桩底端至基坑底部的垂直厚度，单位为m；q_1si为与L_1i对应的土层侧阻力强度，单位为kPa；q_2si为与L_2i对应的土层侧阻力强度,单位为kPa；

在步骤S2中，所述锚索的抗拉力满足式(3)：

N₂＝Ttanθ (3)

式(3)中，N₂为锚索竖向分力，单位为KN；T为锚索抗拔力，单位为KN；θ为锚索与水平线之间的夹角度数，单位为度；

在步骤4中，所述支护结构的总抗拔力满足式(4)：

N+N₂≥N_f (4)

式(4)中，N为支护结构的总抗拔力，单位为N；N_f为总浮力荷载，单位为kN；其中，N取N₀、N₁的最小值；N_f＝f*A₀,其中，f为单位面积上的浮力标准值，A₀为支护结构包围的地下结构底板面积。

综上所述，本发明具有以下有益效果：利用地下结构底板和地下结构梁板与支护桩连接，便于将临时支护结构与地下结构连接后承担全部或部分地下水对地下结构产生的浮力荷载，使临时支护结构发挥出永久抗浮作用，减少建筑工程中工程浪费，节约了建筑工程的投入成本；利用预埋件，使得地下结构外墙结构与地下结构底板和地下结构梁板的连接操作方便；使得支护桩位于地下结构梁板两侧的部位受力较为均匀分布。

附图说明

图1是本发明实施例1中的整体结构示意图；

图2是本发明实施例2中的流程框图。

图中：1、基坑侧壁土体；2、支护桩；3、锚索；4、基坑底部；5、地下结构底板；6、地下结构梁板；7、地下结构外墙结构；8、抗剪梁；9、压顶冠梁。

具体实施方式

以下结合附图1-2对本发明作进一步详细说明。

实施例1：抗浮型基坑支护结构，如图1所示，包括与基坑侧壁土体1抵触或紧邻的支护桩2，支护桩2的底端嵌入基坑底部4以下。支护桩2固定连接有锚固端倾斜向下置入基坑侧壁土体1内的锚索3。基坑底部4上方水平设置有均与支护桩2侧壁固定连接的地下结构底板5和至少一层地下结构梁板6，地下结构梁板6位于地下结构底板5上方。本实施例中地下结构梁板6采用两层。最顶端的地下结构梁板6的上表面设有压顶冠梁9。地下结构底板5和其余地下结构梁板6的上表面均抵触设有与支护桩2侧壁固定连接的抗剪梁8。利用地下结构底板5和地下结构梁板6与支护桩2连接，便于将临时支护结构与地下结构连接后承担全部或部分地下水对地下结构产生的浮力荷载，使临时支护结构发挥出永久抗浮作用，减少建筑工程中工程浪费，节约了建筑工程的投入成本。

在本实施例中，基坑底部4上方设有与地下结构底板5和地下结构梁板6垂直固定的地下结构外墙结构7。利用地下结构外墙结构7，便于减少地下结构底板5和地下结构梁板6的弯曲度。此外，地下结构底板5和地下结构梁板6的端部与支护桩2侧壁的连接还可为通过植筋形成刚性连接，便于提高地下结构底板5和地下结构梁板6与支护桩2之间的连接强度，提升支护桩2承担地下结构的浮力荷载的性能。

锚索3锚固端的竖直高度大于或等于地下结构梁板6的竖直高度，锚索3的连接端穿过支护桩2后与抗剪梁8固定连接，使得锚索3的固定操作简单。在本实施例中，锚索3锚固端的竖直高度大于基坑底部4的竖直高度。

实施例2：抗浮型基坑支护结构施工方法，如图1与图2所示，包括以下步骤：

步骤S1，根据基坑支护工程标准设置支护桩2，并对支护桩2的桩身抗拉拔承载力进行承担浮力作用工况的验算。

步骤S2，将锚索3的锚固端置入基坑侧壁土体1进行固定，然后将锚索3的连接端穿过支护桩2后进行固定，并对锚索3的抗拔力在下拉分力作用时进行验算。

步骤S3，在基坑底部4从下至上依次设置地下结构底板5和地下结构梁板6，然后在支护桩2上的地下结构底板5和地下结构梁板6上方设置抗剪梁8，并对抗剪梁8进行浮力作用下的竖向抗剪能力进行验算。

步骤S4，根据步骤S1、步骤S2和步骤S3中的验算结果计算得出支护结构所能承担的总浮力荷载，并根据总浮力荷载进行地下结构的稳定性验算。

在步骤S1中，所述支护桩2的桩身抗拉拔承载力满足式(1)：

N₀≤A_Sf_y(1)

式(1)中，N₀为支护桩2桩身抗拉承载力设计值，单位为kN；A_S为支护桩2纵向配筋总面积，单位为mm²；f_y为钢筋强度标准值，单位为kPa；

所述支护桩2的桩身抗拉拔承载力满足式(2)：

式(2)中，N₁为基坑顶端抗拔力值，单位为KN；u为支护桩2周长，单位为mm；L_1i为支护桩2顶端至基坑底部4的垂直厚度，单位为m；L_2i为支护桩2底端至基坑底部4的垂直厚度，单位为m；q_1si为与L_1i对应的土层侧阻力强度，单位为kPa；q_2si为与L_2i对应的土层侧阻力强度,单位为kPa；

在步骤S2中，所述锚索3的抗拉力满足式(3)：

N₂＝Ttanθ (3)

式(3)中，N₂为锚索3竖向分力，单位为KN；T为锚索3抗拔力，单位为KN；θ为锚索3与水平线之间的夹角度数，单位为度；

在步骤4中，所述支护结构的总抗拔力满足式(4)：

N+N₂≥N_f (4)

式(4)中，N为支护结构的总抗拔力，单位为N；N_f为总浮力荷载，单位为kN；其中，N取N₀、N₁的最小值；N_f＝f*A₀,其中，f为单位面积上的浮力标准值，A₀为支护结构包围的地下结构底板面积。

工作原理：利用地下结构底板5和地下结构梁板6与支护桩2连接，便于将临时支护结构与地下结构连接后承担全部或部分地下水对地下结构产生的浮力荷载，使临时支护结构发挥出永久抗浮作用，减少建筑工程中工程浪费，节约了建筑工程的投入成本。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.抗浮型基坑支护结构，其特征是：包括与基坑侧壁土体(1)抵触或紧邻的支护桩(2)，支护桩(2)的底端嵌入基坑底部(4)以下；所述支护桩(2)固定连接有锚固端倾斜向下置入基坑侧壁土体(1)内的锚索(3)；所述基坑底部(4)上方水平设置有均与支护桩(2)侧壁固定连接的地下结构底板(5)和至少一层地下结构梁板(6)，所述地下结构梁板(6)位于地下结构底板(5)上方；最顶端的所述地下结构梁板(6)的上表面设有压顶冠梁(9)；所述地下结构底板(5)和其余地下结构梁板(6)的上表面均抵触设有与支护桩(2)侧壁固定连接的抗剪梁(8)。

2.根据权利要求1所述的抗浮型基坑支护结构，其特征是：所述地下结构底板(5)和地下结构梁板(6)的端部与支护桩(2)侧壁均通过植筋形成刚性连接。

3.根据权利要求1所述的抗浮型基坑支护结构，其特征是：所述基坑底部(4)上方设有与地下结构底板(5)和地下结构梁板(6)垂直固定的地下结构外墙结构(7)。

4.根据权利要求1所述的抗浮型基坑支护结构，其特征是：所述锚索(3)锚固端的竖直高度大于或等于地下结构梁板(6)的竖直高度，锚索(3)的连接端穿过支护桩(2)后与抗剪梁(8)固定连接。

5.抗浮型基坑支护结构施工方法，其特征是：该方法基于权利要求书1-4中任意一项所述的抗浮型基坑支护结构，包括以下步骤：

S1：根据基坑支护工程标准设置支护桩(2)，并对支护桩(2)的桩身抗拉拔承载力进行承担浮力作用工况的验算；

S2：将锚索(3)的锚固端置入基坑侧壁土体(1)进行固定，然后将锚索(3)的连接端穿过支护桩(2)后进行固定，并对锚索(3)的抗拔力在下拉分力作用时进行验算；

S3：在基坑底部(4)从下至上依次设置地下结构底板(5)和地下结构梁板(6)，然后在支护桩(2)上的地下结构底板(5)和地下结构梁板(6)上方设置抗剪梁(8)，并对抗剪梁(8)进行浮力作用下的竖向抗剪能力进行验算；

S4：根据步骤S1、步骤S2和步骤S3中的验算结果计算得出支护结构所能承担的总浮力荷载，并根据总浮力荷载进行地下结构的稳定性验算。

6.根据权利要求5所述的抗浮型基坑支护结构施工方法，其特征是：在步骤S1中，所述支护桩(2)的桩身抗拉拔承载力满足式(1)：

N₀≤A_Sf_y (1)

式(1)中，N₀为支护桩(2)桩身抗拉承载力设计值，单位为kN；A_S为支护桩(2)纵向配筋总面积，单位为mm²；f_y为钢筋强度标准值，单位为kPa；

所述支护桩(2)的桩身抗拉拔承载力满足式(2)：

式(2)中，N₁为基坑顶端抗拔力值，单位为KN；u为支护桩(2)周长，单位为mm；L_1i为支护桩(2)顶端至基坑底部(4)的垂直厚度，单位为m；L_2i为支护桩(2)底端至基坑底部(4)的垂直厚度，单位为m；q_1si为与L_1i对应的土层侧阻力强度，单位为kPa；q_2si为与L_2i对应的土层侧阻力强度,单位为kPa；

在步骤S2中，所述锚索(3)的抗拉力满足式(3)：

N₂＝Ttanθ (3)

式(3)中，N₂为锚索(3)竖向分力，单位为KN；T为锚索(3)抗拔力，单位为KN；θ为锚索(3)与水平线之间的夹角度数，单位为度；

在步骤4中，所述支护结构的总抗拔力满足式(4)：

N+N₂≥N_f (4)

式(4)中，N为支护结构的总抗拔力，单位为N；N_f为总浮力荷载，单位为kN；其中，N取N₀、N₁的最小值；N_f＝f*A₀,其中，f为单位面积上的浮力标准值，A₀为支护结构包围的地下结构底板面积。