CN114855821A - 海绵型地基的基坑加固系统及施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及海绵型地基的基坑加固系统及施工方法。本申请所述的海绵型地基的基坑加固系统包括：基坑本体、包围土工布、斜向纤维束、竖向纤维束、硬化面层、表面覆盖层以及预留抽样管；所述斜向纤维束斜向插入所述围护土体中，所述竖向纤维束竖向插入所述围护土体中；所述硬化面层的截面呈直角三角形结构，且所述硬化面层铺设在所述围护土体的表面，并置于所述斜向纤维束的上方；所述表面覆盖层铺设在所述硬化面层上；所述围护土体上竖向插入至少一个所述预留抽样管。本申请所述的海绵型地基的基坑加固系统及施工方法具有使得建筑物地基更适应海绵城市建设的优点。

Description

海绵型地基的基坑加固系统及施工方法

技术领域

本申请涉及地基建设施工领域，特别是涉及海绵型地基的基坑加固系统及施工方法。

背景技术

海绵城市，是新一代城市雨洪管理概念，是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的弹性，也可称之为“水弹性城市”。国际通用术语为“低影响开发雨水系统构建”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水释放并加以利用，实现雨水在城市中自由迁移。而从生态系统服务出发，通过跨尺度构建水生态基础设施，并结合多类具体技术建设水生态基础设施，是海绵城市的核心。

“海绵城市”材料实质性应用，表现出优秀的渗水、抗压、耐磨、防滑以及环保美观多彩、舒适易维护和吸音减噪等特点，成了“会呼吸”的城镇景观路面，也有效缓解了城市热岛效应，让城市路面不再发热，让城市暴雨天不再被泡水。

随时建设的发展和海绵城市建设的试点和推广，已经有一批海绵城市逐渐受到关注，且随着时间的推移，一个新的问题摆在了人们的面前，那就是海绵城市建设对地基或者建筑物基础的影响问题。由于海绵城市建设是一个新的技术和新的领域，且使用年限带来的影响刚开始显现。因此，尚没有一个较好的办法，解决海绵城市建设对地基的影响问题；尤其是对于海绵城市中，由于渗水带来的高层建筑物的地基的下沉或者倾斜问题，尚无法解决。

发明内容

基于此，本申请的目的在于，提供海绵型地基的基坑加固系统及施工方法，其具有能够缓解或者平衡渗水对于地基的影响，从而使得建筑物地基更适应海绵城市建设的优点。

本申请的一方面，提供一种海绵型地基的基坑加固系统，包括基坑本体、包围土工布、斜向纤维束、竖向纤维束、硬化面层、表面覆盖层以及预留抽样管；

所述基坑本体呈长方体，其外围有围护土体；

所述包围土工布包裹在所述基坑本体的外围四周，并形成致密的环形包裹层，以阻隔基坑本体与围护土体；

所述斜向纤维束斜向插入所述围护土体中，且所述斜向纤维束朝向所述基坑本体设置，所述斜向纤维束靠近所述基坑本体的一端较高，其远离所述基坑本体的一端较低；

所述竖向纤维束竖向插入所述围护土体中；

多个所述斜向纤维束均布设置，多个所述竖向纤维束均布设置；当所述基坑本体的单侧设置有LID设施时，在该侧的所述基坑本体与LID设施之间的围护土体上，插入多个所述竖向纤维束；在所述基坑本体的其余三个侧面的围护土体上，分别插入多个所述斜向纤维束；

所述硬化面层的截面呈直角三角形结构，且所述硬化面层的一直角边对应的面，铺设在所述围护土体的表面，并置于所述斜向纤维束的上方；所述硬化面层的另一直角对应的面，靠近所述基坑本体设置；

所述表面覆盖层铺设在所述硬化面层上；

所述围护土体上竖向插入至少一个所述预留抽样管。

本申请所述的海绵型地基的基坑加固系统，一方面通过设置包围土工布，使得基坑本体内浇筑混凝土基座后，混凝土基座与包围土工布之间还填充有土方，这样，周围环境的围护土体内渗入的水，能够被包围土工布隔离，使得外部渗水不容易进入混凝土基座周围，降低了基座沉降的可能性。另一方面，通过设置斜向纤维束，使得没有设置LID设施的另一侧的围护土体内，地表的渗水方向被斜向纤维束引导而改变，使得渗水更容易随着斜向纤维束的倾斜方向流动，进而扰乱渗水的范围和影响，并且使得渗水逐渐向远离混凝土基座的方向流动，降低了渗水对混凝土基座带来的影响效果。再一方面，通过设置竖向纤维束，使得位于基坑本体的设置有LID设施的一侧的围护土体上，渗水的方向竖直向下，且利于地表的水的渗入，以促使基坑本体两侧的围护土体的渗水量平衡，进而使得混凝土基座的沉降达到平衡。最终，通过本申请的海绵型地基的基坑加固系统，能够实现混凝土地基不受LID设施的影响，使得基坑得到了加固，进而使得高层或者多层建筑物的长期稳定。

进一步地，当所述基坑本体的两侧设置有LID设施时，在该两侧的所述基坑本体与LID设施之间的围护土体上，插入多个所述竖向纤维束，在所述基坑本体的另外两个侧面的围护土体上，分别插入多个所述斜向纤维束；并在设置有所述斜向纤维束的上方的围护土体表面，铺设所述硬化面层，在该硬化面层上方铺设所述表面覆盖层。

进一步地，当所述基坑本体的单侧设置有LID设施时，在所述基坑本体的其余三个侧面的围护土体上，还穿插设置有多个所述斜向纤维束；

该三个侧面对应的围护土体上，所述斜向纤维束与所述竖向纤维束间隔设置。

进一步地，所述硬化面层的横向宽度大于2m。

进一步地，设置有四个所述预留抽样管，四个所述预留抽样管分别对应所述基坑本体的四个面一一对应设置；

所述预留抽样管与所述基坑本体的直线距离大于3m。

进一步地，所述斜向纤维束和所述竖向纤维束的外壁分别包裹有外套管；

所述斜向纤维束和所述竖向纤维束分别为植物纤维束，其分别通过细小植物纤维捆扎缠绕成型。

进一步地，当所述基坑本体的单侧设置有LID设施时，所述基坑本体的另一侧的所述围护土体上，还设置有生物滞留池。

本申请的另一方面，提供一种海绵型地基的施工方法，包括步骤：

设置上述任一方案所述的海绵型地基的基坑加固系统；

在所述基坑本体内搭设预应力鱼腹式基坑钢支撑，以对所述基坑本体进行固定和支撑；

在进行基坑的顶部开始挖土后，与预应力钢绞线同步，进行所述斜向纤维束的施工，分别将预应力钢绞线和斜向纤维束穿插入围护土体中。

通过本施工方法，使得基坑内支撑更稳定，也更省材料，并且在完成基坑的施工后，支撑钢构可以拆除，实现循环再利用。

进一步地，还包括步骤：在所述基坑本体内搭设模架，在模架内浇灌混凝土基座，保持包围土工布贴紧基坑本体的内壁，在包围土工布与混凝土基座之间回填土方，使得混凝土基座的外壁与包围土工布之间，形成有土方环。

进一步地，还包括步骤：若在基坑本体的单侧设置有LID设施，则在基坑本体的对侧设置下沉式绿地，该下沉式绿地的最低点离所述基坑本体的直线距离大于5m。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本申请。

附图说明

图1为本申请示例性的一种海绵型地基的基坑加固系统的截面结构示意图；

图2为本申请示例性的另一种海绵型地基的基坑加固系统的截面结构示意图；

图3为本申请示例性的又一种海绵型地基的基坑加固系统的截面结构示意图；

图4为本申请示例性的一种海绵型地基的施工完成后的截面结构示意图；

图5为本申请示例性的一种斜向纤维束与竖向纤维束的分布状态的立体结构示意图；

图6为本申请示例性的再一种斜向纤维束与竖向纤维束的分布状态的立体结构示意图。

具体实施方式

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

海绵型城市较普通的市政工程而言，减少了硬化路面的数量，并且增加了高低错落的生态系统，以及增加了城市的绿地范围。进而带来的是海绵城市的蓄水和排水能力，较普通的市政工程的能力强。因为，海绵城市中的高低错落的各种设施，使得雨水往洼地流动，而洼地处形成有蓄水和集中排水的设施，甚至还具有雨水的过滤能力；这样使得雨水的排放更通畅，雨水的收集能容易，雨水的再利用也更有可能。从而，通过海绵城市的建设，能够增加城市的抗洪能力、泄洪能力以及雨水回收利用能力。并且，通常的LID设施，以绿色生态为主，在进行海绵城市建设时，还能增强和提高城市的生态功能。

但是，海绵城市的建设，往往涉及蓄水的问题，也涉及到建筑物周围蓄水能力不均衡的问题，从而还影响到雨水渗透不均的现象。若采用现有技术的普通市政工程，则不存在蓄水和渗水影响问题，因此，现有技术无法解决海绵城市带来的渗水不均的影响的问题。基于此，本申请希望从改变楼宇基座周围的渗水均衡为出发点，通过建设基坑加固系统，以及配备相应的施工方法，来达到促进渗水均衡的作用，进而使得高层或多层建筑物的基础四周均衡稳定，或者均衡沉降，保证楼宇整体的稳定，以实现LID设施与楼宇长期稳定共存的新楼宇生态的可持续发展。

基于该发明构思，提出如下的技术方案。

请参阅图1-图6，本申请示例性的一种海绵型地基的基坑加固系统，包括基坑本体10、包围土工布30、斜向纤维束40、竖向纤维束50、硬化面层60、表面覆盖层70以及预留抽样管(未图示)；

所述基坑本体10呈长方体，其外围有围护土体20；

所述包围土工布30包裹在所述基坑本体10的外围四周，并形成致密的环形包裹层，以阻隔基坑本体10与围护土体20；

所述斜向纤维束40斜向插入所述围护土体20中，且所述斜向纤维束40朝向所述基坑本体10设置，所述斜向纤维束40靠近所述基坑本体10的一端较高，其远离所述基坑本体10的一端较低；

所述竖向纤维束50竖向插入所述围护土体中；

多个所述斜向纤维束40均布设置，多个所述竖向纤维束50均布设置；当所述基坑本体10的单侧设置有LID设施80时，在该侧的所述基坑本体10与LID设施80之间的围护土体20上，插入多个所述竖向纤维束50；在所述基坑本体10的其余三个侧面的围护土体20上，分别插入多个所述斜向纤维束40；

所述硬化面层60的截面呈直角三角形结构，且所述硬化面层60的一直角边对应的面，铺设在所述围护土体20的表面，并置于所述斜向纤维束40的上方；所述硬化面层60的另一直角对应的面，靠近所述基坑本体10设置；

所述表面覆盖层70铺设在所述硬化面层60上；

所述围护土体20上竖向插入至少一个所述预留抽样管。

本申请所述的海绵型地基的基坑加固系统，一方面通过设置包围土工布30，使得基坑本体10内浇筑混凝土基座11后，混凝土基座11与包围土工布30之间还填充有土方12，这样，周围环境的围护土体20内渗入的水，能够被包围土工布30隔离，使得外部渗水不容易进入混凝土基座11周围，降低了基座沉降的可能性。另一方面，通过设置斜向纤维束40，使得没有设置LID设施80的另一侧的围护土体20内，地表的渗水方向被斜向纤维束40引导而改变，使得渗水更容易随着斜向纤维束40的倾斜方向流动，进而扰乱渗水的范围和影响，并且使得渗水逐渐向远离混凝土基座的方向流动，降低了渗水对混凝土基座带来的影响效果。再一方面，通过设置竖向纤维束50，使得位于基坑本体10的设置有LID设施80的一侧的围护土体20上，渗水的方向竖直向下，且利于地表的水的渗入，以促使基坑本体10两侧的围护土体20的渗水量平衡，进而使得混凝土基座的沉降达到平衡。最终，通过本申请的海绵型地基的基坑加固系统，能够实现混凝土地基不受LID设施的影响，使得基坑得到了加固，进而使得高层或者多层建筑物的长期稳定。

在一些优选实施例中，斜向纤维束40的倾斜角度大于30°，倾斜角度是指斜向纤维束40的轴线与相邻的基坑本体10侧壁的夹角。例如斜向纤维束40在基坑本体10的左侧，则该斜向纤维束40与基坑本体10左侧面的夹角为倾斜角度。

在一些优选实施例中，斜向纤维束40的长度大于3m。竖向纤维束50的长度不做要求。因为斜向纤维束40越长，其引导水渗透的距离就越远，越有利于改变水的渗透方向，且越有利于使得渗透的水远离基坑。

在一些优选实施例中，所述硬化面层60为硬质水泥面层或者砂石水泥混合层。由于水泥混合砂石的硬化结构，能够具有很好的防水作用，而且透水性差，其中砂石越多透水性越差，因此，在围护土体20的表面铺设硬化面层60，能够起到防雨水向下渗透的作用。

在一些优选实施例中，本申请所指的低影响开发(Low Impact Development，缩写为LID)设施，该LID设施包括透水铺装、屋顶绿化、下凹绿地、生物滞留、植草沟、蓄水池等。

在一些优选实施例中，常规的基坑是长方形的横截面结构，且基坑的长宽比小于0.5，甚至小于0.2，则基坑的长边对应的侧面面积大，其短边对应的侧面面积小，LID设施更大可能会影响基坑的长边对应的侧面，且影响更大，所以，可以简单的考虑基坑的长边对应的两侧即可。若基坑的长宽比趋近于1，则说明基坑的横截面接近于正方形，这时候就需要考虑基坑周围的四个方向的渗透影响。在考虑基坑四个方向的情况下，两个对称的方向为一组，当一组内的其中一个方向设置有LID设施，就需要在该组的另一个方向进行相应调整和设置，以满足同一组两个方向的渗水量平衡。

上述描述了单侧设置LID设施的情况，还存在两侧或者多侧设置LID设施的情形。

在一些优选实施例中，当所述基坑本体10的两侧设置有LID设施时，在该两侧的所述基坑本体10与LID设施之间的围护土体20上，插入多个所述竖向纤维束50，在所述基坑本体10的另外两个侧面的围护土体20上，分别插入多个所述斜向纤维束40；并在设置有所述斜向纤维束40的上方的围护土体20表面，铺设所述硬化面层60，在该硬化面层60上方铺设所述表面覆盖层70。

进一步的，当基坑本体10的对称两侧分别设置有LID设施，此时，需要在该两侧的围护土体20上分别插入竖向纤维束50和斜向纤维束40，以保证两侧的围护土体20的渗水平衡。

在一些优选实施例中，当所述基坑本体10的单侧设置有LID设施时，在所述基坑本体10的其余三个侧面的围护土体20上，还穿插设置有多个所述斜向纤维束40；

该三个侧面对应的围护土体20上，所述斜向纤维束40与所述竖向纤维束50间隔设置。

在一些优选实施例中，所述硬化面层60的横向宽度大于2m。进一步的，当该宽度大于5m时效果最佳，因为此时积水被排到基坑的5m以外，即使长期降雨，其渗水也很难影响到基坑处的混凝土结构的稳定，而超过该距离太多，则会形成硬化面层60结构的浪费。

进一步的，表面覆盖层70以草本植物种植层为宜，以达到绿化和景观效果的作用。

在一些优选实施例中，设置有四个所述预留抽样管，四个所述预留抽样管分别对应所述基坑本体10的四个面一一对应设置；

所述预留抽样管与所述基坑本体10的直线距离大于3m。

设置预留抽样管，是为了方便从土壤中取样，以定期测定土壤的含水率，进而判断基坑四周是否渗水平衡。进一步地，每一预留抽样管到基坑本体10的距离相同。

进一步的，预留抽样管的长度为3-8m。以保证其挖出的土壤能够达到混凝土基座的底部，从而能够获取混凝土基座周围的含水率。

在一些优选实施例中，所述斜向纤维束40和所述竖向纤维束50的外壁分别包裹有外套管；

所述斜向纤维束40和所述竖向纤维束50分别为植物纤维束，其分别通过细小植物纤维捆扎缠绕成型。

在一些优选实施例中，当所述基坑本体10的单侧设置有LID设施时，所述基坑本体10的另一侧的所述围护土体20上，还设置有生物滞留池90。生物滞留池90也是一种LID设施，其具有较好的蓄水排水能力，且具有较好的环境绿化美化作用。同时，搭配设置的硬化面层60，使得基坑本体10的另一侧也形成LID设施，从而基坑本体10的对称两侧分别形成了LID设施，两侧的渗水也就容易达到平衡状态。

在一些优选实施例中，通过计算机软件进行模拟分析，以分析基坑本体10周围需要改善的渗水量和渗水方向，以保证基坑本体10周围的渗水平衡。而需要改善的渗水量与插入的斜向纤维束40和竖向纤维束50的量成正比关系，具体数据可以通过计算机软件模拟得到。进一步的，该模拟计算的软件可以是GeoStudio。

进一步的，斜向纤维束40和竖向纤维束50分别通过细小植物纤维捆扎缠绕得到，将细小植物纤维捆扎后，然后用细小纤维进行缠绕，形成长条形的纤维束，该纤维束成型后，类似圆柱形的长杆。进一步的，在细小植物纤维的表面包裹酚醛树脂，以提高细小植物纤维的抗腐蚀性，同时，又不影响细小植物纤维的渗水性。细小植物纤维可以是纤维比较长的植物纤维，尤其以麻纤维或者椰纤维为宜；具体选择，因地制宜，以方便且容易获得为原则。因为设置斜向纤维束40和竖向纤维束50，是为了改变土壤本身的渗水性能，改变渗水方向和渗水量，因此，在细小植物纤维的表面涂覆酚醛树脂，不影响其扰乱土层固有渗水性能的作用，而且还能更加防腐蚀。

甚至，本申请还提出了一种施工方法，以更好的完成基坑加工系统的施工，使得成型的建筑物具有更好的适应性。

本申请示例性的一种海绵型地基的施工方法，包括步骤：

设置上述任一方案所述的海绵型地基的基坑加固系统；

在所述基坑本体10内搭设预应力鱼腹式基坑钢支撑，以对所述基坑本体10进行固定和支撑；

在进行基坑的顶部开始挖土后，与预应力钢绞线同步，进行所述斜向纤维束40的施工，分别将预应力钢绞线和斜向纤维束40穿插入围护土体20中。

本申请的预应力鱼腹式基坑钢支撑可以是现有技术的预应力鱼腹式基坑钢支撑。

在一些优选实施例中，还包括步骤：在所述基坑本体10内搭设模架，在模架内浇灌混凝土基座，保持包围土工布30贴紧基坑本体10的内壁，在包围土工布30与混凝土基座之间回填土方12，使得混凝土基座的外壁与包围土工布30之间，形成有土方环。

在一些优选实施例中，还包括步骤：若在基坑本体10的单侧设置有LID设施，则在基坑本体10的对侧设置下沉式绿地，该下沉式绿地的最低点离所述基坑本体10的直线距离大于5m。

本申请示例性的海绵型地基的基坑加固系统，也可以理解为是海绵型城市的基坑系统，甚至还可以理解为是海绵型城市地基及基坑系统。

本申请示例性的海绵型地基的基坑加固系统，通过设置相应的纤维束和硬化面层60，调节了海绵型城市中的基坑周围的渗水分部和渗水量，进而使得基坑和基座周围的渗水平衡，进而使得高层或者多层建筑物的长期稳定使用，与海绵城市的相关LID设施一起，形成长期稳定的可持续生态环境；从而，实现了海绵城市的泄洪排水强的城市治理能力，又实现了高层建筑物长期稳定的城市生态能力。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种海绵型地基的基坑加固系统，其特征在于：包括基坑本体、包围土工布、斜向纤维束、竖向纤维束、硬化面层、表面覆盖层以及预留抽样管；

所述基坑本体呈长方体，其外围有围护土体；

所述包围土工布包裹在所述基坑本体的外围四周，并形成致密的环形包裹层，以阻隔基坑本体与围护土体；

所述斜向纤维束斜向插入所述围护土体中，且所述斜向纤维束朝向所述基坑本体设置，所述斜向纤维束靠近所述基坑本体的一端较高，其远离所述基坑本体的一端较低；

所述竖向纤维束竖向插入所述围护土体中；

多个所述斜向纤维束均布设置，多个所述竖向纤维束均布设置；当所述基坑本体的单侧设置有LID设施时，在该侧的所述基坑本体与LID设施之间的围护土体上，插入多个所述竖向纤维束；在所述基坑本体的其余三个侧面的围护土体上，分别插入多个所述斜向纤维束；

所述硬化面层的截面呈直角三角形结构，且所述硬化面层的一直角边对应的面，铺设在所述围护土体的表面，并置于所述斜向纤维束的上方；所述硬化面层的另一直角对应的面，靠近所述基坑本体设置；

所述表面覆盖层铺设在所述硬化面层上；

所述围护土体上竖向插入至少一个所述预留抽样管。

2.根据权利要求1所述的海绵型地基的基坑加固系统，其特征在于：当所述基坑本体的两侧设置有LID设施时，在该两侧的所述基坑本体与LID设施之间的围护土体上，插入多个所述竖向纤维束，在所述基坑本体的另外两个侧面的围护土体上，分别插入多个所述斜向纤维束；并在设置有所述斜向纤维束的上方的围护土体表面，铺设所述硬化面层，在该硬化面层上方铺设所述表面覆盖层。

3.根据权利要求2所述的海绵型地基的基坑加固系统，其特征在于：当所述基坑本体的单侧设置有LID设施时，在所述基坑本体的其余三个侧面的围护土体上，还穿插设置有多个所述斜向纤维束；

该三个侧面对应的围护土体上，所述斜向纤维束与所述竖向纤维束间隔设置。

4.根据权利要求2所述的海绵型地基的基坑加固系统，其特征在于：所述硬化面层的横向宽度大于2m。

5.根据权利要求2所述的海绵型地基的基坑加固系统，其特征在于：设置有四个所述预留抽样管，四个所述预留抽样管分别对应所述基坑本体的四个面一一对应设置；

所述预留抽样管与所述基坑本体的直线距离大于3m。

6.根据权利要求2所述的海绵型地基的基坑加固系统，其特征在于：所述斜向纤维束和所述竖向纤维束的外壁分别包裹有外套管；

所述斜向纤维束和所述竖向纤维束分别为植物纤维束，其分别通过细小植物纤维捆扎缠绕成型。

7.根据权利要求2-6任一项所述的海绵型地基的基坑加固系统，其特征在于：当所述基坑本体的单侧设置有LID设施时，所述基坑本体的另一侧的所述围护土体上，还设置有生物滞留池。

8.一种海绵型地基的施工方法，其特征在于，包括步骤：

设置权利要求1-7任一项所述的海绵型地基的基坑加固系统；

在所述基坑本体内搭设预应力鱼腹式基坑钢支撑，以对所述基坑本体进行固定和支撑；

在进行基坑的顶部开始挖土后，与预应力钢绞线同步，进行所述斜向纤维束的施工，分别将预应力钢绞线和斜向纤维束穿插入围护土体中。

9.根据权利要求8所述的海绵型地基的施工方法，其特征在于，还包括步骤：在所述基坑本体内搭设模架，在模架内浇灌混凝土基座，保持包围土工布贴紧基坑本体的内壁，在包围土工布与混凝土基座之间回填土方，使得混凝土基座的外壁与包围土工布之间，形成有土方环。

10.根据权利要求8所述的海绵型地基的施工方法，其特征在于，还包括步骤：若在基坑本体的单侧设置有LID设施，则在基坑本体的对侧设置下沉式绿地，该下沉式绿地的最低点离所述基坑本体的直线距离大于5m。

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