CN203977434U - 深厚淤泥质软土地区的基坑围护结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种深厚淤泥质软土地区的基坑围护结构，涉及岩土工程技术领域。针对分布有深厚淤泥质土层，且面积大而挖深不大的工程场地，现有的基坑围护结构对基坑周边环境影响大，工程造价高及施工工期长的问题。它位于基坑的开挖边线内，基坑围护结构由至少四个围护单元依次连接而成；每个围护单元包括沿开挖边线布设的工法桩、固定于工法桩上的混凝土圈梁、位于围护单元底部的底板、设置于底板上的牛腿，以及钢管斜撑；钢管斜撑的一端固定于混凝土圈梁上，钢管斜撑的另一端固定于牛腿上。

Description

深厚淤泥质软土地区的基坑围护结构

技术领域

本实用新型涉及岩土工程设计与施工技术领域，特别涉及一种深厚淤泥质软土地区，面积大且开挖深度不大的基坑的围护结构。

背景技术

在软土地区，常常遇到工程场地分布有深厚淤泥质土层的情况，有时土层厚度深达20～30米。如图1所示，典型深厚淤泥质软土地层剖面可概括为三层，上层Ⅰ以杂填土为主，含大量建筑垃圾、塘泥、植物根茎及砼地面等，土质松散，粘聚力约为8kPa，内摩擦角约为8°，渗透系数大，约为3.0×10^-4(cm/s)；中层Ⅱ为粉质粘土，土层性质较好，但土层厚度较薄，粘聚力约为20.2kPa，内摩擦角约为8.8°，渗透系数较小，约为(6.3～7.1)×10^-6(cm/s)；下层Ⅲ为深厚淤泥质软土层，土体呈流塑状态，粘聚力约为5.9kPa，内摩擦角约为3.8°，渗透系数小，约为(1.7～2.35)×10^-6(cm/s)，土层厚度较大，平均厚度约为17.65m。

针对上述分布有深厚淤泥质土层，且面积大而挖深不大的工程场地，在施工基坑围护结构时，常采用放坡、双轴水泥土搅拌桩重力式挡墙(重力坝)、复合土钉墙、工法桩悬臂、钻孔灌注桩悬臂、工法桩+对撑、钻孔灌注桩+对撑，或者钻孔灌注桩+斜抛撑等围护结构，常出现对周边环境影响较大、工程造价较高，施工工期长，而且不利于分区施工等弊端。

可见，针对上述分布有深厚淤泥质土层，且面积大而挖深不大的工程场地，如何设计一种安全、经济、合理的基坑围护结构是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

针对上述分布有深厚淤泥质土层，且面积大而挖深不大的工程场地，现有的基坑围护结构对基坑周边环境影响大，工程造价高及施工工期长的问题，本实用新型的目的是提供一种深厚淤泥质软土地区的基坑围护结构，能够在满足基坑安全、保护周边环境的前提下，实现了经济效益的最大化。

本实用新型解决其技术问题所采用的深厚淤泥质软土地区的基坑围护结构，位于基坑的开挖边线内，所述基坑围护结构由至少四个围护单元依次连接而成；每个所述围护单元包括沿所述开挖边线布设的工法桩、固定于所述工法桩上的混凝土圈梁、位于所述围护单元底部的底板、设置于所述底板上的牛腿，以及钢管斜撑；所述钢管斜撑的一端固定于所述混凝土圈梁上，所述钢管斜撑的另一端固定于所述牛腿上。

优选的，所述钢管斜撑的两端分别架设在设有开槽的所述牛腿和所述混凝土圈梁上，或者所述钢管斜撑的两端分别与所述牛腿和所述混凝土圈梁内的预埋件焊接连接。

优选的，相邻所述钢管斜撑的水平间距为6.0m～9.0m。

优选的，所述工法桩包括沿所述开挖边线设置的双排双轴水泥土搅拌桩，以及间隔设于所述双轴水泥土搅拌桩内的H型钢。

优选的，所述双轴水泥土搅拌桩中每个水泥土搅拌桩的直径为700mm，相邻两个所述水泥土搅拌桩水平间距为1000mm，相邻两个所述水泥土搅拌桩之间的搭接长度大于200mm。

优选的，所述围护单元的布设有工法桩的转角部还设有角撑。

更佳的，每个所述围护单元的边长d为60m～80m。

所述围护单元内还设有若干轻型井点管和过滤器，所述轻型井点管的底端降至地面以下0.5m～1.0m，使得连接在所述轻型井点管底端的过滤器插入所述围护单元的透水层，相邻所述轻型井点管的水平间距为1.2～1.5m，其成孔直径大于30mm，成孔深度大于所述过滤器底端埋深0.5m。

所述过滤器的底端封闭，所述过滤器的外壁由双层滤网紧密包裹，所述过滤器表面的进水孔直径为10～15mm，所述进水孔中心距为30～40mm。

优选的，所述围护单元还设有地表排水系统，所述地表排水系统包括外排水沟、内排水沟和集水井，所述外排水沟位于所述开挖边线外侧0.5m以外，所述内排水沟设置于所述围护单元内土方放坡的坡顶上，所述集水井沿所述外排水沟和内排水沟设置，且相邻两个集水井水平间距为30m～50m。

本实用新型的效果在于：

一、本实用新型的深厚淤泥质软土地区的基坑围护结构，它由至少四个围护单元依次连接而成，各围护单元按顺序依次进行围护结构的施工，以减小大面积基坑开挖的长边效应；沿基坑开挖边线布设的工法桩与混凝土圈梁形成一个整体，围护单元内浇筑完成底板和牛腿后，使钢管斜撑的下端固定在牛腿上，其上端固定在混凝土圈梁上，混凝土圈梁为钢管斜撑提供上部支点，有效的控制基坑开挖引起的变形和位移，对周边道路、管线和建筑形成有效的保护；而且，工法桩具有挡土和止水的双重效果，不需单独施打止水桩，具有较大的经济效益；尤其重要的是，由于基坑围护结构由若干围护单元组成，在当前施工围护单元内的钢管斜撑可以提前拆除并投入循环使用，降低了工程造价，此外，本实用新型基坑围护结构的宽度小于基坑开挖边线与用地红线的最小距离，将基坑围护结构控制在用地红线以内，保障了周边环境的安全。综上，本实用新型的基坑围护结构既能够保证基坑安全，又利于基坑周边环境的保护，同时实现经济合理，施工便利，实现了经济效益的最大化。

二、本实用新型的深厚淤泥质软土地区的基坑围护结构，采用明沟排水和轻型井点管降水相结合的地表排水系统，基坑进行分区降水，地面和坑底均设置排水沟进行明沟排水，以保持基坑内干燥的施工环境；坑内分区可用面积大，分区放坡平台位置采用轻型井点管持续降水，能够保持边坡的稳定性，同时，轻型井点管降水与放坡相结合，替代传统的中间分隔桩，降低了工程造价。

附图说明

图1为深厚淤泥质软土地层剖面图；

图2为本实用新型一实施例围护单元的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例双轴水泥土搅拌桩平面分布的示意图；

图4为本实用新型一实施例轻型井点降水平面分布的示意图；

图5为本实用新型一实施例钢管斜撑及角撑的结构示意图；

图6为图4的a-a剖面图；

图7为图5的b-b剖面图；

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的深厚淤泥质软土地区的基坑围护结构作进一步详细说明。根据下面的说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。以下将由所列举之实施例结合附图，详细说明本实用新型的技术内容及特征。需另外说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

本实施例以分布有巨厚淤泥质软土地层的某建筑工程场地的施工为例，该建筑工程场地具有基坑面积大、挖深不深、周边环境复杂的特点。详细参数如下：基坑开挖面积约11.68万平方米，周长约为1458.5m，基坑开挖深度约4.0m，基坑2倍挖深范围内有市政主干道和在建房屋，东侧和北侧2倍挖深范围内存在在建建筑，基坑开挖边线距离用地红线最近距离仅1.9m；建筑工程场地内存在约22.5m厚的淤泥质软土层，土层性质差，呈流塑状态，粘聚力为5.9kPa，内摩擦角为3.8°，地下水位较高，年平均稳定水位埋深约0.5m。基坑围护结构的关键目的是保障基坑、基坑周边的道路和建筑、以及工程场地内工程桩的安全，并能够取得良好的经济效益。

下面结合图2至图7说明本实用新型的深厚淤泥质软土地区的基坑围护结构，如图2所示，基坑100由四个围护单元依次连接而成，分别为围合排列的围护单元A、围护单元C、围护单元B和围护单元D，其中，围护单元A和围护单元B位于基坑100的对角线的两端。下面以围护单元A为例说明其组成及结构，围护单元A包括沿开挖边线布设的工法桩、固定于工法桩上的混凝土圈梁102、位于围护单元A底部的底板、设置于底板上的牛腿103，以及钢管斜撑104；钢管斜撑104的一端固定于混凝土圈梁102上，钢管斜撑104的另一端固定于牛腿103上。工法桩纵截面尺寸1100×700mm(长×宽)，其小于基坑100开挖边线距离用地红线的最近距离1.9m，能够保障基坑100周边环境的安全。围护单元B、围护单元C和围护单元D的组成及结构与围护单元A相同，此处不再赘述。

针对本实施例的工程场地内具有深厚淤泥质软土层，基坑面积大且深度浅的三个典型特点，如采用工法桩悬臂或钻孔灌注桩悬臂，桩端位于淤泥质软土层中，无法形成稳定的挡土结构，若穿过淤泥质软土层，桩长将达到25.0m，造价高，并且上述两种围护型式位移大，很难满足周边环境的保护要求；如采用重力坝，坝体宽度和插入深度较大，部分区域没有重力坝的施工空间，重力坝位移和地表沉降难以控制，周边环境保护要求难以满足；如采用钻孔灌注桩+对撑，或者工法桩+对撑，对撑工程量巨大，且中间需设置许多立柱桩，工程造价高，施工工期长；如采用钻孔灌注桩+斜撑，钻孔灌注桩可回收性差，需采用搅拌桩或高压旋喷桩进行止水，大面积基坑需要分区开挖，分区之间需进行分隔围护，钻孔灌注桩+斜撑的围护造价较高。

而本实用新型的深厚淤泥质软土地区的基坑围护结构，它由至少四个围护单元依次连接而成，各围护单元按顺序依次进行围护结构的施工，以减小大面积基坑开挖的长边效应；沿基坑开挖边线布设的工法桩与混凝土圈梁形成一个整体，围护单元内浇筑完成底板和牛腿后，使钢管斜撑的下端固定在牛腿上，其上端固定在混凝土圈梁上，混凝土圈梁为钢管斜撑提供上部支点，有效的控制基坑开挖引起的变形和位移，对周边道路、管线和建筑形成有效的保护；而且，工法桩具有挡土和止水的双重效果，不需单独施打止水桩，具有较大的经济效益；尤其重要的是，由于基坑围护结构由若干围护单元组成，在当前施工围护单元内的钢管斜撑可以提前拆除并投入循环使用，降低了工程造价，此外，本实用新型基坑围护结构的宽度小于基坑开挖边线与用地红线的最小距离，将基坑围护结构控制在用地红线以内，保障了周边环境的安全。综上，本实用新型的基坑围护结构既能够保证基坑安全，又利于基坑周边环境的保护，同时实现经济合理，施工便利，实现了经济效益的最大化。

本实施例先选择围护单元A进行施工，围护单元A内的土方分两次开挖，在围护单元A边缘内侧10m范围内留土形成开挖区域二(图7中虚线所示区域)，开挖区域二包围的区域为开挖区域一(图中未示出)，如图7所示，先挖除开挖区域一内的土方，并浇筑其下部底板一106和固定于其上的牛腿103，完成钢管斜撑104的架设后，再挖除开挖区域二内的留土，并浇筑其下部底板二107，底板一106和底板二107组成围护单元A下部的整体底板。当牛腿103的混凝土强度达到设计要求的80％时，可在牛腿103及混凝土圈梁102上开槽架设钢管斜撑104，更佳的连接方式是，钢管斜撑104的两端分别与牛腿103及混凝土圈梁102内的预埋件焊接，焊接尽可能满焊，焊缝高度为10mm，确保连接可靠。钢管斜撑104的安装应对称施工，钢管斜撑104的支撑轴线标高允许偏差不大于20mm，轴线平面位置偏差不大于30mm，钢管斜撑104的挠曲度不超过l/1000，其两端标高差不超过20mm或l/600。钢管斜撑104与混凝土圈梁102焊接前必须加设预应力，预应力施加过程中应检查钢管斜撑104连接节点，必要时进行加固；预应力施加完毕在额定压力稳定后予以锁定。钢管斜撑104安装完毕后应及时检查各节点的连接状况，确保符合预应力施加的要求，并且，钢管斜撑104安装经验收后方可挖除开挖区域二的土。上述钢管斜撑104由Φ609×16mm的钢管制成，相邻钢管斜撑104的水平间距为6.0m～9.0m。

待底板二107的混凝土强度达到设计要求的80％时，拆除围护单元A内的钢管斜撑104。拆除前应采取有效措施保护结构梁板和主体地下室结构200的外墙，防止钢管斜撑104拆除对结构构件产生不利影响，拆除应分区、分块进行，钢管斜撑104与混凝土圈梁102连接处应先给予凿断，避免大面积拆除钢管斜撑104时，因密集的振动对邻近建筑产生不利影响。上述的混凝土强度设计要求是指混凝土强度符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》的规定。

优选的，工法桩包括沿开挖边线设置的双排Φ7001000双轴水泥土搅拌桩101，以及间隔设于双轴水泥土搅拌桩101内的H型钢112。双轴水泥土搅拌桩桩体施工采用“三喷四搅”工艺，保证双轴水泥土搅拌桩101的施工质量。当围护单元A内的主体地下室结构200施工至标高±0.000，主体地下室结构200外墙与双轴水泥土搅拌桩101之间回填密实后，间隔拔除围护单元A的双轴水泥土搅拌桩101内的H型钢112，H型钢112起拔采用液压起拔机，H型钢112拔除后留下的空隙应及时注浆填充。由于H型钢112在围护单元A施工完成后即可拔出，而不必等待整个基坑围护结构施工完成后拔出，有效的缩短了H型钢的租赁期，在保证基坑安全、稳定和周边环境保护的前提下，进一步降低了基坑围护结构的工程造价。

上述双轴水泥土搅拌桩101中每个水泥土搅拌桩的直径为700mm，相邻两个水泥土搅拌桩水平间距为1000mm，相邻两个水泥土搅拌桩之间的搭接长度大于200mm，以保证基坑围护结构的连续性和接头的施工质量。

进一步的，如图5所示，围护单元A的布设有工法桩的转角部还设有角撑105，以控制基坑100开挖引起的变形和位移。

更佳的，每个围护单元的边长d为60m～80m，既能够减小基坑100开挖的长边效应，又便于施工。

本实施例工程场地内地表水位较高，水系丰富。为此，围护单元A土方开挖前，对其进行降水疏干，预抽水时间不少于15天，且坑内水位应降至开挖面以下0.5m～1.0m。请参阅图4和图7，开挖前，在围护单元A内设置若干轻型井点管108，轻型井点管108的底端降至地面以下0.5m～1.0m，使得连接在轻型井点管108底端的过滤器109插入围护单元A的透水层，轻型井点管108露出地面的顶端通过集水总管与抽水设备连通，相邻轻型井点管108的水平间距为1.2～1.5m，其成孔直径大于30mm，成孔深度大于过滤器109底端埋深0.5m。在施工过程中利用抽水设备将地下水从轻型井点管108内不停抽出，使地下水位降至坑底以下，直至施工完毕；过滤器109的底端封闭，过滤器109的外壁由双层滤网紧密包裹，过滤器109表面的进水孔直径为10～15mm，进水孔中心距为30～40mm。围护单元A内土方开挖前，由于放坡平台采取轻型井点持续降水，保持了边坡的稳定性，降水与放坡相结合，替代分区间的分隔桩，进一步降低了工程造价，并解决了分区施工止水、降水问题。

此外，围护单元A内还设有地表排水系统，地表排水系统包括外排水沟111、内排水沟110和集水井(图中未示出)，外排水沟111位于开挖边线外侧0.5m以外，防止由于双轴水泥土搅拌桩101位移引起外排水沟111开裂损害，导致地表水深入基坑100周围土体中；内排水沟110设置于围护单元A内土方放坡的坡顶上，以疏导坑内明水，外排水沟111和内排水沟110纵截面尺寸为300mm×300mm，集水井沿外排水沟111和内排水沟110设置，且相邻两个集水井水平间距为30m～50m。较为优选的，轻型井点管108采用直径为38～55mm钢管，相邻轻型井点管108水平间距为1.2～1.5m；成孔直径不小于300mm，成孔深度大于过滤器109底端埋深0.5m；50根轻型井点管108为一套相应总管，单套总管长度宜为50～60m。过滤器109长度为1～2m，过滤器109底端封闭，过滤器109表面的进水孔直径10～15mm，中心距30～40mm；过滤器109外壁采用双层滤网包裹(内层40目、外层18目)紧密包裹，最外层由铁丝缠绕包扎。过滤器109内滤料采用干净的中粗砂，并回填密实，滤料回填顶面与地面高差不小于1m，滤料顶面与地面之间须采用粘土封填密实。

采用明沟排水和轻型井点管降水相结合的地表排水系统，基坑进行分区降水，地面和坑底均设置排水沟进行明沟排水，以保持基坑内干燥的施工环境；坑内分区可用面积大，分区放坡平台位置采用轻型井点管持续降水，能够保持边坡的稳定性，同时，轻型井点管降水与放坡相结合，替代传统的中间分隔桩，降低了工程造价。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.深厚淤泥质软土地区的基坑围护结构，位于基坑的开挖边线内，其特征在于：

所述基坑围护结构由至少四个围护单元依次连接而成；

每个所述围护单元包括沿所述开挖边线布设的工法桩、固定于所述工法桩上的混凝土圈梁、位于所述围护单元底部的底板、设置于所述底板上的牛腿，以及钢管斜撑；

所述钢管斜撑的一端固定于所述混凝土圈梁上，所述钢管斜撑的另一端固定于所述牛腿上。

2.根据权利要求1所述的基坑围护结构，其特征在于：所述钢管斜撑的两端分别架设在设有开槽的所述牛腿和所述混凝土圈梁上，或者所述钢管斜撑的两端分别与所述牛腿和所述混凝土圈梁内的预埋件焊接连接。

3.根据权利要求2所述的基坑围护结构，其特征在于：相邻所述钢管斜撑的水平间距为6.0m～9.0m。

4.根据权利要求1至3任一项所述的基坑围护结构，其特征在于：所述工法桩包括沿所述开挖边线设置的双排双轴水泥土搅拌桩，以及间隔设于所述双轴水泥土搅拌桩内的H型钢。

5.根据权利要求4所述的基坑围护结构，其特征在于：所述双轴水泥土搅拌桩中每个水泥土搅拌桩的直径为700mm，相邻两个所述水泥土搅拌桩水平间距为1000mm，相邻两个所述水泥土搅拌桩之间的搭接长度大于200mm。

6.根据权利要求1至3任一项所述的基坑围护结构，其特征在于：所述围护单元的布设有工法桩的转角部还设有角撑。

7.根据权利要求1至3任一项所述的基坑围护结构，其特征在于：每个所述围护单元的边长d为60m～80m。

8.根据权利要求1至3任一项所述的基坑围护结构，其特征在于：所述围护单元内还设有若干轻型井点管和过滤器，所述轻型井点管的底端降至地面以下0.5m～1.0m，使得连接在所述轻型井点管底端的过滤器插入所述围护单元的透水层，相邻所述轻型井点管的水平间距为1.2～1.5m，其成孔直径大于30mm，成孔深度大于所述过滤器底端埋深0.5m。

9.根据权利要求8所述的基坑围护结构，其特征在于：所述过滤器的底端封闭，所述过滤器的外壁由双层滤网紧密包裹，所述过滤器表面的进水孔直径为10～15mm，所述进水孔中心距为30～40mm。

10.根据权利要求1至3任一项所述的基坑围护结构，其特征在于：所述围护单元还设有地表排水系统，所述地表排水系统包括外排水沟、内排水沟和集水井，所述外排水沟位于所述开挖边线外侧0.5m以外，所述内排水沟设置于所述围护单元内土方放坡的坡顶上，所述集水井沿所述外排水沟和内排水沟设置，且相邻两个集水井水平间距为30m～50m。