CN204491624U - 软土地区非对称深大基坑同步开挖支护体系 - Google Patents
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- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种软土地区非对称深大基坑同步开挖支护体系，非对称深大基坑由内部紧邻的深区与浅区组成，深、浅两区交界处围护结构的顶标高为浅区的基底，全基坑统一布置第一道水平支撑，深区增设深区水平支撑，在浅区内与深区交界处预留一用于平衡所述深区内增设的若干道深区水平支撑水平传力的土体平台，土体平台两侧放坡至浅区基底，从而实现深、浅两区明挖顺筑同步施工，解决了由于功能需要造成开挖方式不对称导致的基坑内力及变形不均衡问题，确保非对称基坑的开挖实现安全、可靠、经济、环保，深、浅两区同步开挖能有效缩短工期、降低施工成本，且支护体系受力明确，深区内增设的各道水平支撑的水平力得到可靠传递，施工可行性好。
Description
技术领域
本实用新型涉及岩土工程设计与施工领域，尤其针对深厚淤泥质软土地层中的大型非对称深基坑工程在同步开挖工期要求下的新型支护体系。
背景技术
近年来，在对软土地区城市地下空间综合开发改造的过程中，由于利用深度的不同，出现了很多内部开挖深度不一致的非对称深大基坑。之前，针对基坑开挖降水过程中围护结构变形性状及其引起环境效应的研究大都基于开挖深度一致的对称基坑展开，然而非对称基坑支护体系不同部位的受力情况与变形影响等比普通基坑都要复杂得多。
软土地区非对称深大基坑往往地处闹市区，周边环境复杂，甚至紧邻河道或地铁；地层基本为饱和含水流塑或软塑粘土层，孔隙比及压缩性大、抗剪强度低、灵敏度高；并且基坑形状不规则，单一的中心岛式或盆式土方开挖方案较难适用，工期紧迫时采用逆作土方暗挖虽然安全可靠，但是成本过高。
目前，非对称深大基坑的开挖，主要是采用先深后浅的分区独立施工方法，没有实现深、浅区同步开挖施工，施工周期比较长，施工成本也比较高。
因此，有必要探索研究该类深大基坑的设计思路和施工方法，以期达到安全、合理、经济、高效的目的。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种软土地区非对称深大基坑同步开挖支护体系，通过全基坑统一布置第一道水平支撑，深区增设若干道深区水平支撑以及交界处预留土体平台的支护方式，解决了由于功能需要造成开挖方式不对称导致的基坑内力及变形不均衡问题，确保基坑开挖的安全、可靠、经济、环保，实现深、浅两区同步开挖的进度要求，有效缩短工期，降低施工成本。
为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：
一种软土地区非对称深大基坑同步开挖支护体系，所述非对称深大基坑由内部紧邻的深区与浅区组成，深、浅两区交界处围护结构的顶标高为所述浅区的基底，全基坑统一布置第一道水平支撑，深区增设若干道深区水平支撑，在浅区内与深区交界处预留一用于平衡所述深区内增设的若干道深区水平支撑水平传力的土体平台，所述土体平台两侧放坡至浅区基底，从而实现深、浅两区明挖顺筑同步施工。
优选的，所述深、浅两区开挖深度分别为8-20m与3-7m。
优选的，所述土体平台的宽度不宜小于浅区开挖深度的四倍。
优选的，所述土体平台的放坡分层厚度不大于4m，分层坡度不大于1:2.0。
优选的，所述土体平台的坡面及平台表面均采用大于等于50厚内设φ6200双向钢筋网的C20混凝土面层护坡，单位为mm。
优选的，所述土体平台垂直坡面设置长1m相邻间距不大于1m的φ12mm插筋。
优选的，所述土体平台的坡顶布置用于提高土体强度的轻型降水井点。
优选的，所述第一道水平支撑与深区内增设的所述若干道深区水平支撑均采用钢筋混凝土水平支撑，所述第一道水平支撑与深区内增设的所述若干道深区水平支撑均采用对撑、角撑结合边桁架的布置形式。
优选的，所述基坑采用排桩围护体或地下连续墙作为周边及交界处围护结构。
由以上公开的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
本实用新型解决了背景技术中的非对称深大基坑工程在设计、施工等方面存在的技术问题，其根据淤泥质软土地区的地质地层特征，在满足同步开挖工期要求的前提下，有针对性地选择科学安全、经济合理的支护设计方案，通过全基坑统一布置第一道水平支撑，深区增设若干道深区水平支撑以及交界处预留土体平台的支护方式，并采用与之相适应的施工方法，具体具有如下有益效果：
(1)通过全基坑统一布置第一道水平支撑，深区增设若干道深区水平支撑以及交界处预留土体平台的支护方式，解决了由于功能需要造成开挖方式不对称导致的基坑内力及变形不均衡问题，基坑变形得到有效控制，周边环境保护效果好，基坑开挖过程中对周边道路、管线和建筑产生的影响均较小。
(2)通过全基坑统一布置第一道水平支撑，深区增设若干道深区水平支撑以及交界处预留土体平台的支护方式，可以实现深、浅两区同步开挖，有效缩短了工程工期，大大提高了施工效率，也降低了技术措施费，实现了经济效益的最大化。
(3)通过在浅区内与深区交界处预留土体平台，可以保证深区内增设的若干道深区水平支撑的水平力得到可靠传递，支护体系受力明确，施工可行性、可操作性好，对软弱地层类似基坑工程的适应性较强。
(4)由于可以同步施工，深、浅两区交界处的主体结构能够一次成型，避免了施工缝的留设，永久结构的整体性好。
(5)基坑采用排桩围护体或地下连续墙作为周边及交界处围护结构，施工技术成熟，质量稳定，防渗漏效果良好，安全储备合理。
附图说明
图1为本实用新型一实施例中非对称深大基坑的平面示意图；
图2为本实用新型一实施例中非对称深大基坑同步开挖支护体系深、浅两区交界处的剖面示意图；
图3至图10为本实用新型一实施例中非对称深大基坑同步开挖支护体系的实施方法工况流程示意图；
图11为本实用新型一实施例的软土地区土层分布示意图。
图中：1-深区、2-浅区、3-交界处围护结构、4-第一道水平支撑、5-深区水平支撑、6-土体平台、7-周边围护结构、8-轻型降水井点、9-底板、10-地下结构、11-换撑、12-工程桩、13-立柱桩。
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软土地区非对称深大基坑同步开挖支护体系作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，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。
本实用新型的核心思想：在表层统一挖土形成全坑第一道水平支撑体系后，深、浅两区同时进行土方开挖；通过在浅区内与深区交界处预留足够宽度的土体平台以平衡深区内增设的若干道深区水平支撑的水平传力，其余范围依次分块进行开挖施工；在深区地下结构逐步施工完成并拆除深区内增设的若干道深区水平支撑后，再挖除交界处的土体平台并浇筑剩余基础底板；随后拆除第一道水平支撑，完成整个地下结构施工；解决了由于功能需要造成开挖方式不对称导致的基坑内力及变形不均衡问题，确保非对称基坑开挖的安全、可靠、经济、环保，实现了深、浅两区同步施工的进度要求，有效缩短工期，降低施工成本。
请参阅图1至图11，本实施例公开了一种软土地区非对称深大基坑同步开挖支护体系，所述基坑平面形状不规则，总体呈“ㄣ”形，所述基坑由内部紧邻的深区1与浅区2组成，深、浅两区开挖深度可以分别为8-20m与3-7m，本实施例中，所述深区1与所述浅区2的开挖深度分别为10m与5m。所述深、浅两区交界处围护结构(即用于分隔深区1与浅区2的交界处围护结构3)的顶标高为所述浅区2的基底，全基坑统一布置第一道水平支撑4，深区1增设若干道深区水平支撑5，在浅区2内与深区1交界处预留一用于平衡深区1内增设的若干道深区水平支撑5水平传力的土体平台6，所述土体平台6的两侧放坡至浅区2的基底，从而实现深、浅两区1、2明挖顺筑同步施工。所述若干是指一道或者一道以上，本实施例中，在深区1施工一道深区水平支撑，当然可以根据需要施工两道甚至更多道深区水平支撑。本实用新型一方面，通过全基坑统一布置第一道水平支撑4，深区1增设若干道深区水平支撑5以及浅区2在交界处预留土体平台6的支护方式，解决了由于功能需要造成开挖方式不对称导致的基坑内力及变形不均衡问题，基坑变形得到有效控制，周边环境保护效果好，基坑开挖过程中对周边道路、管线和建筑产生的影响均较小；另一方面，通过全基坑统一布置第一道水平支撑4，深区1增设若干道深区水平支撑5以及浅区2在交界处预留土体平台6的支护方式，可以实现深、浅两区1、2同步开挖，有效缩短了工程工期，大大提高了施工效率，也降低了技术措施费，实现了经济效益的最大化；再一方面，由于可以同步施工，深、浅两区1、2交界处的主体结构能够一次成型，避免了施工缝的留设，永久结构的整体性好；又一方面，通过在浅区2内与深区1的交界处设置土体平台6，可以保证深区1内增设的所述若干道深区水平支撑5的水平力可靠传递，支护体系受力明确，施工可行性、可操作性均较好，对软弱地层类似基坑工程的适应性较强。
优选的，所述土体平台6的宽度不小于20000mm，以对深区1增设的所述若干道深区水平支撑5起到足够的支撑力，有效控制基坑开挖过程中基坑的变形大小，减轻基坑开挖对周边道路、管线和建筑产生的不利影响。
优选的，所述土体平台6的放坡分层厚度不大于4m，分层坡度不大于1:2.0，以确保平台边坡的稳定性及交界区域的开挖安全。
优选的，所述土体平台6的坡面及平台表面均采用大于等于50厚内设φ6200双向钢筋网的C20混凝土面层护坡，单位为mm。本措施可以有效保护土体平台6，防止土体平台6失稳，确保对深区1增设的所述若干道深区水平支撑5进行可靠支承，从而有效控制基坑变形。
优选的，所述土体平台6垂直坡面设置长1m相邻间距不大于1m的φ12mm插筋。如此设置，进一步加强了对土体平台6的保护效果，降低了基坑开挖过程中对周边道路、管线和建筑产生的负面影响。
优选的，所述土体平台6的坡顶布置用于提高土体强度的轻型降水井点8，通过设置轻型降水井点8，可以有效提高所述土体平台6的强度，以更好地平衡深区内增设水平支撑5的水平传力。
优选的，所述第一道水平支撑4与深区内增设的所述若干道深区水平支撑5均采用钢筋混凝土水平支撑，所述第一道水平支撑4与深区内增设的所述若干道深区水平支撑5均采用对撑、角撑结合边桁架的布置形式，不但施工方便，而且具有良好的支承效果。
优选的，所述基坑采用排桩围护体或地下连续墙作为周边及交界处围护结构7、3，也就是说用于基坑四周的周边围护结构7以及分隔深区1与浅区2的交界处围护结构3可采用排桩围护体或地下连续墙的形式。本实施例中，所述基坑采用排桩围护体作为周边及交界处围护结构7、3。
请继续参阅图3至图10，并请结合图1与图2，本实施例软土地区非对称深大基坑同步开挖支护体系的实施方法，包括如下步骤：
工况一，请重点参阅图3与图2，场地平整、进行围护结构、立柱桩13及工程桩12施工，所述围护结构包括用于分隔深区1与浅区2的交界处围护结构3及基坑四周的周边围护结构7，工况一为本领域常规技术手段，故不进行赘述，图3中未示意立柱桩13与工程桩12，以下各图类似；
工况二，请重点参阅图4，全基坑表层开挖，统一浇筑第一道水平支撑4；
工况三，请重点参阅图5，深区1与浅区2同时开始进行土方开挖，浅区2内与深区1交界处预留一用于平衡深区1内后续施工的若干道深区水平支撑5水平传力的土体平台6，所述土体平台6两侧放坡至浅区2基底；
工况四，请重点参阅图6，深区1内分层开挖并浇筑施工所述若干道深区水平支撑5，同时，浅区2内除土体平台6以外的区域分块开挖并浇筑基础底板9及换撑11；
工况五，请重点参阅图7，深区1内开挖至基底并浇筑施工基础底板9及换撑11，浅区2内继续开挖施工除土体平台6以外区域的地下结构10；
工况六，请重点参阅图8，深区1逐步施工完成地下结构10并拆除所述若干道深区水平支撑5后，在浅区2内土体平台6所在区域分块进行土方开挖并及时浇筑基础底板9；
工况七，请重点参阅图9，深区1继续施工地下结构10，深、浅两区1、2交界处地下结构10连通，浅区2开挖剩余区域至基底并浇筑施工基础底板9及换撑11；
工况八，请重点参阅图10，拆除基坑内第一道水平支撑4，施工完成整个地下结构10。
优选的，开挖阶段土体平台6的坡顶超载限值20kPa，要求降低坑内水位和排除地表水，禁止地表水或基坑排除的水倒流回渗入基坑。
优选的，根据经典土压力理论，采用竖向弹性地基梁法对基坑每步开挖、支撑架设及拆撑工况下的支护结构内力、变形及稳定性进行计算分析；同时采用数值分析的方法对基坑深、浅区1、2交界处的全断面进行辅助模拟，并结合理论计算调整支护参数、优化设计，以确定基坑施工过程中土体平台的留设对支护结构的变形影响及周围环境的变化情况，进而提出各项监测标准。
本实施例中，基坑所在软土地区的土层分布情况如图11所示，基坑设计参数表如表1所示：
表1 基坑设计参数表
基坑开挖深度范围内涉及的主要土层情况描述如下：
①层杂填土，可分为①1层填土及①2层浜填土，①1层填土普遍分布，土质松散不均，含植物根茎、碎石、砖块、砼块等，以粘性土为主；①2层浜填土，分布于暗浜区域，以粘性土为主，含植物根茎、碎石、砖块、砼块等，底部含大量浜底淤泥，土质松散，不均。
②层褐黄～灰黄色粉质粘土，可塑-软塑，中压缩性，含氧化铁斑点和铁锰质结核，随深度增加土质渐软。稍有光滑，干强度中等，韧性中等。
③1层灰色淤泥质粉质粘土，流塑，高压缩性，含云母，夹薄层粉性土。稍有光滑，干强度中等，韧性中等。
③2层灰色砂质粘土，稍密，中压缩性，含云母，夹薄层粘性土。摇振反应迅速，干强度低，韧性低。
③3层灰色淤泥质粉质粘土，流塑，高压缩性，含云母，夹薄层粉性土。稍有光滑，干强度中等，韧性中等。
④层灰色淤泥质粘土，流塑，高压缩性，含云母、贝壳，夹薄层及团块状粉性土。切面光滑，干强度高，韧性高。
⑤1-1层灰色粘土，软塑，高压缩性，含云母，泥钙质结核、有机质，夹薄层粉性土。切面光滑，干强度高，韧性高。
⑤1-2层灰色粉质粘土，软塑，高压缩性，含云母，泥钙质结核、有机质，夹薄层粉性土。切面光滑，干强度高，韧性中等。
综上所述，本实用新型根据淤泥质软土地区的地质地层特征，在满足同步施工工期要求的前提下，有针对性地选择科学安全、经济合理的支护设计方案，一方面，通过全基坑统一布置第一道水平支撑，深区增设若干道深区水平支撑以及交界处预留土体平台的支护方式，并采用与之相适应的施工方法，解决了由于功能需要造成开挖方式不对称导致的基坑内力及变形不均衡问题，基坑变形得到有效控制，周边环境保护效果好，基坑开挖过程中对周边道路、管线和建筑产生的影响均较小；另一方面，通过全基坑统一布置第一道水平支撑，深区增设若干道深区水平支撑以及交界处预留土体平台的支护方式，可以实现深、浅两区同步开挖，有效缩短了工程工期，大大提高了施工效率，也降低了技术措施费，实现了经济效益的最大化；再一方面，由于可以同步施工，深、浅区交界处的主体结构能够一次成型，避免了施工缝的留设，永久结构的整体性好；又一方面，通过在浅区内与深区的交界处设置土体平台，可以保证深区内增设的所述若干道深区水平支撑的水平力可靠传递，支护体系受力明确，施工可行性、可操作性均较好，对软弱地层类似基坑工程的适应性较强。此外，围护结构施工技术成熟，质量稳定，防渗漏效果良好，安全储备合理。总之，本实用新型可以确保软土地区非对称深大基坑的同步开挖实现安全、可靠、经济、环保。
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 (9)
1.一种软土地区非对称深大基坑同步开挖支护体系，其特征在于，所述非对称深大基坑由内部紧邻的深区与浅区组成，深、浅两区交界处围护结构的顶标高为所述浅区的基底，全基坑统一布置第一道水平支撑，深区增设若干道深区水平支撑，在浅区内与深区交界处预留一用于平衡所述深区内增设的若干道深区水平支撑水平传力的土体平台，所述土体平台两侧放坡至浅区基底，从而实现深、浅两区明挖顺筑同步施工。
2.如权利要求1所述的软土地区非对称深大基坑同步开挖支护体系，其特征在于，所述深、浅两区开挖深度分别为8-20m与3-7m。
3.如权利要求1所述的软土地区非对称深大基坑同步开挖支护体系，其特征在于，所述土体平台的宽度不宜小于浅区开挖深度的四倍。
4.如权利要求1所述的软土地区非对称深大基坑同步开挖支护体系，其特征在于，所述土体平台的放坡分层厚度不大于4m，分层坡度不大于1:2.0。
5.如权利要求1所述的软土地区非对称深大基坑同步开挖支护体系，其特征在于，所述土体平台的坡面及平台表面均采用大于等于50厚内设φ6200双向钢筋网的C20混凝土面层护坡，单位为mm。
6.如权利要求1所述的软土地区非对称深大基坑同步开挖支护体系，其特征在于，所述土体平台垂直坡面设置长1m相邻间距不大于1m的φ12mm插筋。
7.如权利要求1所述的软土地区非对称深大基坑同步开挖支护体系，其特征在于，所述土体平台的坡顶布置用于提高土体强度的轻型降水井点。
8.如权利要求1所述的软土地区非对称深大基坑同步开挖支护体系，其特征在于，所述第一道水平支撑与深区内增设的所述若干道深区水平支撑均采用钢筋混凝土水平支撑，所述第一道水平支撑与深区内增设的所述若干道深区水平支撑均采用对撑、角撑结合边桁架的布置形式。
9.如权利要求1所述的软土地区非对称深大基坑同步开挖支护体系，其特征在于，所述基坑采用排桩围护体或地下连续墙作为周边及交界处围护结构。
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Cited By (6)
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2014
- 2014-12-22 CN CN201420838354.9U patent/CN204491624U/zh not_active Expired - Lifetime
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