CN210684725U - 山地城区超深基坑桩撑体系支护桩悬臂区段地面高差处理结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种山地城区超深基坑桩撑体系支护桩悬臂区段地面高差处理结构。所述加固结构设置在两端具有较大高差的超深基坑的支护桩悬臂段区域，具体包括等距分布在超深基坑外侧的多个后拉墩，所述后拉墩包括平行于基坑围护桩的3～5根支护桩、置于3～5根支护桩顶部且将其连接的第二冠梁和用于连接第二冠梁与第一冠梁之间的多根连梁，所述后拉墩的第二冠梁与基坑围护结构的第一冠梁高度相同，所述连梁与第二冠梁和第一冠梁整体浇筑而成，其连梁的高度低于第二冠梁和第一冠梁高度的150～250mm。本实用新型提高了支护桩抗弯能力，完成了对支护桩悬臂段位移的限制，满足了基坑整体的受力平衡，降低了工程造价，节省了工期。

Description

山地城区超深基坑桩撑体系支护桩悬臂区段地面高差处理 结构

技术领域

本实用新型涉及基坑支护领域，具体涉及山地城区超深基坑桩撑体系支护桩悬臂区段地面高差处理结构。

背景技术

基坑工程是一个系统性的工程，既包含岩土工程问题又包括结构工程问题，因此基坑工程具备了地域性、综合性、实践性和风险性等特性。它既是一个综合性的岩土工程问题，又是涉及到土层与支护结构共同作用的复杂问题。由于基坑工程本身不仅存在安全与稳定问题，而且还存在因土方开挖引起的周围地层移动而危及相邻建筑物、地下管网和城市市政设施的正常使用的问题，特别是旧城改造，由于周边环境复杂，对深基坑开挖提出了更高的要求，基坑支护结构的设计也由强度控制逐渐向变形控制的方向发展。

在山地城区的基坑支护中，由于基坑周边的建构筑物对超深基坑变形敏感，且综合考虑到工程造价等相关因素，超深基坑的支护往往会采用支护桩+内支撑的方案。同时，因为山地城区场地的地势起伏较大，基坑的两端常常会有较大高差，导致基坑支护方案中存在着桩顶悬臂段支护段。桩顶悬臂段支护段难以控制基坑的变形，且基坑整体受力不平衡，因此需要考虑采取必要措施予以加强处理。

现有工程中控制支护桩悬臂段位移常用的加强方案为：①内支撑道数不变，采用双排桩方案；②在支护桩桩顶增加一道内支撑，支护桩排数不变。第①种方案中，全部采用双排桩方案，大大增加了工程造价，导致工程造价过高；第②种方案中，在支护桩桩顶增加一道内支撑，提高了土方报价，也增加了工程造价造价，同时增加了土方开挖难度，大幅增加工期，延缓施工进度。

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足提供一种山地城区超深基坑桩撑体系支护桩悬臂区段地面高差处理结构，该地面高差处理结构可以提高支护桩抗弯能力，完成对支护桩悬臂段位移的限制，满足基坑整体的受力平衡，同时又可以降低工程造价，减少施工难度，节省工期。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为：所述一种山地城区超深基坑桩撑体系支护桩悬臂区段地面高差处理结构，包括两端具有较大高差的超深基坑，在基坑外围设有基坑围护结构，基坑内设有支撑结构，所述基坑围护结构包括基坑围护桩和置于基坑围护桩顶部的第一冠梁，其特征在于：在基坑围护结构的支护桩悬臂段区域设有加强结构，所述加强结构包括等距分布在超深基坑外侧的多个后拉墩，所述后拉墩包括平行于基坑围护桩的3～5根支护桩、置于3～5根支护桩顶部且将其连接的第二冠梁和用于连接第二冠梁与第一冠梁之间的多根连梁，所述后拉墩的第二冠梁与基坑围护结构的第一冠梁高度相同，所述连梁与第二冠梁和第一冠梁整体浇筑而成，其连梁的高度低于第二冠梁和第一冠梁高度的150～ 250mm。

本实用新型较优的技术方案：所述支护桩悬臂段区域位于基坑地势高的一端；位于支护桩悬臂段区域的基坑围护桩桩径比没有出现支护桩悬臂段的区域内的基坑围护桩桩径大100～500mm，且位于支护桩悬臂段区域的基坑围护桩桩径最大不超过1500mm。

本实用新型较优的技术方案：位于支护桩悬臂段区域的支撑结构间距比没有出现支护桩悬臂段的区域内支撑结构间距小0.1～2m，且位于支护桩悬臂段区域的支撑结构间距最小不小于7m。

本实用新型较优的技术方案：所述后拉墩错开支撑结构与腰梁的交点进行布设。

本实用新型较优的技术方案：所述后拉墩支护桩的桩径、桩长、桩间距以及配筋均与没有出现支护桩悬臂段的区域内的基坑围护桩桩径、桩长、桩间距以及配筋相同。

本实用新型较优的技术方案：位于支护桩悬臂段区域的支撑结构一端撑在基坑地势低端的基坑围护桩桩顶冠梁上，另一端撑在基坑地势高端的基坑围护桩腰梁上。

本实用新型较优的技术方案：所述后拉墩与基坑围护桩的净间距为后拉墩支护桩桩径的2～5倍，所述连梁的长度等于后拉墩与基坑围护桩的净间距，宽度为0.8～1.5m。

本实用新型较优的技术方案：相邻两个后拉墩之间的净间距为每个后拉墩中相邻两个支护桩间距的2～5倍。

本实用新型前排桩增大桩径后的桩间距通过计算确定；本实用新型后拉墩之间相对独立，无连接措施，每个后拉墩应在顶端设置冠梁，冠梁尺寸与前排支护桩桩顶冠梁相同。

本实用新型的加固结构包括基坑围护桩、设置在基坑围护桩位于基坑外侧的后拉墩和置于基坑内侧钢支撑，其围护桩的桩径相比基坑其它区域围护桩的桩径增大，钢支撑间距相比基坑其它区域的间距减少，以及增设的后拉墩可提高支护桩抗弯能力，完成了对支护桩悬臂段位移的限制，满足了基坑整体的受力平衡。通过工程案例的实践，表明本实用新型中的加固结构的有效性和适用性，而且本实用新型的结构还降低了工程造价，同时施工方便，节省工期，具备很高的推广应用价值。

附图说明

图1是本实用新型的平面示意图；

图2是本实用新型的局部放大示意图；

图3是图2中AA’剖面示意图；

图4是本实用新型实施例中的支护结构剖面图；

图5是本实用新型实施例中的支护结构监测位移趋势图。

图中：1—基坑，2—支撑结构，3—后拉墩，3-1—支护桩，3-2—第二冠梁，3-3—连梁，4—支护桩悬臂段区域，5—基坑围护结构，5-1—基坑围护桩，5-2—第一冠梁。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。附图1至图3均为实施例的附图，采用简化的方式绘制，仅用于清晰、简洁地说明本实用新型实施例的目的。以下对在附图中的展现的技术方案为本实用新型的实施例的具体方案，并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例中提供的一种山地城区超深基坑桩撑体系支护桩悬臂区段地面高差处理结构，如图1所示，包括两端具有较大高差的超深基坑1，在基坑 1外围设有基坑围护结构5，基坑内设有支撑结构2，所述基坑围护结构5 包括基坑围护桩5-1和置于基坑围护桩5-1顶部的第一冠梁5-2，所述超深基坑由于地势起伏较大，导致基坑两端高差较大，在地势较高一端的基坑围护桩5-1出现较大悬臂段，难以控制地表位移，且基坑整体受力不平衡。如图1所示，在基坑围护结构5的支护桩悬臂段区域4设有加强结构，如图2和图3所示，位于支护桩悬臂段区域4的支撑结构2一端撑在基坑地势低端的基坑围护桩5-1桩顶冠梁上，另一端撑在基坑地势高端的基坑围护桩5-1腰梁上。所述加强结构包括等距分布在超深基坑1外侧的多个后拉墩 3，后拉墩3错开支撑结构2与腰梁的交点进行布设。所述后拉墩3包括平行于基坑围护桩5-1的3～5根支护桩3-1、置于3～5根支护桩3-1顶部且将其连接的第二冠梁3-2和用于连接第二冠梁3-2与第一冠梁5-2之间的多根连梁3-3，所述后拉墩3的第二冠梁3-2与基坑围护结构5的第一冠梁5-2 高度相同，所述连梁3-3与第二冠梁3-2和第一冠梁5-2整体浇筑而成，其连梁3-3的高度低于第二冠梁3-2和第一冠梁5-2高度的150～250mm。

实施例中提供的一种山地城区超深基坑桩撑体系支护桩悬臂区段地面高差处理结构，其位于支护桩悬臂段区域4的基坑围护桩5-1桩径比没有出现支护桩悬臂段的区域内的基坑围护桩5-1桩径大，其增大梯度为100mm，增大上限为500mm，且桩径不超过1500mm；同时，位于支护桩悬臂段区域4的支撑结构2间距比没有出现支护桩悬臂段的区域内支撑结构2间距小，所述支撑结构2缩小间距梯度为100mm，缩小上限为2m，且支撑结构 2间距不小于7m。所述后拉墩支护桩3-1的桩径、桩长、桩间距以及配筋均与没有出现支护桩悬臂段的区域内的基坑围护桩5-1桩径、桩长、桩间距以及配筋相同。所述后拉墩3与基坑围护桩5-1的净间距为后拉墩支护桩 3-1桩径的2～5倍，所述连梁3-3的长度等于后拉墩3与基坑围护桩5-1的净间距，宽度为0.8～1.5m。相邻两个后拉墩3之间的净间距为每个后拉墩3 中相邻两个支护桩3-1间距的2～5倍。

下面结合具体实例对本实用新型的应用进一步说明，该应用实例针对某一基坑工程进行了具体实施，其工程概况：场地设一栋高约330m的主塔楼、一栋高约187m的公寓楼，整体设置四层(局部三层)地下室，采用整体现浇桩筏基础形式。基坑面积约37285.3m²，基坑垂直开挖线周长约 830.5m。根据建设方提供的资料及详勘报告资料，基坑开挖深度在12.0m 到23.1m之间，属于超大超深基坑。基坑周边邻近市政主道路且地下管线众多，且临近民用建筑、学校、省级文物保护单位等，对基坑位移较为敏感。该施工区域的基坑支护是采用单排围护桩+三道内支撑的方案进行围护，其围护桩的桩径为1000mm，桩中心距为1400mm，沿所有围护桩外侧设置一排桩径850mm，桩中心距600mm的三轴水泥土搅拌桩止水桩，三道水平钢筋混凝土支撑的间距为10m。根据地质勘查报告，其基坑较高的一侧深度为23.1m，且基坑该侧地势较高，相较于北侧地面高差达到6m。杂填土较厚，围护桩会穿过杂填土、泥炭质土、黏土、粉土等土层，并且在围护桩底部存在多层抗剪强度较低的泥炭质土，对于支护体系限制基坑侧壁位移不利，在高度较大的一端会出现支护桩悬臂段区域，为了避免该区域的围护结构出现位移导致基坑整体受力不平衡，出现基坑变形，该项目的发明人针对支护桩悬臂段区域采用本实用新型的加固结构，增加后拉墩+单排支护桩(增大桩径)+三道内支撑(减小间距)方案，其具体方案如下：

(1)针对基坑出现支护桩悬臂段区域的基坑围护桩5-1的桩径进行加大，根据《建筑基坑支护技术规程》公式(B.0.1-1)，支护桩正截面受弯承载能力Mcr与其半径r成三次正比例关系，而悬臂段区域支护桩最大弯矩约为无悬臂段支护桩最大弯矩的2倍，因此可得到悬臂段的支护桩桩径为无悬臂段桩径的

倍；无悬臂段桩径为1000mm，因此悬臂段支护桩桩径为1000×1.26＝1260mm，最大桩径取1200mm，所以确定该区域的采用桩径1200mm的钻孔灌注桩支护，其悬臂段区域的支护桩除了桩径增大外，其桩间距、桩长、配筋、混凝土以及其它施工参数和过程均与无悬臂段区域的围护结构的支护桩相同；将三道水平钢筋混凝土支撑间距由 10m减为8.5m，水平支撑竖向支承采用钢格构立柱及立柱桩，桩顶冠梁截面尺寸为1400×1000mm，支护桩外侧设置1排桩径850mm，桩中心距 600mm的三轴水泥土搅拌桩止水，其剖面图如图4所示；

(2)如图1所示，在步骤(1)中支护桩悬臂段区域增大的基坑围护桩 5-1外侧布设后拉墩3，如图2和图3所示，后拉墩由3根桩径为1000mm 的支护桩3-1及桩顶冠梁组成，3根支护桩的桩中心距为1400mm；

(3)由于基坑地下室外墙线与用地红线距离较近，所采用后拉墩3与基坑围护桩5-1间距分为两种，分别为2.6m和3.5m，后拉墩3采用与基坑围护结构5中未出现支护桩悬臂段区域的基坑围护桩5的桩长、桩径、桩间距、配筋相同，其后拉墩的冠梁尺寸与支护桩悬臂段区域的基坑围护桩5 冠梁尺寸相同，连梁宽度为1200mm，长度分为2.6m和3.5m两种；

(4)在具体施工时，后拉墩3与支护桩悬臂段区域前排的基坑围护桩 5-1同步施工，然后进行桩顶冠梁和连梁的施工，最后冠梁与连梁整体浇筑；

(5)在后期施工中通过监测数据反馈该方法对悬臂支护结构的加强效果，其支护结构位移监测趋势详见图5，从图5可以看出本实用新型中的加固结构降低了支护结构的位移。

本申请的发明人还针对该基坑支护施工370m范围内，分别采用三种支护加强方案后的造价进行计算：

①采用本实用新型所提后拉墩+单排桩+内支撑方案后，增加的混凝土用量为3765.6m³，按照目前的混凝土市场价格380元/m³，需增加费用143.1 万元；增加的钢筋用量为529.7t，按照目前的钢材市场价格5000元/吨，需要增加264.9万元费用，则共需增加造价为407.9万元。

②采用双排桩+内支撑方案后，增加的混凝土用量为7531.2m³，按照目前的混凝土市场价格380元/m³，需增加费用286.2万元；增加的钢筋用量为1059.4t，按照目前的钢材市场价格5000元/吨，需要增加529.8万元费用，则共需增加造价为816.0万元。

③采用单排桩+内支撑(顶部增加一道内支撑)方案后，增加的混凝土用量为3907.8m³，按照目前的混凝土市场价格380元/m³，需增加费用148.5 万元；增加的钢筋用量为977.0t，按照目前的钢材市场价格5000元/吨，需要增加488.5万元费用；钢立柱增加造价78.6万元；土方开挖及工期延后所增加的造价约为700万元，则共需增加造价为1415.6万元。

通过上述计算对比，本实用新型的加固方案的经济优势非常明显，且节省工期、施工方便。

通过上述描述，可以看出本实用新型中提供的山地城区超深基坑桩撑体系支护桩悬臂区段地面高差处理结构，在不增加内支撑道数，不改变内支撑标高及布撑形式的前提下，通过增大支护桩桩径、增设后拉墩、减小内支撑主撑间距方式，利用增大支护桩桩径、增设后拉墩、减小内支撑主撑间距可提高支护桩抗弯能力的原理，来完成对支护桩悬臂段位移的限制，满足基坑整体的受力平衡。通过工程案例的实践，表明了专利所提方法的有效性和适用性：专利所提方法既能通过增大支护桩桩径、增设后拉墩、减小内支撑主撑间距有效控制桩顶悬臂段的位移，满足基坑整体的受力平衡，又能降低工程造价，同时施工方便，节省工期，具备很高的推广应用价值。

以上所述，只是本实用新型的一个实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种山地城区超深基坑桩撑体系支护桩悬臂区段地面高差处理结构，包括两端具有较大高差的超深基坑(1)，在基坑(1)外围设有基坑围护结构(5)，基坑内设有支撑结构(2)，所述基坑围护结构(5)包括基坑围护桩(5-1)和置于基坑围护桩(5-1)顶部的第一冠梁(5-2)，其特征在于：在基坑围护结构(5)的支护桩悬臂段区域(4)设有加强结构，所述加强结构包括等距分布在超深基坑(1)外侧的多个后拉墩(3)，所述后拉墩(3)包括平行于基坑围护桩(5-1)的3～5根支护桩(3-1)、置于3～5根支护桩(3-1)顶部且将其连接的第二冠梁(3-2)和用于连接第二冠梁(3-2)与第一冠梁(5-2)之间的多根连梁(3-3)，所述后拉墩(3)的第二冠梁(3-2)与基坑围护结构(5)的第一冠梁(5-2)高度相同，所述连梁(3-3)与第二冠梁(3-2)和第一冠梁(5-2)整体浇筑而成，其连梁(3-3)的高度低于第二冠梁(3-2)和第一冠梁(5-2)高度的150～250mm。

2.根据权利要求1所述的一种山地城区超深基坑桩撑体系支护桩悬臂区段地面高差处理结构，其特征在于：所述支护桩悬臂段区域(4)位于基坑(1)地势高的一端；位于支护桩悬臂段区域(4)的基坑围护桩(5-1)桩径比没有出现支护桩悬臂段的区域内的基坑围护桩(5-1)桩径大100～500mm，且位于支护桩悬臂段区域(4)的基坑围护桩(5-1)桩径最大不超过1500mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种山地城区超深基坑桩撑体系支护桩悬臂区段地面高差处理结构，其特征在于：位于支护桩悬臂段区域(4)的支撑结构(2)间距比没有出现支护桩悬臂段的区域内支撑结构(2)间距小0.1～2m，且位于支护桩悬臂段区域(4)的支撑结构(2)间距最小不小于7m。

4.根据权利要求1或2所述的一种山地城区超深基坑桩撑体系支护桩悬臂区段地面高差处理结构，其特征在于：所述后拉墩(3)错开支撑结构(2)与腰梁的交点进行布设。

5.根据权利要求2所述的一种山地城区超深基坑桩撑体系支护桩悬臂区段地面高差处理结构，其特征在于：所述后拉墩支护桩(3-1)的桩径、桩长、桩间距以及配筋均与没有出现支护桩悬臂段的区域内的基坑围护桩(5-1)桩径、桩长、桩间距以及配筋相同。

6.根据权利要求2所述的一种山地城区超深基坑桩撑体系支护桩悬臂区段地面高差处理结构，其特征在于：位于支护桩悬臂段区域(4)的支撑结构(2)一端撑在基坑地势低端的基坑围护桩(5-1)桩顶冠梁上，另一端撑在基坑地势高端的基坑围护桩(5-1)腰梁上。

7.根据权利要求5所述的一种山地城区超深基坑桩撑体系支护桩悬臂区段地面高差处理结构，其特征在于：所述后拉墩(3)与基坑围护桩(5-1)的净间距为后拉墩支护桩(3-1)桩径的2～5倍，所述连梁(3-3)的长度等于后拉墩(3)与基坑围护桩(5-1)的净间距，宽度为0.8～1.5m。

8.根据权利要求5所述的一种山地城区超深基坑桩撑体系支护桩悬臂区段地面高差处理结构，其特征在于：相邻两个后拉墩(3)之间的净间距为每个后拉墩(3)中相邻两个支护桩(3-1)间距的2～5倍。

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