软土地基地下室围护结构的建造方法

摘要

本发明提供了一种软土地基地下室围护结构的建造方法。其主要技术特征是围护结构平面形状采用环形，围护结构包括双排或三排疏排围护桩，桩长是基坑深度的1.6—2.5倍，桩径是桩长的1/20—1/25，相邻两围护桩之间的间隙是桩径的1—2倍，在两排围护桩之间设置水泥搅拌桩，在围护桩外围每隔5-8桩位设置一个拉锚或在相应的水泥搅拌桩一侧设置垛桩，垛桩或相应的围护桩与地下室基础垫层之间设有支撑。各拉锚一端或垛桩桩顶，所有围护桩和水泥搅拌桩的桩顶通过顶梁连接成一个整体。

说明书

本发明属于基础工程地基开挖挡土墙或防护墙的修建布置方法。特别是软土地基开挖地下室围护结构的建造方法。

世界各地大江入海口的三角洲大都由泥沙冲积而成，软土层发育特别明显，而近代大都市不少都位于这些三角洲上，城市中高楼林立，作高层建筑地下室开挖软土地基时经常发生塌方。已有技术中地下室地基开挖的基坑平面多呈矩形，基坑的周壁为平面，采用周壁内打悬臂式板桩墙或密排的大口径钻孔灌注桩，作为地下室地基开挖和建造时的围护结构，以防止软土的塌方。但由于基坑的空间形状决定了围护结构在整体上是以受弯为主，因此作为围护结构局部的围护桩也是以受弯为主的结构构件，并处于悬臂工作状态，其受弯的作用十分明显，弯矩计算公式为Ma＝P·h/3，其中推力P＝1/2·r·h²·tg²（45°-φ/2），土推力P与基坑开挖深度h的平方成正比，显然当开挖深度愈深时，围护桩的直径和桩长也要大幅度增加，一般桩长是基坑深度的3～3.5倍，桩径是桩长的1/20～1/25（一般桩径为800mm～1500mm），不仅费工、费料，而且地下室开挖时的塌方事故仍然不断发生，成为基础工程中的一个老大难。

本发明的目的是要提供一种改进的软土地基地下室围护结构的建造方法。用这种方法建造围护结构，不仅可以大幅度降低造价，而且安全可靠，能有效地防止基坑外围地基土塌方。

本发明的任务是以如下方式完成的。

一种软土地基地下室围护结构的建造方法，包括：地下室围护结构的平面形状选用封闭的环形，沿设定的围护结构平面形状走向设置双排或三排疏排的围护桩，所述围护桩桩长是基坑深度的1.6-2.5倍，桩径是桩长的1/20-1/25，相邻两桩之间的间隙距离是桩径的1-2倍，在两排围护桩之间设有水泥搅拌桩，所述水泥搅拌桩的桩长略长于基坑深度，桩径为桩长的1/10-1/15，在所述围护桩外、每隔5-8个桩位设置一个拉锚或者在与所述拉锚位置对应的水泥搅拌桩内壁设置垛桩，所述拉锚的一端或垛桩的桩顶、以及所有围护桩和水泥搅拌桩的桩顶通过顶梁连接在一起构成围护结构整体，在地下室基础的垫层与垛桩或与拉锚位置对应的里排围护桩之间设置支撑。

本发明地下室围护结构建造方法，其围护桩可以是震动灌注桩或预制桩或钻孔灌注桩。

本发明地下室围护结构的建造方法，其拉锚的拉杆为钢筋，拉杆的另一端和锚入地下的钢板桩焊接。

本发明地下室围护结构的建造方法，其垛桩的桩长、桩径与桩结构可以和围护桩相同。

本发明地下室围护结构的建造方法，其支撑可以用钢筋混凝土构件或型钢或者圆木。

本发明地下室围护结构的建造方法，其地下室基坑开挖时保留里排围护桩内侧的三角土。

本发明软土地基地下室围护结构的建造方法由于基坑平面形状选用封闭的环形，由此设定的围护结构空间形状决定了围护结构在整体上以受压为主，受压力的公式为Na＝Ka·h·r，其中r为封闭环形半径，系数Ka＝tg²（45°-φ/2），压力只和基坑深度h的一次方成正比，基坑周围软土的侧向推力大大减小。显然以受压为主的构件比受弯为主的构件尺寸要小得多，在围护桩桩顶设置顶梁，每隔一定间距设置拉锚或垛桩，在地下室基础垫层和垛桩之间设置水平支撑后，起到了上拉下撑的作用，因此整个围护结构的刚性和挡土的力量大大增加，使承受压力的围护桩尺寸也随之大大减小。设置水泥搅拌桩后可以防止基坑周围地基土渗水。用已知技术和本发明技术对同一试验工程（地下室标高为-7.4m，用地面积约3000m²）所作的设计，对比结果列表如下：

对比项目已知技术本发明技术围护结构的平面形状矩形、周长220m环形、周长200m，缩短了20米围护桩采用密排钻孔灌注桩250根，桩长22m，桩径900mm,钢筋混凝土量约3500m³采用双排疏排震动灌注桩540根，桩长平均10m，桩径426mm,钢筋混凝土量约770m³附属结构顶梁1.3×0.3×220=85.8³水泥搅拌桩250根，桩长7m,桩径500mm，水泥搅拌桩总体积340m³,顶梁尺寸1.3×0.3×220m，钢筋混凝土用量80m³拉锚及支撑35对围护桩工作状态悬臂桩容易水平位移而塌方上拉下撑，整个围护结构主要环形受压，刚性增强，围护桩不容易水平移位，防渗水性能好造价约490万约120万围护结构工期每天只能打1－2根钻孔灌注桩，5个月完工每天可打25－30个震动灌注桩，3个月完工

上述理论和设计结果表明，本发明与已知技术相比能有效地防止基坑外围地基土塌方，具有安全、能大幅度降低造价的优点。

以下将结合附图对本发明技术作进一步详细描述

图1是本发明地下室围护结构的平面布置图

图2是图1中沿A-A线的剖视图

图3是图1中沿B-B线的剖视图

参阅图1，围护桩1采用双排桩，相邻两围护桩之间的间隙距离是桩径的1-2倍，两排围护桩之间设有水泥搅拌桩2，每隔5-8个（图中为7个）桩设置有拉锚3，所述拉锚的拉杆为大直径钢筋（一般为φ28-φ36螺纹钢，长度一般为12-18m），钢筋的一端焊接在打入地坪的钢板桩上（一般为三个、打入土中深度为3米左右），当围护结构外的场地受限时，也可以将拉锚改为在对应的水泥搅拌桩内侧设置2-3个垛桩4。与拉锚3或垛桩4的位置相对应，在围护桩1或垛桩4与地下室基础垫层6之间设置支撑7，所述支撑可以用钢筋混凝土构件，型钢、也可以用圆木。所述拉锚的另一端或垛桩桩顶和围护桩、水泥搅拌桩的桩顶通过顶梁5一起构成围护结构整体。围护桩、垛桩可以用震动灌注桩或钢板桩或钻孔灌注桩或预制桩，混凝土标号一般为C20，围护桩的长度为基坑深度的1.6-2.5倍，本实施例基坑深度为7-8m，因此桩长为9-12m，桩径为φ426，水泥搅拌桩用纯水泥搅拌渗入水或地下水后形成，桩径为φ500，桩长略长于基坑深度即可。顶梁的横截面尺寸为1500×300mm。图2中表明了设置拉锚3的情况。图3中表明了不便设拉锚时改用垛桩4的情况。为了增强围护结构挡土的能力，在里排围护桩的内侧保留三角土8，三角土不应扰动。围护结构外的地表水通过排水沟9排除，围护结构内基坑中的地表水采用集水井集中排放。只有当顶梁5的混凝土强度达到70%时才能开挖基坑。