一种用于膨胀土地区的基坑支护体系及其施工方法

摘要

本发明公开了一种用于膨胀土地区的基坑支护体系，包括柔性防渗层和束缚层，束缚层由多个纵向束缚带和多个横向束缚带交错布设构成，纵向束缚带和横向束缚带的交错处固定安装土钉。该基坑支护体系能够解决膨胀土基坑遇降雨浸水问题，还可解决坡面浸水后膨胀力急剧增加问题。本发明还公开了一种用于膨胀土地区的基坑支护体系的施工方法，该基坑支护体系的施工随基坑开挖深度逐层进行，其特征在于，每个基坑开挖层的支护体系的施工方法采用以下步骤：钻土钉孔和锚孔；注浆固定土钉和锚杆；铺设柔性防渗层；铺设钢筋网；设置束缚层；布设格构梁；布设钢梁；封闭所述后浇筑孔。该施工方法操作简便，施工效率高，所形成的支护体系支护能力强。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基坑支护体系及其施工方法，具体是涉及一种用于膨 胀土地区的基坑支护体系及其施工方法。

背景技术

基坑支护方法多种多样，在膨胀土地区使用较多的是桩锚支护、土钉 墙支护和预应力锚索复合土钉墙。膨胀土是一种遇水膨胀、失水收缩的特 殊土，对于土钉墙及预应力锚索复合土钉墙而言，膨胀土基坑遇水后膨胀 力增大很多，但是土钉节点及其连接构件强度较弱这两方面问题的存在使 得基坑容易产生混凝土面层胀裂、基坑坑壁浅层滑塌破坏。目前针对此问 题常常采用桩锚支护代替土钉墙支护，大大提高了工程造价，而对膨胀土 地区土钉墙及预应力锚索复合土钉墙存在的问题还尚未有较好的解决办 法。因此寻求一种膨胀土地区基坑支护方法就具有重大的工程意义。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种用于膨胀土 地区的基坑支护体系。该基坑支护体系能够有效解决膨胀土基坑遇降雨浸 水的问题，还可以解决坡面浸水后膨胀力急剧增加的问题。

为实现上述目的，本发明用于膨胀土地区的基坑支护体系采用的技术 方案是：一种用于膨胀土地区的基坑支护体系，其特征在于：包括铺设在 基坑边坡上的柔性防渗层和铺设在所述柔性防渗层上的束缚层，所述束缚 层由多个纵向束缚带和多个横向束缚带交错布设构成，所述纵向束缚带和 横向束缚带的交错处固定安装有穿过所述柔性防渗层且伸入基坑边坡的 土钉。

上述的一种用于膨胀土地区的基坑支护体系，其特征在于：所述柔性 防渗层与所述束缚层之间铺设有一层钢筋网。

上述的一种用于膨胀土地区的基坑支护体系，其特征在于：包括沿基 坑边坡横向布设且压在所述纵向束缚带上的钢梁，所述钢梁由两个相互平 行的型钢拼接构成，两个所述型钢之间设置有锚杆，所述锚杆的一端依次 穿过纵向束缚带、钢筋网和柔性防渗层并伸入所述基坑边坡，所述锚杆的 另一端从两个所述型钢之间穿出并依次穿过设置在所述型钢外侧的楔形 垫块和垫板后通过锚具锁紧，所述楔形垫块卡接在所述型钢与垫板之间， 所述垫板卡接在所述楔形垫块与所述锚具之间。

上述的一种用于膨胀土地区的基坑支护体系，其特征在于：包括沿基 坑边坡横向布设且压在所述纵向束缚带上的钢梁和沿基坑边坡竖向布设 且压在所述横向束缚带上的格构梁，所述格构梁为钢筋混凝土梁，所述钢 梁由两个相互平行的型钢拼接构成，所述格构梁上且与所述钢梁交错处预 留有供所述钢梁穿过的后浇筑孔，在所述后浇筑孔内且位于两个所述型钢 之间设置有锚杆，所述锚杆的一端依次穿过钢筋网和柔性防渗层并伸入所 述基坑边坡，所述锚杆的另一端从两个所述型钢之间穿出并依次穿过设置 在所述型钢外侧的楔形垫块、垫板、护筒和卡板后通过锚具锁紧，所述楔 形垫块卡接在所述型钢与垫板之间，所述垫板卡接在楔形垫块与所述护筒 之间，所述护筒卡接在所述卡板和所述垫板之间，所述卡板卡接在所述锚 具和所述护筒之间，所述锚具和所述卡板均位于所述格构梁的外侧。

上述的一种用于膨胀土地区的基坑支护体系，其特征在于：所述基坑 边坡的底部设置有沿其横向布设且与所述格构梁下端连接的底梁。

上述的一种用于膨胀土地区的基坑支护体系，其特征在于：所述格构 梁与横向束缚带的交错处设置有穿过所述柔性防渗层且伸入所述基坑边 坡的土钉。

上述的一种用于膨胀土地区的基坑支护体系，其特征在于：所述竖向 束缚带和横向束缚带均由条形钢板或多个钢筋绑扎制成。

上述的一种用于膨胀土地区的基坑支护体系，其特征在于：所述柔性 防渗层采用防渗土工布。

本发明还提供了一种用于膨胀土地区的基坑支护体系的施工方法。采 用该施工方法，通过该施工方法能够有效制成基坑支护体系，所形成的基 坑支护体系能够用于解决膨胀土基坑遇降雨浸水的问题、用于解决坡面浸 水后膨胀力急剧增加的问题以及增加基坑支护整体工作能力并同时达到 经济合理的目的。

为实现上述目的，本发明用于膨胀土地区的基坑支护体系的施工方法 采用的技术方案是：一种用于膨胀土地区的基坑支护体系的施工方法，该 基坑支护体系的施工随基坑开挖的深度逐层进行，其特征在于，每个基坑 开挖层的支护体系的施工方法包括以下步骤：

步骤一、钻土钉孔和锚孔：在基坑边坡上开钻形成沿基坑边坡横向布 设的至少一排土钉孔和沿基坑边坡横向布设的至少一排锚孔；

步骤二、注浆固定土钉和锚杆：将土钉插入所述土钉孔内，并向所述 土钉孔内注浆；将锚杆插入所述锚孔内，并向所述锚孔内注浆；

步骤三、铺设柔性防渗层：在基坑边坡上铺设柔性防渗层且使土钉和 锚杆均穿出所述柔性防渗层；

步骤四、铺设钢筋网：在所述柔性防渗层上铺设一层钢筋网，所述土 钉和锚杆均从所述钢筋网的网孔穿出；

步骤五、设置束缚层：在所述柔性防渗层上设置交错布设的纵向束缚 带和横向束缚带从而形成束缚层，与所述纵向束缚带和横向束缚带的交错 处相对应的土钉与所述纵向束缚带和横向束缚带固定连接；

步骤六、布设格构梁：沿基坑边坡竖向布设格构梁钢筋笼，所述格构 梁钢筋笼压在横向束缚带上，在所述格构梁钢筋笼上支模并浇筑混凝土形 成格构梁，浇筑所述格构梁时在与所述锚杆相对应的位置预留后浇筑孔， 与所述格构梁相对应的土钉浇筑在所述格构梁内；

步骤七、布设钢梁：沿基坑边坡的横向布设有压在竖向束缚带上的多 根钢梁，所述钢梁穿过格构梁上的后浇筑孔，位于所述后浇筑孔内的锚杆 从钢梁的两个型钢之间穿过并依次穿过楔形垫块、垫板、护筒和卡板并通 过锚具锁紧；

步骤八、封闭所述后浇筑孔：向所述后浇筑孔内浇筑混凝土；

重复以上步骤一至步骤八直至完成整个基坑支护体系的施工后，在所 述基坑边坡的底部设置沿基坑边坡横向布设且用于对格构梁进行支撑的 底梁。

上述的施工方法，其特征在于：所述束缚层上设置有一层用于将柔性 防渗层、钢筋网和束缚层粘结在一起的粘结层。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明基坑支护体系通过在基坑边坡上设置一层柔性防渗层，当 基坑遇降雨时，柔性防渗层可有效阻止雨水浸入基坑边坡的坡体，有效防 止基坑边坡的坡体产生膨胀力，即便雨水浸入基坑边坡的坡体，柔性防渗 层的存在使得基坑边坡的坡体可以在柔性防渗层的束缚作用和柔性变形 作用的双重作用下具有一定的变形，能够使基坑边坡的坡体急剧增加的膨 胀力得以有效的释放，有效的降低土钉和锚杆承担的荷载，从而保证基坑 的稳定。

2、本发明基坑支护体系通过设置一层钢筋网，能够进一步增加柔性 防渗层的强度，所述钢筋网同时也能够为基坑边坡进行有效的整体支护。

3、本发明基坑支护体系通过设置锚杆，使锚杆与土钉配合作用对基 坑边坡进行支护，有效的增强了基坑边坡的支护能力，并同时减少了锚杆 的用量，有效的节省了成本。

4、本发明基坑支护体系通过设置格构梁、钢梁和束缚层，能够增强 支护体系的强度，也就是说，通过将格构梁、钢梁和束缚层连接成一个整 体，增强了土钉和锚杆的节点强度及连接强度，进而使得基坑边坡的支护 能力增强。

5、本发明施工方法操作简便、有效性强，施工效率高，所形成的支 护体系支护能力强。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为图1中的A-A剖视图。

图3为图2中B处的放大图。

图4为本发明实施例1中土钉与束缚层的连接关系示意图。

图5为本发明实施例2的结构示意图。

图6为图5中的C-C剖视图。

图7为图6中E处的放大图。

图8为图5中的D-D剖视图。

图9为图8中F处的放大图。

图10为图8中G处的放大图。

附图标记说明:

1—钢筋网；            2—束缚层；            2-1—纵向束缚带；

2-2—横向束缚带；      3—土钉；              3-1—土钉折弯头；

3-2—绑筋；            3-3—绑筋折弯头；      4—基坑边坡；

5—柔性防渗层；        6—锚杆；              7—钢梁；

7-1—型钢；            8—垫板；              9—锚具；

10—楔形垫块；         11—格构梁；           11-1—后浇筑孔；

11-2—架立筋；         12—底梁；             13—卡板；

14—护筒。

具体实施方式

实施例1

如图1、图2、图3和图4所示的一种用于膨胀土地区的基坑支护体系， 包括铺设在基坑边坡4上的柔性防渗层5和铺设在所述柔性防渗层5上的 束缚层2，所述束缚层2由多个纵向束缚带2-1和多个横向束缚带2-2交 错布设构成，所述纵向束缚带2-1和横向束缚带2-2的交错处固定安装有 穿过所述柔性防渗层5且伸入基坑边坡4的土钉3。

本实施例中，通过束缚层2将土钉3与柔性防渗层5连接在一起，基 坑边坡4产生的土压力通过柔性防渗层5传递给束缚层2，再由束缚层2 传递给土钉3，然后通过土钉3传递到滑裂面以外的土层中去。其通过在 基坑边坡4上设置一层柔性防渗层5，当基坑遇降雨时，柔性防渗层5可 有效阻止雨水浸入基坑边坡4的坡体，有效防止基坑边坡4的坡体产生膨 胀力，即便雨水浸入基坑边坡4的坡体，柔性防渗层5的存在使得基坑边 坡4的坡体可以在柔性防渗层5的束缚作用和柔性变形作用的双重作用下 具有一定的变形，能够使基坑边坡4的坡体急剧增加的膨胀力得以有效的 释放，有效的降低土钉3承担的荷载，从而保证基坑的稳定。进一步的， 通过设置束缚层2，能够对柔性防渗层5起到有效的加固作用，进而避免 基坑边坡4坡体释放的膨胀力过大而造成柔性防渗层5的破坏，增加了基 坑整体支护能力。

本实施例中，将基坑边坡4的深度方向定义为纵向，将与基坑边坡4 深度方向相垂直的方向定位为横向。

本实施例中，所述柔性防渗层5与所述束缚层2之间铺设有一层钢筋 网1。通过设置一层钢筋网1，能够进一步增加柔性防渗层5的强度，所 述钢筋网1同时也能够为基坑边坡4进行有效的整体支护。具体的，所述 钢筋网1由多个纵向钢筋和横向钢筋交错布设而成。

本实施例中，所述竖向束缚带2-1和横向束缚带2-2均由条形钢板或 多个钢筋绑扎制成。所述柔性防渗层5采用防渗土工布。

本实施例中所述用于膨胀土地区的基坑支护体系的施工方法，该基坑 支护体系的施工随基坑开挖的深度逐层进行，其特征在于，每层基坑的支 护体系的施工方法包括以下步骤：

步骤一、钻土钉孔：在基坑边坡4上开钻形成至少一行沿其横向布设 的土钉孔；

步骤二、注浆固定土钉3：将土钉3插入所述土钉孔内，并向所述土 钉孔内注浆；

步骤三、铺设柔性防渗层5：在基坑边坡4上铺设柔性防渗层5且使 土钉3穿出所述柔性防渗层5；

步骤四、铺设钢筋网1：在所述柔性防渗层5上铺设一层钢筋网1， 所述土钉3均从所述钢筋网1的网孔穿出；

步骤五、设置束缚层2：在所述柔性防渗层5上设置交错布设的纵向 束缚带2-1和横向束缚带2-2从而形成束缚层2，与所述纵向束缚带2-1 和横向束缚带2-2的交错处相对应的土钉3与所述纵向束缚带2-1和横向 束缚带2-2固定连接。

在步骤五中，所述土钉3的外端焊接有绑筋3-2，所述土钉3外端的 土钉折弯头3-1与横向束缚带2-2焊接连接，所述绑筋3-2外端的绑筋折弯 头3-3与竖向束缚带2-1焊接连接。

重复以上步骤一至步骤五直至完成整个基坑支护体系的施工。

实施例2

如图5所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：该用于膨胀土地 区的基坑支护体系还包括沿基坑边坡4横向布设且压在所述纵向束缚带 2-1上的钢梁7和沿基坑边坡4竖向布设且压在所述横向束缚带2-2上的 格构梁11。所述钢梁7由两个相互平行的型钢7-1拼接构成。所述格构梁 11为钢筋混凝土梁。

如图6和图7所示，两个所述型钢7-1之间设置有锚杆6，所述锚杆 6的一端依次穿过纵向束缚带2-1、钢筋网1和柔性防渗层5并伸入所述 基坑边坡4，所述锚杆6的另一端从两个所述型钢7-1之间穿出并依次穿 过设置在所述型钢7-1外侧的楔形垫块10和垫板8后通过锚具9锁紧， 所述楔形垫块10卡接在所述型钢7-1与垫板8之间，所述垫板8卡接在 所述楔形垫块10与所述锚具9之间。

本实施例中，通过设置锚杆6，使锚杆6与土钉3配合作用对基坑边 坡4进行支护，有效的增强了基坑边坡4的支护能力，并同时减少了锚杆 6的用量，有效的节省了成本。并通过设置钢梁7，一方面能够配合锚杆6 实现锚杆6的锚固，另一方面，钢梁7还能够为基坑边坡4施加预应力， 在锚杆6的作用下，使钢梁7、束缚层2和柔性防渗层5紧紧的连接在一 起，此时，基坑边坡4产生的土压力通过柔性防渗层5传递给束缚层2， 再由束缚层2传递给土钉3，或者由束缚层2传递给钢梁7，再由钢梁7 通过锚杆6传递到滑裂面以外的土层中去，有效的增强了基坑边坡4的支 护能力。

如图8和图9所示，所述格构梁11上且与所述钢梁7交错处预留有 供所述钢梁7穿过的后浇筑孔11-1，在所述后浇筑孔11-1内且位于两个 所述型钢7-1之间设置有锚杆6，所述锚杆6的一端依次穿过钢筋网1和 柔性防渗层5并伸入所述基坑边坡4，所述锚杆6的另一端从两个所述型 钢7-1之间穿出并依次穿过设置在所述型钢7-1外侧的楔形垫块10、垫板 8、护筒14和卡板13后通过锚具9锁紧，所述楔形垫块10卡接在所述型 钢7-1与垫板8之间，所述垫板8卡接在楔形垫块10与所述护筒14之间， 所述护筒14卡接在所述卡板13和所述垫板8之间，所述卡板13卡接在 所述锚具9和所述护筒14之间，所述锚具9和所述卡板13均位于所述格 构梁11的外侧。

本实施例中，通过设置格构梁11、钢梁7和束缚层2，能够增强支护 体系的强度，也就是说，通过将格构梁11、钢梁7和束缚层2连接成一个 整体，增强了土钉3和锚杆6的节点强度及连接强度，进而使得基坑边坡 4的支护能力增强。

本实施例中，使锚杆6设置在两个型钢7-1之间和护筒14之间，能 够避免在浇筑所述后浇筑孔11-1时砂浆与锚杆6的接触，方便了后期将 锚杆6锚固紧。

本实施例中，所述基坑边坡4的底部设置有沿其横向布设且与所述格 构梁11下端连接的底梁12。通过设置底梁12，能够对格构梁11进行有 效的支撑，能够避免格构梁11滑落。

如图10所示，所述格构梁11与横向束缚带2-2的交错处设置有穿过 所述柔性防渗层5且伸入所述基坑边坡4的土钉3。通过将土钉3浇筑在 格构梁11内，能够有效固定所述土钉3的位置。具体的，所述土钉3的 外端搭接连接有绑筋3-2，所述土钉3外端的土钉折弯头3-1朝向格构梁 11的一端，所述绑筋3-2外端的绑筋折弯头3-3朝向格构梁11的另一端。

结合图5～图10，本实施例所述用于膨胀土地区的基坑支护体系的施 工方法，该基坑支护体系的施工方法随基坑开挖的深度逐层进行，其特征 在于，每个基坑开挖层的支护体系的施工方法包括以下步骤：

步骤一、钻土钉孔和锚孔：在基坑边坡4上开钻形成沿基坑边坡4横 向布设的至少一排土钉孔和沿基坑边坡4横向布设的至少一排锚孔。

步骤二、注浆固定土钉3和锚杆6：将土钉3插入所述土钉孔内，并 向所述土钉孔内注浆；将锚杆6插入所述锚孔内，并向所述锚孔内注浆； 通过土钉3和锚杆6相配合施加锚固力，一方面确保锚固力达到要求，另 一方面还能够节省锚杆6的用量，节省了成本。其中，向所述土钉孔和所 述锚孔内注入的浆料为水泥浆或砂浆。

步骤三、铺设柔性防渗层5：在基坑边坡4上铺设柔性防渗层5且使 土钉3和锚杆6均穿出所述柔性防渗层5。

在步骤三中，通过设置柔性防渗层5，当基坑遇降雨时，柔性防渗层 5可有效阻止雨水浸入基坑边坡4的坡体，有效防止基坑边坡4的坡体产 生膨胀力，即便雨水浸入基坑边坡4的坡体，柔性防渗层5的存在使得基 坑边坡4的坡体可以在柔性防渗层5的束缚作用和柔性变形作用的双重作 用下具有一定的变形，从而使基坑边坡4的坡体释放膨胀力，有效的降低 土钉3和锚杆6所承担的荷载，从而保证基坑的稳定。

步骤四、铺设钢筋网1：在所述柔性防渗层5上铺设一层钢筋网1， 所述土钉3和锚杆6均从所述钢筋网1的网孔穿出。

在步骤四中，通过设置一层钢筋网1，能够进一步增加柔性防渗层5 的强度，所述钢筋网1同时也能够为基坑边坡4进行有效的整体支护。具 体的，所述钢筋网1由多个纵向钢筋和横向钢筋交错布设而成。

步骤五、设置束缚层2：在所述柔性防渗层5上设置交错布设的纵向 束缚带2-1和横向束缚带2-2从而形成束缚层2，与所述纵向束缚带2-1 和横向束缚带2-2的交错处相对应的土钉3与所述纵向束缚带2-1和横向 束缚带2-2固定连接。

在步骤五中，通过设置束缚层2，能够对柔性防渗层5起到有效的加 固作用，进而避免基坑边坡4坡体释放的膨胀力过大而造成柔性防渗层5 的破坏，增加了基坑整体支护能力。

步骤六、布设格构梁11：沿基坑边坡4竖向布设格构梁钢筋笼，所述 格构梁钢筋笼压在横向束缚带2-2上，所述格构梁钢筋笼的下端抵接在所 述底梁12上，在所述格构梁钢筋笼上支模并浇筑混凝土形成格构梁11， 浇筑所述格构梁11时在与所述锚杆6相对应的位置预留后浇筑孔11-1， 与所述格构梁11相对应的土钉3浇筑在所述格构梁11内。

在步骤六中，通过设置格构梁11，能够增强支护对基坑边坡4的支护 强度。本实施例中，所述格构梁钢筋笼由多个架立筋11-2和用于将所述 架立筋11-2连接的箍筋绑扎制成。

步骤七、布设钢梁7：沿基坑边坡4的横向布设有压在竖向束缚带2-1 上的多根钢梁7，所述钢梁7穿过格构梁11上的后浇筑孔11-1，位于所 述后浇筑孔11-1内的锚杆6从钢梁7的两个型钢7-1之间穿过并依次穿 过楔形垫块10、垫板8、护筒14和卡板13并通过锚具9锁紧；穿出所述 纵向束缚带2-1的锚杆6从钢梁7的两个型钢7-1之间穿过并依次穿过楔 形垫块10和卡板13后通过锚具9锁紧。

本实施例中，通过设置格构梁11、钢梁7和束缚层2，能够增强支护 体系的强度，也就是说，通过将格构梁11、钢梁7和束缚层2连接成一个 整体，增强了土钉3和锚杆6的节点强度及连接强度，进而使得基坑边坡 4的支护能力增强。另外，通过设置楔形垫块10，能够使得锚杆6角度与 基坑边坡4的倾斜角度相匹配。本实施例中，两个所述型钢7-1均为槽钢。

步骤八、封闭所述后浇筑孔11-1：向所述后浇筑孔11-1内浇筑混凝 土，通过向所述后浇筑孔11-1内浇筑混凝土实现了钢梁7与格构梁11交 错处的封闭，提高了节点的连接强度。

重复以上步骤一至步骤八完成整个基坑支护体系的施工后，在所述基 坑边坡4的底部设置沿基坑边坡4横向布设且用于对格构梁11进行支撑 的底梁12。通过设置底梁12，能够对格构梁11进行有效的支撑，能够避 免格构梁11沿基坑边坡4竖向滑落。

在本实施例中，相邻两个基坑开挖层上柔性防渗层5相互搭接，格构 梁11相互拼接，束缚层2相互拼接，钢筋网1相互拼接。

本实施例中，采用该施工方法，能够有效的实现对该用于膨胀土地区 的基坑支护体系的施工，通过该施工方法形成的基坑支护体系能够有效解 决膨胀土基坑遇降雨浸水的问题，还可以解决坡面浸水后膨胀力急剧增加 的问题，增加基坑支护整体工作能力的问题，同时达到经济合理的目的。

本实施例中，所述束缚层2上设置有一层用于将柔性防渗层5、钢筋 网1和束缚层2粘结在一起的粘结层。所述粘结层为砂浆层或素混凝土层， 通过设置所述粘结层，能够将柔性防渗层5、钢筋网1和束缚层2粘结在 一起，提高了柔性防渗层5、钢筋网1和束缚层2的粘结强度，从而使整 体粘结的柔性防渗层5、钢筋网1和束缚层2对基坑边坡4的支护能力得 以提高。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡 是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效 结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。