临时基坑支护和永久边坡支护相结合的支护系统、方法

摘要

本发明属于岩土工程技术领域，公开了一种临时基坑支护和永久边坡支护相结合的支护系统、方法，临时支护桩顶部设置有临时支护桩顶冠梁，临时支护桩一侧设置有永久支护结构桩，永久支护结构桩上端设置有永久支护结构桩顶冠梁，永久支护结构桩顶冠梁上端设置有永久面墙；永久盖板是设置在永久面墙上端、永久肋墙上端；永久面墙和永久支护结构桩顶冠梁左侧均通过混凝土板连接有地下室侧墙，临时支护桩和永久支护面墙之间沿着基坑边线每隔一定距离设置永久支护肋墙。本发明满足临时基坑支护和永久边坡支护相结合，通过地下室以上的永久面墙内的预留连接件设置植生挂网能够达到绿化环境、改善生态环境的目的。

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，尤其涉及一种临时基坑支护和永久边坡支护相结合的支护系统、方法。

背景技术

目前，随着我国大量的高层、超高层以及地下建筑出现，基坑工程逐渐呈现出范围广、深度大、环境复杂的特点。尤其在一些地区，当现地面标高比地下室顶板设计标高要高得多时，既需要进行临时性基坑支护，以保证基坑顺利开挖，又需要对基坑开挖后出现的位于地下室顶板标高以上的高坡面进行永久边坡支护。当前通常的做法是临时性基坑采用临时支护措施，待施工完地下室与主体结构后，再来做永久性的边坡支护。永久边坡支护常用支护形式为永久锚索、毛石混凝土挡墙、重力式挡土墙等。

针对既要做临时性基坑支护又要对开挖基坑出现的位于地下室以上的高坡面做永久性边坡支护的工程，当前通常的做法是临时性基坑采用临时支护措施，待施工完地下室与主体结构后，再来做永久性的边坡支护，临时基坑支护措施和永久边坡支护措施往往分割开来，使得工期较长。另外，永久性的边坡支护形式通常采用永久锚索、毛石混凝土挡墙、重力式挡土墙等。但是永久锚索支护的局限性比较大，如在靠近海边易受海水腐蚀的环境中，永久锚索的可靠性和耐久性往往不足，或基坑外存在敏感建筑时往往无法施工锚索。而毛石混凝土挡墙、重力式挡土墙在当边坡大于10m时变形往往较大，不满足国家相应规范要求。而永久边坡的正常使用年限一般不低于50年，一旦边坡安全储备不足，边坡就会发生崩塌、滑坡等不良地质灾害。而且边坡支护采用单纯的混凝土挡墙等圬工支挡结构，无法进行绿化，不满足绿色生态要求。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：临时性基坑采用临时支护措施，待施工完地下室与主体结构后，再来做永久性的边坡支护，临时基坑支护措施和永久边坡支护措施往往分割开来，使得工期较长。

永久锚索支护的局限性比较大，如在靠近海边易受海水腐蚀的环境中，永久锚索的可靠性和耐久性往往不足，或基坑外存在敏感建筑时往往无法施工锚索。

毛石混凝土挡墙、重力式挡土墙在当边坡大于10m时变形往往较大，不满足国家相应规范要求。

永久边坡一旦边坡安全储备不足，边坡就会发生崩塌、滑坡等不良地质灾害；而且边坡支护采用单纯的混凝土挡墙等圬工支挡结构，无法进行绿化，不满足绿色生态要求。

解决以上问题及缺陷的难度为：如何提供一种新的组合支护结构，将已施工的临时支护结构充分利用，方便易施工，且安全可靠，绿化环保。

解决以上问题及缺陷的意义为：为解决当前临时基坑支护和永久边坡支护施工措施被分割开以及当前常用永久边坡支护形式使用受限或无法进行绿化的情况，本发明创造一种临时基坑支护和永久边坡支护相结合的绿色组合支护结构，该结构可适用于基坑开挖深度较深，坑底揭露黏土层或岩层，坑顶与地下室顶板高差为10～25m，需对地下室以上的高边坡进行永久支护的边坡工程中，将已施工的临时支护结构充分利用，方便易施工，且安全可靠，绿化环保。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种临时基坑支护和永久边坡支护相结合的支护系统、方法。

本发明是这样实现的，一种临时基坑支护和永久边坡支护相结合的支护系统设置有：临时支护桩；

所述临时支护桩顶部设置有临时支护桩顶冠梁，所述临时支护桩一侧设置有永久支护结构桩，所述永久支护结构桩上端设置有永久支护结构桩顶冠梁，所述永久支护结构桩顶冠梁上端设置有永久面墙；所述永久盖板是设置在永久面墙上端、永久肋墙上端；

所述永久面墙和永久支护结构桩顶冠梁左侧均通过混凝土板连接有地下室侧墙，所述临时支护桩和永久支护面墙之间沿着基坑边线每隔一定距离设置永久支护肋墙；

所述永久支护结构桩顶冠梁与所述临时支护桩之间底部设置有永久支护结构底板，所述永久支护结构底板上侧设置有永久支护结构地梁，所述永久支护结构地梁上侧设置有永久支护肋墙；所述永久支护结构底板与永久中板之间、永久中板与永久中板之间设置回填土层。

进一步，所述临时支护桩与永久面墙之间设置有永久肋墙；

所述临时支护桩顶冠梁与永久盖板上端连接。

进一步，所述两个混凝土板之间设置有回填土层。

进一步，所述地下室以上范围的永久面墙上预留有连接件，所述预留连接件上设置有植生挂网。

进一步，所述临时支护桩桩截面为圆形，桩径根据具体情况确定，为0.6～1.2m，直接抵抗土压力；

临时支护桩的顶部设置有临时支护桩顶冠梁，临时支护桩一侧设置有永久支护结构桩，永久支护结构桩桩截面为圆形，桩径取为0.6～1.2m，桩长为进入坑底3黏土层10～15m或岩层5～10m，桩间距为永久肋墙12之间间距；永久支护结构桩作为承重构件承担永久面墙的自重，通过进入坑底黏土层10～15m或岩层5～10m，发挥固定端的作用，保证永久面墙的抗侧移能力。

进一步，所述永久支护结构桩上端设置有永久支护结构桩顶冠梁，永久支护结构桩顶冠梁截面为方形，宽度b8＝d4+0.2m，d4是永久支护结构桩的桩径，高度h8取为0.8～1.0m，b为宽度符号，h为高度符号；作为传力层，永久支护结构桩顶冠梁将永久面墙的自重传至永久支护结构桩，同时通过钢筋锚固作用将永久面墙、冠梁与永久支护结构桩紧密连接在一起；

永久支护结构桩顶冠梁上端设置有永久面墙，在永久面墙、永久肋墙、临时支护桩的近似工字型截面的组合挡土构件中发挥翼缘的作用；永久盖板是设置在永久面墙上端、永久肋墙上端的，把永久面墙顶、永久肋墙顶以及临时支护桩顶冠梁连接起来，将永久面墙顶部、永久肋墙顶部、临时支护桩顶冠梁连接在一起，增强组合支护结构的整体性；

永久面墙和永久支护结构桩顶冠梁左侧均通过混凝土板连接有地下室侧墙，地下室侧墙左侧下端为地下室底板，地下室侧墙左侧上端为地下室顶板，临时支护桩和永久支护面墙之间沿着基坑边线每隔一定距离设置永久支护肋墙。

进一步，所述永久支护结构桩顶冠梁与临时支护桩之间底部设置有永久支护结构底板，能够承担来自永久肋墙、永久支护结构地梁的重量并均匀传递到地基；

永久支护结构底板上侧设置有永久支护结构地梁，将上部永久肋墙的重量传至结构底板；永久支护结构地梁上侧设置有永久中板，永久支护地梁上设置的是永久肋墙，永久肋墙是沿着坑边一定距离布置的竖向构件，永久中板是在混凝土板同样标高、永久面墙和临时支护桩之间设置的水平构件；

将永久肋墙、永久面墙、临时支护桩横向连接起来，增强组合支护结构的整体性，而且永久中板与混凝土板、地下室楼板标高一样，把边坡土压力传到地下室楼板，形成地下室结构与组合支护结构的紧密连接，组合支护结构在地下室高度范围内的部分为固定端，地下室顶板标高以上的部分为悬臂段。

进一步，临时支护桩与永久面墙之间设置有永久肋墙，与既有的临时支护桩植筋连接，形成永久面墙、永久肋墙、临时支护桩的近似工字型截面的组合挡土构件，永久肋墙发挥腹板的作用；

临时支护桩顶冠梁与永久盖板上端连接；

永久支护结构底板与永久中板之间、永久中板与永久中板之间设置回填土层，将边坡土压力均匀传递至地下室楼板；

永久面墙左侧设置有预留连接件，施工地下室以上的永久面墙时，每隔一定距离预留钢钉或短钢筋连接件，连接件一端深入永久面墙，一端伸出面墙外10～30cm，固定植生挂网，拉紧摊铺于永久面墙上并通过预留连接件固定，作为绿植生长基础；

混凝土板板厚为0.7m；永久支护结构底板、永久中板的板厚均为0.5m；永久肋墙的墙宽取为0.6～0.8m，墙高为从坑底到坑顶距离；永久支护结构地梁的截面为方形宽度为0.8m～1.0m；永久面墙的墙宽为0.8～1.0m，墙高为从坑底到坑顶距离；永久盖板的板厚h15为0.8m～1.0m；

混凝土板板厚为0.7m；永久支护结构底板、永久中板的板厚均为0.5m；永久肋墙的墙宽取为0.6～0.8m，墙高为从坑底到坑顶距离；永久支护结构地梁的截面为方形宽度为0.8m～1.0m；永久面墙的墙宽为0.8～1.0m，墙高为从坑底到坑顶距离；永久盖板的板厚h15为0.8m～1.0m。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述临时基坑支护和永久边坡支护相结合的支护系统的临时基坑支护和永久边坡支护相结合的支护方法，所述临时基坑支护和永久边坡支护相结合的支护方法包括：(1)基坑开挖前，施工临时支护桩；然后先支护后开挖，临时支护形式有内支撑或锚索等形式，分层开挖直至开挖至基坑底；(2)永久支护结构桩在开挖至坑底后沿着基坑内侧设置，桩由永久支护冠梁连接，在永久冠梁与临时支护桩之间施工永久支护结构底板，在底板上沿着基坑边线每隔预设距离布置永久支护结构地梁，地下室底板施工完后，设置混凝土板将地下室底板和永久冠梁连接起来；(3)向上施工地下室侧墙和地下室顶板的同时，向上施工永久面墙和永久肋墙，当基坑内设置内支撑临时支护时则需要边拆除内支撑边往上施工；永久面墙和永久肋墙现浇在一起，永久肋墙与临时支护桩通过植筋连接在一起，向上施工至每一层地下室的结构层板标高时，在地下室侧墙与永久面墙之间、在永久面墙与临时支护桩之间回填土并压实到一定程度，并在回填土上方、地下室结构层板标高处施工混凝土板和永久中板，将基坑土压力简单有效地传递到地下室楼板；(4)地下室结构施工完成后，继续施工永久面墙和永久肋墙至坑顶标高，同时需在地下室以上的永久面墙上每隔一定距离设置钢钉或短钢筋形式的预留连接件，连接件一端深入永久面墙内不少于40d，d为连接件的直径，一端伸出永久面墙14外10～30cm；(5)在坑顶标高处设置永久盖板，将永久面墙、永久肋墙、临时支护桩冠梁连接在一起；(6)待支护结构强度达到设计值后，将植生挂网通过预留连接件固定于永久面墙上，并使用混凝土喷射机向固定有植生挂网的永久面墙上喷射设计厚度的喷植材料，喷植材料为拌合均匀的草种、种植土、水泥和其它基材的混合物。

本发明的另一目的在于提供一种边坡开挖组合支护方法，所述边坡开挖组合支护方法使用所述临时基坑支护和永久边坡支护相结合的支护系统。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明通过永久面墙、永久肋墙与既有的临时支护桩组合，配以永久支护结构桩、回填土、永久中板、永久盖板、预留连接件、植生挂网，形成地下室顶板标高以下为固定端、地下室顶板标高以上为悬臂段的组合结构，该结构可适用于既需要做临时基坑支护保证基坑顺利开挖，又需要对基坑开挖出现的位于地下室以上的高边坡进行永久边坡支护的情况。一方面可充分发挥临时支护桩抗弯性能，将离散的临时支护桩与永久肋墙、永久面墙连接起来形成工字型截面的组合结构挡土墙，有尽量大的抗弯截面模量，满足临时基坑支护和永久边坡支护的统一，安全可靠，后期不需要再对永久边坡设置锚杆支护等，缩短工期，同时可避免永久锚索的耐久性差、环境要求高时无法施工锚索，毛石混凝土挡墙、重力式挡墙在高边坡中变形较大等缺点。另一方面，通过地下室以上的永久面墙内的预留连接件将植生挂网固定于永久面墙，再使用混凝土喷射机将拌合均匀的喷植材料喷射到具有植生挂网的永久面墙上，达到绿化环境、改善生态环境的目的。

本发明技术与现有技术对比：

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的临时基坑支护和永久边坡支护相结合的支护系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的临时基坑支护和永久边坡支护相结合的支护系统的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的永久支护结构桩的结构示意图；

图中：1、临时支护桩；2、临时支护桩顶冠梁；3、坑底；4、永久支护结构桩；5、地下室底板；6、地下室侧墙；7、混凝土板；8、永久支护结构桩顶冠梁；9、永久支护结构底板；10、永久支护结构地梁；11、回填土；12、永久肋墙；13、永久中板；14、永久面墙；15、永久盖板；16、地下室顶板；17、预留连接件；18、植生挂网。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种临时基坑支护和永久边坡支护相结合的支护系统、方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1至图3所示，本发明提供的临时基坑支护和永久边坡支护相结合的绿色支护结构包括：临时支护桩1、临时支护桩顶冠梁2、坑底3、永久支护结构桩4、地下室底板5、地下室侧墙6、混凝土板7、永久支护结构桩顶冠梁8、永久支护结构底板9、永久支护结构地梁10、回填土层11、永久肋墙12、永久中板13、永久面墙14、永久盖板15、地下室顶板16、预留连接件17、植生挂网18。

临时支护桩1桩截面为圆形，桩径根据具体情况而确定，一般为0.6～1.2m，能够直接抵抗土压力，保证基坑顺利开挖；

临时支护桩1的顶部设置有临时支护桩顶冠梁2，临时支护桩1一侧设置有永久支护结构桩4，永久支护结构桩4桩截面为圆形，桩径一般取为0.6～1.2m，桩长为进入坑底3黏土层10～15m或岩层5～10m，桩间距为永久肋墙12之间间距。永久支护结构桩4作为承重构件承担永久面墙14的自重，另一方面通过进入坑底3黏土层10～15m或岩层5～10m，发挥固定端的作用，保证永久面墙14的抗侧移能力。

永久支护结构桩4上端设置有永久支护结构桩顶冠梁8，永久支护结构桩顶冠梁8截面为方形，宽度b8＝d4+0.2m，d4是永久支护结构桩4的桩径，高度h8取为0.8～1.0m，(b为宽度符号，h为高度符号)。作为传力层，永久支护结构桩顶冠梁8将永久面墙14的自重传至永久支护结构桩4，同时通过钢筋锚固作用将永久面墙14、冠梁与永久支护结构桩4紧密连接在一起。

永久支护结构桩顶冠梁8上端设置有永久面墙14，在永久面墙14-永久肋墙12-临时支护桩1的近似工字型截面的组合挡土构件中发挥翼缘的作用，提高截面的抗弯刚度，满足边坡永久支护的要求；永久盖板15是设置在永久面墙14上端、永久肋墙12上端的，把永久面墙14顶、永久肋墙12顶以及临时支护桩顶冠梁2连接起来，将永久面墙14顶部、永久肋墙12顶部、临时支护桩顶冠梁2连接在一起，增强组合支护结构的整体性。

永久面墙14和永久支护结构桩顶冠梁8左侧均通过混凝土板7连接有地下室侧墙6，地下室侧墙6左侧下端为地下室底板5，地下室侧墙6左侧上端为地下室顶板16，临时支护桩和永久支护面墙之间沿着基坑边线每隔一定距离设置永久支护肋墙。

作为优选，永久支护结构桩顶冠梁8与临时支护桩1之间底部设置有永久支护结构底板9，能够承担来自永久肋墙12、永久支护结构地梁10的重量并均匀传递到地基。

永久支护结构底板9上侧设置有永久支护结构地梁10，将上部永久肋墙12的重量传至结构底板；永久支护结构地梁10上侧设置有永久中板13，永久支护地梁10上设置的是永久肋墙12，永久肋墙12是沿着坑边一定距离布置的竖向构件。永久中板13是在混凝土板7同样标高、永久面墙和临时支护桩之间设置的水平构件。

将永久肋墙12、永久面墙14、临时支护桩1横向连接起来，增强组合支护结构的整体性，而且永久中板13与混凝土板7、地下室楼板标高一样，可以很好地把边坡土压力传到地下室楼板，形成地下室结构与组合支护结构的紧密连接，可认为组合支护结构在地下室高度范围内的部分为固定端，地下室顶板16标高以上的部分为悬臂段，可充分发挥地下室的作用，减少悬臂段长度，安全可靠；

作为优选，临时支护桩1与永久面墙14之间设置有永久肋墙12，与既有的临时支护桩1植筋连接，形成永久面墙14-永久肋墙12-临时支护桩1的近似工字型截面的组合挡土构件，永久肋墙12发挥腹板的作用，提高截面的抗弯刚度。

作为优选，临时支护桩顶冠梁2与永久盖板15上端连接。

作为优选，永久支护结构底板9与永久中板13之间、永久中板与永久中板之间设置回填土层，将边坡土压力均匀传递至地下室楼板。

作为优选，永久面墙14左侧设置有预留连接件17，施工地下室以上的永久面墙14时，每隔一定距离预留钢钉或短钢筋连接件，连接件一端深入永久面墙14，一端伸出面墙外10～30cm，用来固定植生挂网18，拉紧摊铺于永久面墙14上并通过预留连接件17固定，作为绿植生长基础，保护其根系稳定。

优选的，混凝土板7板厚为0.7m；永久支护结构底板9、永久中板13的板厚均为0.5m；永久肋墙12的墙宽取为0.6～0.8m，墙高为从坑底3到坑顶距离；永久支护结构地梁10的截面为方形宽度为0.8m～1.0m；永久面墙14的墙宽为0.8～1.0m，墙高为从坑底3到坑顶距离；永久盖板15的板厚h15为0.8m～1.0m。

优选的，混凝土板7板厚为0.7m；永久支护结构底板9、永久中板13的板厚均为0.5m；永久肋墙12的墙宽取为0.6～0.8m，墙高为从坑底3到坑顶距离；永久支护结构地梁10的截面为方形宽度为0.8m～1.0m；永久面墙14的墙宽为0.8～1.0m，墙高为从坑底3到坑顶距离；永久盖板15的板厚h15为0.8m～1.0m。

本发明的工作原理为：基坑开挖前，施工临时支护桩1；然后先支护后开挖，临时支护形式有内支撑或锚索等形式，分层开挖直至开挖至基坑底3。

永久支护结构桩4在开挖至坑底3后沿着基坑内侧设置，桩由永久支护冠梁连接，在永久冠梁与临时支护桩1之间施工永久支护结构底板9，在底板上沿着基坑边线每隔预设距离布置永久支护结构地梁10，地下室底板5施工完后，设置混凝土板7将地下室底板5和永久冠梁连接起来。

向上施工地下室侧墙6和地下室顶板16的同时，向上施工永久面墙14和永久肋墙12，当基坑内设置了内支撑临时支护时则需要边拆除内支撑边往上施工。永久面墙14和永久肋墙12现浇在一起，永久肋墙12与临时支护桩1通过植筋连接在一起。向上施工至每一层地下室的结构层板标高时，在地下室侧墙6与永久面墙14之间、在永久面墙14与临时支护桩1之间回填土并压实到一定程度，并在回填土上方、地下室结构层板标高处施工混凝土板7和永久中板13，将基坑土压力简单有效地传递到地下室楼板。

地下室结构施工完成后，继续施工永久面墙14和永久肋墙12至坑顶标高，同时需在地下室以上的永久面墙14上每隔一定距离设置钢钉或短钢筋形式的预留连接件17，连接件一端深入永久面墙14内不少于40d(d为连接件的直径)，一端伸出永久面墙14外10～30cm。

在坑顶标高处设置永久盖板15，将永久面墙14、永久肋墙12、临时支护桩1冠梁连接在一起。

待支护结构强度达到设计值后，将植生挂网18通过预留连接件17固定于永久面墙14上，并使用混凝土喷射机向固定有植生挂网18的永久面墙14上喷射设计厚度的喷植材料，喷植材料为拌合均匀的草种、种植土、水泥和其它基材的混合物。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。