一种复杂地质条件下严重缺陷地连墙的深基坑支护体系

摘要

本实用新型的复杂地质条件下严重缺陷地连墙的深基坑支护体系属于深基坑支护领域，包括地连墙、内支撑腰梁、内支撑、格构柱桩、H型钢柱和传力带。该体系通过在地梁墙的内侧打入H型钢柱，在地连墙内侧施作内支撑腰梁和三道环形混凝土内支撑作为水平支护结构，在H型钢柱和地梁墙之间焊接传力带，形成“地连墙+H型钢柱+混凝土内支撑”的支护体系。H型钢柱为次梁，内支撑腰梁为主梁，形成纵横交错的主次梁，再与地连墙形成梁板结构，共同承担地连墙外侧的主动土压力。通过内支撑腰梁和型钢传力带，可以使地连墙和H型钢柱协同变形。土压力可由地连墙传递至坑内纵横交错的主次梁上，受力更可靠。

说明书

技术领域

本实用新型属于深基坑支护领域，具体为一种复杂地质条件下严重缺陷地连墙的深基坑支护体系。

背景技术

在深基坑支护工程中，对于有质量缺陷的地连墙，为不影响地下室结构施工，常采用坑外补桩的设计方案，可提高缺陷地连墙的抗弯承载力。但是如果桩间距过大，无法形成桩间土拱效应，土压力仍直接作用于缺陷地连墙之上，且新补桩无法与地连墙有效连接，协同变形，并且施工大量的灌注桩对整体工期影响大，同时对成本投入造成严重影响。另一类常采用的加固方案是分段局部开挖地连墙后，在基坑内侧及时施工叠合墙，该支护体系工序简单、便于施工、成本较低。但由于开挖后地连墙已产生了相应的弯曲变形，此时再施工叠合层，对原地连墙的承载力提高程度有限，增加了施工的不确定性及风险，且施工周期较长。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种复杂地质条件下严重缺陷地连墙的深基坑支护体系，以解决上述技术问题。

为此，本实用新型提供一种复杂地质条件下严重缺陷地连墙的深基坑支护体系，包括首尾相连围设在深基坑四周的地连墙、沿竖向间隔连接在地连墙内侧的内支撑腰梁、水平连接在内支撑腰梁内侧的内支撑、以及设置在内支撑的连接节点底部的格构柱桩，还包括：

H型钢柱，平行地连墙设置在地连墙的内侧并且穿过内支撑腰梁，所述H型钢柱沿深基坑的侧壁延伸方向间隔设置；

传力带，水平连接在H型钢柱和地连墙之间，所述传力带沿竖向间隔设置。

优选地，所述内支撑为钢筋混凝土结构。

优选地，所述内支撑从上至下依次包括第一内支撑、第二内支撑和第三内支撑。

优选地，相邻两个所述地连墙外侧的接缝处设有高压旋喷桩。

优选地，所述传力带为H型钢或者工字钢。

优选地，所述传力带与H型钢柱之间焊接连接，所述传力带与地连墙之间焊接有钢板，所述钢板贴合地连墙设置。

优选地，所述钢板与地连墙之间的缝隙内填充有巴斯夫灌浆料。

优选地，所述H型钢柱与地连墙之间的距离为400mm，相邻H型钢柱之间的间隔为2m。

优选地，相邻两个传力带之间的间隔为500mm。

优选地，所述内支撑为圆环支撑。

与现有技术相比，本实用新型的特点和有益效果为：

（1）本实用新型的深基坑支护体系通过在地梁墙的内侧打入H型钢柱，在地连墙内侧施作内支撑腰梁和三道环形混凝土内支撑作为水平支护结构，在H型钢柱和地梁墙之间焊接传力带，形成“地连墙+H型钢柱+混凝土内支撑”的支护体系。H型钢柱为次梁，内支撑腰梁为主梁，形成纵横交错的主次梁，再与地连墙形成梁板结构，共同承担地连墙外侧的主动土压力。通过内支撑腰梁和型钢传力带，可以使地连墙和H型钢柱协同变形。土压力可由地连墙传递至坑内纵横交错的主次梁上，受力更可靠。

（2）本实用新型的深基坑支护体系尤其适用于地层主要以填土、黏土、粉土及粉细砂为主，受力钢筋严重缺少，回填土壤不密实等有严重质量缺陷的地连墙深基坑支护，显著增强地连墙的抗弯抗剪能力。

附图说明

图1为深基坑支护体系的剖面示意图。

图2为图1中A部分放大示意图。

图3为深基坑支护体系的平面示意图。

图4为第一内支撑施工完成时的示意图。

图5为将土方开挖到第二内支撑位置时的示意图。

图6为第二内支撑施工完成并焊接第一部分传力带时的示意图。

图7为土方开挖到第三内支撑位置时的示意图。

图8为第三内支撑施工完成并焊接第二部分传力带时的示意图。

图9为土方开挖至基坑底部时的示意图。

图10为基坑底部的土方完全开挖完毕并焊接第三部分传力带时的示意图。

图11为浇筑完负三层底板时的示意图。

图12为拆除第三内支撑后的示意图。

图13为浇筑完负二层底板时的示意图。

图14为拆除第二内支撑后的示意图。

图15为浇筑完负一层底板时的示意图。

图16为拆除第一内支撑后的示意图。

附图标注：1-地连墙、2-高压旋喷桩、3-钢板、4-内支撑腰梁、5- H型钢柱、6-传力带、7-内支撑、71-第一内支撑、72-第二内支撑、73-第三内支撑。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本实用新型进一步说明。

在此记载的实施例为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本实用新型实施方式及本实用新型范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

针对工程场地狭小，浅层土主要有粘性土、砂土构成，基坑出现严重涌砂、周围地面出现严重不均匀沉降，受力钢筋严重缺少（较原设计缺少40%），地梁墙存在严重质量问题的深基坑，本实用新型设计如下支护体系。由于工程场地狭小，无法形成环路，局部外墙距离红线仅2m，若结构整体施工，现场无法布置道路及施工场地，针对该工况，本实用新型将结构施工划分为多个区域，各区域土方开挖分开施工，区域间设置支护桩。

如图1-3所示为一种复杂地质条件下严重缺陷地连墙的深基坑支护体系，包括首尾相连围设在深基坑四周的地连墙1、沿竖向间隔连接在地连墙1内侧的内支撑腰梁4、水平连接在内支撑腰梁4内侧的内支撑7、以及设置在内支撑7的连接节点底部的格构柱桩。

地连墙1的数量为多片，多片地连墙1首尾相连围设在深基坑的四周。由于相邻的地连墙1之间会存在接缝处未咬合的情况，地连墙1的接缝位置存在夹泥现象。为了防止基坑开挖期间基坑外砂土随地下水涌入基坑内，造成周边建筑物沉降，在基坑开挖前，在相邻两个地连墙1外侧的接缝处设置高压旋喷桩2，减少相邻地连墙1之间的缝隙内出现涌砂的现象。高压旋喷桩2底部进入坑底4m，确保地连墙1接缝位置的止水效果。

内支撑7为钢筋混凝土结构。内支撑7从上至下依次包括第一内支撑71、第二内支撑72和第三内支撑73。内支撑7为圆环支撑。由于混凝土支撑的平面内刚度大，节点可靠，尤其采用圆环支撑时，不但能够显著控制基坑周边的变形，还可以为基坑内提供较大的施工操作空间。另外混凝土支撑的杆件布置也较灵活，可以通过调整杆件的平面位置将地下室内的结构柱全部避开，不影响上部结构顺做，进而使支撑拆除工作不占用项目的关键工期，因此本实用新型的内支撑采用混凝土支撑。另外由于本实用新型中地连墙存在严重少筋和局部混凝土质量缺陷，桩撑支护体系中挡土构件的竖向承载力和刚度不足，所以本实用新型采用多道混凝土内支撑，提高支护体系的水平支撑刚度，可以降低地连墙的弯矩和剪力，控制基坑变形。内支撑7由大小圆环支撑、对撑、角撑、辐射撑、腰梁及联系杆组成。腰梁主要承受弯矩和剪力，圆环支撑、对撑、角撑主要承受轴力。

另外该深基坑支护体系还包括H型钢柱5和传力带6。

H型钢柱5平行地连墙1设置在地连墙1的内侧并且穿过内支撑腰梁4，H型钢柱5沿深基坑的侧壁延伸方向间隔设置。H型钢柱5与地连墙1之间的距离为400mm，相邻H型钢柱5之间的间隔为2m。H型钢柱5与内支撑腰梁4形成纵横交错的主次梁，再与地梁墙1形成梁板结构，共同承担地梁墙1外侧的主动土压力。H型钢柱5遇筏板、楼板钢筋时，可局部开洞，穿越钢筋，在地下室结构形成后也便于制除，不影响主体结构施工和结构的整体性。

传力带6水平连接在H型钢柱5和地连墙1之间，传力带6沿竖向间隔设置。传力带6为H型钢或者工字钢。相邻两个传力带6之间的间隔为500mm。传力带6与H型钢柱5之间焊接连接，传力带6与地连墙1之间焊接有钢板3，钢板3贴合地连墙1设置。钢板3与地连墙1之间的缝隙内填充有巴斯夫灌浆料。

如图4-16所示，上述复杂地质条件下严重缺陷地连墙的深基坑支护体系的施工方法包括以下步骤：

步骤一、利用有限元分析软件Plaxis 2D研究基坑内设置内支撑7时，地连墙1的水平变形和内力。建立土体模型、基坑围护结构模型和主体结构模型，确定内支撑7的结构形式。由于一般的基坑支护设计商业软件不能精细化分析基坑开挖时周边建筑物的沉降，采用数值计算方法及小应变土体硬化本构模型，分析计算临近基坑的桩基础及浅基础建筑物在基坑开挖到底时的沉降。模型中土体采用小应变土体硬化本构模型，基坑围护结构及主体结构采用线弹性本构模型。其中，建筑桩基和立柱桩采用桩单元进行模拟，支撑采用梁单元模拟，地连墙1和H型钢柱5的刚度等效代换为地连墙板单元刚度。

步骤二、在场地平整、淤泥换填之后，在内支撑7的连接节点底部施工格构柱桩，同时在地连墙1的内侧打入H型钢柱5，H型钢柱5沿深基坑的侧壁延伸方向间隔设置。H型钢柱5穿过回填土层、粉砂和黏土层，H型钢柱5长达21米、22.5米，要穿-17. 0m～-21.0m段坚硬的粘性土层，机械施打难度大。本实用新型中H型钢柱5的施工方法为：采用高压旋喷桩设备松动H型钢柱5周围的坚硬土层，然后采用双震动锤进行施打，并在H型钢柱5顶部辅助增加配重。H型钢柱5遇筏板时、楼板钢筋时可局部开洞，穿越钢筋。H型钢柱5的工艺流程为：场地平整→开挖沟槽→放线定位→H型钢加工→桩机定位→夹桩定位→沉桩→桩位、标高校核→去除夹板、打磨破口→吊装焊接→打桩至设计标高→验收。

步骤三、在地连墙1的内侧施工内支撑腰梁4和第一内支撑71。由于相邻的地连墙1的接缝处未咬合，夹泥严重，地表降水和周围生活排水极易造成接缝处造成涌砂现象，因此需要采取止水措施。另外由于地连墙1的质量缺陷，地连墙1的片与片之间没有有效衔接，不能形成一个体系而整体受力，如果在施工第一内支撑71之前施工高压旋喷桩2，地连墙1和冠梁均会出现裂缝。为此，本实用新型在施工第一内支撑71之后，在相邻两个地连墙1外侧的接缝处施工高压旋喷桩2。在地连墙1的内侧采用快干硬水泥浇筑临时挡墙，并在临时挡墙中插入导流管排出渗水，临时挡墙在结构施工前拆除，临时挡墙拆除后，将临时挡墙与地连墙1的接缝处清理干净后采用高一级别的混凝土封堵。

步骤四、待混凝土达到设计强度后，将土方开挖到第二内支撑72位置，在第二内支撑72上方的H型钢柱5和地连墙1之间焊接传力带6。内支撑区施工以圆环为中心，分为8个施工流水段，内支撑对称施工，土方开挖时按照对称顺序分层开挖，白天采用机械往圆环内倒土，夜间采用机械往外运输。三道内支撑之间净高为3.6m，采用挖机+推土机的方式倒运至圆环内，第三内支撑73下土方仅有2.3 米净高，主要采用小挖机+人工倒运为主。

传力带6的工艺流程具体为：传力带6根部砼剔凿→传力带6下料→传力带6焊接安装→砂浆封堵钢板3→灌入灌浆料。

1剔凿：传力带6与地连墙1接触处的混凝土要求密实且有强度，对地连墙1的混凝土缺陷处，剔凿松散混凝土，混凝土缺陷大于100mm处，先采用C40细石混凝土修补，并进行养护7d。对于地连墙1的混凝土没有质量缺陷部位，清理表面浮土，并用电锤剔凿至坚硬混凝土处。

2传力带6下料：现场实测H型钢柱5距地连墙1的距离，保证传力带6与地连墙1之间有20mm 空隙，确保灌浆密实。

3砂浆封堵钢板3：传力带6与地连墙1接触处焊接有钢板3，用以增加传力带6与地连墙1的接触面积，灌浆前，先采用1:3 水泥砂浆将钢板3左右两侧及底部封堵，防止灌浆料灌注时漏浆。

4灌筑灌浆料：巴斯夫灌浆料产品具有很好的流动性，但对水和灌浆料的比重要求很精确，超出配比用水，及易造成离析，少于配比用水，搅拌难度非常大，因此重点按照产品说明书配比进行制作灌浆料，确保传力带6与地连墙1之间的空隙密实且有强度。

步骤五、在地连墙1的内侧施工内支撑腰梁4和第二内支撑72。

步骤六、待混凝土达到设计强度后，将土方开挖到第三内支撑73位置，在第二内支撑72和第三内支撑73之间的H型钢柱5和地连墙1之间焊接传力带6。

步骤七、在地连墙1的内侧施工内支撑腰梁4和第三内支撑73。

步骤八、待混凝土达到设计强度后，将土方开挖至基坑底部，在基坑底部和第三内支撑73之间的H型钢柱5和地连墙1之间焊接传力带6，完成基坑支护体系。

以上的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。