多标高深基坑锚拉支护结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及地下空间建造技术领域，特别涉及多标高深基坑锚拉支护结构及其施工方法。

背景技术

地下空间的开发不仅需要满足建、构筑物功能及工艺的需求，还常常受到建设地区用地规划等行政规定的限制，这使得地下空间的平面和空间布局变得多样且复杂。在多层地下结构中，地下各层平面轮廓不一致便是一种较为常见的复杂地下空间布局。该种布局多为浅层地下室平面轮廓大于深层地下室平面轮廓，即深层地下室相比浅层地下室出现平面收进。该种地下空间布置使多层地下平面内出现了一个较大的高差，形成了一个具有一定规模的多标高深基坑，该深基坑的高差通常为一层或多层地下室层高，且该深基坑通常不具备放坡开挖的条件，因而需在该高差处布置基坑支护结构以实现直立开挖。地下室基坑开挖通常采用明挖顺作法，基坑开挖前工程桩已施工完毕，因此多标高深基坑支护结构的浅标高一侧为已施工的工程桩，而深标高一侧为待建的地下室结构。为了尽可能减少对浅标高范围地基土的扰动，该支护结构需具备足够的刚度以控制变形。

控制支护结构变形的措施有若干种，一般为增加支护桩桩径、增设内支撑和增设预应力锚索。增加支护桩桩径可实现悬臂支护，施工方便，出土迅速，但是该方法增加了支护造价，且悬臂式支护结构的顶部变形一般难以控制；设置内支撑能够显著控制支护结构的变形，但是支撑的支设阻碍了土方开挖的进度，且内支撑的传力支座需要结合地下结构的布置和施作顺序，使得支撑布置变得较为复杂；设置预应力锚索虽然造价经济且施工方便，但是由于支护桩后方存在已施工的工程桩，锚索的布置受到了极大的限制。

另一方面，以往基坑设计并未考虑利用工程桩在施工阶段的水平承载能力，而浅标高范围内的工程桩具有一定的水平锚拉能力，若是能够将配筋垫层作为传导体系而有效利用这种能力，不仅能够较好地控制多标高深基坑支护结构的变形，而且这种方法还具有施工方便、造价经济的特点。

综上所述，如何使多标高深基坑支护结构的施工操作更加简单、造价更加经济、并能够有效利用工程桩锚拉成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供多标高深基坑锚拉支护结构及其施工方法，实现的目的是保证复杂地下空间中多标高深基坑支护结构的安全性、经济性及适用性，并有效利用了浅标高范围内工程桩的锚拉能力，为复杂地下空间的施工提供了一种切实可行的技术手段。

为实现上述目的，本发明公开了多标高深基坑锚拉支护结构，包括锚锭结构、传力结构和支挡结构。

其中，所述传力结构为双向配筋的混凝土垫层；所述支挡结构为钢筋混凝土冠梁和支护桩；所述锚锭结构为土体破坏面以外的若干工程桩；

单根所述工程桩的锚拉水平力根据桩顶允许水平位移和桩径确定；

若干所述工程桩以一柱四桩的形式作为一组形成若干组锚锭结构；

所述双向配筋的混凝土垫层内的若干钢筋采取单层双向布置，与冠梁长度方向正交的若干所述钢筋按0.2％的配筋率配置，与所述冠梁长度方向平行的若干钢筋采用φ8@250的分布方式；

与所述冠梁长度方向正交的每一所述钢筋进入所述冠梁内的锚固长度为40倍以上相应所述钢筋的直径；

与所述冠梁长度方向正交的每两根相邻的所述钢筋之间的间距间距不大于150毫米。

优选的，所述工程桩的桩顶允许水平位移为10毫米；所述工程桩的桩径为0.5米；单根所述工程桩的锚拉水平力为70千牛；每组包括所述一柱四桩的所述工程桩的柱距为8米，提供的锚拉力为30至40kN/m。

优选的，所述双向配筋的混凝土垫层采用C25强度等级的混凝土。

优选的，所述双向配筋的混凝土垫层在桩基承台落深区的钢筋采取1:6放坡方式铺设。

优选的，所述双向配筋的混凝土垫层，在落深较大洞口区域，断开内部的钢筋，在洞口四边各设置最少2根补强钢筋。

更优选的，所述落深较大洞口区域是集水井和/或电梯井所在区域。

更优选的，每一所述补强钢筋的直径均大于每一所述钢筋的之间。

本发明还提供多标高深基坑锚拉支护结构的施工方法，步骤如下：

步骤1、施工工程桩和支护桩；

步骤2、开挖土方至浅标高坑底；

步骤3、清理工程桩和支护桩桩头；

步骤4、绑扎冠梁及配筋垫层内的钢筋；

步骤5、浇筑混凝土，双向配筋的混凝土垫层与冠梁整浇连接；

步骤6、开挖深标高基坑土方。

优选的，在所述步骤2中，工程桩若为预应力管桩，需灌芯处理桩头。

本发明的有益效果：

本发明的应用可以提高多标高深基坑支护结构的安全性和稳定性，并能够有效控制多标高深基坑支护结构的变形，减少浅标高范围地基土的扰动。

本发明更加有效利用了浅标高范围内工程桩的锚拉能力，缩短施工工期，经济效益显著。

本发明更进一步节省了锚索和内支撑的布置，配合明挖顺作法施工，具有较好的适用性。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1示出本发明一实施例的配筋垫层锚拉支护结构剖面图。

图2示出本发明一实施例的配筋垫层锚拉支护结构平面图。

图3示出本发明一实施例的配筋垫层遇洞口位置处理示意图。

具体实施方式

实施例

如图1至图3，多标高深基坑锚拉支护结构，其特征在于：包括锚锭结构、传力结构和支挡结构；

所述传力结构为双向配筋的混凝土垫层；所述支挡结构为钢筋混凝土冠梁和支护结构；所述锚锭结构为土体破坏面以外的若干围护桩；

单根所述围护桩的锚拉水平力根据桩顶允许水平位移和桩径确定；

若干所述围护桩以一柱四桩作为一组形成若干组工程桩；

所述双向配筋的混凝土垫层内的若干钢筋采取单层双向布置，与冠梁长度方向正交的若干所述钢筋按0.2％的配筋率配置，与所述冠梁长度方向平行的若干钢筋采用φ8@250的分布方式；

与所述冠梁长度方向正交的每一所述钢筋进入所述冠梁内的锚固长度为40倍以上相应所述钢筋的直径；

与所述冠梁长度方向正交的每两根相邻的所述钢筋之间的间距间距不大于150毫米。

本发明的工作原理如下：

位于土体破坏面以内的浅标高范围工程桩不可作为本发明的锚锭结构，而破坏面以外的工程桩可作为锚锭结构；

若干所述围护桩以一柱四桩作为一组形成工程桩，能够为多标高深基坑支护结构顶部贡献有效的锚拉刚度，使支护结构成为单支点板式支护体系，从而提高了支护结构的稳定性和安全性。

与所述冠梁长度方向平行的若干钢筋采用φ8@250的分布方式，与冠梁长度方向正交的若干钢筋采用40倍以上相应所述钢筋直径的锚固长度，以及150毫米以下的相邻钢筋之间的间距，能够保证配筋垫层的经济性与合理性。

在某些实施例中，所述工程桩的桩顶允许水平位移为10毫米；所述工程桩的桩径为0.5米；单根所述工程桩的锚拉水平力为70千牛；每组包括所述一柱四桩的所述工程桩的柱距为8米，提供的锚拉力为30至40kN/m。

在某些实施例中，所述双向配筋的混凝土垫层采用C25强度等级的混凝土。

在某些实施例中，所述双向配筋的混凝土垫层在桩基承台落深区的钢筋采取1:6放坡方式铺设。

在实际应用中，上述结构能够保证所述双向配筋的混凝土垫层的配筋垫层内力的进一步有效传递。

在某些实施例中，所述双向配筋的混凝土垫层，在落深较大洞口区域，断开内部的钢筋，在洞口四边各设置最少2根补强钢筋。

在实际应用中，上述结构能够保证所述双向配筋的混凝土垫层的配筋垫层内力的进一步有效传递。

在某些实施例中，所述落深较大洞口区域是集水井和/或电梯井所在区域。

在某些实施例中，每一所述补强钢筋的直径均大于每一所述钢筋的之间。

本发明还提供多标高深基坑锚拉支护结构的施工方法，步骤如下：

步骤1、施工工程桩和支护桩；

步骤2、开挖土方至浅标高坑底；

步骤3、清理工程桩和支护桩桩头；

步骤4、绑扎冠梁及配筋垫层内的钢筋；

步骤5、浇筑混凝土，双向配筋的混凝土垫层与冠梁整浇连接；

步骤6、开挖深标高基坑土方。

在上述施工过程中，浅标高工程桩在配筋垫层拉接作用下与支护结构共同受力工作。

在某些实施例中，在所述步骤2中，工程桩若为预应力管桩，需灌芯处理桩头。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。