紧邻保护对象的超长基坑支撑伺服系统的施工方法

技术领域

本发明涉及基坑工程支护技术领域，尤其涉及一种紧邻保护对象的超长基坑支撑伺服系统的施工方法。

背景技术

在城市基坑支护技术中，混凝土支撑技术是常用的基坑支护措施之一，随着城市地下空间的不断开发，工程建设过程中面临基坑紧邻保护对象的情况，对基坑变形控制的要求也越来越高，于是混凝土支撑伺服体系应运而生。当基坑一侧紧邻保护对象时，常采用单向混凝土支撑伺服体系控制临保护对象侧的基坑变形，以达到减小保护对象变形的目的。

当深基坑临保护对象侧的边长不大时(如小于100m)，可采用混凝土支撑伺服控制系统时，通常待该层支护体系全部形成后一次完成加载过程；然而，当紧邻保护对象侧的基坑边长过大(如大于100m)，不适于采用一次加载的施工方案。此外，对于软弱土层的深基坑，土层以淤泥质黏土、淤泥质粉质黏土等为主的软弱土层存在明显的流变性和蠕变性，即基坑开挖后一直存在变形。

一般在软土深基坑工程中存在保护对象01时，大坑的面积不大于10000m

因此，如何提供一种能够减少基坑变形的紧邻保护对象的超长基坑支撑伺服系统的施工方法是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。

发明内容

本发明提供一种紧邻保护对象的超长基坑支撑伺服系统的施工方法，以解决上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种紧邻保护对象的超长基坑支撑伺服系统的施工方法，该系统包括围护结构、对撑体系、混凝土围檩以及液压油缸，

所述对撑体系包括沿长度方向分隔而成的第一对撑子结构、第二对撑子结构以及第三对撑子结构，所述第一对撑子结构间隔设置，所述第二对撑子结构位于所述第一对撑子结构的两侧，所述第三对撑子结构位于两个所述第二对撑子结构之间；

所述第一对撑子结构、第二对撑子结构和第三对撑子结构的所述混凝土围檩与所述围护结构之间设有所述液压油缸；

所述施工方法包括如下步骤：

开挖所述第一对撑子结构所在区域首层土方，施工所述第一对撑子结构并安置所述液压油缸；

施工所述第二对撑子结构所在区域首层土方及支撑，并安装所述液压油缸；

施工所述第三对撑子结构所在区域首层土方及支撑，并安装所述液压油缸；

在所述第一对撑子结构所在区域首层第一对撑子结构形成后开始对所述第一对撑子结构所在区域的下一层土方进行开挖；

在所述第二对撑子结构所在区域首层第二对撑子结构形成后开始对所述第二对撑子结构所在区域的下一层土方进行开挖；

在第三对撑子结构所在区域首层第三对撑子结构形成后开始对第三对撑子结构所在区域的下一层土方进行开挖；

循环上述施工工序，直至全部土方开挖完成及支撑体系形成。

较佳地，所述对撑体系的混凝土采用早强混凝土。

较佳地，所述液压油缸通过支座箱安装于所述混凝土围檩上，伸出端与混凝土支撑端部的预埋钢板接触；所述液压油缸的下方设有滑移层，两侧分别设有限位块。

较佳地，所述围护结构和混凝土围檩之间还拉结有吊筋。

较佳地，先、后施工的子结构之间的所述混凝土围檩连接处设有交界节点，所述交界节点包括纵筋、连接接头、先施工子结构以及后施工子结构，所述先施工子结构的两端埋设所述连接接头，两端的所述连接接头分别与所述先施工子结构和后施工子结构的所述纵筋焊接。

较佳地，所述围护结构上还安装有用于测量地下连续墙侧主动土压力的压力测试装置，所述压力测试装置包括光纤测线、土压力传感器、数据采集处理系统、扁钢、无刚度防水膜、限位筋以及地墙钢筋笼，在所述保护对象相邻地下连续墙内靠近坑外土体侧，所述扁钢靠所述限位筋与所述地墙钢筋笼连接，在所述扁钢外侧布置所述光纤测线和土压力传感器，安装完成后覆所述无刚度防水膜，在地下连续墙开槽时和所述地墙钢筋笼一起放入土体；所述土压力传感器检测到的信号经所述光纤测线传递至所述数据采集处理系统。

较佳地，还包括对撑体系的加载方法，包括：

所述对撑体系的混凝土施工完成后进行混凝土实体强度测试，当混凝土强度达到F

所述第一对撑子结构的对撑结构混凝土强度达到F

所述第二对撑子结构的对撑结构混凝土强度达到F

所述第三对撑子结构的对撑结构混凝土强度达到F

较佳地，当混凝土强度达到F

第一对撑子结构的对撑结构混凝土强度达到F

第二对撑子结构的对撑结构混凝土强度达到F

第三对撑子结构的对撑结构混凝土强度达到F

较佳地，所述锁定值P

与现有技术相比，本发明提供的紧邻保护对象的超长基坑支撑伺服系统的施工方法具有如下优点：

1、本发明取消了分期墙，加快了施工速度，减小了施工成本；通过设置第一、第二、第三对撑子结构将大坑分区实施，快速形成对撑体系，从而减少基坑的长度，降低了基坑长边效应，还可以进行大斜面开挖，加快施工速度；

2、本发明先形成对撑并完成伺服加载，即可施工对撑区域下层土方和支撑，加快了施工速度，减少了土体暴露的时间，从而有效控制紧邻保护对象的基坑变形；

3、本发明提供了一种伺服力分批加载方法，确定了伺服力锁定值计算方法，保证了基坑施工的稳定性和安全性。

附图说明

图1为现有的软土深基坑分批实施示意图；

图2为本发明一具体实施方式中紧邻保护对象的超长基坑支撑伺服系统的分区示意图；

图3a至3c分别为本发明一具体实施方式中紧邻保护对象的超长基坑支撑伺服系统的分批实施示意图；

图4为本发明一具体实施方式中混凝土支撑与混凝土围檩的连接示意图；

图5为本发明一具体实施方式中液压油缸的安装示意图；

图6为本发明一具体实施方式中交界节点的结构示意图；

图7为本发明一具体实施方式中连接接头的拆分结构示意图；

图8为本发明一具体实施方式中压力测试装置的结构示意图；

图9为本发明一具体实施方式中压力测试装置的剖面示意图；

图10为本发明一具体实施方式中地墙侧主动土压力计算模型示意图。

图1中：01-保护对象、02-围护结构、03-分期墙；

图2-10中：01-保护对象；10-围护结构、20-对撑体系、21-第一对撑子结构、22-第二对撑子结构、23-第三对撑子结构、24-混凝土支撑、30-混凝土围檩、31-交界节点、32-纵筋、33-连接接头、34-先施工子结构、35-后施工子结构、40-液压油缸、41-支座箱、42-限位块、43-滑移层、44-预埋钢板、45-吊筋、51-卯口、52-榫头、53-第一连接件、54-第二连接件、60-压力测试装置、61-光纤测线、62-土压力传感器、63-数据采集处理系统、64-扁钢、65-无刚度防水膜、66-限位筋、67-地墙钢筋笼。

具体实施方式

为了更详尽的表述上述发明的技术方案，以下列举出具体的实施例来证明技术效果；需要强调的是，这些实施例用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

本发明提供一种紧邻保护对象的超长基坑支撑伺服系统，如图2所示，包括围护结构10、对撑体系20、混凝土围檩30以及液压油缸40，通过在对撑体系20的混凝土围檩30上安装液压油缸40，对保护对象01所在的一侧的围护结构10进行主动支撑，避免基坑变形。

所述对撑体系20包括沿长度方向分隔而成的第一对撑子结构21、第二对撑子结构22以及第三对撑子结构23，所述第一对撑子结构21间隔设置，所述第二对撑子结构22位于所述第一对撑子结构21的两侧，所述第三对撑子结构23位于两个所述第二对撑子结构22之间，本发明通过设置第一对撑子结构21、第二对撑子结构22和第三对撑子结构23将大坑分区实施，请重点参考图3a至3c，快速形成对撑体系20，减少基坑的长度，降低其长边效应，还可以进行大斜面开挖，加快施工速度。

所述第一对撑子结构21、第二对撑子结构22和第三对撑子结构23的所述混凝土围檩30与所述围护结构10之间设有所述液压油缸40，利用液压油缸40进行轴力补偿。

该伺服系统的施工方法，包括如下步骤：

开挖所述第一对撑子结构21所在区域首层土方，施工所述第一对撑子结构21并安置所述液压油缸40，如图3a所示；

施工所述第二对撑子结构22所在区域首层土方及支撑，并安装所述液压油缸40，如图3b所示；

施工所述第三对撑子结构23所在区域首层土方及支撑，并安装所述液压油缸40，如图3c所示；

在所述第一对撑子结构21所在区域首层第一对撑子结构21形成后开始对所述第一对撑子结构21所在区域的下一层土方进行开挖；

在所述第二对撑子结构22所在区域首层第二对撑子结构22形成后开始对所述第二对撑子结构22所在区域的下一层土方进行开挖；

在所述第三对撑子结构23所在区域首层第三对撑子结构23形成后开始对所述第三对撑子结构23所在区域的下一层土方进行开挖；

循环上述施工工序，直至全部土方开挖完成及支撑体系形成。

本发明先形成对撑并完成伺服加载，即可施工对撑区域下层土方和支撑，加快了施工速度，减少了土体暴露的时间，从而有效控制紧邻保护对象01的基坑变形。

在一些实施例中，所述对撑体系20的混凝土采用早强混凝土，以提高混凝土早期强度。

在一些实施例中，请重点参考图4，所述液压油缸40设置在基坑紧邻保护对象01侧，每根对撑设置3个液压油缸40，每个液压油缸40设置在对撑与混凝土围檩30接触的位置。

在一些实施例中，请重点参考图4和图5，所述液压油缸40通过支座箱41安装于混凝土围檩30上，伸出端与混凝土支撑24端部的预埋钢板44接触，液压油缸40伸出时，可在限位块42的限位作用下沿滑移层43滑动，为混凝土支撑24提供主动推力；在一些实施例中，围护结构10和混凝土围檩30之间还拉结有吊筋45，提高对撑体系20的稳定性。

在一些实施例中，当混凝土围檩30与围护结构10脱开量大于δ时，将缝隙进行灌缝处理，灌缝材料采用高强砂浆，挖下层土之前进行灌缝，避免液压油缸40失效后混凝土围檩30回缩，从而影响基坑及保护对象01的安全性。

在一些实施例中，请重点参考图6，先、后施工的子结构之间的所述混凝土围檩30连接处设有交界节点31，所述交界节点31包括纵筋32、连接接头33、先施工子结构34以及后施工子结构35，所述先施工子结构34的两端埋设所述连接接头33，两端的所述连接接头33分别与所述先施工子结构34和后施工子结构35的所述纵筋32焊接，使混凝土围檩30只传递轴向压力，不传递弯矩，防止因分批加载造成的支撑体系开裂破坏。

在一些实施例中，请重点参考图7，所述连接接头33包括卯口51、榫头52、第一连接件53和第二连接件54，所述卯口51固定于所述第一连接件53上，所述第一连接件53与所述先施工子结构34/后施工子结构35连接；所述榫头52固定于所述第二连接件54上，所述第二连接件54与所述后施工子结构35/先施工子结构34连接；所述卯口51与所述榫头52匹配。安装时，首先将第一连接件53与先施工子结构的纵筋32焊接，再将卯口51与第一连接件53焊接或高强螺栓连接，然后将榫头52插入卯口51中，当施工精度无法保障时，将榫头52拆分为上下两部分，分别嵌入卯口51中，接着将榫头52与第二连接件54焊接或高强螺栓连接，最后将第二连接件54与后施工子结构35的纵筋32焊接，从而实现先、后施工子结构33、34的有效传力。

在一些实施例中，请重点参考图8和图9，所述围护结构10上还安装有用于测量地下连续墙侧主动土压力的压力测试装置60，所述压力测试装置60包括光纤测线61、土压力传感器62、数据采集处理系统63、扁钢64、无刚度防水膜65、限位筋66以及地墙钢筋笼67，在所述保护对象01相邻地下连续墙内靠近坑外土体侧，所述扁钢64靠所述限位筋66与所述地墙钢筋笼67连接，在所述扁钢64外侧布置所述光纤测线61和土压力传感器62，安装完成后覆所述无刚度防水膜65，在地下连续墙开槽时和所述地墙钢筋笼67一起放入土体；所述土压力传感器62检测到的信号经所述光纤测线61传递至所述数据采集处理系统63，从而实现地下连续墙侧主动土压力测试。

在一些实施例中，还包括对撑体系20的加载方法，包括：

所述对撑体系20的混凝土施工完成后进行混凝土实体强度测试，当混凝土强度达到F

在一些实施例中，当混凝土强度达到F

第一对撑子结构21的对撑结构混凝土强度达到F

第二对撑子结构22的对撑结构混凝土强度达到F

第三对撑子结构23的对撑结构混凝土强度达到F

在一些实施例中，所述锁定值P

在一些实施例中，还可以增加主动土压力的计算，当确定某一道支撑的平均围压标准值p

根据压力测试装置60测得的土体围压实测值，形成一条拟合的回归曲面方程F(x

综上所述，本发明提供的紧邻保护对象的超长基坑支撑伺服系统的施工方法，该系统包括围护结构10、对撑体系20、混凝土围檩30以及液压油缸40，所述对撑体系20包括沿长度方向分隔而成的第一对撑子结构21、第二对撑子结构22以及第三对撑子结构23，所述第一对撑子结构21间隔设置，所述第二对撑子结构22位于所述第一对撑子结构21的两侧，所述第三对撑子结构23位于两个所述第二对撑子结构22之间；所述第一对撑子结构21、第二对撑子结构22和第三对撑子结构23的所述混凝土围檩30与所述围护结构10之间设有所述液压油缸40；所述施工方法包括如下步骤：开挖所述第一对撑子结构21所在区域首层土方，施工所述第一对撑子结构21并安置所述液压油缸40；施工所述第二对撑子结构22所在区域首层土方及支撑，并安装所述液压油缸40；施工所述第三对撑子结构23所在区域首层土方及支撑，并安装所述液压油缸40；在所述第一对撑子结构21所在区域首层第一对撑子结构21形成后开始对所述第一对撑子结构21所在区域的下一层土方进行开挖；在所述第二对撑子结构22所在区域首层第二对撑子结构22形成后开始对所述第二对撑子结构22所在区域的下一层土方进行开挖；在所述第三对撑子结构23所在区域首层第三对撑子结构23形成后开始对所述第三对撑子结构23所在区域的下一层土方进行开挖；循环上述施工工序，直至全部土方开挖完成及支撑体系形成。本发明通过设置第一对撑子结构21、第二对撑子结构22和第三对撑子结构23将大坑分区实施，快速形成对撑体系20，减少基坑的长度，降低其长边效应，还可以进行大斜面开挖，加快施工速度；且本发明先形成对撑并完成伺服加载，即可施工对撑区域下层土方和支撑，加快了施工速度，减少了土体暴露的时间，从而有效控制紧邻保护对象01的基坑变形。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。