專利名稱：可隨挖隨護基坑圍護結(jié)構(gòu)及基坑開挖方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土木工程中的基坑圍護結(jié)構(gòu)，特別涉及一種可隨挖隨護基坑圍護結(jié)構(gòu)及基坑開挖方法。
背景技術(shù)：
基坑圍護結(jié)構(gòu)主要承受基坑開挖卸荷所產(chǎn)生的水壓力和土壓力，并將此壓力傳遞到支撐，是穩(wěn)定基坑的一種施工臨時擋墻結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的基坑圍護結(jié)構(gòu)施作于基坑開挖前，一次成型，圍護結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計強度后，再進行基坑開挖，沒有對基坑四周土體進行預(yù)加固。不能根據(jù)開挖揭示，有針對性的調(diào)整圍護結(jié)構(gòu)。經(jīng)濟性和可靠性不能兼顧。此外傳統(tǒng)圍護結(jié)構(gòu)還存在以下問題:一、圍護結(jié)構(gòu)深度遠(yuǎn)大于基坑開挖深度。二、圍護結(jié)構(gòu)開孔、成槽護壁所需泥漿易造成環(huán)境污染。三、圍護結(jié)構(gòu)開孔、成槽機械施工產(chǎn)生大量噪音。四、施工風(fēng)險大，鋼筋籠吊裝存在安全隱患。五、成本高昂。上述問題在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)長期未得到有效解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可隨挖隨護基坑圍護結(jié)構(gòu)，以有針對性的根據(jù)開挖揭示地質(zhì)情況，采取對應(yīng)支護參數(shù)，提高支護可靠度，使圍護結(jié)構(gòu)措施更加合理，有效降低施工成本。本發(fā)明解決該技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:本發(fā)明的可隨挖隨護基坑圍護結(jié)構(gòu)，其特征是它包括:超前支護，施作于基坑開挖線外側(cè)巖土內(nèi)，形成的預(yù)加固巖土體；初期支護，全環(huán)施作于基坑直立開挖面上，形成封閉巖面體；支撐體系，包括在相對封閉巖面體外壁上間隔設(shè)置的豎向鋼制圍檁，和固定設(shè)置于對應(yīng)豎向鋼制圍檁之間的鋼制橫撐，以及固定設(shè)置于封閉巖面體兩相鄰?fù)獗谏系匿撝菩睋?。本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題是采用上述可隨挖隨護基坑圍護結(jié)構(gòu)的基坑開挖方法，施工工藝簡單易行，安全風(fēng)險小，應(yīng)用范圍廣。本發(fā)明解決該技術(shù)所采用的技術(shù)方案如下:本發(fā)明的基坑開挖方法，豎向分層分部施工，包括如下步驟:施作首層超前支護，完成對該開挖層基坑四周巖土預(yù)加固；開挖預(yù)加固巖土體包圍內(nèi)基坑；對直立開挖面施作初期支護；設(shè)置豎向鋼制圍檁，架設(shè)鋼制橫撐，以及固定設(shè)置于兩相鄰封閉巖土體外壁上鋼制斜撐；待圍護結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計強度，監(jiān)控量測結(jié)果正常，進入下一循環(huán)。本發(fā)明的有益效果是，圍護效果好，提前施作超前支護，超前支護可與初期支護形成整體受力，具有拉錨式圍護結(jié)構(gòu)的部分功能；分層分部施工，可以隨著開挖地質(zhì)的揭示，隨挖隨支，能及時調(diào)整支護參數(shù)，更有針對性的各開挖層進行支護；圍護深度與開挖深度一致，較傳統(tǒng)懸臂式圍護結(jié)構(gòu)減少50%，圍護寬度僅28 42cm，可大幅度地降低施工成本；施工工藝簡單，應(yīng)用范圍廣，施工風(fēng)險小，而且對環(huán)境影響小。


本說明書包括如下七幅附圖:圖1是本發(fā)明可隨挖隨護基坑圍護結(jié)構(gòu)的斷面圖；圖2是本發(fā)明可隨挖隨護基坑圍護結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖3是圖1中A局部的放大示意圖。圖4、圖5、圖6和圖7是本發(fā)明基坑開挖方法的過程示意圖。圖中構(gòu)件及所對應(yīng)的標(biāo)記:超前支護10、初期支護20、初噴層21、鋼架22、復(fù)噴層23、鋼架接頭24、豎向鋼制圍檁30、鋼制橫撐41、鋼制斜撐42、中間核心部50、小基坑51、小基坑52。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。參照圖1和圖2，本發(fā)明的可隨挖隨護基坑圍護結(jié)構(gòu)，其特征是它包括:超前支護10，施作于基坑開挖線外側(cè)巖土內(nèi)，形成的預(yù)加固巖土體；初期支護20，全環(huán)施作于基坑直立開挖面上，形成封閉巖面體；支撐體系，包括在相對封閉巖面體外壁上豎向間隔設(shè)置的豎向鋼制圍檁30，和固定設(shè)置于對應(yīng)豎向鋼制圍檁30之間的鋼制橫撐41，以及固定設(shè)置于封閉巖面體兩相鄰?fù)獗谏系匿撝菩睋?2。所述超前支護10可采用超前小導(dǎo)管、超前錨桿、土釘?shù)瘸爸ёo結(jié)構(gòu)，或者采用旋噴樁、鋼管樁、袖閥管等地基加固結(jié)構(gòu)。參照圖3，所述初期支護20包括由外而內(nèi)依次設(shè)置的初噴層21、鋼架22、復(fù)噴層23，初噴層21由初噴混凝土層和鋼筋網(wǎng)構(gòu)成，復(fù)噴層23由鋼筋網(wǎng)和復(fù)噴混凝土層構(gòu)成，鋼架22豎向間隔設(shè)置。所述鋼架22采用型鋼鋼架、格柵鋼架或其他鋼制結(jié)構(gòu)樣式鋼架，鋼架接頭24由鋼板、角鋼、螺栓螺母組成。所述初噴混凝土層、復(fù)噴混凝土層由噴射混凝土、噴射早強混凝土、噴射鋼纖維混凝土或其他材質(zhì)所形成。為使超前支護10與初期支護20形成整體受力，所述超前支護10的露頭與鋼架22焊接連接。參照圖4至圖7，本發(fā)明的基坑開挖方法，采用豎向分層分部施工，包括如下步驟:a.施作首層超前支護10，完成對該開挖層基坑四周巖土預(yù)加固；b.開挖預(yù)加固巖土體包圍內(nèi)基坑；c.對直立開挖面施作初期支護20 ；d.設(shè)置豎向鋼制圍檁30，架設(shè)鋼制橫撐41，在封閉巖面體兩相鄰?fù)獗谏瞎潭ㄔO(shè)置鋼制斜撐42;待圍護結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計強度，監(jiān)控量測結(jié)果正常，進入下一循環(huán)。在所述步驟b中，可先預(yù)留中間核心部50，分部開挖其兩側(cè)的小基坑51、52，施作相應(yīng)的初期支護20，初期支護20的鋼架接頭24設(shè)置于小基坑51、52與核心部50連接處，監(jiān)測正常后再進行中間核心部50開挖。本發(fā)明可隨挖隨護基坑圍護結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)基坑圍護結(jié)構(gòu)比較，具有以下幾方面的優(yōu)點。
一、針對性強。傳統(tǒng)基坑圍護結(jié)構(gòu)施作于基坑開挖前，一次成型，每種地層均采用相同的圍護參數(shù)，施作完成后不能調(diào)整，且圍護深度遠(yuǎn)大于開挖深度，工程量大。而本發(fā)明可以隨著開挖地質(zhì)的揭示，及時調(diào)整支護參數(shù)，更有針對性的對基坑各個段落因地制宜的進行支護，既能夠節(jié)約成本，又能夠較好的達(dá)到支護目的。二、經(jīng)濟性好，可大幅度地降低施工成本。圍護深度與開挖深度一致，較傳統(tǒng)懸臂式圍護結(jié)構(gòu)減少50%。圍護寬度僅28 42cm，與傳統(tǒng)圍護結(jié)構(gòu)如地下連續(xù)墻(一般寬80 100cm)，鉆孔灌注樁(一般直徑100 120cm)相比較，僅為傳統(tǒng)圍護結(jié)構(gòu)寬度的20% 50%。本圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部無鋼筋，僅設(shè)置鋼筋網(wǎng)和鋼架，且鋼架為間隔布置，較之傳統(tǒng)圍護結(jié)構(gòu)拉通設(shè)置鋼筋籠，大大減少了用鋼量。施作過程中，不需要配置泥漿對圍護結(jié)構(gòu)進行護壁。鋼制圍檁及鋼制橫撐、鋼制斜撐可回收利用。三、圍護效果好。傳統(tǒng)的圍護結(jié)構(gòu)懸臂段過長，本發(fā)明提前施作超前支護，超前支護露頭與圍護結(jié)構(gòu)型鋼鋼架焊在一起，整體受力，具有拉錨式圍護結(jié)構(gòu)的部分功能，并能合理利用土體的自承能力，將土體作為支護結(jié)構(gòu)的一部分，提高圍護效果。四、施工工藝簡單。錨噴鋼架施作簡單，工藝成熟，錨桿，鋼架，支撐的制作及成孔不需要復(fù)雜的技術(shù)和大型機械，施工靈活方便，具有顯著的社會經(jīng)濟效益。五、應(yīng)用范圍廣。采用超前支護逐層加固軟弱地層并設(shè)置鋼架與支撐體系，具有可靠的安全保障，具有地下連續(xù)墻，鉆孔灌注樁等更深的開挖深度，應(yīng)用范圍廣。六、施工風(fēng)險小。地下連續(xù)墻、鉆孔灌注樁等圍護結(jié)構(gòu)，一般設(shè)計深度都遠(yuǎn)大于基坑開挖深度，其鋼筋籠體大沉重，吊裝就位存在巨大的安全風(fēng)險，尤其是市區(qū)的深大基坑，一旦發(fā)生事故，則后果不堪設(shè)想。本發(fā)明隨挖隨護，分部開挖，分段支護，吊裝鋼架小，安全風(fēng)險低。七、對環(huán)境影響小。施工的所有作業(yè)對周圍環(huán)境干擾小。場地環(huán)境要求低，適應(yīng)性強。一般的鉆孔、挖孔、成槽的圍護結(jié)構(gòu)，在施工過程中，需要制備大量的泥漿進行護壁，泥漿的制備、運輸、使用、廢棄等各個環(huán)節(jié)容易發(fā)生滲漏，污染水源或者城市市容、堵塞市政管線等事故。此外,一些沖孔機械在施工中產(chǎn)生巨大聲音,噪音污染嚴(yán)重。本發(fā)明的施工過程中不存在這些問題。傳統(tǒng)圍護結(jié)構(gòu)施作于基坑開挖前，一次成型，每種地層均采用相同的圍護參數(shù)，施作完成后不能調(diào)整，且圍護深度遠(yuǎn)大于開挖深度，工程量大。而本發(fā)明可以隨著開挖地質(zhì)的揭示，及時調(diào)整支護參數(shù)，更有針對性的對基坑各個段落因地制宜的進行支護，既能夠節(jié)約成本，又能夠較好的達(dá)到支護目的。本申請人已將成功地將本發(fā)明可隨挖隨護基坑圍護結(jié)構(gòu)及基坑開挖方法應(yīng)用于貴陽龍洞堡國際機場隧道6號疏散口基坑工程的設(shè)計與施工中。該基坑深39.lm，開挖尺寸為11.34mX 7.74m,地層主要為人工填土 (厚近29m),紅黏土,灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r夾白云巖，若采用傳統(tǒng)圍護結(jié)構(gòu)，需要設(shè)置較深的圍護結(jié)構(gòu)(一般需要近80m深，錨固段:懸臂段 1:1)，配置大量泥漿，鋼筋籠吊裝存在較大安全隱患。而采用本發(fā)明，隨挖隨護，圍護結(jié)構(gòu)深度與基坑開挖深度一致，較之采用傳統(tǒng)圍護結(jié)構(gòu)深度減少50%。且開挖至基巖段后，可調(diào)整支護參數(shù)，有針對性的進行圍護。工藝簡單，成本低，圍護效果好，對環(huán)境影響小，施工風(fēng)險低。
權(quán)利要求
1.可隨挖隨護基坑圍護結(jié)構(gòu)，其特征是它包括:超前支護(10)，施作于基坑開挖線外側(cè)巖土內(nèi)，形成的預(yù)加固巖土體；初期支護(20)，全環(huán)施作于基坑直立開挖面上，形成封閉巖面體；支撐體系，包括在相對封閉巖面體外壁上間隔設(shè)置的豎向鋼制圍檁(30)，和固定設(shè)置于對應(yīng)豎向鋼制圍檁(30)之間的鋼制橫撐(41)，以及固定設(shè)置于封閉巖面體兩相鄰?fù)獗谏系匿撝菩睋?42)。
2.如權(quán)利要求1所述的可隨挖隨護基坑圍護結(jié)構(gòu)，其特征是:所述超前支護(10)采用超前小導(dǎo)管、超前錨桿、土釘超前支護結(jié)構(gòu)，或者采用旋噴樁、鋼管樁、袖閥管地基加固結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的可隨挖隨護基坑圍護結(jié)構(gòu)，其特征是:所述初期支護(20)包括由外而內(nèi)依次設(shè)置的初噴層(21)、鋼架(22 )、復(fù)噴層(23 )，初噴層(21)由初噴混凝土層和鋼筋網(wǎng)構(gòu)成，復(fù)噴層(23)由鋼筋網(wǎng)和復(fù)噴混凝土層構(gòu)，鋼架(22)豎向間隔設(shè)置。
4.如權(quán)利要求3所述的可隨挖隨護基坑圍護結(jié)構(gòu)，其特征是:所述鋼架(22)采用型鋼鋼架或格柵鋼架，所述初噴混凝土層、復(fù)噴混凝土層由噴射混凝土、噴射早強混凝土或噴射鋼纖維混凝土形成。
5.如權(quán)利要求4所述的可隨挖隨護基坑圍護結(jié)構(gòu)，其特征是:所述超前支護(10)的露頭與鋼架(22)焊接連接。
6.采用如權(quán)利要求1一 5任意一項權(quán)利要求所述可隨挖隨護基坑圍護結(jié)構(gòu)的基坑開挖方法，采用豎向分層分部施工，包括如下步驟: a.施作首層超前支護(10)，完成對該開挖層基坑四周巖土預(yù)加固； b.開挖預(yù)加固巖土體包圍內(nèi)基坑； c.對直立開挖面施作初期支護(20); d.設(shè)置豎向鋼制圍檁(30)，架設(shè)鋼制橫撐(41)，在封閉巖面體兩相鄰?fù)獗谏瞎潭ㄔO(shè)置鋼制斜撐(42); 待圍護結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計強度，監(jiān)控量測結(jié)果正常，進入下一循環(huán)。
7.如權(quán)利要求6所述的基坑開挖方法，其特征是:所述步驟b中，先預(yù)留中間核心部(50),分部開挖其兩側(cè)的小基坑(51、52)，施作相應(yīng)的初期支護(20)，初期支護(20)的鋼架接頭(24)設(shè)置于小基坑(51、52)與核心部(50)連接處，監(jiān)測正常后再進行中間核心部(50)開挖。
全文摘要
可隨挖隨護基坑圍護結(jié)構(gòu)及基坑開挖方法，以有針對性的根據(jù)開挖揭示地質(zhì)情況，采取對應(yīng)支護參數(shù)，提高支護可靠度，使圍護結(jié)構(gòu)措施更加合理，有效降低施工成本。它包括超前支護(10)，施作于基坑開挖線外側(cè)巖土內(nèi)，形成的預(yù)加固巖土體；初期支護(20)，全環(huán)施作于基坑直立開挖面上，形成封閉巖面體；支撐體系，包括在相對封閉巖面體外壁上間隔設(shè)置的豎向鋼制圍檁(30)，和固定設(shè)置于對應(yīng)豎向鋼制圍檁(30)之間的鋼制橫撐(41)，以及固定設(shè)置于封閉巖面體兩相鄰?fù)獗谏系匿撝菩睋?42)。
文檔編號E02D17/04GK103147444SQ201310108149
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月24日
發(fā)明者高楊, 楊雄, 袁偉, 趙萬強, 胖濤, 熊祥雪, 何昌國, 譚永杰, 陶偉明, 匡亮, 陳赤坤, 方錢寶, 李曉園, 孫正兵, 琚國全, 王建磊 申請人:中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司