[发明专利]一种压力补偿式基坑支护结构及施工方法

权利要求书

1.一种压力补偿式基坑支护结构及施工方法，其特征在于：在基坑支护侧设置由多个连续密闭腔体组成的多腔体反压囊袋；在多腔体反压囊袋的顶部和底部分别设置与囊袋密闭连接的囊袋顶横梁和囊袋底横梁，囊袋顶横梁和囊袋底横梁分别与横向反力结构和竖向反力结构相连；在密闭腔体的分隔处设置横、竖向反力梁；在横、竖向反力梁相交处设横向加筋体；在多腔体反压囊袋的腔体内设置腔体加压管和腔体注浆管；在横向反力结构与基坑侧壁之间设拉力转向结构。

2.根据权利要求1所述的一种压力补偿式基坑支护结构，其特征在于：所述多腔体反压囊袋由内网层和外网层缝合制成体积不同的矩形的密闭腔体组成，密闭腔体的体积自基坑顶面向下逐级减小；内网层和外网层均包括橡胶密封层、加筋网层、聚酯纤维层，各层之间粘贴连接；内网层的聚酯纤维层与基坑外侧土体接触，外网层的聚酯纤维层临基坑开挖面；在外网层的橡胶密封层表面设置与囊袋紧密接触的柔性加筋体。

3.根据权利要求1所述的一种压力补偿式基坑支护结构，其特征在于：所述横向反力结构设于基坑潜在滑动面的外侧，走向与基坑开挖面平行；横向反力结构包括横向反力桩顶横梁、横向反力桩、斜向支撑、横向反力结构“U”形连接体；横向反力桩采用弱挤土桩，其顶部嵌入横向反力桩顶横梁；在桩顶横梁面向基坑侧设置多个斜向支撑和横向反力结构“U”形连接体；横向反力结构“U”形连接体由钢材预制而成，其两端与横向反力桩顶横梁的钢筋笼连接；斜向支撑采用钢材或木材，其两端分别与横向反力桩顶横梁、基坑外侧土体接触。

4.根据权利要求1所述的一种压力补偿式基坑支护结构，其特征在于：所述竖向反力结构包括竖向反力桩顶横梁、竖向反力桩连接体、竖向反力桩；竖向反力桩顶横梁呈“”形，上表面设置与辅助下沉钢管连接的钢管限位凹槽、与囊袋保护板连接的囊袋保护板限位凹槽；在竖向反力桩顶横梁的中部设置下部连接螺杆；竖向反力桩连接体设于竖向反力桩顶横梁的下部，位置与竖向反力桩相对应，与竖向反力桩通过机械连接或焊接连接；竖向反力桩采用预应力管桩或钢管桩或型钢桩。

5.根据权利要求1所述的一种压力补偿式基坑支护结构，其特征在于：所述柔性加筋体呈网格状，每根加筋体由多节柔性加筋体钢筋和柔性加筋体弹簧焊接连接制成，相邻每根加筋体之间通过绑扎连接或焊接连接；柔性加筋体的两端与相接的横向反力梁或竖向反力梁或囊袋顶横梁或囊袋底横梁连接。

6.根据权利要求1所述的一种压力补偿式基坑支护结构，其特征在于：所述横向、竖向反力梁，采用钢筋混凝土结构，在反力梁钢筋笼的外侧设置囊袋模板；囊袋模板与多腔体反压囊袋材料相同，并与相接触的囊袋外层网、内层网密闭粘贴连接；在囊袋模板内预设反力梁压浆管、反力梁排气管、腔体加压管连接管、腔体注浆管连接管。

7.根据权利要求1所述的一种压力补偿式基坑支护结构，其特征在于：在多腔体反压囊袋纵向分段处的两端分别设置与囊袋密闭连接的“”形连接接口和“”形连接接口，采用钢板预制而成；“”形连接接口和“”形连接接口与多腔体反压囊袋相接处设接口连接段，接口连接段材料与囊袋材料相同；在“”形连接口内侧两边对称设置防水橡胶条、后注胶管、挡土板插入凹槽；后注胶管采用橡胶管；挡土板采用薄刚板或硬塑料板。

8.根据权利要求1所述的一种压力补偿式基坑支护结构，其特征在于：所述囊袋底横梁包括囊袋下部连接体、囊袋底增强体；囊袋下部连接体与囊袋材料相同，并与囊袋底部密闭连接；囊袋底增强体呈“”，中部设置横向的下部连接螺杆穿过孔，两侧面与囊袋下部连接体粘贴连接。

9.根据权利要求1所述的一种压力补偿式基坑支护结构，其特征在于：所述囊袋顶横梁设于多腔体反压囊袋的上部；在囊袋顶横梁的上部设置与横向反力结构相连的囊袋顶横梁“U”形连接体，下部设置与多腔体反压囊袋密闭连接的囊袋顶部连接体，内部设置腔体加压管、腔体注浆管、反力梁压浆管、反力梁排气管、横向加筋体的穿过孔。

10.根据权利要求1所述的一种压力补偿式基坑支护结构，其特征在于：所述各腔体内的腔体加压管和腔体注浆管，采用管径不同的塑料管或无缝钢管；腔体加压管的底部开口设于腔体上部，腔体注浆管的底部开口设于腔体下部；不同腔体内的腔体加压管和腔体注浆管分别设置、互不连通。

11.一种压力补偿式基坑支护结构的施工方法，其特征在于方法步骤如下：

（1）施工准备：布设变形监控点，计算基坑侧壁土压力，完成相关施工准备工作；

（2）多腔体反压囊袋组装：在外网层的橡胶密封层表面设置与囊袋紧密接触的柔性加筋体，并将柔性加筋体两端与相接的横向反力梁或竖向反力梁或囊袋顶横梁或囊袋底横梁连接；再布设横、竖向反力梁钢筋笼和囊袋模板，并将囊袋模板与外网层粘贴连接；最后布设内网层，形成各个密闭腔体，同时使内层网与囊袋模板粘贴连接；充气检查多腔体反压囊袋、囊袋模板的密闭性；

（3）横向反力结构设置：进行基坑开挖影响区分析，在基坑开挖影响区的外侧设置横向反力桩，并在横向反力桩上部设置横向反力桩顶横梁，在横向反力桩顶横梁面向基坑侧设置横向反力结构“U”形连接体，随后浇筑桩顶横梁混凝土；最后设置斜向支撑；

（4）拉力转向结构施工；将横向反力结构和基坑开挖面之间设定部位的土体挖除一定深度，支模浇筑反力蹲或埋设预制反力蹲，在墩顶安装反力蹲顶滑轮；

（5）竖向反力结构打设：在基坑开挖部位竖向引孔取土，将竖向反力桩自地面向下打设，压入过程中严格控制竖向反力桩的垂直度；在竖向反力桩完全沉入地面以前安装竖向反力桩连接体和竖向反力桩顶横梁；

（6）第一段多腔体反压囊袋下沉：将与横向、竖向反力梁钢筋笼连接好的多腔体反压囊袋与囊袋底横梁连接紧密，并将囊袋底横梁与竖向反力桩顶横梁通过下部连接螺杆连接；安装囊袋保护板和辅助下沉钢管、挡土板；通过静压竖向反力桩顶横梁使竖向反力结构下沉，同时带动多腔体反压囊袋沉入地下；当竖向反力结构静压下沉难度大时，在竖向反力桩顶横梁下部增设高压水喷头，在多腔体反压囊袋内增设高压水管，在静压竖向反力结构的同时进行高压水喷射，软化周边土体；

（7）相连多腔体反压囊袋下沉：第一段多腔体反压囊袋压入后，拔出“”形连接接口内侧的挡土板，然后重复步骤（5）、步骤（6），完成相连多腔体反压囊袋的压入施工，多腔体反压囊袋下沉完成后，拔出辅助下沉钢管和内网层外侧的囊袋保护板；

（8）囊袋顶横梁设置：多腔体反压囊袋压入后，将囊袋上部与囊袋顶横梁的囊袋顶部连接体紧密连接，并校核囊袋顶横梁位置；当囊袋顶横梁采用现浇钢筋混凝土结构时，还包括绑扎钢筋笼、设置顶部连接体、浇筑混凝土、养护工序；

（9）浇筑横向、竖向反力梁混凝土：通过反力梁压浆管向囊袋模板内压浆，形成横向、竖向反力梁，压浆自最下面一层的弹性反力梁开始逐渐向上压浆；压浆压力略大于相应深度处的土压力；压浆过程中同步上拔反力梁压浆管，并控制反力梁排气管的气压。