[发明专利]一种压力补偿式基坑支护结构及施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基坑支护结构及施工方法，特别涉及一种可以有效防止基坑土体开挖过程中土体应力释放、地下水位降低、临近建筑变形的压力补偿式基坑支护结构及施工方法。属于基坑工程领域，适用于基坑支护工程，特别适用于地下水位高、地质条件差、临近建筑变形控制严格的基坑工程。

背景技术

基坑支护是为保证地下结构施工及基坑周边环境在基坑侧壁处采取的支挡、加固与保护措施，在我国建筑物基础施工中已普遍采用。同时，随着城市的发展，建筑物基础深度加大，建筑物及地下管线越来越密集，工程中对基坑开挖过程中的变形控制要求越来越高。

为防止基坑开挖过程中发生稳定性问题，工程界常采用水泥土墙、排桩或地下连续墙、土钉墙等支护结构。水泥土墙是在基坑侧壁预打设水泥搅拌桩、旋喷桩等维护桩，在基坑外侧形成重力式（或悬臂式）挡墙，依靠挡墙自身的稳定性来平衡坑内外的土压力差。排桩或地下连续墙由维护桩墙和支锚结构组成，属柔性支挡结构。土钉墙由密集的土钉群、被加固的原位土体、喷射混凝土面层和必要的防水系统组成，土钉在土体发生变形的条件下被动受力。

已有一种深基坑支护结构，包括贴附于基坑侧壁的土钉挡土桩，土钉挡土桩的外侧设有一端嵌入基坑下方土体内的止水支护排桩，止水支护排桩的中部设水平的抗侧冠梁，抗侧冠梁的下方设有抗侧加固排桩。

已有一种地下连续墙的基坑支护结构，由两块工字形型钢的翼板焊接成的钢板桩，单元槽段的两端分别钻孔，将两个钢板桩的延长部分置于钻孔中，并浇注混凝土固定，单元槽段两侧为护墙，两个接头箱分别安放在两个钢板桩外侧的两片翼板之间。

不可否认，既有基坑支护结构在适宜的工况下取得了较好的工程效益，但尚存一定不足，主要体现在：水泥土墙涉及大体积混凝土浇筑，施工质量不易控制，墙体易出现温缩、变形裂缝，地下水位高时易出现渗漏问题；排桩或地下连续墙支护结构墙身刚度小，不同深度墙身内力和变形差别显著，难以有效控制基坑周边建筑的变形；土钉墙支护结构周边建筑变形量大、易出现渗透问题。一种土钉挡土桩+止水支护排桩结构虽考虑了基坑侧壁防水问题，但结构抗侧向变形能力较弱；一种地下连续墙的基坑支护结构在节点处易出现渗漏问题，结构支护造价高。值得说明的是，既有基坑支护多为被动式支护，不能有效控制基坑侧壁土体应力释放，难以从根本上解决基坑周边土体沉降、建筑变形的问题。

鉴于此，为解决基坑开挖过程中的土体应力释放问题和基坑侧壁渗水问题，有效控制基坑周边土体及临近建筑的变形量，目前亟待发明一种可平衡基坑侧壁土压力、防止基坑侧壁水渗出、控制基坑周边土体沉降和建筑变形的一种压力补偿式基坑支护结构及施工方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不但可以防止基坑外侧土体应力状态改变，而且可以有效阻断基坑侧壁的渗水，还可以控制基坑周边土体沉降和建筑变形的压力补偿式基坑支护结构及施工方法。

为了实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：

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。

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。

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。