[发明专利]一种刚柔复合防渗可回收支护结构的设计施工方法

说明书

技术领域

本发明属于土木、水利、矿山、市政等基础设施边坡开挖支护技术领域，具体涉及基坑、边坡、市政管道等开挖的刚柔复合防渗可回收支护结构的设计施工方法。

背景技术

新中国成立以来，我国土木、水利、矿山、市政等基础设施建设取得了举世瞩目的成就。在地下空间利用、矿产资源开采过程中，当面临复杂的地质条件时，往往需要采取边坡支护措施，以防止边坡蠕变，有些时候还需要考虑地下水的影响。伴随着岩土工程领域的技术、机械及土木工程材料等的发展，边坡支护技术得到了有效发展，相应地出现了土钉墙、复合土钉墙、地下连续墙、排桩支护、桩锚支护等支护结构体系形式。与此同时，为控制地下水对边坡支护及地下施工的影响，还需在支护体系中考虑设置止水帷幕或者辅以降水措施。特别是在地下水位较高、放坡空间有限的情况下，基坑支护必须考虑采取降水或止水等地下水处理措施。相比而言，采取止水方式，更能保证周边建筑物、构筑物及地下管线的安全，更多的时候是边坡土体的蠕变导致周边地表裂缝及建筑物不均匀下沉等事故。理论上讲，采取足够的安全措施，可保证任何需求状态下的基坑安全。但从技术经济成本的角度出发，目前，绝大部分基坑工程作为一种基础施工所必须的临时措施，使用寿命一般不超过2年，在基础施工完毕后被废弃或者拆除，与主体工程相比，基坑工程的造价就非常的昂贵了。即使少数基坑采用了支护结构与主体结构一体化的设计，基础工程施工效率降低、人工成本及后续施工缝渗漏的潜在风险，也是非常高的。

在当前的建筑材料中，钢材的加工性能较好，力学性能优越，在土木工程中得到了广泛的应用。与此同时，高聚物注浆技术是20世纪70年代发展起来的地基基础快速加固技术。该技术通过向地基中注射高聚物材料，利用高聚物材料发生化学反应后的体积迅速膨胀并固化的特性，达到加固地基、填充脱空或提升结构沉降区的目的。本专利基于型钢的力学及可加工特性与高聚物注浆技术的特性研究，发明了一种刚柔复合防渗可回收支护结构的设计施工方法，为土木、水利、矿山、市政等行业的基坑、边坡、市政管道开挖提供了全新的支护技术，回收价值高，且可重复利用。目前国内还未见关于刚柔复合防渗可回收支护结构的相关报道。

发明内容

本发明针对基坑、边坡、市政管道开挖支护的发展需求和目前支护技术存在的不足，发明了一种刚柔复合防渗可回收支护结构的设计施工方法。本发明是在首次在基坑支护结构体系中引入机械制造和标准化生产的理念，并基于土压力理论研发而来的；在施工工艺上，通过独立设计研发的平面定位装置，将型钢支护桩的桩位精度控制在毫米级别，同时充分发挥型钢优异的力学及加工性能、高聚物材料的膨胀特性及优秀的操作工艺，实现本发明的设计目的。利用该发明可快速对基坑、边坡、市政管道沟槽等进行开挖支护，真正意义上实现并完成了基坑工程作为一个临时性工程的使命，通过对支护结构的回收，大大的降低基坑支护成本，为基坑、边坡、市政管道等的开挖支护提供了技术先进、安全可靠、经济指标优越的新方法。

本发明采取的技术方案为：

一种刚柔复合防渗可回收支护结构的设计施工方法，根据相关资料完成设计与验算工作后，进行支护结构的施工，施工过程具体包括如下步骤：

（一）型钢支护桩施工，其具体步骤如下：

（1）型钢支护桩加工：根据设计要求，在型钢支护桩的顶部、腰梁对应位置进行冠梁安装孔、腰梁安装孔的加工、后期回收用的吊装孔加工，并穿入回收钢缆。根据设计需要，型钢支护桩也可以采用钢管桩代替。

（2）型钢支护桩成孔施工：在指定地面位置，利用桩机进行型钢支护桩成孔施工，施工过程中严格控制成孔精度，包括平面定位精度和桩孔垂直度两个方面。

（3）植入型钢支护桩：利用吊车、独立设计研发的平面定位装置，精确的将型钢支护桩植入确定的桩孔正中心，满足设计的定位精度要求。

（4）桩孔回填，对桩孔采用适合地层需要的材料进行回填，以保证型钢支护桩的稳定及开挖边坡土体的稳定，回填材料可以为低标号混凝土、砂石及高分子材料。

（二）H型钢冠梁、H型钢腰梁安装，其具体步骤如下：

（1）H型钢冠梁、H型钢腰梁加工：根据基坑形状，加工桩顶H型钢冠梁、H型钢腰梁，采用机械拉弯加工工艺及打孔处理，包括冠梁安装孔、腰梁安装孔，以方便H型钢冠梁、H型钢腰梁的螺栓连接。

（2）H型钢冠梁、H型钢腰梁的拼接安装：随着基坑开挖的进行，首先采用水准仪对H型钢冠梁、H型钢腰梁的标高进行控制，紧接着用吊车对其位置进行初步固定，最后采用螺栓对H型钢冠梁、H型钢腰梁与型钢支护桩固定连接。