[发明专利]一种减少悬臂桩基坑支护体系位移的基坑结构及施工方法

说明书

本发明提供一种减少悬臂桩基坑支护体系位移的基坑结构及施工方法。所述基坑结构包括围护结构采用悬臂支护桩的长条形基坑，该基坑的长边长度远大于短边长度，且深度不超过8m，所述基坑围护结构的两长边支护轴线朝向基坑外侧起拱，且起拱后的长边支护轴线由原始直线变成一条抛物线，基坑围护结构长边的悬臂支护桩沿着起拱后的长边支护轴线布置，并在基坑围护结构的四个角部分别设有加腋三角板带。本发明利用悬臂桩起拱，将基坑长边中部荷载传递到角部，不仅能够改善支护结构的受力机理，有效的限制长条形基坑长边中部因时空效应而产生的过大位移，提高支护结构可靠性，还能够不增加多余支护结构，节省大量工期。

技术领域

本发明涉及基坑支护工程领域，具体涉及一种减少悬臂桩基坑支护体系位移的基坑结构及施工方法。

技术背景

伴随着快速发展中国城镇化进程，城市中可利用的土地越来越少，地下室基坑边线与用地边线之间的距离越来越紧张，在一般情况下，不能随意占用用地红线外的地下空间，因此基坑产生较大变形时，相对而言对周边建构筑物的影响更大。如何解决这一问题，成为了基坑支护工程领域的新课题。在这样的形势下，基坑支护受到场地或周边环境的制约，不能使用放坡开挖，支护结构不能够使用锚索、土钉等构件，而悬臂桩挡土结构能够适应有限支护空间，并且达到控制位移和维护基坑稳定性的效果，因此悬臂桩支护结构成为了攻克这一难题的有效方法。

一般而言，当基坑周边环境条件较为简单，基坑开挖深度不深，①主体结构为一地下室基坑顶无放坡空间时；②主体结构为两层地下室基坑顶有放坡空间时，可以选择悬臂桩支护体系，悬臂桩悬臂高度在4m到6m之间。

在绝大多数情况下，悬臂桩支护结构能够较好的控制基坑侧壁的位移，但是在一些特殊平面形状的基坑支护中，例如基坑长边长度远大于短边长长度的基坑，悬臂桩支护结构对于基坑长边的位移控制是不足的，因为基坑具有时空效应，基坑开挖后长边中部的位移最大，若中部有重要建筑、道路、管线等建构筑物，会产生不利影响。特别是在软土地区的基坑，在基坑开挖后，悬臂桩的位移主要靠被动区土体抗力限制，如果再遇到基坑底泡水情况，悬臂桩的位移将会难以控制。然而在基坑设计计算中，按照每延米取计算段，因此无法考虑时空效应。即使剖面计算能够通过，但是由于基坑现场施工做不到进度、质量的同时把控，施工过程中基坑位移总是超出计算值很多，所以仍需考虑基坑开挖后期的位移问题。在这种情况下，有以下三种解决方案可供选用：(1)当基坑周边环境允许时，可以在冠梁上施工一排锚索以达到控制悬臂桩位移的目的；(2)当基坑周边环境不允许时，可采用双排桩支护方案；(3)当基坑周边环境不允许、土层抗剪强度第且基坑开挖深度偏大时，可采用内支撑支护方案。

然而，桩锚方案虽然对悬臂桩位移限制较好，但是施工工期长，面临锚索穿越红线问题，并且受到土层地质条件限制，如果填土较厚，也无法限制悬臂桩位移；双排桩方案虽然对悬臂桩位移限制较好，但是造价高，工期长，不具备经济性；内支撑方案虽然对悬臂桩位移限制较好，但是施工工期长，造价高，并且会影响主体结构施工。本发明在这样的背景下，针对长边长度远大于短边长度且深度不超过8m的基坑，提出了一种减少悬臂桩支护体系位移的结构及方法，利用悬臂桩起拱，将基坑长边中部荷载传递到角部，从而达到减小基坑长边悬臂桩位移的效果，同时该方法不需要借助其他支护结构，只需要在角部加腋，具有非常明显的经济性。

发明内容

本发明根据现有支护方案的不足提供一种减少悬臂桩基坑支护体系位移的基坑结构及施工方法，本发明既可以利用悬臂桩的起拱有效控制基坑长边悬臂桩的位移，又可以利用基坑角部加腋来抵御传递的集中应力，可以大大降低悬臂桩支护体系中悬臂桩出现位移的情况。

为了达到上述技术目的，本发明提供了一种减少悬臂桩基坑支护体系位移的基坑结构；所述基坑结构包括围护结构采用悬臂支护桩的长条形基坑，该基坑的长边长度远大于短边长度，且深度不超过8m，所述基坑围护结构的两长边支护轴线朝向基坑外侧起拱，且起拱后的长边支护轴线由原始直线变成一条抛物线，基坑围护结构长边的悬臂支护桩沿着起拱后的长边支护轴线布置，并在基坑围护结构的四个角部分别设有加腋三角板带。