无内支撑的软土基坑支护方法与流程

本发明涉及土木工程领域中基坑支护方法，具体涉及一种无内支撑的软土基坑支护方法。

背景技术：

在软土中的基坑，当开挖深度大于7m以上，就需要采用内支撑抵挡作用在竖向支护体上的土压力，这是一种被动支撑作用。内支撑系统由立柱桩、立柱及水平向支撑梁系构成，这增加了工程造价，降低了基坑内的出土效率。另外，随着地下结构的施工，内支撑亦需要逐层拆除，给环境带来影响，亦干扰地下结构的施工。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提出一种软土地基上无内支撑的基坑支护方法；

为解决上述技术问题，本发明提出一种无内支撑的软土基坑支护方法，包括以下步骤：

s1、设置竖向体ⅰ与竖向体ⅱ：

在拟开挖侧设置竖向体ⅰ，竖向体ⅰ的长度为l1，在基坑外侧设置竖向体ⅱ，竖向体ⅱ的长度为l2；

注：上述外侧指软土基坑外侧，即软土基坑位于竖向体ⅰ与竖向体ⅱ内侧。竖向体ⅰ与竖向体ⅱ相平行。

所述竖向体ⅰ与竖向体ⅱ顶端均与地面平齐，且l2小于等于l1

s2、设置支墩；

所述支墩位于竖向体ⅰ一侧(竖向体ⅰ1另一侧为斜撑件、斜拉件、水平件)，其顶部与基坑开挖面平(即与基坑坑底平)；

所述支墩沿基坑长度方向连续设置。

s3、设置斜撑件组件：

所述斜撑件组件由至少两个沿基坑长度方向依次设置的斜撑件构成；

所述斜撑件的顶端与竖向体ⅱ的顶端在地面相接，斜撑件的底端与竖向体ⅰ相接，且斜撑件的底端位于基坑开挖面的下方；

s4、设置斜拉件组件：

所述斜拉件组件由与步骤s3中斜撑件一一对应的斜拉件构成；

所述斜拉件的顶端与竖向体ⅰ的顶端相接，斜拉件与竖向体ⅱ相交，相交点为a；

所述相交点a位于基坑开挖面下方；

所述斜拉件伸出其相交点a的长度为a3；

所述斜撑件与斜拉件相交于b点；

s5、设置n层水平件组件：

从地面向下开挖深度为h的基坑，在开挖的同时，从距离地面a4深度处，从上至下依次设置n层水平件组件；

第n层水平件组件位于基坑开挖面上方，与基坑开挖面的距离为a5；

作为本发明无内支撑的软土基坑支护方法的改进：

所述步骤s5设置水平件组件的具体步骤如下：

5.1、设置第一层水平件组件：

于地面向下开挖第一层土，开挖深度为a4+0.5m；在a4深度处，设置第一层水平件组件；

5.2、设置第k层水平件组件，n≥k≥2：

于第k-1层的开挖深度再向下开挖第k层土，开挖深度为s2；在a4+(k-1)s2深度处，设置第k层水平件组件；

重复上述步骤，直至k＝n(即，将n层水平件组件设置完成)；

5.3、于第n层的开挖深度再向下开挖a5-0.5m深度，基坑开挖完毕。

作为本发明无内支撑的软土基坑支护方法的进一步改进：

每层水平件组件由至少两根沿基坑长度方向依次设置的水平件构成，水平件之间的水平间距为s3；

所述水平件与相交于点b的斜撑件和斜拉件于水平面上交错设置；

所述斜撑件之间的水平间距为s3，斜拉件之间的水平间距为s3；

所述水平件与其相邻的斜撑件之间的水平间距为s4。

所述s3为1.0m～2.0m；

所述s4为0.5s3。

作为本发明无内支撑的软土基坑支护方法的进一步改进：

所述步骤s1中竖向体ⅰ与竖向体ⅱ相平行，其水平距离为s1，s1为(0.5～1.0)h；

所述竖向体ⅰ的长度l1为(1.5～2.5)h；

所述竖向体ⅱ的长度l2为1.2h～l1；

所述步骤s2中支墩的宽度为b，高度为h；

所述b为(0.8～1)h，h取(0.6～0.8)h；

作为本发明无内支撑的软土基坑支护方法的进一步改进：

所述斜撑件与基坑开挖面的距离为a1；

所述相交点a与基坑开挖面的距离为a1，与竖向体ⅱ底端的距离为a2，

当(0.2～0.3)h小于2m时，a1取2m；当(0.2～0.3)h大于等于2m时，a1取(0.2～0.3)h；

所述a2不小于2.0m，a3不小于5.0m；

作为本发明无内支撑的软土基坑支护方法的进一步改进：

所述a4为1.0～1.5m，s2为1.0～2.0m；

作为本发明无内支撑的软土基坑支护方法的进一步改进：

所述a5＝h-a4-(n-1)×s2，n是水平件层数，且1.0m≤a5≤1.5m；

作为本发明无内支撑的软土基坑支护方法的进一步改进：

所述竖向体ⅰ、竖向体ⅱ、斜拉件和水平件均由水泥土、土工加筋材料、型钢、钢绞线或钢筋混凝土中至少一种材料构建而成；

所述竖向体ⅰ为连续的墙体或分离的桩体；

所述竖向体ⅱ为连续的墙体或分离的桩体；

所述斜撑件由水泥土、型钢、钢绞线或钢筋混凝土中至少一种材料构建而成；

所述支墩为由水泥土构建而成的连续的墙体。

针对现有技术，本发明的技术优势是：

本发明提供了软土地基上无内撑的基坑支护方法，解决了软土中的深基坑需要设置内支撑的技术问题，取消了传统支护方法的内支撑部分，降低工程造价、提高施工效率，亦对环境影响较小，消除基坑支护对地下结构部分施工的干扰。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1为采用本发明无内支撑的软土基坑支护方法所构建结构的俯视示意图。

图2是图1在a-a剖视状态下的局部示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。

实施例1、无内支撑的软土基坑支护方法，如图1和2所示，在软土地层7内，开挖深度为h的基坑，包括依次进行的以下步骤：

s1、按照施工的实际需要设置竖向体ⅰ1与竖向体ⅱ2：

在拟开挖侧设置竖向体ⅰ1，竖向体ⅰ1的长度为l1，在外侧设置竖向体ⅱ2，竖向体ⅱ2的长度为l2；

注：上述外侧指软土基坑外侧，即软土基坑位于竖向体ⅰ1与竖向体ⅱ2内侧。

竖向体ⅰ1与竖向体ⅱ2的顶端均与地面9平齐，且l2小于等于l1，竖向体ⅰ与竖向体ⅱ相平行，其水平距离为s1。

l1取(1.5～2.5)h，l2取(1.2h～l1)，s1取(0.5～1.0)h。

注：竖向体ⅰ1与竖向体ⅱ2为采用水泥土、土工加筋材料、型钢、钢绞线或钢筋混凝土等材料中的至少一种所构建的连续的墙体或分离的桩体；

s2、设置支墩5：

支墩5位于竖向体ⅰ1一侧(竖向体ⅰ1另一侧为斜撑件3、斜拉件4、水平件6)，其顶部与基坑坑底平，即与基坑开挖面8平，支墩5沿基坑长度方向连续设置，支墩5高度为h，宽度为b，长度与基坑长度相同；

支墩5通常采用水泥土构建而成，本实施例中支墩5为水泥土所构成的连续的墙体。

b取(0.8-1)h，h取(0.6-0.8)h。

s3、设置斜撑件组件：

斜撑件组件由至少两个沿基坑长度方向依次设置的斜撑件3构成；

每个斜撑件3的顶端与竖向体ⅱ2的顶端在地面9相接，底端与竖向体ⅰ1相接，且每个斜撑件3的底端位于基坑开挖面8下方，与基坑开挖面8距离为a1；

当(0.2～0.3)h小于2m时，a1取2m；当(0.2～0.3)h大于等于2m时，a1取(0.2～0.3)h。

斜撑件3之间的水平间距为s3。

s3可取1.0m-2.0m。

注：斜撑件3可根据实际需要采用水泥土、型钢、钢绞线、钢筋混凝土等材料中的至少一种构建而成。

s4、设置斜拉件组件：

斜拉件组件由与上述斜撑件3一一对应的斜拉件4构成；

每个斜拉件4的顶端与竖向体ⅰ1的顶端相接；每个斜拉件4与竖向体ⅱ2于a点相交，且斜拉件4伸出其相交点a的长度为a3；相交点a在基坑开挖面8以下，与基坑开挖面8的距离为a1，与竖向体ⅱ2底端的距离为a2(即，竖向体ⅱ2在交点a以下长度为a2)；

同时每个斜拉件4与其相对应的斜撑件3于b点相交；斜拉件4之间的水平间距为s3；

a2不小于2.0m，a3不小于5.0m。

注：斜拉件4可根据实际需要采用水泥土、土工加筋材料、型钢、钢绞线、钢筋混凝土等材料中的至少一种构建而成。

s5、设置n层水平件组件：

每层水平件组件由至少两根沿基坑长度方向依次设置的水平件6构成，且水平件6之间的水平间距为s3；s3可取1.0m-2.0m；

水平件6与相邻的斜拉件4之间的水平间距是s4，s4取0.5s3(水平件6与相邻的斜撑件3的水平间距也为s4)。

从上至下设置n层水平件组件的步骤如下：

5.1、于地面9向下开挖第一层土，开挖深度为a4+0.5m。在a4深度处，设置第一层水平件组件；a4可取1.0～1.5m。

水平件6可根据实际需要采用水泥土、土工加筋材料、型钢、钢绞线、钢筋混凝土等材料中的至少一种构建而成。

5.2、于步骤5.1的基础上向下开挖第二层土，开挖深度为s2。在a4+s2深度处，设置第二层水平件组件；

s2可取(1.0-2.0)m；

5.3、于步骤5.2的基础上向下开挖第三层土，开挖深度为s2。在a4+s2+s2深度处，设置第三层水平件组件；

5.4、按照上述步骤依次开挖到第n层水平件组件下0.5m处，在a4+(n-1)s2处设置第n层水平件组件；

5.5、再向下开挖a5-0.5m深度，基坑开挖完毕。

a5＝h-a4-(n-1)×s2，n是水平件层数，a5范围1.0m-1.5m。

实验1、按照实施例1所述方法，进行如下实验：

软土地层7内开挖基坑深度h＝7m；

斜撑件3的底端与基坑开挖面距离a1＝2m，即，斜拉件4与竖向体ⅱ2的相交点a距离基坑开挖面8的距离a1＝2m；

斜拉件4在相交点a以外的长度a3＝5m；

第一层水平杆组件距离地面9的深度a4＝1m；

设置最下一层水平杆组件后继续开挖的深度a5＝1.2m；

每层水平杆组件之间的距离(竖直距离)s2＝1.2m；

斜撑件3之间的水平间距s3＝1.5m，即，斜拉件4之间的水平间距s3＝1.5m，同层水平杆组件之间的水平间距s3＝1.5m；

斜撑件3与相邻水平件6之间的水平间距s4＝0.75m，即，斜拉件4与相邻水平件6之间的水平间距s4＝0.75m。

一、开挖侧竖向体ⅰ1长度l1＝2.5h＝17.5m。

二、外侧竖向体ⅱ2长度l2＝1.8h＝12.6m。

三、竖向体ⅰ1与竖向体ⅱ2的水平距离s1＝0.8h＝5.6m。

四、支墩5宽度b＝0.8h＝5.6m。

五、支墩5高度h＝0.8h＝5.6m。

六、斜撑件3底端到基坑开挖面8距离a1＝2m。

七、竖向体ⅱ2在交点a以下长度a2＝l2-h-a1＝12.6-7-2＝3.6m，大于2m。

八、斜拉件4在交点a外的长度a3＝5m。

九、第一层水平杆组件到地面9距离a4＝1m。

十、水平件6之间竖向距离s2＝1.2m。

十一、最下一层水平杆组件到基坑开挖面8距离a5＝1.2m。

十二、水平杆组件层数n＝(h-a4-a5)/s2+1＝(7-1-1.2)/1.2+1＝5。

十三、水平件6之间水平距离s3＝1.5m。

水平件6与相邻斜撑件3之间水平距离s4＝0.5s3＝0.5*1.5＝0.75m。

按照gb50497-2009“建筑基坑工程监测技术规范”进行监测，本实验所建立的支护结构满足基坑的变形及稳定性要求。

实验2、按照实施例1所述方法，进行如下实验：

软土地层7内开挖基坑深度h＝8m；

斜撑件3的底端与基坑开挖面距离a1＝2m，即，斜拉件4与竖向体ⅱ2的相交点a距离基坑开挖面8的距离a1＝2m；

斜拉件4在相交点a以外的长度a3＝5m；

第一层水平杆组件距离地面9的深度a4＝1m；

设置最下一层水平杆组件后继续开挖的深度a5＝1m；

每层水平杆组件之间的距离(竖直距离)s2＝1.2m；

斜撑件3之间的水平间距s3＝1.5m，即，斜拉件4之间的水平间距s3＝1.5m，同层水平杆组件之间的水平间距s3＝1.5m；

斜撑件3与相邻水平件6之间的水平间距s4＝0.75m，即，斜拉件4与相邻水平件6之间的水平间距s4＝0.75m。

一、开挖侧竖向体ⅰ1长度l1＝2.5h＝20m。

二、外侧竖向体ⅱ2长度l2＝1.6h＝12.8m。

三、竖向体ⅰ1与竖向体ⅱ2的水平距离s1＝0.8h＝6.4m。

四、支墩5宽度b＝0.8h＝6.4m。

五、支墩5高度h＝0.8h＝6.4m。

六、斜撑杆3底端到基坑开挖面8距离a1＝2m。

七、竖向体ⅱ2在交点a以下长度a2＝l2-h-a1＝12.8-8-2＝2.8m，大于2m。

八、斜撑杆4在交点a外的长度a3＝5m。

九、第一层水平杆组件到地面9距离a4＝1m。

十、水平件6之间竖向距离s2＝1.2m。

十一、最下一层水平杆组件到基坑开挖面8距离a5＝1m。

十二、水平杆组件层数n＝(h-a4-a5)/s2+1＝(8-1-1)/1.2+1＝6。

十三、水平件6之间水平距离s3＝1.5m。

水平件6与相邻斜撑件3之间水平距离s4＝0.5s3＝0.5*1.5＝0.75m。

按照gb50497-2009“建筑基坑工程监测技术规范”进行监测，本实验所建立的支护结构满足基坑的变形及稳定性要求。

实验3、按照实施例1所述方法，进行如下实验：

软土地层7内开挖基坑深度h＝10m；

斜撑件3的底端与基坑开挖面距离a1＝2m，即，斜拉件4与竖向体ⅱ2的相交点a距离基坑开挖面8的距离a1＝2m；

斜拉件4在相交点a以外的长度a3＝8m；

第一层水平杆组件距离地面9的深度a4＝1m；

设置最下一层水平杆组件后继续开挖的深度a5＝1.3m；

每层水平杆组件之间的距离(竖直距离)s2＝1.1m；

斜撑件3之间的水平间距s3＝1.5m，即，斜拉件4之间的水平间距s3＝1.5m，同层水平杆组件之间的水平间距s3＝1.5m；

斜撑件3与相邻水平件6之间的水平间距s4＝0.75m，即，斜拉件4与相邻水平件6之间的水平间距s4＝0.75m。

一、开挖侧竖向体ⅰ1长度l1＝2.5h＝25m。

二、外侧竖向体ⅱ2长度l2＝2.5h＝25m。

三、竖向体ⅰ1与竖向体ⅱ2的水平距离s1＝0.8h＝8m。

四、支墩5宽度b＝0.8h＝8m。

五、支墩5高度h＝0.8h＝8m。

六、斜撑杆3底端到基坑开挖面8距离a1＝2m。

七、竖向体ⅱ2在交点a以下长度a2＝l2-h-a1＝25-10-2＝13m，大于2m。

八、斜撑杆4在交点a外的长度a3＝8m。

九、第一层水平杆组件到地面9距离a4＝1m。

十、水平件6之间竖向距离s2＝1.1m。

十一、最下一层水平杆组件到基坑开挖面8距离a5＝1.3m。

十二、水平杆组件层数n＝(h-a4-a5)/s2+1＝(10-1-1.3)/1.1+1＝8。

十三、水平件6之间水平距离s3＝1.5m。

水平件6与相邻斜撑件3之间水平距离s4＝0.5s3＝0.5*1.5＝0.75m。

按照gb50497-2009“建筑基坑工程监测技术规范”进行监测，本实验所建立的支护结构满足基坑的变形及稳定性要求。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。