一种适用于软弱下卧层的基坑施工方法与流程

本发明涉及岩土工程技术领域，具体涉及一种适用于软弱下卧层的基坑施工方法。

背景技术：

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

在综合管廊、电力隧道、雨水箱涵等地下管沟类工程的建设中，有时会遇到地基含有深厚软弱下卧层的情景。此时进行深基坑开挖时，不仅需要进行地基处理，基坑的支护也是工程的一个难点。发明人发现，目前基坑支护和地基处理往往分别进行设计，在遭遇深厚软弱下卧层时，由于软弱下卧层的各种物理力学指标较弱，抗剪和抵抗侧向变形能力差，先进行的基坑支护设计需要穿过软弱下卧层伸入其下方的坚硬稳定土层中，施工费用往往较高，基坑开挖后再进行的下一步地基处理，硬化深厚软弱下卧层。

技术实现要素：

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种适用于软弱下卧层的基坑施工方法，能够统筹考虑基坑支护和地基处理，支护效果好，减少施工费用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明的实施例提供了一种适用于软弱下卧层的基坑施工方法，包括以下步骤：

在待开挖基坑的边界位置处施工防水帷幕，在防水帷幕的内侧施工支护桩，防水帷幕和支护桩深入软弱下卧层；

沿待开挖基坑纵向施工多道垂直于基坑开挖纵向的地下连续墙，地下连续墙底部深入软弱下卧层，在相邻地下连续墙之间施工多个复合地基桩；

在支护桩内侧施工多个加强柱，加强柱嵌固在地下连续墙与支护桩之间，加强柱的底端深入软弱下卧层。

基坑开挖，开挖至第一设定深度。

结合第一方面，本发明的实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，基坑开挖至第二设定深度后，在多个加强柱上施工锚固件，锚固件施工完成后，继续开挖至第一设定深度。

结合第一方面，本发明的实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，所述锚固件采用锚杆或锚索。

结合第一方面，本发明的实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，所述地下连续墙顶面的深度等于第一设定深度。

结合第一方面，本发明的实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，所述复合地基桩设置多排，相邻排的复合地基桩错开设置。

结合第一方面，本发明的实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，所述防水帷幕采用咬合浆喷桩或粉喷桩。

结合第一方面，本发明的实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，所述支护桩采用拉森钢板桩或钢管桩。

结合第一方面，本发明的实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，所述地下连续墙由浆喷桩或粉喷桩或水泥搅拌桩咬合施工形成。

结合第一方面，本发明的实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，基坑开挖至第一设定深度后，铺设褥垫层，直至开挖的基坑深度达到所需要的设计深度。

结合第一方面，本发明的实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，所述褥垫层的厚度为25cm-35cm。

本发明的有益效果：

本发明的基坑施工方法，统筹考虑了地基加固和支护结构的施工，利用地基加固形成的地下连续墙和其间的基桩对地基进行加固，满足了地基承载力及变形的要求。同时利用地下连续墙能够对加强柱、支护桩及防水帷幕构成的支护结构进行嵌固，对支护结构提供了可靠的压力，保证了基坑支护结构的牢固性，使得支护结构无需穿过软弱下卧层，极大的降低了施工费用。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本发明实施例1施工方法流程图；

图2为本发明实施例1施工立面示意图；

图3为本发明实施例1施工平面示意图；

其中，1.地面，2.防水帷幕，3.支护桩，4.作业面，5.地下连续墙，6.复合地基桩，7.加强柱，8.腰梁，9.锚固件，10.褥垫层，11.软弱下卧层。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

正如背景技术所介绍的，现有基坑施工时地基处理和基坑支护分开设计，当存在深厚软弱下卧层时，基坑支护施工费用较高，针对上述问题，本申请提出了一种适用于软弱下卧层的基坑施工方法。

本申请的一种典型实施方式实施例1中，如图1-图3所示，一种适用于软弱下卧层的基坑施工方法，包括以下步骤：

步骤1：在地面1上待开挖基坑的边界位置处施工支护结构，所述支护结构包括沿基坑边界设置的防水帷幕2及位于防水帷幕内侧的支护桩3，所述防水帷幕采用咬合浆喷桩或咬合粉喷桩，所述支护桩采用钢管桩或拉森钢板桩，防水帷幕和支护桩底端深入软弱下卧层中，深入的深度本领域技术人员可根据实际需要进行选择，防水帷幕的深入深度能够达到基坑防渗要求，支护桩作为基坑的柔性支撑，所述防水帷幕和支护桩的施工方法采用现有施工方法即可，在此不进行详细叙述，所述防水帷幕和支护桩用于对基坑进行支护。

步骤2：对地基进行处理，根据计算，利用施工机械设备沿待开挖基坑纵向间隔设定距离施工多道地下连续墙5，所述地下连续墙由浆喷桩或粉喷桩或水泥搅拌桩咬合施工形成，相邻排地下连续墙之间的距离根据实际工况进行设定，所述地下连续墙的底部深入软弱下卧层11中，伸入深度本领域技术人员根据软弱下卧层的厚度进行设置，进行强化处理的地下连续墙的顶面深度为第一设定深度，所述地下连续墙作为基坑支护的底部支撑框架。

浆喷桩或粉喷桩或水泥搅拌桩的咬合施工方法采用现有施工方法即可，在此不进行详细叙述。

在相邻排的地下连续墙之间施工多个复合地基桩6，复合地基桩也设置多排，且相邻排的复合地基桩错开设置，复合地基桩能够同地下连续墙共同作用，对开挖的基坑的地基进行加固，保证下一步开挖的安全性。

相邻排复合地基桩距离及同一排中相邻复合地基桩之间的距离根据实际工况进行确定，复合地基桩不宜布置过于密集，避免地下连续墙的挤坏。

步骤3：在支护桩内侧施工多根加强柱7，所述加强柱采用型钢制成，所述立柱的底端伸入软弱下卧层中，加强柱所在的垂直平面为地下连续墙所在的垂直平面，加强柱底端嵌固在支护桩与地下连续墙之间，形成竖向钢框架支撑，保证了由防水帷幕和支护桩构成的支护结构的牢固性。

步骤4：开始对基坑进行开挖，当基坑深度大于设定值时，利用开挖机械设备将基坑开挖至第二设定深度，形成作业面，将多根立柱的内侧面与腰梁8焊接固定，所述腰梁可采用型钢制成，将腰梁与多个加强柱焊接固定，然后施工锚固件，本实施例中，所述锚固件9采用现有的锚杆或锚索，所述锚固件穿过腰梁、立柱、支护桩及防水帷幕并伸入土体中，所述锚固件的施工方法采用现有施工方法，在此不进行详细叙述，通过施工锚杆或锚索，能够进一步增强基坑支护能力。

本实施例中，当支护桩为钢管桩时，所述锚固件两侧的支护桩可采用钢管混凝土桩。

锚杆(索)对支护结构的作用应按下式确定：

fh＝kr(vr-vr0)+ph

fh──挡土构件计算宽度内的弹性支点水平反力(kn)；

kr──计算宽度内弹性支点刚度系数(kn/m)；

vr──挡土构件在支点处的水平位移值(m)；

vr0──设置支点时，支点的初始水平位移值(m)；

ph──挡土构件计算宽度内的法向预加力(kn)

es──锚杆杆体的弹性模量(kpa)；

ec──锚杆的复合弹性模量(kpa)；

ap──锚杆杆体的截面面积(m2)；

a──锚杆固结体的截面面积(m2)；

lf──锚杆的自由段长度(m)；

la──锚杆的锚固段长度(m)；

em──锚杆固结体的弹性模量(kpa)。

因已进行了地基加固处理，因此可不进行整体稳定性、抗隆起稳定性验算。

锚杆或锚索应符合下式，满足嵌固稳定性的要求。

kcm──嵌固稳定安全系数；

eak、epk──基坑外侧主动土压力、基坑内侧被动土压力合力的标准值(kn)；

za1、zp1──基坑外侧主动土压力、基坑内侧被动土压力合力作用点至挡土构件底端的距离(m)

通过计算可以看出，可以通过调整地下连续墙形式的浆喷桩的排距、锚杆(索)的数量、预应力大小，排桩的直径来寻求某一特定条件下的软弱下卧层的基坑支护的最优解，并在各连续墙之间进行复合地基处理，联合地下连续墙共同承担上部荷载。

步骤5：利用施工机械对基坑继续开挖，直至开挖至地下连续墙的顶面位置即第一设定深度，地下连续墙的顶面深度大于所需要的基坑设定深度30cm，开挖完成后，铺设30cm后的褥垫层10，使得基坑达到所需要的设计深度，完成了基坑的施工。

采用本实施例的施工方法，统筹考虑了地基加固和支护结构的施工，利用地基加固形成的地下连续墙和其间的基桩对地基进行加固，满足了地基承载力及变形的要求。同时利用地下连续墙能够对加强柱、支护桩及防水帷幕构成的支护结构进行嵌固，对支护结构提供了可靠的压力，保证了基坑支护结构的牢固性，使得支护结构无需穿过软弱下卧层，极大的降低了施工费用。

本实施例的另一种实施方式中，当所需要开挖的基坑设计深度小于设定值，步骤3完成后，可直接利用施工设备开挖至第一设定深度，然后铺设褥垫层。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。