一种土岩二元基坑中地下工程抗浮结构体系的制作方法

1.本实用新型属于地下工程技术领域，涉及一种土岩二元基坑中地下工程抗浮结构体系，具体涉及一种地下工程坑壁扩挖牛腿抗浮结构体系，适用于土岩二元基坑中。


背景技术：

2.随着我国现代化建设的快速发展，基本建设事业蓬勃发展。房地产地下室，地铁、城际铁路和高铁地下车站，市政地下通道，人防地下空间等地下工程建设方兴未艾。我国许多城市建筑基坑广泛存在上土下岩二元地层，土岩二元基坑即是指基坑上部位于普通土层、基坑下部有较厚的中风化岩层和微风化岩层的基坑。城市建筑深基坑基本不具备放坡开挖条件，明挖基坑支护体系一般由侧向挡土结构（如地下连续墙或桩）和水平支撑（如钢支撑、钢筋混凝土支撑等内支撑或者预应力锚索支撑）共同构成。由于在坚硬岩层中施工围护结构困难，采用吊脚支护体系更经济。
3.传统外挑底板压重抗浮技术，需扩大基坑宽度，占用更多场地，导致临时用地、绿化迁移、管线改迁、交通疏解等工程数量增加、实施难度加大，增加土石方开挖和回填工程量。
4.因此，针对有抗浮需求的地下工程，有必要设计一种经济实惠的土岩二元基坑中地下工程抗浮结构体系。


技术实现要素：

5.为了克服上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种土岩二元基坑中地下工程抗浮结构体系，能够充分利用岩石抗翦能力来实现抗浮，减少或代替抗拔桩等其他抗浮工程量。
6.为实现上述目的，本实用新型的技术方案为一种土岩二元基坑中地下工程抗浮结构体系，包括围护结构和地下工程主体结构；所述围护结构的底部伸入土岩二元基坑的微风化岩层内，且所述围护结构内施工有地下工程主体结构；所述地下工程主体结构的侧墙与底板连接处的外侧设置有抗浮牛腿，所述围护结构下面的微风化岩层坑壁向外扩挖形成与所述抗浮牛腿形状相匹配的牛腿容置槽，且所述抗浮牛腿伸至所述牛腿容置槽内。
7.进一步地，所述抗浮牛腿的纵截面为梯形，且所述抗浮牛腿的顶面由所述抗浮牛腿的外侧至内侧向上倾斜。
8.更进一步地，所述抗浮牛腿的顶面与水平面之间的夹角为30
°
。
9.进一步地，所述抗浮牛腿的高为2.2m~2.579m，宽为1.0m。
10.进一步地，所述抗浮牛腿沿所述地下工程主体结构的侧墙与底板连接处的外侧连续布置或间隔布置，所述牛腿容置槽与所述抗浮牛腿一一对应。
11.进一步地，所述抗浮牛腿与所述地下工程主体结构均为钢筋混凝土结构，且所述抗浮牛腿与所述地下工程主体结构一体浇筑成型。
12.进一步地，所述围护结构为吊脚桩或吊脚墙，所述吊脚墙或所述吊脚桩的顶部设
有冠梁，底部伸入土岩二元基坑的微风化岩层内；且所述吊脚墙或所述吊脚桩底面以下的微风化岩层坑壁上设置有钢筋网喷射混凝土护面结构。
13.更进一步地，所述围护结构包括吊脚墙时，当所述吊脚墙范围存在软弱地层时，于所述吊脚墙处于软弱地层范围内的部分的内、外两侧均设置槽壁加固结构。
14.进一步地，所述围护结构为吊脚桩时，所述吊脚桩之间的坑壁上设置有钢筋网喷射混凝土护面结构。
15.进一步地，所述钢筋网喷射混凝土护面结构包括挂于坑壁上的钢筋网、喷射于所述钢筋网上的混凝土以及插入坑壁中的多排土钉，所述土钉的一端伸出坑壁并嵌入所述钢筋网中。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
17.（1）本实用新型将围护结构下面的微风化岩层坑壁向外扩挖形成牛腿容置槽，并将地下工程主体结构的侧墙与底板连接处的外侧设置的抗浮牛腿伸至牛腿容置槽内，以充分利用岩石抗翦能力来实现抗浮，减少或代替抗拔桩等其他抗浮工程量；
18.（2）本实用新型提供的土岩二元基坑中地下工程抗浮结构体系的受力明确、施工简单、节省投资、缩短工期，经济效益明显。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
20.图1为本实用新型实施例提供的土岩二元基坑中地下工程抗浮结构体系的结构示意图；
21.图中：1、围护结构，2、冠梁，3、腰梁，4、内支撑，5、土钉，6、钢筋网，7、混凝土，8、地下工程主体结构，81、底板，82、侧墙，83、中板，84、顶板，9、槽壁加固桩结构，10、微风化岩层顶面，11、抗浮牛腿，12、牛腿容置槽。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型的限制。
24.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含
地包括一个或者更多个该特征；在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
25.如图1所示，本实用新型实施例提供一种土岩二元基坑中地下工程抗浮结构体系，包括围护结构1和地下工程主体结构8；所述围护结构1的底部伸入土岩二元基坑的微风化岩层内；所述围护结构1内施工有地下工程主体结构8，所述地下工程主体结构8的侧墙82与底板81连接处的外侧设置有抗浮牛腿11，所述钢筋网喷射混凝土护面结构下面的微风化岩层坑壁向外扩挖形成与所述抗浮牛腿11形状相匹配的牛腿容置槽12，且所述抗浮牛腿11伸至所述牛腿容置槽12中并紧贴微风化岩层坑壁。本实施例将微风化岩石视为建筑材料，在围护结构1下面的微风化岩层坑壁上对应地下工程主体结构8的底板81的位置处向外局部扩挖形成牛腿容置槽12是安全、可靠的，并将地下工程主体结构的侧墙82与底板81连接处外扩做成的抗浮牛腿11伸至牛腿容置槽12以将抗浮牛腿11嵌固在岩石坑壁内，利用岩石抗翦能力来实现抗浮，减少或代替抗拔桩等其他抗浮工程量。
26.进一步地，所述抗浮牛腿11的纵截面为梯形，且所述抗浮牛腿11的顶面由所述抗浮牛腿11的外侧至内侧向上倾斜。更进一步地，所述抗浮牛腿11的顶面与水平面之间的夹角为30
°
。如图1所示，抗浮牛腿11的纵截面为直角梯形，其底边为直角边，顶边为斜边；且抗浮牛腿11的顶面与水平面之间的夹角为30
°
，以将地下水对地下工程主体结构的上浮力更多地传递到基坑外侧的稳定的微风化岩层，利用岩石抗翦使地下工程主体结构更加稳定。
27.本实施例的抗浮牛腿11的尺寸可以根据实际抗浮需求设置；作为一种实施方式，所述抗浮牛腿11的高为2.2m~2.579m，宽为1.0m。
28.进一步地，所述抗浮牛腿11沿所述地下工程主体结构8的侧墙82与底板81连接处的外侧连续布置或间隔布置，所述牛腿容置槽12与所述抗浮牛腿11一一对应。本实施例的抗浮牛腿11可以连续布置，也可以采用多个间隔布置，具体根据需要实际抗浮需求设置。
29.进一步地，所述抗浮牛腿11与所述地下工程主体结构8均为钢筋混凝土结构，且所述抗浮牛腿11与所述地下工程主体结构8一体浇筑成型。本实施例的抗浮牛腿11和地下工程主体结构8同时施工，形成一个整体，能够通过抗浮牛腿11与微风化岩层内牛腿容置槽12的配合满足地下工程主体结构8抗浮要求。
30.进一步地，所述围护结构1为吊脚桩或吊脚墙，所述吊脚墙或所述吊脚桩的顶部设有冠梁2，底部伸入土岩二元基坑的微风化岩层内，且所述吊脚墙或所述吊脚桩底面以下的吊脚部分的微风化岩层坑壁上设置有钢筋网喷射混凝土护面结构，保证坑壁的平整度，以便于地下工程主体结构8的施工。本实施例的围护结构1的底部可以设置岩肩嵌固，也可以不设置岩肩嵌固。当围护结构1的底部不设置岩肩嵌固时，即围护结构1的内侧面与钢筋网喷射混凝土护面结构的内侧面齐平，充分利用岩石的力学特性，将微风化岩石视为建筑材料，将围护结构1的底部伸入微风化岩层内并吊脚，且吊脚部分的微风化岩层竖向坑壁上设有钢筋网喷射混凝土护面结，充分利用微风化岩层坑壁自稳，结合多道内支撑4，形成安全、可靠的支护体系，基坑外轮廓线紧凑，减小施工场地占用、土方开挖和对周边环境影响，简化工序，节省投资，缩短工期。本实施例中基坑的稳定性由支护体系及坚硬岩层控制。
31.更进一步地，所述围护结构1为吊脚墙时，当所述吊脚墙范围存在软弱地层时，于所述吊脚墙处于软弱地层范围内的部分的内、外两侧均设置槽壁加固结构9。本实施例中的槽壁加固桩结构9可以采用旋喷桩、搅拌桩等。而当吊脚墙的顶部位于较好地层范围内时，
在吊脚墙顶部的内、外两侧则不需要设置槽壁加固结构9。
32.更进一步地，所述围护结构1为吊脚桩时，所述吊脚桩之间的坑壁上设置有钢筋网喷射混凝土护面结构。本实施例中围护结构1的底面以下的吊脚部分微风化岩层坑壁以及上部的吊脚桩之间的坑壁均采用挂钢筋网喷射混凝土护面，保证坑壁的平整度以便于施工主体结构的侧墙82，同时可以防止碎岩和碎土进入基坑内影响施工进度及安全。
33.更进一步地，所述围护结构1为吊脚桩时，相邻的吊脚桩之间设有桩间止水结构。本实施例可以根据基坑上部地层的实际要求，在相邻的吊脚桩之间设置桩间止水结构，提高防水效果。
34.进一步地，围护结构1的底部靠近位于土岩二元基坑内主体结构8的其中一层的中板83，且所述围护结构1的底面位于靠近围护结构1底部的一层中板83以下不少于1.5m。当主体结构8回筑施工过程中需要拆除该层中板83上方的一道内支撑4时，围护结构1的底面已嵌固到该道内支撑4下方已施做的主体结构靠近围护结构1底部的一层中板83底面以下不少于1.5m，此时，主体结构靠近围护结构1底部的一层中板83可以起到锁脚作用，不需要在围护结构1底设置预应力锚索锁脚了，消除了锁脚预应力锚索对于后期地下空间开发的地下障碍效应；围护结构1的底面具体伸至主体结构8的哪一层中板83以下可以根据实际情况确定。本实施例也可以在围护结构1底设置预应力锚索锁脚，而不采用中板83锁脚。
35.进一步地，所述钢筋网喷射混凝土护面结构包括挂于坑壁上的钢筋网6、喷射于所述钢筋网6上的混凝土7以及插入坑壁中的多排土钉5，所述土钉5的一端伸出坑壁并嵌入所述钢筋网6中。更进一步地，所述土钉5斜向下插入微风化岩层坑壁中。本实施例中土钉5的一端嵌入钢筋网混凝土结构中，另一端插入坑壁中，有效地将钢筋网混凝土结构固定于坑壁上，提高施工安全性。
36.如图1所示的地铁车站主体基坑位于广州市海珠区艺洲路，沿艺洲路东西走向布置，为两线换乘车站，两条线路的车站土建部分同步设计、同步实施，车站站台为双岛四线，标准段横断面为四层四跨结构。基坑全长276.2m，标准段基坑宽度47.1m，基坑深约34.4m。场地内岩土层从上到下依次为人工填土层、海陆交互相层淤泥层、淤泥质土层，冲
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洪积相沉积层中粗砂、岩石全风化带、强风化带、中风化带和微风化带共7大层，微风化砾岩埋深较浅。车站明挖段基坑采用明挖顺做法施工，该段基坑采用本实施例提供的围护结构1+支锚构件的支护结构体系，其中围护结构1采用1m厚吊脚墙，支锚构件采用内支撑4，共四道。吊脚墙自冠梁2的底部伸入微风化岩层内，吊脚墙底处于车站主体结构地下三层中板83底面以下1.5m处，吊脚墙高约22.6m。第一~四道内支撑4全部采用钢筋混凝土内支撑。吊脚墙底面以下的吊脚部分微风化岩面竖向坑壁高度约10.8m，紧贴车站主体结构，采用挂钢筋网喷射混凝土护面，上部土层采用φ600@450单轴搅拌桩槽壁加固。由于车站主体结构体量大，抗浮处于突出的地位。因地下一层和地下二层与地下空间广泛对接，围护结构将被广泛破除，围护结构1参与抗浮难度较大。为此在基坑底部对岩石坑壁进行扩挖，地下工程主体结构8的侧墙82与底板81连接处的外侧设置梯形的抗浮牛腿11，抗浮牛腿11的高为2.2m~2.579m，宽为1.0m，抗浮牛腿11的顶面顺坡30
°
。本站根据实际需求，充分利用岩石的力学性能，对钢筋网喷射混凝土护面结构下面的微风化岩层坑壁向外进行扩挖形成牛腿容置槽12，在底板81与侧墙82交界点处的外侧设置抗浮牛腿11，并将抗浮牛腿11伸至牛腿容置槽12内，与抗拔桩一起抗浮，满足抗浮设计要求；且节省投资、缩短工期，具有显著的技术经济
效益。
37.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。