专利名称：一种采用树根桩及桩侧挤密注浆的系统及设计方法
技术领域：
本发明涉及一种基坑施工技术领域，尤其涉及一种采用树根桩及桩侧挤密注浆保护基坑周边建筑的系统和设计方法。
背景技术：
随着城市建设的快速发展，在城市建设中遇到了大量的深基坑工程。许多深基坑工程周边邻近房屋建筑或其他市政设施，有些甚至是文物保护建筑。这些建筑中有些为砖木或砖混结构的民用住宅，其基础形式多为天然地基上的大放脚基础，对地基土的沉降、位移非常敏感；还有一些建筑为重要的市政设施，其对地基基础的沉降或差异沉降控制要求非常高。因此，市区中的深基坑开挖施工过程中必须采取有效的措施控制开挖卸载引起的周边土体沉降变形，避免基坑变形过大导致周边建筑沉陷、开裂甚至破坏。目前，采用常规隔离桩技术保护基坑周边设施的方法得到了一定的应用，即仅设置隔离桩，而不进行桩侧注浆的方法。但当基坑开挖已经造成周边设施沉降变形过大时，常规隔离桩技术便失去效果；另外，当基坑周边被保护的设施采用桩基础时，也有采用在隔离桩外侧(即远离基坑侧)注浆加固的保护方式，但该方法不适用于浅基础设施，因为桩外侧注浆的主要目的是提高被保护设施桩基的侧壁摩阻力，提高其桩基础抗变形能力，而浅基础设施下直接注浆反而会导致建筑物不均勻上抬，造成隆起破坏。综上所述，提供一种能够针对基坑周边浅基础建筑设施的保护系统和设计方法是本领域技术人员的一个重要技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用树根桩及桩侧挤密注浆系统及设计方法，用以保护基坑周边建筑，通过设置树根桩及桩侧挤密注浆，能够有效减小基坑施工对周边建筑的扰动，减小周边建筑的沉降和变形。为了达到上述的目的，本发明采用如下技术方案—种采用树根桩保护基坑周边建筑的系统，包括树根桩、挤密注浆和注浆设施，所述树根桩密贴排列设置于基坑和周边建筑之间，所述树根桩底部穿过所述基坑和周边建筑之间的土体滑动区并嵌入土体滑动区下部的土体层，所述基坑从上至下间隔设置若干道支撑，所述挤密注浆通过注浆设施设置于树根桩的靠近基坑侧，且每道挤密注浆的深度分别位于基坑的上方第二道支撑以下的的相应支撑深度处。优选地，在上述的采用树根桩保护基坑周边建筑的系统中，所述树根桩靠近所述周边建筑。优选地，在上述的采用树根桩保护基坑周边建筑的系统中，所述树根桩的平面布置形式采用拱形，拱顶指向周边建筑。本发明还公开了一种采用树根桩及桩侧挤密注浆设计方法，包括如下步骤首先，在基坑和周边建筑之间密贴排列设置树根桩，且所述树根桩穿过基坑和周边建筑之间的土体滑动区并嵌入土体滑动区下部稳定的土层；然后，开始开挖基坑，从上方第二道支撑起，基坑每一道支撑施工完成后，都进行一次挤密注浆，所述挤密注浆设置于树根桩的靠基坑侧，且所述挤密注浆的深度位于刚施工完成的支撑深度处。优选地，在上述的采用树根桩及桩侧挤密注浆设计方法中，在挤密注浆施工时，采取信息化施工，实时观测周边建筑的变形，当周边建筑变形或变形发展速率满足设计要求后，方可停止注浆并进行下一层土方开挖施工。优选地，在上述的在上述的采用树根桩及桩侧挤密注浆设计方法中，所述树根桩靠近所述周边建筑。优选地，在上述的采用树根桩及桩侧挤密注浆设计方法中，所述树根桩的平面布置形式采用拱形，拱顶指向周边建筑。本发明提供的采用树根桩及桩侧挤密注浆保护基坑周边建筑的系统和方法，主要有以下效果1、通过将树根桩设置于基坑和周边建筑之间，且所述树根桩穿过所述基坑和周边建筑之间的土体滑动区并嵌入土体滑动区下部的土体层，树根桩主要承受开挖施工引起的侧向土压力和地基差异沉降产生的摩阻力，并且，树根桩在一定程度上可以减少作用在围护结构上的土压力，当土体产生滑移变形时，树根桩通过提高滑移面的抗剪能力以及桩身提供的桩侧阻力和刚度以限制桩后土体的变形发展，减小桩后被保护建筑设施(即周边建筑)的沉降和变形。2、采用树根桩内侧(靠近基坑侧)的挤密注浆，且所述挤密注浆深度相应于各道支撑深度(即相应于基坑每层土方开挖导致的周边土体变形最大的位置)，能够有效减少树根桩的侧向变形，进而控制树根桩外侧建筑设施的沉降变形。3、树根桩密贴排列，能够将注浆压力均勻扩散至被保护建筑设施下的地基土中， 可以避免直接在地基中注浆造成的被保护建筑设施不均勻上抬隆起。总之，本发明通过设置树根桩及桩侧挤密注浆，能够有效减小基坑施工对周边建筑的扰动，减小周边建筑的沉降和变形。
本发明的采用树根桩及桩侧挤密注浆保护基坑周边建筑的系统和设计方法由以下的实施例及附图给出。图1是本发明实施例的基坑工程剖视图；图2是本发明实施例的树根桩布置示意图；图3是树根桩和挤密注浆的作用机理图。图中，1-基坑、2-周边建筑、3-树根桩、4-土体滑移面、5-注浆设施、6-挤密注浆、 7-支撑。
具体实施例方式以下将对本发明的采用树根桩及桩侧挤密注浆保护基坑周边建筑的系统和方法作进一步的详细描述。
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下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例， 应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须作出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步的说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。请参阅图1至图3，这种采用树根桩保护基坑周边建筑的系统，设置于基坑和周边建筑之间，其包括若干树根桩3、若干挤密注浆6和若干注浆设施5，所述树根桩3密贴排列设置于基坑1和周边建筑2 (即被保护建筑设施)之间，所述树根桩3尽量靠近周边建筑2， 所述树根桩3底部穿过所述基坑1和周边建筑2之间的土体滑动区(图1中的土体滑移面 4上方的土体区域是土体滑动区)并嵌入土体滑动区下部的土体层，所述基坑1从上至下间隔设置若干道支撑7，所述挤密注浆6通过注浆设施5设置于树根桩3的靠近基坑侧，且每道挤密注浆6的深度分别位于基坑1的上方第二道支撑7以下的相应支撑7处。请继续参阅图1至图3，本实施例的采用树根桩及桩侧挤密注浆设计方法，包括如下步骤首先，在基坑1和周边建筑2之间密贴排列设置树根桩3，所述树根桩3靠近周边建筑2，且所述树根桩3穿过基坑1和周边建筑2之间的土体滑动区4并嵌入土体滑动区4 下部稳定的土层；
然后，开始开挖基坑1，从上方第二道支撑7起(也就是说，除位于最上面的第一道支撑7以外)基坑1每一道支撑7施工完成后，都进行一次挤密注浆，所述挤密注浆6设置于树根桩3的靠基坑1侧，且所述挤密注浆6的深度位于刚施工完成的支撑7深度处。一方面，由于将树根桩3设置于基坑1和周边建筑2之间，且所述树根桩3穿过所述基坑1和周边建筑2之间的土体滑动区并嵌入土体滑动区下部的土体层，树根桩3主要承受基坑1开挖施工引起的侧向土压力和地基差异沉降产生的摩阻力，并且，树根桩3在一定程度上可以减少作用在基坑1的围护结构上的土压力，当土体产生滑移变形时，树根桩3 通过提高滑移面4的抗剪能力以及桩身提供的桩侧阻力和刚度以限制桩后土体的变形发展，从而减小桩后被保护建筑设施的沉降和变形。另一方面，在树根桩3内侧(靠近基坑侧)设置挤密注浆6，且所述挤密注浆6深度相应于各道支撑7深度(即相应于基坑1每层土方开挖导致的周边土体变形最大的位置)，因而能够有效减少树根桩3的侧向变形，进而控制树根桩3外侧的周边建筑2的沉降变形。再一方面，将树根桩3密贴排列布置，能够将注浆压力均勻扩散至拟保护的周边建筑2下的地基土中，可以避免直接在地基中注浆造成的该周边建筑2不均勻上抬隆起。另外，本实施例中，在挤密注浆施工时，采取信息化施工，实时观测周边建筑2的
5变形，当周边建筑2变形或变形发展速率满足设计要求后，方可停止注浆并进行下一层土方开挖施工，以确保在基坑1施工中周边建筑2的安全。优选地，在上述的采用树根桩及桩侧挤密注浆的系统及设计方法中，所述树根桩3 的平面布置形式采用拱形，拱顶31指向被保护的周边建筑2。如此，可以提高树根桩3的整体刚度，从而进一步减少基坑施工对被保护的周边建筑2的影响。经监测发现，与同类的基坑施工相比，采用树根桩及桩侧挤密注浆系统和设计方法后，邻近基坑1的周边建筑2的沉降速率得到了有效控制，从而确保周边建筑在基坑1开挖过程中的安全。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种采用树根桩保护基坑周边建筑的系统，其特征在于，包括树根桩、挤密注浆和注浆设施，所述树根桩密贴排列设置于基坑和周边建筑之间，所述树根桩底部穿过所述基坑和周边建筑之间的土体滑动区并嵌入土体滑动区下部的土体层，所述基坑从上至下间隔设置若干道支撑，所述挤密注浆通过注浆设施设置于树根桩的靠近基坑侧，且每道挤密注浆的深度分别位于基坑的上方第二道支撑以下的相应支撑深度处。
2.根据权利要求1所述的采用树根桩保护基坑周边建筑的系统，其特征在于，所述树根桩靠近所述周边建筑。
3.根据权利要求1 2中任一项所述的采用树根桩保护基坑周边建筑的系统，其特征在于，所述树根桩的平面布置形式采用拱形，拱顶指向周边建筑。
4.一种采用树根桩及桩侧挤密注浆设计方法，其特征在于包括如下步骤首先，在基坑和周边建筑之间密贴排列设置树根桩，且所述树根桩穿过基坑和周边建筑之间的土体滑动区并嵌入土体滑动区下部稳定的土层；然后，开始开挖基坑，从上方第二道支撑起，基坑每一道支撑施工完成后，都进行一次挤密注浆，所述挤密注浆设置于树根桩的靠基坑侧，且所述挤密注浆的深度位于刚施工完成的支撑深度处。
5.根据权利要求4所述的采用树根桩及桩侧挤密注浆设计方法，其特征在于，在挤密注浆施工时，采取信息化施工，实时观测周边建筑的变形，当周边建筑变形或变形发展速率满足设计要求后，方可停止注浆并进行下一层土方开挖施工。
6.根据权利要求4所述的采用树根桩及桩侧挤密注浆设计方法，其特征在于，所述树根桩靠近周边建筑。
7.根据权利要求4 6中任意一项所述的采用树根桩及桩侧挤密注浆设计方法，其特征在于，所述树根桩的平面布置形式采用拱形，拱顶指向周边建筑。
全文摘要
本发明公开一种采用树根桩及桩侧挤密注浆的系统及设计方法，能有效减小基坑开挖对相邻周边建筑的扰动，控制周边建筑沉降。树根桩密贴排列设置于基坑和周边建筑之间，一方面树根桩穿过基坑和周边建筑之间的土体滑动区并嵌入土体滑动区下部的土体，当土体产生滑移变形时，树根桩通过提高滑移面的抗剪能力以及桩身提供的桩侧阻力和刚度以限制桩后土体的变形发展，减小桩后建筑的沉降和变形；另一方面，当基坑周边建筑沉降变形较大时，通过桩侧挤密注浆的方法能有效控制树根桩侧向变形，减缓周边建筑的变形发展速率；再一方面，树根桩密贴排列，能将注浆压力均匀扩散至被保护建筑设施下的地基土中，避免直接在地基中注浆造成建筑设施不均匀上抬隆起。
文档编号E02D17/04GK102433884SQ20111031537
公开日2012年5月2日 申请日期2011年10月17日 优先权日2011年10月17日
发明者张羽, 翟杰群, 谢小林, 贾坚 申请人:同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司