一种采用主动式隔离桩控制基坑开挖影响的装置及方法与流程

本发明涉及地基及基础工程施工技术领域，尤其涉及一种基坑开挖对邻近保护区土体变形的控制方法。

背景技术：

随着城市的快速发展，城市地下隧道越来越多地投入运营，加之城市用地紧张，基坑周边的环境条件变得越来越复杂，并且基坑对周边环境所产生影响的变形控制标准也日益严格。基坑对周边环境的影响变形控制已由对邻近既有建筑物、道路、地下管线、立交桥等的厘米级变形控制要求,发展到对邻近已运营地铁、高铁、机场等的毫米级变形控制要求，尤其深基坑给基坑工程的变形控制理论、方法和技术提出挑战。现在所采用的被动控制技术一般包括土体加固、加大支护结构刚度、基坑内设置横隔墙、基坑外设置隔离桩、基坑分区施工等措施。然而，这些被动控制技术会显著增加成本，延长工期，同时缺乏灵活性，只能减小基坑开挖引起临近土体、建筑物和构筑物的变形，有时甚至不能满足毫米级控制要求。

目前采用隔离桩技术对保护区土体变形调控效果往往并不及时、灵活，主要存在以下缺陷：

第一，单纯通过隔离桩难以准确地对保护区土体的变形进行调控，纠偏不足甚至纠偏过甚均不能满足变形控制的要求，仍需采用一系列的后续处理。

第二，通过隔离桩对保护区土体的变形进行调控时会引起周边土体超孔压，在超孔压消散后仍会产生一定程度的变形。

因此，研发一种可在基坑开挖过程中实现对保护区土体进行及时、灵活调控的方法是目前市场发展的迫切需求。

技术实现要素：

本发明采用一种主动式隔离桩控制基坑开挖影响的方法，采用主动式隔离桩，实现基坑外主动区的应力控制。主动区往往很小的位移则可导致坑外土体达到主动压力，因此采用主动式隔离桩，通过设置在隔离桩上的土压力计，改变传统隔离桩通过应变来控制变形的方式，转为通过坑外应力的方式来实现变形的可控，降低基坑的环境影响。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种采用主动式隔离桩控制基坑开挖影响的装置，包括有基坑围护结构，所述基坑围护结构与保护区土体之间的主动区土体内埋入一排隔离桩，所述隔离桩的间距为3～5m，在每个隔离桩靠近基坑的一侧位置处设置注浆套管，所述注浆套管内布置预制注浆点，每个隔离桩另一侧的侧面上自上而下的布置有多个土压力计，用以随时监测土体应力大小。

进一步讲，本发明采用主动式隔离桩控制基坑开挖影响的装置，其中，所述隔离桩采用预制桩，即在基坑开挖前将所述隔离桩静压到基坑和保护区土体之间的主动区土体内。

所述注浆套管的直径为100～300mm，所述注浆套管选用PVC管。

所述注浆套管上的预制注浆点是沿注浆套管的长度方向均布，间距是1～3倍注浆套管的直径。

所述土压力计的型号、数量和布置的位置，根据实际工程要求进行设计。

所述土压力计与所在的隔离桩另一侧设置的注浆套管的预制注浆点的中心位置一一对应。

本发明中提出的一种采用主动式隔离桩控制基坑开挖影响的方法，采用上述主动式隔离桩控制基坑开挖影响的装置，并包括以下步骤：

步骤一、首先，按照设计要求将土压力计贴在隔离桩的一个侧面上；然后进行隔离桩施工，从而在基坑围护结构与保护区土体之间的主动区土体内埋入一排隔离桩；

步骤二、基坑开挖过程中，随时观察土压力计数值的大小，当应力降低时，向预制注浆点少量注浆，等待土压力计的数值平稳后，根据实际需要选择继续注浆或停止注浆，直至保护区周边土体应力与原本应力相一致后停止注浆。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明可实现精细控制：通过在预制注浆点少量多次注浆，及时观察土压力计数值变化，实现对保护区土体变形的精细控制。

(2)本发明可实现定向纠偏：由于预留了不同深度位置处的预制注浆点，可控制不同深度的土体变形，因此在本项目中，多注浆点增加了对目标结构施力的定向性，实现定向纠偏且提高注浆效率。

附图说明

图1是基坑开挖后示意图；

图2是基坑开挖前打入隔离桩后的示意图；

图3是注浆控制保护区变形立面示意图；

图4是注浆控制保护区变形平面示意图

图中：1-隔离桩，2-注浆套管，3-土压力计，4-地连墙，5—保护区土体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。

本发明提出的一种采用主动式隔离桩控制基坑开挖影响的装置，包括有基坑围护结构，本实施例中该基坑围护的具体结构是地连墙4，所述基坑围护结构与保护区土体5之间的主动区土体内埋入一排隔离桩1，所述隔离桩1采用预制桩，即在基坑开挖前将所述隔离桩1静压到基坑和保护区土体5之间的主动区土体内。所述隔离桩1的间距为3～5m，在每个隔离桩1靠近基坑6的一侧位置处设置注浆套管2，所述注浆套管2的直径为100～300mm，所述注浆套管2选用PVC管。所述注浆套管2内布置预制注浆点21，所述注浆套管2上的预制注浆点21是沿注浆套管2的长度方向均布，间距是1～3倍注浆套管的直径。每个隔离桩1另一侧的侧面上自上而下的布置有多个土压力计3，用以随时监测土体应力大小，所述土压力计3的型号、数量和布置的位置，根据实际工程要求进行设计，所述土压力计3与所在的隔离桩另一侧设置的注浆套管2的预制注浆点21的中心位置一一对应。

本发明中采用主动式隔离桩控制基坑开挖影响的方法，包括以下步骤：

步骤一、首先，按照设计要求将土压力计3贴在隔离桩1的一个侧面上；然后进行隔离桩1施工，具体包括：

1、测量定位。基坑未开挖前在保护区一侧距拟开挖一定位置处布置桩位图。

2、压桩机就位，调平。

3、吊桩喂桩。桩径为300～600mm。

4、桩身对中调直。现场放出桩位，定位误差<20mm。

5、压桩。每次下压，桩深入土中约为1.5～2.0m。然后松夹，上升，再压，再夹，如此反复进行，将一节桩压下，当一节桩压至距地面80～100cm时，可进行接桩或放入送桩器，将桩压至设计标高。

6、送桩。静压桩的送桩作业可用现场预制的专门送桩器(铁包混凝土)来进行。一直下压，将被压桩的桩顶标高符合终压控制条件为止。

7、终止压桩。

8、将压桩机移至下一桩位，重复上述步骤，从而在基坑围护结构与保护区土体5之间的主动区土体内埋入一排隔离桩1；

步骤二、基坑开挖过程中，随时观察土压力计3数值的大小，当应力降低时，向预制注浆点21少量注浆，等待土压力计3的数值平稳后，根据实际需要选择继续注浆或停止注浆，直至保护区周边土体应力与原本应力相一致后停止注浆。

本发明采用主动式隔离桩将基坑与邻近保护区隔离开来，保证基坑开挖对邻近保护区的影响满足控制要求。该主动式隔离桩为钢筋混凝土方桩，通过在隔离桩桩身两侧分别布置注浆套管(含预制注浆点21)和土压力计，基坑开挖之前在基坑围护结构与保护区之间的主动区土体内埋入主动式隔离墙，基坑开挖时通过向布置在注浆套管2内的预制注浆点21注浆，控制主动式隔离桩外靠近保护区一侧主动区土体的应力，达到控制保护区土体变形所满足的要求。本发明的实现方法成本较低，灵活性强，不影响施工工期，满足基坑开挖对已有邻近保护区的变形控制要求。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。