[發明專利]真空作用重力式基坑支護體系及施工方法

有效

• 申請號: 201210295813.9
• 申請日: 2012-08-17
• 公開（公告）號: CN102787608A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 劉遠鋒;劉敬;林葵;張爾伽
• 申請（專利權）人: 中國土木工程集團有限公司
• 主分類號: E02D17/04
• 分類號: E02D17/04;E02D3/10
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學欣

技術領域

本發明屬于土木建筑基坑支護技術領域，特別是涉及一種真空作用重力式基坑支護體系及施工方法。

背景技術

中國發明專利第200810236142.3中公開了一種真空帷幕止水與大氣壓力支護深基坑開挖法(下文簡稱“真空帷幕法”)，該方法是利用真空帷幕進行止水，并發揮大氣壓力的作用來進行基坑支護，施工更加安全，且無需基坑內支撐結構，無需基坑內外降水井點，在安全可靠、節省工期、節約投資等方面具有較為明顯的優勢。

真空帷幕法主要包括以下步驟：

第一步、進行基坑開挖所需的場區整平，在基坑周圍規劃真空帷幕區域，即將要鋪設密封膜的區域；

第二步、根據基坑開挖的深度向真空帷幕區域的土體內打入豎向排水體，所述豎向排水體打入的深度大于基坑開挖的深度；并且進行基坑邊界墻體固化施工，即在基坑邊界線上設置側壁固化墻體；

根據實際情況需要，可在基坑側壁固化墻體外側設置遮簾體，遮簾體的設置通過在基坑側壁固化墻體外側打入樁或現場成樁、現場成墻的方法實現。遮簾體可以是單排樁或墻，也可以是多排樁或墻。是否設置遮簾體，以及設置遮簾體時其樁型、平面布置和數量，需根據基坑開挖的深度和地層條件來綜合確定；

第三步、在真空帷幕區域鋪設密封膜，所述密封膜的邊界埋入土體內，從而形成真空帷幕；

第四步、將真空源與豎向排水體連接，并通過真空源抽真空的方式，使所述真空帷幕內的空氣壓力下降；

第五步、當真空帷幕內的真空負壓達到并保持在-40kPa～-85kPa后，在保持真空帷幕內真空度的前提下進行基坑開挖，開挖過程中采用分層開挖的方式進行，每開挖完一層土體后，露出一圈新的基坑外邊界側壁，沿該基坑外邊界側壁進行垂直密封隔離處理，即在新的坑外邊界側壁上鋪設隔離膜，該隔離膜與構成真空帷幕的密封膜密封銜接，用大氣壓力平衡側向土壓力，然后再進行下一層土體開挖和該層基坑外邊界側壁垂直密封隔離處理，直至開挖結束；

第六步、進行基坑底板和側壁的施工。

但是，上述真空帷幕法存在以下不足之處：

1、雖然該真空帷幕法的優點之一是可以直立開挖，而無需放坡，從而節約了開挖方量，并可以減少對周邊場地的占用，但直立開挖也成為其局限性之一，因為直立開挖會使坑壁的穩定性降低，從而使得本法應用的基坑開挖深度受到限制，即基坑開挖深度超過某一值以后，坑壁將無法保持穩定，而需要借助于內支撐等輔助措施來維持坑壁的穩定性，而這樣一來就失去了真空帷幕法的成本優勢，工期也會大大延長。

2、按照該專利文件內容的敘述，設置側壁固化墻體的主要作用是固定基坑開挖邊界形狀、降低基坑邊界內外區域的氣水流動速率、輔助真空帷幕與基坑大氣垂直密封隔離膜的設置和基坑側壁澆筑外模板，特殊情況下還可以起到消減少部分基坑側向土壓力的作用。但不難看出，側壁固化墻體最主要的作用還是固定基坑開挖邊界形狀這一點。真空帷幕法之所以需要設置側壁固化墻體來固定基坑開挖邊界形狀，也是因為其直立開挖的做法導致的。天然的土體，尤其是軟土，如被開挖成直立的邊坡，極易出現垮塌，至少是容易出現局部垮塌，為了預防坑壁的垮塌設置側壁固化墻體是必需的，但是這樣就會增加設置側壁固化墻體的工程量，對于降低造價不利。

3、在某些情況下，真空帷幕法需要在側壁固化墻體外側設置遮簾體，遮簾體的設置通過在基坑側壁固化墻體外側打入樁或現場成樁、現場成墻的方法實現。該專利文件中沒有說明設置遮簾體的目的和實際所起的作用，但是通過分析，遮簾體大致有如下兩個作用：一是當遮簾體為密封墻體時，其可以起到輔助側壁固化墻體和垂直密封隔離膜對側壁深部土體的密封作用，防止真空帷幕內的真空壓力泄漏；二是利用遮簾體深入坑底地基的嵌固作用和自身的抗彎、抗剪結構強度直接增強坑壁的穩定性，即對坑壁穩定起到輔助加強的作用。如此看來，遮簾體只是一種輔助加強措施，如果采取其它措施，讓真空密封和坑壁穩定得到保證，則可不必設置遮簾體，以節省設置遮簾體這部分工程的造價。

4、真空帷幕法坑頂鋪設密封膜的方式與傳統的真空預壓的地基處理方法類似，密封膜的外側邊界只是簡單地淺埋入土體內，從而易使真空帷幕內的真空壓力向外側擴散，而真空壓力的擴散一方面會降低帷幕范圍內的真空度，從而降低坑壁的穩定安全系數，另外一方面會使鄰近區域一定范圍內的地基發生收縮、開裂及沉陷，對周圍環境造成不良影響。而且，由于該法止水作用是通過真空抽水作用實現的，實質上會對基坑周邊的地基有降水的作用，當周圍環境對于地基降水敏感時，則該法不適用。

發明內容