[發明專利]土巖雙元基坑復合支護結構及其施工方法

有效

• 申請號: 202110241577.1
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN113026761B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 張啟軍;張昌太;趙春亭;楊銘竹;劉歡
• 申請（專利權）人: 青島慧睿科技有限公司
• 主分類號: G06F17/00
• 分類號: G06F17/00;E02D17/04;E02D5/22
• 代理公司: 青島聯智專利商標事務所有限公司 37101
• 代理人: 侯艷艷

1.一種土巖雙元基坑復合支護結構，其特征在于：包括沿所述基坑的徑向依次設置的多排旋噴樁、與最內排旋噴樁對應的最內排微型樁以及與最外排旋噴樁對應的最外排微型樁；多排旋噴樁均位于土層內，各排旋噴樁均包括沿所述基坑的側壁周向布設的多個旋噴樁本體，相鄰排旋噴樁的相鄰兩所述旋噴樁本體相互搭接，至少所述最內排旋噴樁的相鄰兩所述旋噴樁本體相互搭接，以及所述最外排旋噴樁的相鄰兩所述旋噴樁本體相互搭接；所述最內排微型樁和所述最外排微型樁均包括沿所述基坑的側壁周向布設的多個微型樁本體，所述最內排微型樁的各微型樁本體包括嵌固于所述最內排旋噴樁內的第一部分和嵌固于巖層內的第二部分，所述第二部分的底端延伸至基底以下，所述最外排微型樁的各微型樁本體的底端嵌固于所述巖層內；

所述土巖雙元基坑復合支護結構的施工時包括如下步驟：

1）施工前驗算多排旋噴樁的總厚度、最內排微型樁和最外排微型樁構成的雙排微型樁的截面承載力以及微型樁本體嵌固基底以下深度；

其中，在不考慮微型樁作用的條件下，通過取抗傾覆穩定安全系數為最小允許值，驗算多排旋噴樁的總厚度最小值，由于未考慮微型樁的作用，因此，驗算的最小厚度即可作為設計厚度；

多排旋噴樁的總厚度D采用如下公式（1）、（2）進行驗算，取其中較大值：

D≥sqrt{2[K_ov(z_aE_ak+q₀h₁)-∑ξ_iz_icosθ_i/s_i]/(γ_csy₁+γ_csh_d)} 公式（1）；

D≥0.4y₁ 公式（2）；

式中：

D為多排旋噴樁的總厚度，單位為m；

K_ov為抗傾覆穩定安全系數，取值為1.3；

q₀為支護結構以外地面附加荷載，根據現場地面使用情況取值；

E_ak為作用在多排旋噴樁上的累計主動土壓力標準值，依據巖土勘察資料，按照《建筑基坑支護技術規程》土壓力計算公式計算獲得；

z_a為多排旋噴樁外側累計主動土壓力作用點至多排旋噴樁樁底的豎向距離，通過加權計算獲得；

γ_cs為多排旋噴樁平均重度，通過經驗取值或現場實測，經驗取值22kN/m³；

y₁為最上層已有地下錨桿距離地面深度，根據臨近基坑的已有地下錨桿技術資料獲取；

h_d為最上層已有地下錨桿以下多排旋噴樁的高度，根據臨近基坑的已有地下錨桿技術資料及本場區地勘資料獲取；

h₁為土層厚度，依據巖土勘察資料確定；

θ_i為第i層錨桿與水平面夾角；

z_i為第i層錨桿軸向拉力標準值，已有錨桿根據臨近基坑的已有地下錨桿技術資料獲得，新設錨桿設計人員根據經驗預設參數；

s_i為第i層錨桿水平間距；

ξ_i為第i層已有錨桿利用率折減系數，可取0.7-0.8，新設錨桿取1.0；

對于最內排微型樁和最外排微型樁構成的雙排微型樁的設計，先根據設計經驗選擇微型樁配筋參數，然后驗算其抗彎強度和抗剪強度是否在配筋材料的力學性能之內，若不足，需要加密或加強配筋，若超要求，可加大間距或減少配筋，微型樁孔徑根據樁芯型號進行設計調整；

雙排微型樁的截面承載力驗算包括截面慣性矩驗算、抵抗矩、抗彎強度和抗剪強度驗算，雙排微型樁截面的慣性矩按以下公式（3）進行驗算：

I=[(πd⁴)/64+πd²a²/16]/b₁*2 公式（3）；

雙排微型樁截面抵抗矩按以下公式（4）進行驗算：

W=I/[(a+d)/2] 公式（4）；

式中：

I為雙排微型樁截面慣性矩（m⁴）；

W為雙排微型樁截面抵抗矩（m⁴）；

a為最內排微型樁和最外排微型樁排距（m），設計人員根據經驗設置；

d為微型樁本體樁芯的直徑（m），設計人員根據經驗設置；

b₁為同一排微型樁相鄰微型樁本體間距，設計人員根據經驗設置；

設彎矩應全部由雙排微型樁承擔，按以下公式（5）驗微型樁的抗彎強度：

1.25γ₀M_k/W≤f 公式（5）；

式中：

W為型鋼沿彎矩作用方向的截面模量（mm³）；

f為樁芯材料的抗彎強度設計值（N/mm²），自相應的材料標準獲得數值；

M_k為作用于多排旋噴樁+雙排微型樁的彎矩標準值（N.mm），依據巖土勘察資料的土力學參數，按照《建筑基坑支護技術規程》進行計算獲得；

γ₀為基坑側壁重要性系數，一級基坑取1.1，二級基坑取1.0，三級基坑取0.9；

設剪力應全部由雙排微型樁承擔，按以下公式（6）驗算微型樁的抗剪強度：

1.25γ₀V_kS/(Id)≤f_v 公式（6）；

式中：

S為計算剪應力處的面積矩（m³）；

I為沿彎矩作用方向的截面慣性矩（m⁴）；

d為微型樁本體樁芯直徑（m），設計人員根據經驗設置；

f_v為樁芯材料的抗剪強度設計值（kN/m²），自相應的材料標準獲得數值；

V_k為作用于多排旋噴樁+雙排微型樁的剪力標準值（kN），依據巖土勘察資料的土力學參數，按照《建筑基坑支護技術規程》進行計算獲得；

微型樁本體嵌固深度t、t₁分別按以下公式（7）和公式（8）進行驗算：

t≥R_k,j/(πdf_b) 公式（7）；

t₁≥R_k,j/(πdf_b) 公式（8）；

式中：

R_k,j為微型樁本體樁芯極限抗拉承載力標準值，自相應的材料標準獲得數值；

d為微型樁本體樁芯與樁芯內注漿體接觸的直徑，設計人員根據經驗選擇樁芯型號；

f_b為微型樁本體樁芯與灌漿錨固體之間的粘結強度標準值，根據有關標準選取或試驗選取；

t₁為微型樁本體第二部分的上段部分入巖錨固長度；

t為微型樁本體嵌固在基底以下的錨固長度；

微型樁本體嵌固深度t、t₁還應分別按以下公式（9）和公式（10）進行驗算：

t≥R_k,j/(πrq_sik) 公式（9）；

t₁≥R_k,j/(πrq_sik) 公式（10）；

式中：

R_k,j為微型樁本體樁芯極限抗拉承載力標準值，自相應的材料標準獲得數值；

r為微型樁本體的錨固體直徑，設計人員根據經驗設置；

q_sik為微型樁本體與巖層的粘結強度標準值，根據有關標準選取或試驗選取；

通過公式（7）和公式（9）驗算取得的t，取其較大的數值作為設計值；通過公式（8）和公式（10）驗算取得的t₁，取其較大的數值作為設計值；

2）施工多排旋噴樁，旋噴樁的孔位要考慮已有地下錨桿的位置及間距，盡量事先避讓，若有遭遇，可移位避讓，各旋噴樁本體的垂直度控制在1%以內；

3）施工最內排微型樁和最外排微型樁，微型樁的孔位要考慮已有地下錨桿的位置及間距，盡量事先避讓，若有遭遇，可移位避讓，各微型樁本體的垂直度控制在1%以內；

4）清理多排旋噴樁頂端的水泥土，露出微型樁本體的頂端，澆筑冠連梁或面板與微型樁本體的頂端錨固；

5）基坑開挖，開挖時保護已有地下錨桿，澆筑鋼筋混凝土腰梁，通過錨具鎖定，錨拉多排旋噴樁及最內排微型樁；

6）分層施工新設錨桿，澆筑鋼筋混凝土腰梁，通過錨具鎖定，錨拉最內排微型樁。