一种具有基坑支护功能的地下结构体系与施工方法技术

本发明专利技术公开了一种具有基坑支护功能的地下结构体系与施工方法，其技术方案为：包括至少两层从外到内依次设置的主体单元，所述主体单元包括若干间隔分布的主体桩，主体桩能够承受竖向载荷和水平载荷；每个主体单元的相邻两主体桩通过第一支承梁连接形成封闭结构，相邻主体单元对应的主体桩通过第二支承梁相连，通过第一支承梁和第二支承梁使各主体单元连接形成主体框架结构。本发明专利技术在设计阶段就将支护结构的设计与主体结构的设计合二为一，主体桩即能作为支护结构也作为主体结构的一部分，节约主体结构的材料；且能够有效利用施工面积，缩短施工周期。缩短施工周期。缩短施工周期。

【技术实现步骤摘要】
一种具有基坑支护功能的地下结构体系与施工方法


[0001]本专利技术涉及基坑工程领域，尤其涉及一种具有基坑支护功能的地下结构体系与施工方法。

技术介绍

[0002]地下结构体系一般由主体结构与支护结构组成，其中支护结构仅在施工阶段发挥支护作用，主体地下结构施工完毕，基坑支护结构便不再起作用，土压力改由主体结构(地下室外墙)承担。这样造成地下结构体系的支护结构只是临时的承担土体荷载，其所起的作用是非常有限的。
[0003]地下结构体系的施工过程为：首先进行支护桩的施工，并在支护桩侧面施工止水帷幕；之后将土体全部开挖，处理基底，在支护结构和主体结构之间留出肥槽；然后架设主体结构模板，浇筑主体结构框架；进行地下室外墙的施工，施工完成后进行土体回填。
[0004]专利技术人发现，现有地下结构体系的架构及施工方法存在以下问题：
[0005](1)在主体地下结构完成之前，支护结构承担土体水平载荷，支护桩、墙仅在地下结构施工阶段发挥作用，地下结构施工完毕肥槽回填后主体结构如地下室外墙发挥相应作用，承担土压力，导致现有的支护结构功能太过单一；
[0006]目前，为了避免支护桩浪费于地下，一些工程将支护桩与主体结构连接使其作为主体结构的一部分，但是由于支护桩都是按照抗侧力桩的临时受力进行设计，其配筋和材料选择都是为满足其承担水平荷载的临时功能，不能代替主体结构，也没有承担主体竖向荷载的计划和方法；
[0007](2)为了架设主体结构的模板必须留出一定的工作空间，由于支护结构的存在，必须在用地面积中留出一部分作为肥槽，且施工完成后还要对肥槽进行回填，即支护结构与主体结构之间的空间是完全浪费的，肥槽的存在也使施工过程变得繁琐、复杂，施工质量不易保证；
[0008](3)基坑内土体需要全部开挖，各支护桩受到土体由外向内的单向水平荷载，对单根桩的水平承载力要求较高，材料投入大，发挥作用时间短，是重要的浪费表现；
[0009](4)施工工序复杂，现施工支护结构，再开挖土方，再浇筑地下室外墙，再回填土等等，不仅浪费，而且效率低。

技术实现思路

[0010]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种具有基坑支护功能的地下结构体系与施工方法，在设计阶段就将支护结构的设计与主体结构的设计合二为一，主体桩即能作为支护结构也作为主体结构的一部分，节约主体结构的材料；还可以取消肥槽，有效利用施工面积，缩短施工周期。
[0011]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0012]第一方面，本专利技术的实施例提供了一种具有基坑支护功能的地下结构体系，包括
至少两层从外到内依次设置的主体单元，所述主体单元包括若干间隔分布的主体桩，主体桩能够承受竖向载荷和水平载荷；
[0013]每个主体单元的相邻两主体桩通过第一支承梁连接形成封闭结构，相邻主体单元对应的主体桩通过第二支承梁相连，通过第一支承梁和第二支承梁使各主体单元连接形成主体框架结构。
[0014]作为进一步的实现方式，所述主体桩的横截面为矩形，其与第一支承梁、第二支承梁分别形成工字型单元，以工字型单元为基准计算对应的土体载荷。
[0015]作为进一步的实现方式，所述主体桩内部钢筋预留有用于连接第一支承梁、第二支承梁的接头，或预埋用于连接第一支承梁、第二支承梁的钢构件。
[0016]作为进一步的实现方式，所述主体桩在设定位置间距缩小以形成加密区。
[0017]作为进一步的实现方式，所述第一支承梁、第二支承梁沿主体桩高度方向间隔布置多个。
[0018]作为进一步的实现方式，最外层主体单元的内侧表面设置止水帷幕。
[0019]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种具有基坑支护功能的地下结构体系的施工方法，包括：
[0020]按照主体结构的标准设计主体桩；
[0021]确定最外层主体单元的施工位置，并在场地内施工主体桩；
[0022]在地面进行最外层主体单元的相邻主体桩之间开槽，制造第一层第一支承梁的施工空间；
[0023]施工最外层主体单元中第一层第一支承梁；
[0024]开挖主体桩之间的土体至地下室一层底面，并施工第二层第一支承梁；
[0025]重复开挖和相应层第一支承梁的施工，直至土体开挖至基坑底部，并完成最底层第一支承梁的施工，形成外围框架；
[0026]依次进行内层主体单元的施工，并通过第二支承梁连接相邻主体单元，形成地下结构体系。
[0027]作为进一步的实现方式，设计主体桩时，以主体桩与第一支承梁、第二支承梁构成的工字型单元为基准计算土体荷载，根据土体载荷进行主体桩内部钢筋布置；
[0028]施工主体桩后，在主体桩与土体之间施工止水帷幕。
[0029]作为进一步的实现方式，第一支承梁、第二支承梁可以与预埋在主体桩中的连接构件形成刚性连接；
[0030]也可以使用现浇钢筋混凝土制作支承梁，模板直接安置在土体的开槽中，主体桩侧面凿空，露出其中的预留钢筋，支承梁与预留钢筋连接成一体后进行浇筑，使主体桩与支承梁连接为整体。
[0031]作为进一步的实现方式，最外层主体单元的内侧土体可以与外围土体同时在同一阶段开挖，但不能进行内部主体单元的施工；也可以在最外层主体单元的主体桩和支承梁全部施工完成后再开挖；内部土体开挖后，施工内层主体单元。
[0032]本专利技术的有益效果如下：
[0033](1)本专利技术的主体桩按照主体结构的标准设计，其既能够承受水平载荷，也能够承受竖向载荷；最外层主体单元的主体桩能够起到支护作用，且在施工内层主体单元后，又与
内层主体单元通过支承梁连接共同作为主体结构，因此，能够节省主体结构的材料用量。
[0034](2)本专利技术施工时先开挖主体桩之间的土体，两侧的主体桩都受到土的水平力，通过支承梁连接在一起，两侧主体桩受到的水平力的方向是相反的，可以抵消一部分水平力；内部土体开挖完成后，外层支护单元形成封闭框架结构，不同方向的土体荷载通过各个支承梁和主体桩仍能相互抵消一部分，从而降低对其水平承载能力的要求，使其作为主体结构使用的同时仍然能够承担水平的土体荷载。
[0035](3)本专利技术以外层主体单元作为框架柱，外层主体结构作为地下主体结构的最外围可紧贴用地红线设置，完全利用红线以内的所有用地面积；不需要设置肥槽，使建筑物可以最大化的利用用地面积，也不需要有土体回填的步骤，简化施工过程，缩短施工周期，降低施工成本。
[0036](4)本专利技术的主体桩从土体开挖以后就承担了土体的荷载，已经阻挡了土的变形，因此后续施工的隔断墙不需要承担相应的荷载，只需起到隔断作用即可。
附图说明
[0037]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0038]图1是本专利技术根据一个或多个实施方式的俯视图；
[0039]图2是图1中A
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有基坑支护功能的地下结构体系，其特征在于，包括至少两层从外到内依次设置的主体单元，所述主体单元包括若干间隔分布的主体桩，主体桩能够承受竖向载荷和水平载荷；每个主体单元的相邻两主体桩通过第一支承梁连接形成封闭结构，相邻主体单元对应的主体桩通过第二支承梁相连，通过第一支承梁和第二支承梁使各主体单元连接形成主体框架结构。2.根据权利要求1所述的一种具有基坑支护功能的地下结构体系，其特征在于，所述主体桩的横截面为矩形，其与第一支承梁、第二支承梁分别形成工字型单元，以工字型单元为基准计算对应的土体载荷。3.根据权利要求1所述的一种具有基坑支护功能的地下结构体系，其特征在于，所述主体桩内部钢筋预留有用于连接第一支承梁、第二支承梁的接头，或预埋用于连接第一支承梁、第二支承梁的钢构件。4.根据权利要求1所述的一种具有基坑支护功能的地下结构体系，其特征在于，所述主体桩在设定位置间距缩小以形成加密区。5.根据权利要求1所述的一种具有基坑支护功能的地下结构体系，其特征在于，所述第一支承梁、第二支承梁沿主体桩高度方向间隔布置多个。6.根据权利要求1所述的一种具有基坑支护功能的地下结构体系，其特征在于，最外层主体单元的内侧表面设置止水帷幕。7.根据权利要求1
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6任一所述的一种具有基坑支护功能的地下结构体系的施工方法，其特征在于，包括：按照主体结构的标准设计主体桩；确定最外层主体单元的施工位置，并在场...

【专利技术属性】
技术研发人员：李连祥，李胜群，黄俊光，徐中华，李文，刘浩，高达，代志皓，朱建新，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：