專利名稱：控制軟土地區(qū)圓形基坑明挖順作變形的結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及深基坑施工領(lǐng)域，尤其涉及一種控制軟土地區(qū)圓形基坑明挖順作變形的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
與方形或多邊形基坑相比，圓形基坑有以下幾個優(yōu)點(diǎn):(1)圓形基坑能夠?qū)⑺翂毫D(zhuǎn)換為環(huán)向壓力，充分利用圍護(hù)結(jié)構(gòu)混凝土的抗壓性能，達(dá)到節(jié)省支撐用量降低造價的目的；(2)另外圓形基坑可以不設(shè)內(nèi)支撐，有利于加快開挖以及回筑的施工；(3)由于圓形基坑的空間效應(yīng)，圓形基坑在適當(dāng)減少地墻插入比的情況下也可以達(dá)到較高的土體抗隆起穩(wěn)定系數(shù)，可以減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)深度減少工程造價。對于軟土地區(qū)的明挖順作大直徑超深圓形基坑，隨著直徑和挖深的增加，圓形基坑的“圓拱效應(yīng)”逐漸減弱，因此控制圓形基坑在開挖階段的受力均勻、保證圓形基坑的“真圓度”是保證其安全穩(wěn)定的關(guān)鍵，因此，如何安全、穩(wěn)定地實(shí)施基坑開挖過程是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的一個技術(shù)問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種控制軟土地區(qū)圓形基坑明挖順作變形的結(jié)構(gòu)，針對上海軟土“時空效應(yīng)”特點(diǎn)，圓形基坑采用島式開挖，分層、分塊、對稱、均衡開挖，并嚴(yán)格控制環(huán)邊土體的開挖時間及環(huán)箍形成時間，可以減少了基坑無環(huán)箍暴露時間，保證了基坑開挖的安全穩(wěn)定和變形的控制。為了達(dá)到上述的目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:一種控制軟土地區(qū)圓形基坑明挖順作變形的結(jié)構(gòu)，包括由若干幅地墻幅段連接圍成的圓形基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，所述圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用內(nèi)接正多邊形槽幅，每幅地墻幅段為折線型，每幅地墻幅段的外側(cè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)位于地墻幅段的1/4-1/2處。優(yōu)選的，在上述的控制軟土地區(qū)圓形基坑明挖順作變形的結(jié)構(gòu)中，每幅地墻幅段的外側(cè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)位于地墻幅段的1/3處。優(yōu)選的，在上述的控制軟土地區(qū)圓形基坑明挖順作變形的結(jié)構(gòu)中，部分相鄰的地墻幅段之間采用柔性鎖扣管接頭連接，在鎖口管鋼筋籠端部設(shè)置V形薄鋼板并在鋼筋籠外包止?jié){帆布。本實(shí)用新型的有益效果如下:本實(shí)用新型提供的控制軟土地區(qū)圓形基坑明挖順作變形的結(jié)構(gòu)，針對上海軟土“時空效應(yīng)”特點(diǎn)，圓形基坑采用島式開挖，分層、分塊、對稱、均衡開挖，并嚴(yán)格控制環(huán)邊土體的開挖時間及環(huán)箍形成時間，從而減少了基坑無環(huán)箍暴露時間，保證了基坑開挖的安全穩(wěn)定和變形的控制，所述圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用內(nèi)接正多邊形槽幅，每幅地墻幅段為折線型，并合理安排地墻幅段的外側(cè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)位置，以使圍護(hù)結(jié)構(gòu)分幅處為平接頭，實(shí)現(xiàn)可靠傳力。為保證地墻幅段及接頭的施工質(zhì)量和減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)的滲漏水，在部分相鄰的地墻幅段之間采用柔性鎖扣管接頭連接，在鎖口管鋼筋籠端部設(shè)置V形薄鋼板并在鋼筋籠外包止?jié){帆布，以降低鎖口管的起拔難度，并防止混凝土繞流現(xiàn)象，進(jìn)一步確保圓形基坑地墻間的軸力有效傳遞，以充分發(fā)揮圓拱結(jié)構(gòu)的受力優(yōu)點(diǎn)。

本實(shí)用新型的控制軟土地區(qū)圓形基坑明挖順作變形的結(jié)構(gòu)由以下的實(shí)施例及附圖給出。圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施例的基坑的平面圖；圖2是本實(shí)用新型一實(shí)施例的圓形基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖；圖3是標(biāo)準(zhǔn)地墻幅段連接示意圖；圖4是島式挖土平面不意圖；圖5是島式挖土剖面示意具體實(shí)施方式
以下將對本實(shí)用新型的控制軟土地區(qū)深大圓形基坑明挖順作產(chǎn)生的變形的系統(tǒng)作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。下面將參照附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中表示了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本實(shí)用新型而仍然實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的有利效果。因此，下列描述應(yīng)當(dāng)被理解為對于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而并不作為對本實(shí)用新型的限制。為了清楚，不描述實(shí)際實(shí)施例的全部特征。在下列描述中，不詳細(xì)描述公知的功能和結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗鼈儠贡緦?shí)用新型由于不必要的細(xì)節(jié)而混亂。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為在任何實(shí)際實(shí)施例的開發(fā)中，必須作出大量實(shí)施細(xì)節(jié)以實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如按照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的限制，由一個實(shí)施例改變?yōu)榱硪粋€實(shí)施例。另外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗費(fèi)時間的，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說僅僅是常規(guī)工作。為使本實(shí)用新型的目的、特征更明顯易懂，
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的說明。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用以方便、明晰地輔助說明本實(shí)用新型實(shí)施例的目的。請參閱圖1和圖2，圖1所示為一實(shí)施例的基坑的平面圖，圖2所示基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖。本項目基坑I總面積約34960平方米，基坑I呈四邊形，邊長約200m，共設(shè)5層地下室，塔樓區(qū)(即圓形基坑)2開挖深度為31.2m，局部33.2m，裙房區(qū)基坑開挖深度為26.7m。由于對于圓形基坑2，受力的均勻性和對稱性對圍護(hù)結(jié)構(gòu)3內(nèi)力將產(chǎn)生較大影響。為達(dá)到受力的均勻?qū)ΨQ，需要控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)3的真圓度和土方開挖的均衡以及圓形圍護(hù)結(jié)構(gòu)3周邊的施工荷載。請結(jié)合參閱圖1、圖2和圖3,其中，圖3所示是標(biāo)準(zhǔn)地墻幅段連接示意圖。本實(shí)施例的控制軟土地區(qū)圓形基坑明挖順作變形的結(jié)構(gòu)，包括由若干幅地墻幅段31連接圍成的圓形基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)3，所述圍護(hù)結(jié)構(gòu)3采用內(nèi)接正多邊形槽幅，每幅地墻幅段31為折線型，每幅地墻幅段的外側(cè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)311位于地墻幅段31的1/4-1/2處。所述圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用內(nèi)接正多邊形槽幅，每幅地墻幅段為折線型，并合理安排地墻幅段31的外側(cè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)311位置，以使圍護(hù)結(jié)構(gòu)3分幅處為平接頭，實(shí)現(xiàn)可靠傳力，從而可以高地墻幅段31拼接后圍護(hù)結(jié)構(gòu)3的真圓度，以及使得地墻幅段31接口平接受力。優(yōu)選的，本實(shí)施例中，每幅地墻幅段31的外側(cè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)311位于地墻幅段31的1/3處，可以實(shí)現(xiàn)更加可靠的傳力。優(yōu)選的，在上述的控制軟土地區(qū)圓形基坑明挖順作變形的結(jié)構(gòu)中，部分相鄰的地墻幅段31之間采用柔性鎖扣管接頭連接，在鎖口管鋼筋籠端部設(shè)置V形薄鋼板并在鋼筋籠外包止?jié){帆布，以降低鎖口管的起拔難度，并防止混凝土繞流現(xiàn)象，進(jìn)一步確保圓形基坑的相鄰地墻幅段間的軸力有效傳遞，以充分發(fā)揮圓拱結(jié)構(gòu)的受力優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)施例的軟土地區(qū)深大圓形基坑2明挖順作控制變形的設(shè)計方法，包括如下步驟:第一步，施工圓形基坑2的各地墻幅段31，連接相鄰的地墻幅段31，圍成圓形基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)3。為提高地墻幅段31拼接后圍護(hù)結(jié)構(gòu)3的真圓度，以及使得地墻幅段31接口平接受力。因此，所述圍護(hù)結(jié)構(gòu)3采用內(nèi)接正多邊形槽幅31，每幅地墻幅段31為折線型，并合理安排地墻幅段31的外側(cè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)311位置，以使圍護(hù)結(jié)構(gòu)3分幅處為平接頭，實(shí)現(xiàn)可靠傳力。本實(shí)施例中，每幅地墻幅段31的外側(cè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)311位于地墻幅段的1/3處，可以實(shí)現(xiàn)更加可靠的傳力。較佳地，在第一步中，為確保塔樓區(qū)基坑即圓形基坑2的真圓度和圓形基坑2受力均衡，以每幅地墻幅段31外側(cè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)311到圓形基坑2圓心的距離為量測控制值，分別將相鄰兩幅地墻幅段31的半徑控制值偏差、最大半徑與最小半徑之差控制在允許的范圍內(nèi)。較佳地，為保證地墻幅段及接頭的施工質(zhì)量和減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)3的滲漏水，在部分相鄰的地墻幅段31之間采用柔性鎖扣管接頭連接，在鎖口管鋼筋籠端部設(shè)置V形薄鋼板并在鋼筋籠外包止?jié){帆布，以降低鎖口管的起拔難度，并防止混凝土繞流現(xiàn)象，進(jìn)一步確保圓形基坑地墻間的軸力有效傳遞，以充分發(fā)揮圓拱結(jié)構(gòu)的受力優(yōu)點(diǎn)。第二步，按照“分層、分塊、對稱、平衡、限時”的原則，邊開挖土方邊施工環(huán)箍4。請結(jié)合參閱圖2、圖3、圖4和圖5,其中，圖4是島式挖土平面不意圖；圖5是島式挖土剖面示意圖。所述第二步的具體措施為:(I)采用島式開挖，先限時對稱開挖坑邊的小塊土方以迅速形成環(huán)箍4，通過中部的留土壓載控制基坑的變形；(2)坑邊土方必須對稱均衡開挖，確保圓形基坑2均勻卸載；同時應(yīng)嚴(yán)格控制坑邊土方的開挖量和開挖時間，減少基坑的無環(huán)箍4暴露時間；(3)實(shí)時分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，必要時調(diào)整坑邊土方的開挖流程，通過調(diào)整卸載順序控制圓形基坑2的“真圓度”。為便于開挖作業(yè)，結(jié)合場地出土安排，在圓形基坑內(nèi)設(shè)置了四個挖土平臺。較佳地，在第二步中，為確保圓形基坑2的真圓度和圓形基坑2受力均衡，以每幅地墻幅段31的外側(cè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)311到圓形基坑2圓心的距離為量測控制值，將每道環(huán)箍4的水平平整度誤差控制在允許的范圍內(nèi)。另外，為保證圓形基坑2開挖的安全穩(wěn)定，在第一步和第二步中(即圓形基坑2施工過程中)進(jìn)行全過程跟蹤監(jiān)測，對圓形基坑2本身的安全穩(wěn)定及坑周地層變形，相鄰保護(hù)對象(包括道路設(shè)施、地下管線和周邊建筑等)的變形及受力情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，對內(nèi)力和變形及變形速率設(shè)置報警值，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)及時與計算預(yù)測值相比較，及時調(diào)整和優(yōu)化下一步的施工參數(shù)。因此，在本圓形基坑中布置了信息化施工的監(jiān)測、監(jiān)控措施。全過程跟蹤監(jiān)測具體包括:圍護(hù)結(jié)構(gòu)測斜；圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻頂位移、沉降；土體測斜；坑內(nèi)土體回彈；立柱隆沉；立柱樁樁身應(yīng)力；坑外土體分層沉降；坑外地表沉降；地墻豎向應(yīng)力，所述地墻豎向應(yīng)力包括混凝土應(yīng)力及鋼筋應(yīng)力；地墻環(huán)向應(yīng)力，所述地墻環(huán)向應(yīng)力包括混凝土應(yīng)力及鋼筋應(yīng)力；環(huán)形支撐環(huán)向應(yīng)力，所述環(huán)形支撐環(huán)向應(yīng)力包括混凝土應(yīng)力及鋼筋應(yīng)力；坑外潛水水位；坑外承壓水位；坑內(nèi)潛水水位；坑內(nèi)承壓水位；墻側(cè)水壓力；墻側(cè)土壓力。通過這些監(jiān)測，可以實(shí)時掌握和監(jiān)控圓形基坑2的圍護(hù)結(jié)構(gòu)3的變形、內(nèi)力及周邊環(huán)境變化情況，進(jìn)行信息化施工和動態(tài)設(shè)計，保證圓形基坑2穩(wěn)定和周邊環(huán)境的安全。同時，為確保監(jiān)測數(shù)據(jù)及時反饋，實(shí)時掌握現(xiàn)場情況，控制軟土地區(qū)圓形基坑明挖順作變形的結(jié)構(gòu)中還設(shè)置遠(yuǎn)程信息化監(jiān)測監(jiān)控平臺，使工程有關(guān)方可通過網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場視頻實(shí)時了解現(xiàn)場施工狀態(tài)遠(yuǎn)程信息化監(jiān)測監(jiān)控平臺，利用平臺程序?qū)ΡO(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行歷史發(fā)展分析和各類對比以及三維動態(tài)演示施工狀態(tài)。另外，在第二步的圓形基坑2開挖過程中，在每層土方開挖前設(shè)計與施工密切配合、現(xiàn)場交底，對上一層土方開挖情況，變形及內(nèi)力發(fā)展情況進(jìn)行小結(jié)，并在此基礎(chǔ)上確定下一層土方開挖及環(huán)箍施工的詳細(xì)方案及控制目標(biāo)。在島式挖土的指導(dǎo)原則下，細(xì)化每層土方的環(huán)邊土分塊、對稱、限時開挖計劃；確定詳細(xì)的每日出土量、環(huán)邊土方開挖完成時間節(jié)點(diǎn)、環(huán)箍形成時間節(jié)點(diǎn)和中部島式土方開挖時間節(jié)點(diǎn)。通過科學(xué)嚴(yán)格的管理和分階段控制，圓形基坑每層環(huán)邊土方開挖至環(huán)箍形成可控制在10天左右完成?？焖俑咝У耐谕良碍h(huán)箍形成縮短了基坑無環(huán)箍暴露時間，為基坑安全穩(wěn)定和變形控制起到了重要作用。另外，在基坑實(shí)施過程中的內(nèi)力監(jiān)控和反分析也比較重要。雖然，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測設(shè)備及手段已較為成熟，監(jiān)測數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確。但由于圓形基坑地下墻受力狀態(tài)復(fù)雜，圍護(hù)結(jié)構(gòu)3的內(nèi)力(應(yīng)力)監(jiān)測和監(jiān)控對基坑開挖的安全穩(wěn)定尤為重要。由于監(jiān)測手段的局限性以及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)復(fù)雜受力狀態(tài)通常會引起內(nèi)力監(jiān)測數(shù)據(jù)的離散和偏差?？紤]到以上情況，為更加準(zhǔn)確的掌握本工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力發(fā)展情況，在基坑開挖過程中根據(jù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形和內(nèi)力監(jiān)測數(shù)據(jù)，階段性的對圓形圍護(hù)內(nèi)力情況進(jìn)行反分析。將實(shí)測變形數(shù)據(jù)作為已知目標(biāo)結(jié)果，調(diào)整三維有限元模型的計算參數(shù)，反算圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力并進(jìn)行對比分析，從而提高了信息化監(jiān)測、監(jiān)控的精確度，控制基坑安全。綜上所述，本實(shí)用新型提供的控制軟土地區(qū)圓形基坑明挖順作變形的結(jié)構(gòu)，針對上海軟土“時空效應(yīng)”特點(diǎn)，圓形基坑采用島式開挖，分層、分塊、對稱、均衡開挖，并嚴(yán)格控制環(huán)邊土體的開挖時間及環(huán)箍形成時間，從而減少了基坑無環(huán)箍暴露時間，保證了基坑開挖的安全穩(wěn)定和變形的控制。另外，所述圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用內(nèi)接正多邊形槽幅，每幅地墻幅段為折線型，并合理安排地墻幅段的外側(cè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)位置，以使圍護(hù)結(jié)構(gòu)分幅處為平接頭，實(shí)現(xiàn)可靠傳力。為保證地墻幅段及接頭的施工質(zhì)量和減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)的滲漏水，在部分相鄰的地墻幅段之間采用柔性鎖扣管接頭連接，在鎖口管鋼筋籠端部設(shè)置V形薄鋼板并在鋼筋籠外包止?jié){帆布，以降低鎖口管的起拔難度，并防止混凝土繞流現(xiàn)象，以提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體性，進(jìn)一步確保圓形基坑地墻間的軸力有效傳遞，以充分發(fā)揮圓拱結(jié)構(gòu)的受力優(yōu)點(diǎn)。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種控制軟土地區(qū)圓形基坑明挖順作變形的結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括由若干幅地墻幅段連接圍成的圓形基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，所述圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用內(nèi)接正多邊形槽幅，每幅地墻幅段為折線型，每幅地墻幅段的外側(cè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)位于地墻幅段的1/4-1/2處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制軟土地區(qū)圓形基坑明挖順作變形的結(jié)構(gòu)，其特征在于，每幅地墻幅段的外側(cè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)位于地墻幅段的1/3處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制軟土地區(qū)圓形基坑明挖順作變形的結(jié)構(gòu)，其特征在于，部分相鄰的地墻幅段之間采用柔性鎖扣管接頭連接，在鎖口管鋼筋籠端部設(shè)置V形薄鋼板并在鋼筋籠外包止?jié){帆布。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種控制軟土地區(qū)圓形基坑明挖順作變形的結(jié)構(gòu)，包括由若干幅地墻幅段連接圍成的圓形基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，所述圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用內(nèi)接正多邊形槽幅，每幅地墻幅段為折線型。本實(shí)用新型提供的控制軟土地區(qū)圓形基坑明挖順作變形的結(jié)構(gòu)，每幅地墻幅段的外側(cè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)位于地墻幅段的1/4-1/2處，針對上海軟土“時空效應(yīng)”特點(diǎn)，圓形基坑可以采用島式開挖，分層、分塊、對稱、均衡開挖，并嚴(yán)格控制環(huán)邊土體的開挖時間及環(huán)箍形成時間，從而減少了圓形基坑無環(huán)箍暴露時間，保證了圓形基坑開挖的安全穩(wěn)定，減少了施工階段的變形。
文檔編號E02D17/04GK202989933SQ20122068260
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者賈堅, 謝小林, 翟杰群, 張羽, 劉傳平 申請人:同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計研究院(集團(tuán))有限公司