[发明专利]一种充气柱隔离桩结构及其施工方法

说明书

本发明涉及充气柱隔离桩结构，包括充气柱、自动调压系统和空压机；充气柱的内部为钢芯管，钢芯管上设有气压管，钢芯管外侧套有高压橡皮气囊，气压管连接高压橡皮气囊，高压橡皮气囊外侧装有土压力计；气压管通过气动快插接头连接出气管；出气管通向自动调压系统，自动调压系统内设有气压传感器、多通道显示仪表、压力调控器和压力阀；多通道显示仪表连接压力调控器，压力阀连接进气管，进气管通向空压机；压力调控器包括变送器、直流电源、负载和电流表，压力调控器通过直流电源供电。本发明的有益效果是：本发明采用的充气柱隔离柱代替传统的刚性隔离柱，可以减少水泥的使用，更加经济，并且充气柱可以循环利用，节约了施工成本。

技术领域

本发明涉及一种隔离桩结构，尤其涉及通过充气柱形成隔离桩来控制基坑开挖引起的周边土体位移的隔离桩结构及其施工方法。

背景技术

随着地下空间的大量开发，大型基坑工程越来越多，并出现大量邻近构筑物的大型基坑。基坑开挖对周围环境的影响不仅体现在对坑外地表变形的影响，更体现在坑外地表以下一定深度范围内的土体因卸荷作用产生的整体位移与形变，从而间接影响周围构筑物的安全。

当深基坑开挖引起的环境效应控制不当时，会引起坑外隧道产生过大变形，影响其正常使用，甚至造成隧道破坏。已有不少邻近既有隧道施工基坑导致隧道产生过量位移、变形、隧道管片损坏的工程实例。例如，台北某深基坑设计深度为21.1m，与相邻捷运隧道上行线最小间距仅12m。施工过程中，靠近隧道处围护墙的最大水平位移达到54mm，进而引起相邻隧道产生水平方向拉伸26mm、竖直方向压缩45mm的剧烈变形，并导致部分隧道底板脱落，最终造成严重工程事故。广州市一区间地铁隧道邻侧进行深基坑施工，基坑与隧道边缘之间距离达34.5m，但围护结构设计采用排桩加锚杆的方式，锚杆端部距基坑最近仅为9.7m。基坑开挖过程中，受锚杆的牵引作用，土体侧向卸荷，导致隧道拱腰部处产生66mm的拉伸变形，并造成隧道管片大量开裂、掉块等。由此可见，若基坑工程设计和施工不当，将引起邻近隧道产生严重变形，威胁结构安全，甚至酿成工程事故，因此需要开展基坑外围的保护措施，来阻止深层土体的位移，保护地下构筑物的安全。

传统的基坑外围保护有隔离桩法、隔断墙法和注浆加固法等。隔离桩是一种能够将临近工程活动各自产生的地基应力隔离开来的桩基础构件，使其不相重叠和相互影响，在实践中己证实为一种行之有效有变形控制法。在软粘性地基条件下，为了消除新建建筑对相邻老旧建筑地基不均匀沉降的影响，采用隔离桩技术是一种可靠的技术措施。此外，隔离桩也被广泛应用于基坑围护结构中，以减少基坑施工过程中对周边建构筑物的影响。随着施工技术的发展，隔离桩越来越多地被应用在与基坑相邻环境的保护上，且形式也更加丰富，通常可以采用钻孔灌注桩、地下连续墙、钢板桩、树根桩、深层搅拌桩、注浆体等构成墙体。隔断墙法与隔离桩性质相同，只是其造价更加高昂，并且施工工艺更复杂。当地下构筑物离基坑较近时，由于上述两种施工工艺的扰动较大，不宜采用。那么就会用到注浆加固法，但是注浆加固法不可控因素太多。因为目前为止我们还不能准确判定浆液在土体里面的走向与相应的加固区域，只能盲目的注浆起到阻止地下构筑的位移的作用，但效果并不理想，甚至压力控制不当可能其到反作用。因此目前亟需一种更加环保、经济且高效的保护措施。

现有研究表明，传统的刚性隔离桩保护应用中，地表浅层附近土体的水平位移明显减小，但地表以下一定深度范围内的土体，其水平位移在有隔离桩情况下反而增大，此为隔离桩对这部分土体存在水平向“牵引作用”。若基坑外存在既有地下隧道且隧道恰好处于此范围内，隧道水平位移可因隔离桩的“牵引作用”反而可能比无隔离桩时增大，隔离桩对控制隧道变形反而不利。

为了解决传统的刚性隔离桩在周边环境及建构筑物保护中存在的问题，提出一种新型的充气柱隔离桩结构及其施工方法显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种充气柱隔离桩结构及其施工方法。