[发明专利]地表开挖引起下卧地下结构变形的支挡桩控制方法

说明书

本发明公开了一种地表开挖引起下卧地下结构变形的支挡桩控制方法，属于地表开挖支护技术领域，包括以下步骤：在既有地下结构上方地表开挖之前，根据拟开挖范围宽度和深度预测确定地表开挖范围底部隆起破坏区域；根据地表开挖范围底部隆起破坏区域，采用支挡桩进行加固设计，并确定支挡桩设计参数，具体包括：支挡桩施打方式、支挡桩长度与支挡桩截面参数；根据支挡桩设计参数，在既有地下结构上方地表开挖前，沿地表均匀间隔进行支挡桩施打，施打完毕后按照分层方式进行地表开挖，开挖过程中将支挡桩裸露端头部分进行切割移除，直至开挖到设计深度。本发明可实现支挡桩参数的定量化设计及对既有地下结构上方地表开挖变形的有效控制。

技术领域

本发明属于地表开挖支护技术领域，具体涉及一种地表开挖引起下卧地下结构变形的支挡桩控制方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

随着近年来城市建设事业的迅猛发展，城市地下基础设施建设规模不断增大，其中，管廊、地铁隧道、地铁车站等地下结构建设成为了城市建设的重要组成部分。由于地下结构建设工程多位于城市的中心地带，人口密集，地表建筑设施的建设比较多，在其建设完毕后，后续不可避免地会遇到既有地下结构周边临近开挖工程。比如河道、地表开挖或土方施工中的地表开挖或其他基础设施建设及拆除。地表开挖时，由于开挖范围土体卸荷，极易引起开挖范围底部土体回弹或隆起破坏等问题。这些问题会进一步对既有下方地下结构产生扰动影响，易造成既有地下结构的变形或上浮隆起等破坏问题，对既有地下结构产生一定的安全隐患。目前，对于既有地下结构附近进行地表开挖时，主要包括以下几种方式进行控制：

（1）利用水泥土搅拌桩、高压旋喷桩提前加固地表开挖范围周边地层；

（2）利用注浆管提前对地表开挖范围周边地层进行注浆加固；

（3）待地表开挖完毕后，在地表开挖范围底部施打抗拔桩、抗拔锚杆等抗拔构件；

（4）待地表开挖完毕后，对开挖范围底部土体进行换填；

但发明人发现，上述这些控制措施还存在以下问题：

（1）常规注浆加固、高压旋喷桩以及水泥土搅拌桩等方式普遍存在经验性设计的问题。加固参数往往依赖经验，缺乏有效的设计理论依据，而且受地层差异的影响，目前常规的一些理论参数确定方法的适用性还有待进一步改善。比如注浆口的注浆压力等参数多基于经验设计的方式确定，与实际的数据参数有一定的差异，提高了地层加固技术的不稳定性。

（2）传统的注浆加固及高压旋喷桩对地层的加固过程中，由于注浆技术在地层以下属于隐蔽工程，无法实时观测到土体内注浆的具体范围效果。目前由于土体的密实度以及土体内部的孔洞等复杂因素影响，导致浆液流动具有较强的随机性与不确定性，注浆加固质量难以得到保障，从而导致注浆加固对土体的加固效果及变形控制大打折扣。

（3）常规土体换填方式或在地表开挖范围底部施打抗拔桩等抗拔构件的加固方式，须在地表开挖完成后进行施作，此时开挖范围内挖去的土体已经产生了卸荷作用，对地表开挖范围下方土层以及既有地下结构已经产生了扰动变形及不利影响，所以此类方式对地层的加固效果存在滞后性，对既有地下结构变形的主动控制有待加强。

发明内容

针对常规水泥土搅拌桩、高压旋喷桩、注浆加固、抗拔桩、抗拔锚杆及土体换填等方式中存在的经验类比设计问题、加固效果难以保障及地表开挖前地层主动控制效果不足等问题，本发明的目的是提供一种地表开挖引起下卧地下结构变形的支挡桩控制方法，该方法给出了地表开挖范围底部隆起破坏区域及支挡桩参数的理论设计方法，可实现支挡桩参数的定量化设计及对既有地下结构上方地表开挖变形的有效控制。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供了一种地表开挖引起下卧地下结构变形的支挡桩控制方法，包括以下步骤：