本发明涉及深基坑支护技术领域，具体涉及一种淤泥质土深基坑的桁架式钻孔灌注桩支护法。
背景技术：
随着我国经济的快速发展，城镇化建设的不断推进，对建筑的设计提出了更高的要求，要求充分利用建筑的地下空间，就出现了很多深基坑支护工程。由于地质条件的限制，建筑物的密集，建筑场地周围复杂的情况，按照传统的基坑开挖方法已经受到限制，就需要更为安全可靠的支护方式。
淤泥质土在我国分布广泛，给深基坑的开挖造成了严重的安全隐患，为了增加施工的安全性，在开挖前需要对待开挖的区域进行支护。目前，主要的支护方法有以下几种：深层搅拌桩支护、钢板桩墙支护、钢筋混凝土排桩支护、地下连续墙支护。但是，这四种支护方法均存在着一定的缺陷：深层搅拌桩支护，桩体结构的强度太低，缺乏稳定性，而且在地质条件太差的情况下，发生较大位移变形，容易使基坑失稳；钢板桩墙支护，在施工过程中，要求场地较大，要有足够的施工空间；施工可能会引起相邻建筑的地基变形和产生振动噪音，对附近的环境影响较大，这与国家提倡的文明施工要求不符，而且支护深度受到限制，深度加大，会使结构发生较大的变形；钢筋混凝土排桩支护，相比于其他的方法，费时长，对于地质条件太差的土层不适用，基坑的深度不可以太深，结构某一节点破坏，会导致整体失稳；地下连续墙支护，施工过程复杂，墙体连接处工程质量难以得到控制，施工技术要求高，成本较大，后期处理繁杂。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供了一种淤泥质土深基坑的桁架式钻孔灌注桩支护方法，使其达到成本、效应和时间之间的最优化。
本发明提供了一种淤泥质土深基坑的桁架式钻孔灌注桩支护方法，包括以下步骤：
s1、选择合适的钻孔灌注桩直径、冠梁尺寸、桩距、桩的排距和桩的插入深度，再根据计算模型计算结构的受力，最后给出结构的配筋；
s2、对建筑开挖场地基坑顶面进行平整，然后按照规定放坡比例开挖合适高度边坡后处理地基土或者不放坡直接处理地基土，在边坡上方或者后排桩适宜位置打下钢板或者墙体做挡水板；
s3、采用钻孔灌注的方法，对后排加强桩和前排支护桩进行施工，前排桩的间距是后排桩的两倍；
s4、采用旋喷桩的形式在前排桩之间形成混凝土墙，起止水帷幕的作用；
s5、对前后排桩之间的淤泥质土层进行硬化处理；
s6、对前后冠梁和连梁支模，先分别绑扎前排桩冠梁和后排桩冠梁的配置钢筋，再绑扎腹杆连梁的配置钢筋，最后绑扎斜杆连梁9的配置钢筋，在钢筋绑扎完毕以后浇筑混凝土，使其形成一个系统；
s7、在支护结构的强度达标后，对基坑进行降水，降水完成后开始逐步开挖基坑；需要加入锚索时，在排桩间距的中心钻孔，打入钢绞线后灌注混凝土，在止水帷幕表面用楔形垫块和两根槽钢做支撑，再用锚具拉伸钢绞线并用夹具和垫片固定，进而形成预应力锚索，将开挖至要求的深度，在基坑底面处理后进行工程施工；
s8、在开挖达到开挖深度之后，对支护结构侧移进行监测。
进一步地，还包括计算模型的建立和验证过程，具体步骤为：
s9、将桩和梁简化成门式刚架的形式，锚杆简化成滑动铰支座，桩底简化成刚接，建立计算模型，令基坑的深度为h，桩的嵌固深度为ld，桩的排距为l，被动土压力为ps0，前排桩之间的中心距为b0，主动土压力为pak，然后用计算模型分析结构的受力和位移的情况；
s10、根据勘探所得土层的信息，确定计算模型的受力，前排桩、连梁的刚度按各自的两倍计算，计算得到杆件的内力和位移；
s11、根据步骤s10中得到的内力，计算各个杆件的配筋，根据简化的计算模型，前排桩、连梁和拉锚的计算设计值取s10中计算得到最大内力的一半。
s12、对计算的结果进行以下验算，确保结构的稳定性：
s12、对计算的结果进行以下验算，确保结构的稳定性：
（a）通过式（1）验算开挖完成后基坑内侧的最大侧移：
（b）对双排桩支护结构的整体稳定性验算，采用瑞典条分法，验算公式（2）如下：
（c）对双排桩支护结构的抗倾覆稳定性验算，验算公式（3）如下：
式中：
本发明的有益效果：
本发明的一种淤泥质土深基坑的桁架式钻孔灌注桩支护方法，通过改进施工方法，将流程化繁为简，减少成本，缩短时间，使结构达到原有支护结构的效应；相比于传统支护结构，采用旋喷桩形成止水帷幕，减少后排桩的数量，采用空间桁架的方式将结构连接一体，减少工程量，缩短的工程施工时间，降低工程成本，达到最大的效益；同时，利用前后排桩的相互作用，减小结构的位移，加大结构的整体稳定性。
附图说明
图1是一种淤泥质土深基坑的桁架式钻孔灌注桩支护方法的平面示意图；
图2是一种淤泥质土深基坑的桁架式钻孔灌注桩支护方法的正立面示意图；
图3是一种淤泥质土深基坑的桁架式钻孔灌注桩支护方法的剖面示意图；
图4是一种淤泥质土深基坑的桁架式钻孔灌注桩支护方法的计算模型示意图。
附图标记：1为后排加强桩、2为前排支护桩、3为旋喷桩、5为淤泥质土层、6为前排桩冠梁、7为后排桩冠梁、8为腹杆连梁、9为斜杆连梁、10为预应力锚索、11为钢绞线、12为楔形垫块、13为槽钢、14为夹具、15为垫片、h为基坑的深度，ld为桩的嵌固深度，l为桩的排距，ps0为被动土压力，b0为前排桩之间的中心距，pak为主动土压力。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
参考图1至图4，如图1至图4所示，本发明提供一种淤泥质土深基坑的桁架式钻孔灌注桩支护方法，本发明提供了一种淤泥质土深基坑的桁架式钻孔灌注桩支护方法，包括以下步骤：
s1、选择合适的钻孔灌注桩直径、冠梁尺寸、桩距、桩的排距和桩的插入深度，再根据计算模型计算结构的受力，最后给出结构的配筋；
s2、对建筑开挖场地基坑顶面进行平整，然后按照规定放坡比例开挖合适高度边坡后处理地基土或者不放坡直接处理地基土，在边坡上方或者后排桩适宜位置打下钢板或者墙体做挡水板；
s3、采用钻孔灌注的方法，对后排加强桩1和前排支护桩2进行施工，前排桩的间距是后排桩的两倍；
s4、采用旋喷桩3的形式在前排桩之间形成混凝土墙，起止水帷幕的作用；
s5、对前后排桩之间的淤泥质土层5进行硬化处理；
s6、对前后冠梁和连梁支模，先分别绑扎前排桩冠梁6和后排桩冠梁7的配置钢筋，再绑扎腹杆连梁8的配置钢筋，最后绑扎斜杆连梁9的配置钢筋，在钢筋绑扎完毕以后浇筑混凝土，使其形成一个系统；
s7、在支护结构的强度达标后，对基坑进行降水，降水完成后开始逐步开挖基坑；需要加入锚索时，在排桩间距的中心钻孔，打入钢绞线11后灌注混凝土，在止水帷幕表面用楔形垫块12和两根槽钢13做支撑，再用锚具拉伸钢绞线并用夹具14和垫片15固定，进而形成预应力锚索10，将开挖至要求的深度，在基坑底面处理后进行工程施工；
s8、在开挖达到开挖深度之后，对支护结构侧移进行监测。
还包括计算模型的建立和验证过程，具体步骤为：
s9、结构设计计算采用图1中的结构作为计算单元，将桩和梁简化成门式刚架的形式，锚杆简化成滑动铰支座，桩底简化成刚接，建立计算模型，令基坑的深度为h，桩的嵌固深度为ld，桩的排距为l，被动土压力为ps0，前排桩之间的中心距为b0，主动土压力为pak，
见图4，并用计算模型分析结构的受力和位移的情况；
s10、根据勘探所得土层的信息，确定计算模型的受力，前排桩、连梁的刚度按各自的两倍计算，计算得到杆件的内力和位移；
s11、根据步骤s10中得到的内力，计算各个杆件的配筋，根据简化的计算模型，前排桩、连梁和拉锚的计算设计值取s10中计算得到最大内力的一半。
s12、对计算的结果进行以下验算，确保结构的稳定性：
（a）通过式（1）验算开挖完成后基坑内侧的最大侧移：
（b）对双排桩支护结构的整体稳定性验算，采用瑞典条分法，验算公式（2）如下：
（c）对双排桩支护结构的抗倾覆稳定性验算，验算公式（3）如下：
式中：
实验例
现有某淤泥质土深基坑，基坑的开挖深度h为7m，地质勘探的结果如下：①杂填土，厚度为5m，重度为11kn/m3，粘聚力为4kpa，内摩擦角为10°；②淤泥质土，厚度为5m，重度为18kn/m3，粘聚力为9kpa，内摩擦角为9°,浮重度为8kn/m3，水下粘聚力为9kpa，水下内摩擦角为3°；③碎石，厚度为20m，重度为20kn/m3，浮重度为10kn/m3，水下粘聚力为30kpa，水下内摩擦角为30°；④其下的土层都为岩层；基坑的安全等级为一级，内外降水的深度为10m。
选取的前后混凝土灌注桩的直径为0.8m，前排桩的间距为1.6m，后排桩的间距为3.2m，前后排桩的排距为2.4m，前后冠梁和连梁的尺寸为
验算开挖完成后基坑内侧的最大侧移：基坑的安全等级为一级，允许最大侧移为0.0025h，计算模型的基坑内侧最大侧移为1mm，即:
满足要求。
对设计结构的整体稳定性验算，采用瑞典条分法，圆弧的半径r=9.695m，圆心坐标x=-0.061m，y=4.130m，土条宽度采用1m，即：
总摩擦力
总粘聚力
总滑动力
安全等级为一级时，ku1取1.350，即：
基坑的抗滑性满足要求。
对设计支护结构的抗倾覆稳定性验算：
被动土压力的合力对桩底的弯矩为：
各个支点力对桩底的弯矩的和为：
主动土压力的合力对桩底的弯矩为：
安全等级为一级时，ku2取1.250，即：
基坑的抗倾覆性满足要求。
本发明的一种淤泥质土深基坑的桁架式钻孔灌注桩支护方法，通过改进施工方法，将流程化繁为简，减少成本，缩短时间，使结构达到原有支护结构的效应；相比于传统支护结构，采用旋喷桩形成止水帷幕，减少后排桩的数量，采用空间桁架的方式将结构连接一体，减少工程量，缩短的工程施工时间，降低工程成本，达到最大的效益；同时，利用前后排桩的相互作用，减小结构的位移，加大结构的整体稳定性。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种淤泥质土深基坑的桁架式钻孔灌注桩支护方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1、选择合适的钻孔灌注桩直径、冠梁尺寸、桩距、桩的排距和桩的插入深度，再根据计算模型计算结构的受力，最后给出结构的配筋；
s2、对建筑开挖场地基坑顶面进行平整，然后按照规定放坡比例开挖合适高度边坡后处理地基土或者不放坡直接处理地基土，在边坡上方或者后排桩适宜位置打下钢板或者墙体做挡水板；
s3、采用钻孔灌注的方法，对后排加强桩（1）和前排支护桩（2）进行施工，前排桩的间距是后排桩的两倍；
s4、采用旋喷桩（3）的形式在前排桩之间形成混凝土墙，起止水帷幕的作用；
s5、对前后排桩之间的淤泥质土层（5）进行硬化处理；
s6、对前后冠梁和连梁支模，先分别绑扎前排桩冠梁（6）和后排桩冠梁（7）的配置钢筋，再绑扎腹杆连梁（8）的配置钢筋，最后绑扎斜杆连梁（9）的配置钢筋，在钢筋绑扎完毕以后浇筑混凝土，使其形成一个系统；
s7、在支护结构的强度达标后，对基坑进行降水，降水完成后开始逐步开挖基坑；需要加入锚索时，在排桩间距的中心钻孔，打入钢绞线（11）后灌注混凝土，在止水帷幕表面用楔形垫块（12）和两根槽钢（13）做支撑，再用锚具拉伸钢绞线并用夹具（14）和垫片（15）固定，进而形成预应力锚索（10），将开挖至要求的深度，在基坑底面处理后进行工程施工；
s8、在开挖达到开挖深度之后，对支护结构侧移进行监测。
2.根据权利要求1所述的淤泥质土深基坑的桁架式钻孔灌注桩支护方法，其特征在于，还包括计算模型的建立和验证过程，具体步骤为：
s9、将桩和梁简化成门式刚架的形式，锚杆简化成滑动铰支座，桩底简化成刚接，建立计算模型，令基坑的深度为h，桩的嵌固深度为ld，桩的排距为l，被动土压力为ps0，前排桩之间的中心距为b0，主动土压力为pak，然后用计算模型分析结构的受力和位移的情况；
s10、根据勘探所得土层的信息，确定计算模型的受力，前排桩、连梁的刚度按各自的两倍计算，计算得到杆件的内力和位移；
s11、根据步骤s10中得到的内力，计算各个杆件的配筋，根据简化的计算模型，前排桩、连梁和拉锚的计算设计值取s10中计算得到最大内力的一半；
s12、对计算的结果进行以下验算，确保结构的稳定性：
（a）通过式（1）验算开挖完成后基坑内侧的最大侧移：
（b）对双排桩支护结构的整体稳定性验算，采用瑞典条分法，验算公式（2）如下：
（c）对双排桩支护结构的抗倾覆稳定性验算，验算公式（3）如下：
式中：
技术总结
本发明公开了一种淤泥质土深基坑的桁架式钻孔灌注桩支护方法，该方法涉及深基坑支护领域，该方法主要是通过建立力学计算模型，在简化支护结构的同时符合安全要求，相比于传统支护结构，采用旋喷桩形成止水帷幕，减少后排桩的数量，采用空间桁架的方式将结构连接一体，减少工程量，缩短的工程施工时间，降低工程成本，达到最大的效益；同时，利用前后排桩的相互作用，减小结构的位移，加大结构的整体稳定性。
技术研发人员：程选生;李小双;李文惠;巩利军;张万林;张淑娟;刘华东;陈俭超;张尚龙;杨莉萍;刘殷君
受保护的技术使用者：兰州理工大学
技术研发日：.11.29
技术公布日：.02.21
