利用大气压强作为支撑力的基坑支护系统技术领域
本发明涉及一种软土地区利用大气压强作为支撑力的基坑支护系统，该支护系统适用于软土地区地下水位较高的临时性基坑支护或其它临时性挡土支护，无须设置内支撑装置。
背景技术
我国长三角等经济发达地区，每年用于基坑围护中的费用高达千亿元以上，目前我国软土地区基坑围护中所采用的挡土结构主要有搅拌桩重力坝、板式支护+内支撑等方法。其中搅拌桩重力坝支护具有水泥用量高、造价高、施工速度慢、变形大等特点，受施工质量影响较大。板式支护包括排桩、SMW工法桩、地下连续墙等。其中钢筋混凝土排桩桩+内支撑具有钢筋和混凝土用量大，围护桩施工存在泥浆污染，内支撑拆撑繁琐，造价高，养护周期长，支撑造成主体结构施工速度慢；SMW工法桩+支撑支护法，内支撑施工周期长、拆撑繁琐，造价高，钢筋混凝土支撑养护周期长，钢筋混凝土支撑造成主体结构施工速度慢；地下连续墙+支撑支护法，具有地下连续墙施工存在泥浆污染，内支撑拆撑繁琐，造价高，养护周期长，支撑造成主体结构施工速度慢等特点。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种施工速度快、造价低、变形小，且无需内支撑装置的适用于软土地区的基坑支护系统。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种利用大气压强作为支撑力的基坑支护系统，该基坑支护系统的特征在于，在基坑侧壁的内侧处设置有搅拌桩止水帷幕和支护桩，所述支护桩设置在所述搅拌桩止水帷幕的搅拌桩中，所述支护桩的顶部设置有圈梁；在基坑侧壁的外侧设置有至少两排竖向排水管，所述排水管与抽真空装置相连接；在所述排水管的外侧设置有地下水补给水沟；在所述搅拌桩止水帷幕的内侧面设置有开挖临空面密封膜；在所述圈梁的底面和外侧面，所述地下水补给水沟的底面和内侧面，以及处于所述圈梁和地下水补给水沟之间的地表面设置有地面密封膜；所述开挖临空面密封膜和所述地面密封膜密封连接。
所述搅拌桩止水帷幕为相互搭接或套接的搅拌桩。
所述支护桩为H型钢或预制刚性受弯构件。
靠近基坑侧壁的所述排水管的深度大于远离基坑侧壁的所述排水管的深度。
所述排水管为铁管或硬质塑料管，所述排水管的管壁设置有孔眼，所述排水管的表面包覆有滤水网。
所述滤水网为至少一层的100目纱布。
所述面密封膜处于所述圈梁和所述地下水补给水沟之间的宽度为基坑的开挖深度的0.4倍至1.2倍。
所述开挖临空面密封膜和所述地面密封膜为高密度聚乙烯膜。
所述高密度聚乙烯膜的厚度不小于0.2mm。
在抽真空的阶段，所述地下水补给水沟（7）内的水深不小于300mm。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）充分利用大气压强对开挖坑壁的支撑平衡作用，减小坑壁的侧向位移，具有安全可靠、降低造价特点；
（2）该系统不需要设置基坑内支撑装置，方便土建施工单位在基坑内部主体结构施工，在所有换撑结束后可停止抽真空；
（3）根据需要可在止水帷幕内置入支护桩，长度超过整体稳定滑动面，增加围护体的刚度，增加支护体的刚度和抗弯抗剪性能，可大大降低基坑的变形量；
（4）施工速度快，无泥浆、无钢筋混凝土内支撑的拆除，置入型钢的支护桩受力构件在基坑支护完成后可以拔除，是一种绿色环保的支护方法；
（5）在坑外进行地下水补给，防止由于抽真空降水造成周边地下水位下降，减小由于抽真空降水造成周边地面沉降。
附图说明
图1：本发明利用大气压强作为支撑力的基坑支护系统示意图。
图中：1.搅拌桩止水帷幕；2.支护桩；3.排水管；4.开挖临空面密封膜；5.地面密封膜；6.圈梁；7.地下水补给水沟；8.地面密封膜铺设宽度；9.基坑开挖深度；10.抽真空装置。
具体实施方式
下面通过实施例进一步对本发明进行详细描述，但本发明不仅仅局限于以下实施例。
如图1所示，一种利用大气压强作为支撑力的基坑支护系统，在基坑侧壁的内侧处设置有搅拌桩止水帷幕1和支护桩2，支护桩2设置在搅拌桩止水帷幕1的搅拌桩中，支护桩2的顶部设置有圈梁6；在基坑侧壁的外侧设置有至少两排竖向排水管3，排水管3与抽真空装置10相连接；在排水管3的外侧设置有地下水补给水沟7；在搅拌桩止水帷幕1的内侧面设置有开挖临空面密封膜4；在圈梁6的底面和外侧面，地下水补给水沟7的底面和内侧面，以及所述圈梁6和地下水补给水沟7之间的地表面设置有地面密封膜5；开挖临空面密封膜4和地面密封膜5密封连接。该基坑支护系统，在开挖临空面先设置防漏气、漏水的搅拌桩止水帷幕1和密封膜4和5，在开挖面外侧抽真空形成负压区，会在开挖临空面作用大气压强作为支撑力，大气压强支撑力会和基坑开挖应力释放所产生的侧向土压力相平衡抵消压差，从而阻止基坑侧向变形和减少基坑侧壁相坑内的水平位移。具体实施例中，基坑的开挖深度为6m。
搅拌桩止水帷幕1为相互搭接或套接的搅拌桩，搅拌桩能够起到止水、提高桩间土抗剪等作用。具体实施例中，搅拌桩止水帷幕1采用φ850三轴水泥土搅拌桩，套打一孔，三轴水泥土搅拌桩水泥掺量20%，桩长13m。
支护桩2作为围护桩，具有较好的抗弯、抗剪承载力。具体实施例中，支护桩2是在搅拌桩1内植入600×300×12×20的H型钢，型钢间距1200，型钢长度12m。
基坑外侧的竖向排水管3连接抽真空装置10，靠近基坑侧壁的排水管3的深度深，远离基坑侧壁的排水管3浅，排水管3长度成阶梯状，目的是减少临空面内层的真空度的衰减。通过抽真空，在排水管3区域形成负压，作用在基坑开挖临空面的大气压强可以作为支撑反力阻止基坑侧向变形。抽真空装置在整个基坑支护过程中持续抽真空。具体实施例中，竖向排水管3为直径30mm，厚度2mm钢管或者硬质塑料管；通长打直径8mm孔洞，孔洞延管周边梅花状布置，外包二层100目的纱布。排水管3的平面间距为800mm，延平面三角形布置。排水管3为六排，其长度依次长度分别为9.5m、8m、6.5m、5m、3.5m、3.5m。
设置在搅拌桩止水帷幕1内侧面的开挖临空面密封膜4为高密度聚乙烯膜（HDPE膜），其厚度为0.2mm，随着土方开挖后及时铺设。
地面密封膜5为两层高密度聚乙烯膜（HDPE膜），其厚度为0.2mm。处于圈梁6和地下水补给水沟7之间的地面密封膜5的宽度8为基坑的开挖深度9的0.4倍至1.2倍。具体实施中，铺设的宽度8为4.2m。
支护桩2顶部设置压顶圈梁6，提高支护桩2的整体变形协调能力。具体实施例中，压顶圈梁6为1000×700的现浇钢筋混凝土圈梁。
在排水管3的外层设置的地下水补给水沟7，避免抽真空会造成地下水位降低，引起周边环境的变化。具体实施例中，地下水补给水沟为一条500×500水沟，抽真空阶段保持沟内回灌补给水深不小于300mm。