无混凝土对撑的地下室支护技术领域
本发明涉及一种地下室支护，特别涉及无混凝土对撑的地下室支护。
背景技术
传统地下室支护技术是地下室支护设置了混凝土对撑来维持地下室支护稳定，但是混凝土对撑会大大增加地下室支护成本，另外还对土方外运造成很大的影响，从而延误了施工工期。如果通过地下室支护过程中应力的安全有序的调整、转移和再分配，使地下室支护在无内支撑的情况下显然可以取得显著的经济效益和工期效益。但是如何在地下室支护施工过程中来避免无混凝土对撑情况下安全问题是工程人员面临的课题。
发明内容
本发明是提供一种无混凝土对撑的地下室支护，解决现有技术的问题。
为此，本发明采取一定的技术措施来逐步取代发挥临时支撑作用的内支撑结构体系，从而保证临时性内支撑拆除后，工程施工能继续安全顺利地进行。本发明适用于开挖深度为3.5～5m深度的地下室。
第一工况地下室支护结构采用如下：
支护桩采用钻孔灌注桩，钻孔灌注桩直径为600～900mm。离支护桩中心点外侧方向1.5～2m处设置止水帷幕，止水帷幕采用三轴水泥搅拌桩，三轴水泥搅拌桩桩径为600mm或者500mm，相邻三轴水泥搅拌桩相互咬合，咬合距离为200mm或者150mm。支护桩内侧方向上部设置第一道钢腰梁，第一道钢腰梁顶标高与支护桩顶标高相同，第一道钢腰梁与支护桩的预埋钢筋焊接连接，预应力锚索锚固在第一道钢腰梁，挖土深度1.5～2.5m位置在工程桩上面放置钢垫板，钢垫板下面的工程桩有2根～4根。钢垫板厚度为10～12cm，钢垫板设置位置离地下室边缘13～15m，钢垫板中间有凹槽，凹糟深度为8～12mm，长度和宽度为10～15cm，地下室被动区的加固区宽度为支护桩外边缘切线以内1m范围，加固区深度为地下室基底以下1.5m～2m。第一道钢腰梁与钢垫板之间设置第一次钢支撑。
第二工况地下室支护结构采用如下：
支护桩内侧方向中部设置第二道钢腰梁，第二道钢腰梁底标高为第一次土方开挖深度，第二道钢腰梁与支护桩的预埋钢筋焊接连接，第二道预应力锚索锚固在第二道钢腰梁，工程桩在第二次土方开挖时进行凿除，工程桩顶标高与地下室底板基底标高相同，工程桩上面设置钢垫板，钢垫板与第一道钢腰梁之间设置第二次钢支撑，钢垫板与第二道钢腰梁之间设置第二次钢支撑。
(9)、局部开挖至地下室周边土至地下室基底；
(10)、设置第二次钢支撑
第二次钢支撑设置二道；先设置第二道钢腰梁的钢支撑，第一道钢腰梁的钢支撑在先拆掉第一次钢支撑情况下再进行设置，设置方法是拆除第一次钢支撑后马上设置第二次钢支撑；
(11)、开挖地下室中间土；
(12)、浇捣地下室底板及混凝土侧壁；混凝土侧壁与钢支撑交接处部位设置预埋孔；
(13)、设置换撑；
混凝土侧壁与支护桩之间空槽填塞碎石混合料；
(14)、拆除钢支撑和钢垫板；
(15)、浇筑地下室顶板混凝土；
(16)、用防水混凝土封闭钢支撑预埋和钢垫板部位底板混凝土。
根据权利要求1所述的无混凝土对撑的地下室支护，其特征是钢腰梁按连续梁计算；腰梁的弯矩设计取值时，锚索拉力取结构分析时算出的基本组合效应作为支点轴向力效应值。
根据权利要求1所述的无混凝土对撑的地下室支护，其特征是预应力锚索技术参数采用如下：当锚索注浆采用水泥浆时，水灰比宜取0.45～0.50；采用水泥砂浆时，水灰比宜取0.40～0.45，且灰砂比宜取0.5～1.0，拌合用砂宜选用中细砂，含泥量不得超过砂重量的3％；3％；采用二次压力注浆工艺时，二次压力注浆宜采用水灰比0.50～0.55的水泥浆，二次注浆管应牢固绑扎在杆体上，注浆管的端部出浆口应采取防止注浆前浆液进入注浆管的密封措施，二次压力注浆时，注浆压力不宜小于1.5MPa；采用锚固段分段二次注浆工艺时，注浆宜在孔体注浆固结体的强度达到5MPa后进行，劈裂注浆管的出浆孔应沿锚杆锚固段全长设置，注浆顺序应从锚杆端部开始，由内向外分段依次进行。
根据权利要求1所述的无混凝土对撑的地下室支护，其特征是预应力锚索施工采用如下：
1)当注浆体的强度达到设计强度的75％且不小于15MPa后，方可进行锚索的张拉锁定；
2)采用钢绞线整体张拉锁定的方法；
3)锚索张拉应平缓加载，加载分级不宜大于0.3，每级荷载的间隔时间不小于3min；锚索锁定前，在最大张拉力下应保持稳定一段时间，对砂土地层，稳定时间应大于5min～10min，对粘性土地层，稳定时间应大于15min；
4)锚索索定时，张拉值可取设计张拉锁定值的(1.1～1.15)倍；
长度不应小于50mm，采用热切割时，不应小于80mm。
(6)、局部开挖地下室周边土至第二道钢腰梁顶部。
(7)、设置第一次钢支撑。
工程桩顶部整平后上面放置钢垫板，第一次钢支撑通过钢支撑支顶在钢垫板凹槽内并用螺栓固定。
由于钢支撑间距对地下室开挖安全至关重要。采用计算机仿真分析，根据地下室外侧0.5m处最大土深层位移作为基准点，最大土深层位移控制为2mm。第一次钢支撑设置深度为挖土深度1.5～2.5m位置。表1为第一次钢支撑间距与深度关系，根据计算机仿真分析结果，第一次钢支撑设置间距为1.35～3.75m。
表1第一次钢支撑间距与深度关系
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(8)、开挖地下室中间土。
(9)、局部开挖至地下室周边土至地下室基底。
(10)、设置第二次钢支撑
第二次钢支撑设置二道。先设置第二道钢腰梁的钢支撑，第一道钢腰梁的钢支撑在先拆掉第一次钢支撑情况下再进行设置，设置方法是拆除第一次钢支撑后马上设置第二次钢支撑。
第二次钢支撑设置深度为挖土深度2～3m位置。表2为第二次钢支撑间距与深度关系，根据计算机仿真分析结果，第二次钢支撑设置间距为1.70～3.83m。
表2第二次钢支撑间距与深度关系
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(11)、开挖地下室中间土。
(12)、浇捣地下室底板及混凝土侧壁。混凝土侧壁与钢支撑交接处部位设置预埋孔。钢垫板部位地下室底板中部预埋止水橡胶带阻断渗水路径。
(13)、设置换撑。
混凝土侧壁与支护桩之间空槽填塞碎石混合料。碎石混合料填塞在混凝土侧壁与支护桩之间空槽内目的是使将钢支撑的集中荷载转换为作用在支护桩的均布荷载，为下步拆除钢支撑做好准备。
合理碎石混合料级配既可避免压实后颗粒间缺少砂粒充填而形成的架空结构，也保证了砂粉细粒间有足够大颗粒以形成骨架，满足强度要求。
碎石混合料采用碎石、砂粒、粉粒混合料，碎石粒径为15～2mm，质量掺量为30％～40％；砂粒粒径为2～0.1mm，质量掺量为40％～50％；粉粒粒径小于0.1mm，质量掺量为20％～30％。
(14)、拆除钢支撑和钢垫板。
(15)、浇筑地下室顶板混凝土。
(16)、用防水混凝土封闭钢支撑预埋和钢垫板部位底板混凝土。
本发明施工成本低，施工工期短。
附图说明
图1为第一工况地下室支护示意图，图2为第二工况地下室支护示意图。
各附图中：1、支护桩，2、第一道钢腰梁，3、预应力锚索，4、止水帷幕，5、地下室被动区，6、第一道钢支撑，7、钢垫板，8、工程桩，9、第二道钢腰梁，10、第二次钢支撑。
具体实施方式
实施例一
第一工况地下室支护结构采用如下：
支护桩1采用钻孔灌注桩，钻孔灌注桩直径为600～900mm。离支护桩1中心点外侧方向1.5～2m处设置止水帷幕4，止水帷幕4采用三轴水泥搅拌桩，三轴水泥搅拌桩桩径为600mm或者500mm，相邻三轴水泥搅拌桩相互咬合，咬合距离为200mm或者150mm。支护桩1内侧方向上部设置第一道钢腰梁2，第一道钢腰梁2顶标高与支护桩1顶标高相同，第一道钢腰梁2与支护桩1的预埋钢筋焊接连接，预应力锚索3锚固在第一道钢腰梁2，挖土深度1.5～2.5m位置在工程桩8上面放置钢垫板7，钢垫板7下面的工程桩8有2根～4根。钢垫板7厚度为10～12cm，钢垫板7设置位置离地下室边缘13～15m，钢垫板7中间有凹槽，凹糟深度为8～12mm，长度和宽度为10～15cm，地下室被动区5的加固区宽度为支护桩1外边缘切线以内1m范围，加固区深度为地下室基底以下1.5m～2m。第一道钢腰梁2与钢垫板7之间设置第一次钢支撑6。
第二工况地下室支护结构采用如下：
支护桩1内侧方向中部设置第二道钢腰梁9，第二道钢腰梁9底标高为第一次土方开挖深度，第二道钢腰梁9与支护桩1的预埋钢筋焊接连接，第二道预应力锚索3锚固在第二道钢腰梁9，工程桩8在第二次土方开挖时进行凿除，工程桩8顶标高与地下室底板基底标高相同，工程桩8上面设置钢垫板7，钢垫板7与第一道钢腰梁2之间设置第二次钢支撑10，钢垫板7与第二道钢腰梁9之间设置第二次钢支撑10。
施工步骤包括：
(1)、施工工程桩8。要设置钢垫板7的工程桩8顶部施工标高与第二道腰梁顶部标高齐平，其他工程桩8顶部施工标高为地下室底板底标高以下10cm。
(2)、施工支护桩1。
(3)、施工止水帷幕4。
(4)、加固地下室被动区5。
地下室被动区5加固采用旋喷水泥桩。
(5)、施工第一道钢腰梁2及预应力锚索3。
将第一道钢腰梁2与支护桩1的预埋钢筋进行焊接。
钢腰梁按连续梁计算。腰梁的弯矩设计取值时，锚索拉力取结构分析时算出的基本组合效应作为支点轴向力效应值。
钢腰梁选用单槽钢或双槽钢或双工字钢，当选用双槽钢或双工字钢时，型钢腰梁应焊接为整体，焊接连接采用贴角焊，焊缝高度不应小于8mm。
第一道钢腰梁2施工完毕后施工预应力锚索3。
预应力锚索3技术参数采用如下：当锚索注浆采用水泥浆时，水灰比宜取0.45～0.50；采用水泥砂浆时，水灰比宜取0.40～0.45，且灰砂比宜取0.5～1.0，拌合用砂宜选用中细砂，含泥量不得超过砂重量的3％。3％。采用二次压力注浆工艺时，二次压力注浆宜采用水灰比0.50～0.55的水泥浆，二次注浆管应牢固绑扎在杆体上，注浆管的端部出浆口应采取防止注浆前浆液进入注浆管的密封措施，二次压力注浆时，注浆压力不宜小于1.5MPa；采用锚固段分段二次注浆工艺时，注浆宜在孔体注浆固结体的强度达到5MPa后进行，劈裂注浆管的出浆孔应沿锚杆锚固段全长设置，注浆顺序应从锚杆端部开始，由内向外分段依次进行。
锚索施工采用如下：
1)当注浆体的强度达到设计强度的75％且不小于15MPa后，方可进行锚索的张拉锁定。
2)采用钢绞线整体张拉锁定的方法。
3)锚索张拉应平缓加载，加载分级不宜大于0.3，每级荷载的间隔时间不小于3min；锚索锁定前，在最大张拉力下应保持稳定一段时间，对砂土地层，稳定时间应大于5min～10min，对粘性土地层，稳定时间应大于15min。
4)锚索索定时，张拉值可取设计张拉锁定值的(1.1～1.15)倍。
5)在锚索锁定后的48h内，锚索拉力低于设计锁定值的90％时，应进行再次锁定；锚索锁定尚应考虑相邻锚索张拉锁定引起的预应力损失，当锚索拉力低于设计锁定值的90％时，应进行再次锁定。
6)锁定后锚索外端部宜采用冷切割方法切除；锚具外切割后的钢绞线保留长度不应小于50mm，采用热切割时，不应小于80mm。
(6)、局部开挖地下室周边土至第二道钢腰梁9顶部。
(7)、设置第一次钢支撑。
工程桩8顶部整平后上面放置钢垫板7，第一次钢支撑通过钢支撑支顶在钢垫板7凹槽内并用螺栓固定。
第一次钢支撑设置深度为挖土深度1.5～2.5m位置，第一次钢支撑设置间距为1.35～3.75m。
(8)、开挖地下室中间土。
(9)、局部开挖至地下室周边土至地下室基底。
(10)、设置第二次钢支撑10
第二次钢支撑10设置二道。先设置第二道钢腰梁9的钢支撑，第一道钢腰梁2的钢支撑在先拆掉第一次钢支撑情况下再进行设置，设置方法是拆除第一次钢支撑后马上设置第二次钢支撑10。
第二次钢支撑10设置深度为挖土深度2～3m位置，第二次钢支撑10设置间距为1.70～3.83m。
(11)、开挖地下室中间土。
(12)、浇捣地下室底板及混凝土侧壁。混凝土侧壁与钢支撑交接处部位设置预埋孔。钢垫板7部位地下室底板中部预埋止水橡胶带阻断渗水路径。
(13)、设置换撑。
混凝土侧壁与支护桩1之间空槽填塞碎石混合料。碎石混合料填塞在混凝土侧壁与支护桩1之间空槽内目的是使将钢支撑的集中荷载转换为作用在支护桩1的均布荷载，为下步拆除钢支撑做好准备。
碎石混合料采用碎石、砂粒、粉粒混合料，碎石粒径为15～2mm，质量掺量为30％～40％；砂粒粒径为2～0.1mm，质量掺量为40％～50％；粉粒粒径小于0.1mm，质量掺量为20％～30％。
(14)、拆除钢支撑和钢垫板7。
(15)、浇筑地下室顶板混凝土。
(16)、用防水混凝土封闭钢支撑预埋和钢垫板7部位底板混凝土。
从地下室开挖的全过程来看，最大土体深层位移为9mm，本工程的土方开挖是安全可靠的。