[发明专利]一种带注浆功能的预制高压气囊隔离桩结构及施工方法

说明书

本发明涉及一种带注浆功能的预制高压气囊隔离桩结构及施工方法，包括预制高压气囊桩体、自动调控系统和注浆系统。本发明的有益效果是：本发明采用预制高压气囊隔离桩代替传统隔离柱，并在基坑底部附近一定深度范围内的土体内布设高压气囊，利用其充高压气体形成的膨胀压力，改变周边的应力场，截断应力的传递路径，消除刚性隔离桩的水平向“牵引作用”，弥补传统隔离桩自身变形产生的位移变形；本发明通过预制高压气囊的充气膨胀来协助预制桩抵抗土体的变形，以实现实时调控深层土体位移，较传统隔离桩效果更好，弥补了传统隔离桩因为刚度不足的位移变形，减小了主动区外侧深层土体的位移。

技术领域

本发明涉及一种深基坑开挖时用于保护周边建筑物的带注浆功能的预制高压气囊隔离桩结构及施工方法，属土木工程施工技术领域。

背景技术

随着地下空间的大量开发，加之城市用地紧张，大型基坑工程越来越多，基坑周边的环境条件变得越来越复杂，出现了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基坑内的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。基坑对周边环境的影响变形控制要求在不断提高，因此需要寻求一种更加合理有效的基坑外围保护措施。

目前，所采用的被动区保护措施一般包括坑内土体加固、加大支护结构刚度、基坑内设置横隔墙、基坑分区开挖等措施。然而，这些被动区保护措施会显著增加成本，延长工期。主动区的保护措施有隔离桩法、隔断墙法和注浆加固法等。采用常规隔离桩法能起到一定的水平承载作用，与围护桩按一定比例共同分担土压力，阻断地基中土体应力的传递，减少了作用在围护桩上的土压力，从而也就限制了围护桩的侧向变形。隔离桩对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。隔断墙法与隔离桩性质相同，但其造价高昂，并且施工方法更复杂，工期较长。当地下构筑物离基坑较近时，由于上述两种施工方法的扰动较大，不宜采用。当基坑开挖已经造成周边设施沉降变形过大时，常规隔离桩技术便失去效果。

跟踪注浆法是近年来基坑工程实践中发明和发展起来的一种灵活有效，既能缩短工期，又能节省资金的基坑周围建筑动态保护的好方法。跟踪注浆是由喷射头喷射出去的双液浆会迅速凝固，相当于在原有土体中楔入新的体积，一方面引起瞬时的超孔隙压力，另一方面，由于凝固体的强度大于一般的土体，它部分地置换了原有土体，可起到加固土体的作用。注浆是在原状土体内加入新的体积，它包含加固与挠动两个相反的方向，注浆时一定要抑制负作用的产生，主要体现在注浆量的控制及蹿孔现象的控制上。其次，注浆作为一种辅助性的手段，在施工时必定会与主体施工产生各种矛盾，如主体施工对注浆条件的限制，以及注浆负作用，如土、浆的流窜及注浆引起的土体隆起对土体施工和支撑的影响。同时，注浆加固法不可控因素较多，该方法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位移的作用，但效果并不理想，甚至压力控制不当可能加大周边构筑物的变形。因此目前亟需提供一种更加精确并且能时时动态控制坑外土体位移的保护措施，为今后基坑保护工程提供一种新的解决方案。

综上所述，提供一种基坑开挖对周边构筑物(建筑、管线、隧道等设施)的保护系统和施工方法是本领域技术人员的一个重要技术问题。

发明内容