1.本发明涉及地下结构施工技术领域，特别涉及结合基础的多标高深基坑锚拉支护结构及其施工方法。


背景技术：

2.对于浅层地下室面积大于深层地下室面积的复杂地下空间工程，由于深层地下室平面的收进，致使整个基坑内部出现了一个有一定高差且具有一定规模的多标高深基坑，该基坑的深度根据地下建筑规划的需要可为单层或多层地下室层高。
3.在实际应用中，由于浅层地下室下方的地基土不得受到扰动，因而多标高深基坑通常不具备放坡开挖的条件，需设置支护结构以实现直立开挖。
4.基坑开挖常采用明挖顺筑法，多标高基坑高差处的支护结构通常采用悬臂板式支护体系，此种支护体系施工便捷，受力明确，但在坑深高差较大的情况下悬臂支护结构的顶部水平变形偏大，容易引起后方土体扰动和垫层结构开裂，如增设内支撑结构，不仅增加造价，而且延长了工期。
5.因此，如何控制多标高深基坑支护结构的变形，降低工程造价，同时还不能不影响整体施工进度成为本领域技术人员急需解决的技术问题。


技术实现要素：

6.有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供结合基础的多标高深基坑锚拉支护结构及其施工方法，实现的目的是将浅层地下室底板结构与多标高深基坑顶部的冠梁进行拉接，利用浅层地下室范围的底板和工程桩作为锚拉结构，不仅可以控制多标高深基坑支护结构的变形，而且这种方法施工便捷、造价经济、不影响整体施工进度。
7.为实现上述目的，本发明公开了结合基础的多标高深基坑锚拉支护结构，基坑的底部包括两种以上不同深度的标高，形成最少一个阶梯面；且所述基坑位于每一所述阶梯面下方的横向尺寸均小于位于相应所述阶梯面上方的横向尺寸。
8.其中，每一所述阶梯面均设有相应标高的混凝土底板；
9.所述基坑内，位于每一所述阶梯面下方的支护墙的上端均设有混凝土冠梁，形成支挡结构；
10.每一所述混凝土冠梁与相应的所述混凝土底板之间均通过底板后浇带连接，并在所述底板后浇带内设有多个传力型钢组件；
11.每一所述传力型钢组件均呈倒“l”形，包括一个与相应的所述混凝土底板固定连接的水平型钢和一个预埋在相应的所述混凝土冠梁内的竖直型钢，使相应的所述传力型钢组件在相应的所述混凝土冠梁和相应的所述混凝土底板间形成传力结构；
12.位于每一所述支护墙外侧的土体的土体破坏面外，相应的所述混凝土底板的下面均设有工程桩；
13.每一所述混凝土底板均通过相应的所述工程桩形成锚拉结构。
14.优选的，每一所述竖直型钢的上端均通过焊接方式与相应的所述水平型钢固定连接。
15.优选的，所述底板后浇带的宽度在2米以下，每一所述水平型钢均锚固在相应的所述混凝土底板内，且锚固入所述混凝土底板部分的上下两面均布设多个柱头栓钉。
16.优选的，所述底板后浇带的宽度大于2米，每一所述水平部型钢与相应的所述混凝土底板平行的面上均设有多根与相应所述水平部型钢长度方向平行的传力钢筋；
17.每一所述传力钢筋均锚固入相应的所述混凝土底板的内。
18.更优选的，每一所述水平型钢均为工字钢，包括与相应的所述混凝土底板平行的上翼板和下翼板；
19.所述上翼板和所述下翼板上均设有最少3根所述传力钢筋。
20.更优选的，每一所述传力钢筋均双面焊接在相应的所述上翼板或者相应的所述下翼板。
21.优选的，每一所述工程桩与相应的所述混凝土底板连接的桩头均做加强处理；所述加强处理为在相应的所述桩头沿竖直方向设置多道环形箍筋将纵筋绑扎牢固。
22.本发明还提供结合基础的多标高深基坑锚拉支护结构的施工方法，包括如下步骤：
23.步骤1、施工所有所述工程桩和所述支护墙；
24.步骤2、开挖土方至所述阶梯面；
25.步骤3、清理相应的所述工程桩的桩头和所述支护墙的顶端；在每一所述桩头的纵筋外用环形箍筋绑扎牢固并形成漏斗形；
26.步骤4、绑扎所述支护墙顶部所述混凝土冠梁的钢筋和相应的所述混凝土底板的钢筋，施工并留置所述传力型钢组件；
27.步骤5、浇筑所述混凝土冠梁和所述混凝土底板，留设施工所述底板后浇带；
28.步骤6、继续开挖土方，所述锚拉结构在所述传力结构的拉接作用下与所述支挡结构形成整体，共同受力工作。
29.优选的，在所述步骤3中，若所述桩头为预应力管桩，需灌芯处理相应的所述桩头。
30.本发明的有益效果：
31.本发明的应用可以提高多标高深基坑支护结构的安全性和稳定性，并能够有效控制多标高深基坑支护结构的变形，显著减少浅标高范围内地基土的扰动。
32.本发明的应用有效利用浅标高范围内的底板和工程桩作为锚拉结构，切实可行，操作简单，施工便捷，经济效益显著。
33.本发明的应用对于采用桩筏基础且采取明挖顺筑法施工的地下空间工程，限制较少，具有较好的灵活性和适用性。
34.以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
35.图1示出本发明一实施例中底板后浇带宽度在20米以下的剖面结构示意图。
36.图2示出本发明一实施例中底板后浇带宽度大于20米的剖面结构示意图。
37.图3示出本发明一实施例中水平型钢锚固在混凝土底板内的结构示意图。
38.图4示出本发明一实施例中水平型钢通过传力钢筋与混凝土底板固定的结构示意图。
具体实施方式
39.实施例
40.如图1至图4所示，结合基础的多标高深基坑锚拉支护结构，基坑的底部包括两种以上不同深度的标高，形成最少一个阶梯面；且基坑位于每一阶梯面下方的横向尺寸均小于位于相应阶梯面上方的横向尺寸。
41.其中，每一阶梯面均设有相应标高的混凝土底板1；
42.基坑内，位于每一阶梯面下方的支护墙2的上端均设有混凝土冠梁3，形成支挡结构；
43.每一混凝土冠梁3与相应的混凝土底板1之间均通过底板后浇带4连接，并在底板后浇带4内设有多个传力型钢组件5；
44.每一传力型钢组件5均呈倒“l”形，包括一个与相应的混凝土底板1固定连接的水平型钢6和一个预埋在相应的混凝土冠梁3内的竖直型钢7，使相应的传力型钢组件5在相应的混凝土冠梁3和相应的混凝土底板1间形成传力结构；
45.位于每一支护墙2外侧的土体的土体破坏面8外，相应的混凝土底板1的下面均设有工程桩9；
46.每一混凝土底板1均通过相应的工程桩9形成锚拉结构。
47.本发明的原理如下：
48.在深基坑工程中，由于主结构基础多采用桩筏基础，基桩通常承担抗压、抗拔、地震水平力等，因此浅层地下室范围内的工程桩9具备抵抗水平变形的能力，浅层地下室的筏板将工程桩有效连接成了整体，通过设置传力型钢组件5，将浅层地下室底板结构与多标高深基坑顶部的混凝土冠梁3进行拉接，利用浅层地下室范围的混凝土底板1和工程桩9作为锚拉结构，不仅可以控制多标高深基坑支护结构的变形，而且这种方法施工便捷、造价经济、不影响整体施工进度。而且该方案的实现对于复杂地下空间的开发建设有着显著的实用价值。
49.在某些实施例中，每一竖直型钢7的上端均通过焊接方式与相应的水平型钢6固定连接。
50.在某些实施例中，底板后浇带4的宽度在2米以下，每一水平型钢6均锚固在相应的混凝土底板1内，且锚固入混凝土底板1部分的上下两面均布设多个柱头栓钉10。
51.在某些实施例中，底板后浇带4的宽度大于2米，每一水平部型钢与相应的混凝土底板1平行的面上均设有多根与相应水平部型钢长度方向平行的传力钢筋11；
52.每一传力钢筋11均锚固入相应的混凝土底板1的内。
53.在某些实施例中，每一水平型钢6均为工字钢，包括与相应的混凝土底板1平行的上翼板和下翼板；
54.上翼板和下翼板上均设有最少3根传力钢筋11。
55.在某些实施例中，每一传力钢筋11均双面焊接在相应的上翼板或者相应的下翼
板。
56.在某些实施例中，每一工程桩9与相应的混凝土底板1连接的桩头12均做加强处理；加强处理为在相应的桩头12沿竖直方向设置多道环形箍筋将纵筋绑扎牢固。
57.本发明还提供结合基础的多标高深基坑锚拉支护结构的施工方法，包括如下步骤
58.步骤1、施工所有工程桩9和支护墙2；
59.步骤2、开挖土方至阶梯面；
60.步骤3、清理相应的工程桩9的桩头12和支护墙2的顶端；在每一桩头12的纵筋外用环形箍筋绑扎牢固并形成漏斗形；
61.步骤4、绑扎支护墙2顶部混凝土冠梁3的钢筋和相应的混凝土底板1的钢筋，施工并留置传力型钢组件5；
62.步骤5、浇筑混凝土冠梁3和混凝土底板1，留设施工底板后浇带4；
63.步骤6、继续开挖土方，锚拉结构在传力结构的拉接作用下与支挡结构形成整体，共同受力工作。
64.在某些实施例中，在步骤3中，若桩头12为预应力管桩，需灌芯处理相应的桩头12。
65.在实际应用中，锚拉结构中的工程桩为位于土体破坏面以外的工程桩。
66.根据现行设计理论，以较常用的桩径0.5m的管桩为例，单根桩所能提供的锚拉水平力计算公式为：
[0067][0068]
其中，桩顶允许水平位移x
0a
一般为10mm，由此计算得到的单桩水平承载力特征值约为120kn，按照较常规的一柱四桩，柱距8.0m，计算得到浅层地下室范围工程桩所能提供的锚拉力约为60kn/m，能够为多标高深基坑支护结构顶部提供有效的抵抗水平变形的刚度，使支护结构成为单支点板式支护体系，从而提高了支护结构的稳定性和安全性。需要注意的是，工程桩与底板的连接节点需做加强处理，形成刚性节点，处理方式为将工程桩顶伸入底板内的纵筋用环形钢筋形成围箍，围箍内的混凝土形成节点核心区。
[0069]
传力结构的形式根据浅标高范围内底板混凝土施工缝的位置决定，当底板后浇带与支护结构冠梁的净距不大于2m时，可采用型钢组件作为传力结构。型钢组件包括一个竖直锚入支护结构冠梁内的竖向型钢和一个水平锚入浅标高底板内的水平型钢，两个型钢之间通过焊接连接。弹性材料受拉刚度t计算公式为：
[0070][0071]
常规深基坑在布置了边桁架支撑的条件下，支锚刚度t约可达到50mn/m2，因此以t＝50mn/m2代入受拉刚度计算公式中。由此计算可知，传力型钢采用钢材型号q235截面尺寸400
×
400
×
13
×
21的h型钢，布置间距为沿支护结构冠梁方向每6m布置1组，便能满足常规深基坑变形刚度的要求。
[0072]
当底板后浇带与支护结构冠梁的净距大于2m时，为控制造价，可采用型钢组件+钢筋作为传力结构。型钢组件包括一个竖直锚入支护结构冠梁内的竖向型钢和一个具有一定长度的水平型钢，两个型钢平面内相互垂直，通过焊接连接；钢筋的一端与水平型钢焊接连
接，另一端锚入浅标高底板内，与底板实现连接。以t＝50mn/m2代入受拉刚度计算公式中，计算可知，传力型钢采用钢材型号q235截面尺寸400
×
400
×
13
×
21的h型钢，钢筋采用12根标号hrb400直径22的热轧带肋钢筋，布置间距为沿支护结构冠梁方向每6m布置一组，便能满足常规深基坑变形刚度的要求。
[0073]
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。