CN102108708A - 一种复合锚杆基坑围护结构及其施工方法、所用的水泥土开槽器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基坑围护工程领域中的一种复合锚杆基坑围护结构及其施工方法、所用的水泥土开槽器，施工方法包括以下步骤：a)施工围护桩或围护墙(1)；b)施工接近水平的水泥土桩(2)；c)在水泥土桩(2)中施工锚杆；d)将锚杆与围护桩或围护墙(1)牢固连接，完成复合锚杆基坑围护施工，本发明还提出了可用于高地下水位的复合锚杆基坑围护施工方法，提供了便于水泥土隔水帷幕开槽的水泥土开槽器，本发明的基坑围护结构，可代替目前基坑围护中施工的内支撑，大幅度地节约基坑围护工程造价，同时可大幅度缩短施工工期，且节约大量的挖土费用，特别适用于松软土地层中的基坑围护工程。

Description

一种复合锚杆基坑围护结构及其施工方法、所用的水泥土开槽器

技术领域

本发明涉及土木工程领域，特别是涉及基坑围护工程领域。

背景技术

随着工程建设特别是地下空间开发的迅速发展，基坑围护工程量日益增加，目前软土地区深基坑的围护形式主要使用围护桩(墙)加内支撑的方式进行围护，使得基坑围护造价巨大，且施工周期长，挖土费用高。如能采用锚杆形式代替内支撑，将产生巨大的社会经济效益。但在软土地区，由于土体强度低，锚杆的侧摩阻力小，难以使用锚杆进行基坑围护。目前应用最广泛的锚杆形式是钻孔后注浆的锚杆，但目前因锚杆较长、承载力低等原因，锚杆在基坑围护工程领域中的应用受到了很大限制。近年来出现了在水平施工的高压旋喷桩、水泥土搅拌桩中插入钢筋或钢绞线而形成的锚杆形式，但往往因水泥土与钢筋、钢绞线的握裹力不足等原因导致锚杆承载力低，并时有工程事故发生。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供第一种复合锚杆基坑围护施工方法，该复合锚杆基坑围护施工方法能实现在松软土地区进行基坑围护目的，通过围护桩实现挡土，通过复合锚杆将巨大的锚固力可靠地传递至被锚固的围护桩，不需在基坑围护中施工内支撑，大幅度地节约基坑围护工程造价，同时可大幅度缩短施工工期，且节约大量的挖土费用。特别适用于软土地层中的基坑围护工程。

该种复合锚杆基坑围护施工方法包括以下步骤：

a)在基坑周边施工围护桩或围护墙；

b)在基坑外围的土体中施工接近水平的水泥土桩；

c)在上述步骤b)中施工完成的水泥土桩中施工锚杆；

d)将上述步骤c)中施工完成的锚杆与上述步骤a)中施工完成的围护桩或围护墙牢固连接，完成复合锚杆基坑围护施工。

在上述的复合锚杆基坑围护施工方法中，上述步骤c)中的锚杆包括锚固体与杆体两部分组成，其中的锚固体与上述步骤b)中施工的水泥土桩牢固连接，且锚固体包裹在杆体外侧，与杆体牢固连接，杆体为提供抗拉承载力的构件。

本发明的第二个目的在于提供第二种复合锚杆基坑围护施工方法，该第二种复合锚杆基坑围护施工方法可以顺利实现松软土地区地下水位以下的深基坑围护施工，不需设置内支撑，可大幅度节约基坑围护工程成本，施工方便，工期短。

该第二种复合锚杆基坑围护施工方法包括以下步骤：

a)在基坑周边施工围护桩及水泥土桩隔水帷幕；

b)切割步骤a)中施工完成的水泥土桩隔水帷幕，形成长方形的槽口；

c)用“一”字形的水泥土搅拌桩的搅拌头穿过上述步骤b)中施工完成的槽口；

d)用上述步骤c)中的搅拌头插入基坑外围土体，搅拌土体并注入水泥浆，在基坑外围的土体中施工接近水平的水泥土桩；

e)在上述步骤d)中施工完成的水泥土桩中施工锚杆；

f)将上述步骤e)中施工完成的锚杆与上述步骤a)中施工完成的围护桩牢固连接，完成复合锚杆基坑围护施工。

在上述的第二种复合锚杆基坑围护施工方法中，上述步骤e)中的锚杆包括锚固体与杆体两部分组成，其中的锚固体与上述步骤d)中施工的水泥土桩牢固连接，且锚固体包裹在杆体外侧，与杆体牢固连接，杆体为提供抗拉承载力的构件。

本发明的第三个目的在于提供一种复合锚杆基坑围护结构，该围护结构可利用围护桩或围护墙挡土，可利用接近水平的水泥土桩与土体的共同作用提供巨大抗拔承载力，利用锚固体与杆体将围护桩或围护墙进行锚固，从而实现松软土地区深基坑的无内支撑支护，可大幅度节约基坑围护工程成本。

该复合锚杆基坑围护结构包括垂直布置的围护桩或围护墙、接近水平的水泥土桩、位于接近水平的水泥土桩内部的锚固体及位于锚固体内部的杆体四部分组成，其中的杆体与围护桩或围护墙牢固连接。

本发明的第四个目的是提供复合锚杆基坑围护施工方法施工时所用的水泥土开槽器，该水泥土开槽器可快速高效地切割水泥土桩隔水帷幕形成槽口，工艺十分简单，效率高。

该水泥土开槽器包括水泥土切割器、切割齿轮、底座、传动装置与动力装置五部分组成。其中的水泥土切割器安装于切割齿轮之上，切割齿轮与动力装置均固定在底座上，传动装置连接于动力装置与切割齿轮之间。

本发明的复合锚杆基坑围护施工方法可在松软土区域实现基坑的锚杆支护，不需设置昂贵的内支撑体系，所施工完成的复合锚杆抗拔承载力大，质量稳定可靠。

附图说明

图1为本发明的第一个实施例与第二个实施例所用的围护桩或围护墙剖面示意图。

图2为本发明的第一个实施例与第二个实施例所用的接近水平的水泥土桩施工完成后基坑围护结构剖面示意图。

图3为本发明的第一个实施例与第二个实施例所用的水泥土桩中锚杆施工结束后基坑围护结构剖面示意图。

图4为本发明的第一个实施例与第二个实施例所用的基坑围护施工完成后基坑围护结构剖面示意图。

图5为本发明第二个实施例所用的“一”字形的水泥土搅拌桩的搅拌头结构构造示意图。

图6为本发明的第三个实施例所用的水泥土开槽器结构构造示意图。

具体实施方式

作为本发明的如图1至图4所示的第一个实施例，主要目的在于介绍第一种复合锚杆基坑围护结构及其施工方法。首先介绍第一种复合锚杆基坑围护施工方法，第一步，按照设计要求确定基坑平面位置，在基坑周边施工如图1所示的围护桩或围护墙(1)，围护桩或围护墙(1)可以是钻孔灌注桩、SMW工法桩或地下连续墙的一种。从而完成本实施例的第一步，进入本实施例的第二步。在本步骤中，在基坑外围的土体中施工接近水平的水泥土桩(2)，如图2所示。接近水平的水泥土桩(2)可以是接近水平方向施工的高压旋喷桩或接近水平方向施工的水泥土搅拌桩。从而完成本实施例的第二步，进入本实施例的第三步。在本步骤中，主要目的是在上述的第二步施工完成的接近水平的水泥土桩(2)内部施工锚杆，可通过在水泥土桩(2)内部钻孔，然后插入杆体(4)，并在钻孔内注满水泥浆或水泥砂浆，待水泥浆或水泥砂浆凝固后形成锚固体(3)，由锚固体(3)与杆体(4)共同组成锚杆结构。也可以在施工水泥土桩(2)的同时在水泥土桩(2)内施工由水泥浆为主要材料的锚固体(3)，并在锚固体(3)内插入杆体(4)，待水泥浆凝固后，便在水泥土桩(2)的内部形成了由锚固体(3)与杆体(4)组成的锚杆。从而完成本实施例的第三步，进入第四步。在本步骤中，只需将上述第三步中施工完成的锚杆的杆体(4)与上述第一步中施工完成的围护桩或围护墙(1)牢固连接，可采用如图4所示的锚具(5)锚固杆体(4)实现杆体(4)与围护桩或围护墙(1)之间的牢固连接。便完成了复合锚杆基坑围护施工。本实施例的以下部分介绍本发明的复合锚杆基坑围护结构与工作原理。根据上述的复合锚杆基坑围护施工方法，所完成的复合锚杆基坑围护结构如图4所示，包括垂直布置的围护桩或围护墙(1)、接近水平布置的水泥土桩(2)、位于水泥土桩(2)内的锚杆组成，其中的锚杆包括位于水泥土桩(2)内的锚固体(3)与位于锚固体(3)内部的杆体(4)两部分组成，这样通过接近水平布置的水泥土桩(2)可在土体中产生巨大的锚固力，通过锚固体(3)与杆体(4)的共同作用，可将水泥土桩(2)产生的锚固力可靠地传递至被锚固的围护桩或围护墙(1)，垂直布置的围护桩或围护墙(1)不需内支撑体系便可实现对基坑的围护，达到基坑围护目的。由接近水平的水泥土桩(2)与锚固体(3)及杆体(4)共同组成了复合锚杆，由于接近水平布置的水泥土桩(2)的直径大，即使在松软土地区，仍可提供巨大的锚固力。在基坑围护设计施工时，可根据基坑挖深情况，布设一排或多排复合锚杆，并可根据设计需要，将水泥土桩(2)设计为变直径桩，且可在杆体(4)近围护桩或围护墙(1)处设置自由段，以便于施加预应力。

作为本发明的如图1至图5所示的第二个实施例，主要目的在于介绍第二种复合锚杆基坑围护施工方法。本实施例主要适用于在地下水位以下开挖基坑时需设置隔水帷幕条件下的复合锚杆基坑围护施工方法。本实施例的第一步可施工如图1所示的围护桩(1)，围护桩(1)可以是邻近布置的钻孔灌注排桩或SMW工法桩，如果是钻孔灌注桩，可在钻孔灌注桩外侧施工相互搭接的水泥土搅拌桩作为隔水帷幕，如果是SMW工法桩，可采用相互搭接的三轴水泥土搅拌桩作为隔水帷幕。从而完成本实施例的第一步，进入第二步。在本步骤中，可将邻近围护桩(1)的基坑内土体挖至如图2所示的高度，形成操作面，便于复合锚杆施工。然后在操作面处复合锚杆位置将上述第一步中施工完成的隔水帷幕切割出一近似长方形的槽口，便于施工接近水平的水泥土搅拌桩。从而完成本实施例的第二步，进入第三步。在本步骤中，可将如5所示的“一”字形的水泥土搅拌桩的搅拌头穿越上述第二步中切割完成的近似长方形的槽口，直至插入基坑外围的土体。在本实施例中所述的“一”字形的水泥土搅拌桩的搅拌头如图5所示，包括钻杆(6)与搅拌臂(7)两部分组成，其中的搅拌臂(7)在与钻杆(6)垂直的平面上的投影为近似“一”字形状，即搅拌臂(7)为相互平行布置，而不是交叉布置，主要目的是便于在相邻围护桩(1)之间的间隙中穿越隔水帷幕。从而完成本实施例的第三步，进入第四步。在本步骤中，用上述第三步中的搅拌头插入基坑外围土体，搅拌土体并注入水泥浆，便可在基坑外围的土体中施工接近水平的水泥土桩(2)，如图2所示。从而完成本实施例的第四步。本实施例的第五步同第一个实施例的第三步，本实施例的第六步同第一个实施例的第四步。在本实施例的第六步完成后，便完成了本发明的第二种复合锚杆基坑围护施工方法。

作为本发明的第三个实施例，主要目的是结合图6介绍本发明的水泥土开槽器的结构构造及其工作原理。本发明的水泥土开槽器主要用于基坑围护中水泥土隔水帷幕的切槽施工。如图6所示，本发明的水泥土开槽器包括水泥土切割器(12)、切割齿轮(11)、底座(8)、传动装置(10)与动力装置(9)五部分组成。其中的水泥土切割器(12)安装于切割齿轮(11)之上，切割齿轮(11)与动力装置(9)均固定在底座(8)上，传动装置(10)连接于动力装置(9)与切割齿轮(11)之间。动力装置(9)可是电动机或柴油机等能提供转动动力的系统。传动装置(10)可以是连接于动力装置(9)与切割齿轮(11)之间的皮带或链条，动力装置(9)与切割齿轮(11)均固定在底座(8)上，可通过动力装置(9)的转动带动切割齿轮(11)转动。水泥土切割器(12)可以是固定于切割齿轮(11)上的铁片或合金，使用时，可通过动力装置(9)带动切割齿轮(11)转动，在此同时在底座(8)上施加推力，使水泥土切割器(12)贴紧水泥土桩隔水帷幕，水泥土切割器(12)便可方便快捷地切割隔水帷幕，形成近似长方形的槽口。

本专利包括但不限于本领域内专业人士可替代使用的其他施工方法。

Claims (6)

1.一种复合锚杆基坑围护施工方法，其特征是包括以下步骤：

a)在基坑周边施工围护桩或围护墙(1)；

b)在基坑外围的土体中施工接近水平的水泥土桩(2)；

c)在上述步骤b)中施工完成的水泥土桩(2)中施工锚杆；

d)将上述步骤c)中施工完成的锚杆与上述步骤a)中施工完成的围护桩或围护墙(1)牢固连接，完成复合锚杆基坑围护施工。

2.根据权利要求1所述的复合锚杆基坑围护施工方法，其特征是在上述的步骤c)中的锚杆包括锚固体(3)与杆体(4)两部分组成，其中的锚固体(3)与上述步骤b)中施工的水泥土桩(2)牢固连接，且锚固体(3)包裹在杆体(4)外侧，与杆体(4)牢固连接，杆体(4)为提供抗拉承载力的构件。

3.一种复合锚杆基坑围护施工方法，其特征是包括以下步骤：

a)在基坑周边施工围护桩(1)及水泥土桩隔水帷幕；

b)切割步骤a)中施工完成的水泥土桩隔水帷幕，形成长方形的槽口；

c)用“一”字形的水泥土搅拌桩的搅拌头穿过上述步骤b)中施工完成的槽口；

d)用上述步骤c)中的搅拌头插入基坑外围土体，搅拌土体并注入水泥浆，在基坑外围的土体中施工接近水平的水泥土桩(2)；

e)在上述步骤d)中施工完成的水泥土桩(2)中施工锚杆；

f)将上述步骤e)中施工完成的锚杆与上述步骤a)中施工完成的围护桩(1)牢固连接，完成复合锚杆基坑围护施工。

4.根据权利要求2所述的复合锚杆基坑围护施工方法，其特征是在上述的步骤e)中的锚杆包括锚固体(3)与杆体(4)两部分组成，其中的锚固体(3)与上述步骤d)中施工的水泥土桩(2)牢固连接，且锚固体(3)包裹在杆体(4)外侧，与杆体(4)牢固连接，杆体(4)为提供抗拉承载力的构件。

5.一种复合锚杆基坑围护结构，其特征是包括垂直布置的围护桩或围护墙(1)、接近水平的水泥土桩(2)、位于接近水平的水泥土桩(2)内部的锚固体(3)及位于锚固体(3)内部的杆体(4)四部分组成，其中的杆体(4)与围护桩或围护墙(1)牢固连接。

6.一种水泥土开槽器，其特征是包括水泥土切割器(12)、切割齿轮(11)、底座(8)、传动装置(10)与动力装置(9)五部分组成。其中的水泥土切割器(12)安装于切割齿轮(11)之上，切割齿轮(11)与动力装置(9)均固定在底座(8)上，传动装置(10)连接于动力装置(9)与切割齿轮(11)之间。

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