CN102286982A - 用于低温环境施工的深基坑预制围护结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于深基坑的围护结构的施工，具体涉及一种用于低温环境施工的深基坑预制围护结构，所述围护结构主要由预制围护桩挡墙、钢围檩和横向支撑构成，在所述预制围护桩挡墙表面固定安装有钢围檩，所述钢围檩垂直于预制围护桩挡墙设置，所述横向钢支撑固定连接于钢围檩上。本发明的优点是：基坑围护结构采用工厂化预制件，可避免在负温条件下现场绑扎钢筋、浇筑和养护混凝土，不仅节约了冬季施工措施费用，而且改善了工作环境、提高了工效，缩短现场施工周期，同时能够确保围护结构的混凝土浇筑质量。

Description

用于低温环境施工的深基坑预制围护结构

 

技术领域

本发明涉及用于深基坑的围护结构的施工，具体涉及一种用于低温环境施工的深基坑预制围护结构。

背景技术

现有技术中，深基坑常用的围护结构种类和施工方法主要有如下几种：

1、地下连续墙，采用专用挖槽设备在泥浆护壁之下开挖深槽，然后吊装钢筋笼、浇筑混凝土，在地下形成一道混凝土墙。地下连续墙作为围护结构的优点是：墙体刚度大、整体性好、变形小、具有挡水抗渗作用，坑外不需要降水，对周边环境影响小。缺点是：施工时需泥浆护壁，泥浆处理复杂；需较大场地，对环境造成一定影响；并且地下连续墙的成本相对较高。在严寒地区，因为泥浆制备、开挖成槽、钢筋笼吊装、混凝土运输浇筑等冬季施工成本过高，该技术一般情况下不予使用。

2、柱列式钻孔灌注桩，灌注桩对地层的适用范围大，根据工程水文地质条件，可采用泥浆护壁钻成孔、冲击成孔、长螺旋钻孔、干作业成孔等施工方法。灌注桩施工简便，不需要大型机械，施工占地少，对环境污染较小，施工费用较低。钻孔灌注桩之间采用钢筋网喷射混凝土保护桩间土，堵水能力弱，在地下水位高于开挖坑底，且不能降水的地段须另设止水帷幕，造价较高。在严寒地区，因灌注桩施工机具高度小、占用场地小，可搭建暖棚对施工机具、泥浆池、建筑材料、混凝土养护等进行保温，灌注桩可作为基坑围护结构进行冬季施工，但建设成本高、工作环境差，施工质量参差不齐。

3、钻孔咬合桩，该桩是平面布置的排桩，相邻单桩相互咬合（桩圆周相嵌）从而形成能挡土、挡水的钢筋混凝土“桩墙”。钻孔咬合桩地质适应性强，特别适用于淤泥、流砂、地下水丰富等不良地质条件。咬合桩无需泥浆护壁，节省了泥浆制作、使用、废浆处理的费用。咬合桩是一种新颖的围护结构工艺，同条件下有其他支护结构无法比拟的优点，在冬季严寒地区，可不设置泥浆池和保温措施，降低了工程造价，但仍需对钢筋绑扎、混凝土养护等工序采取冬施措施。

综上所述，目前常用的深基坑围护结构主要有地下连续墙、柱列式钻孔灌注桩、钻孔咬合桩等几种。施工工艺虽然不同，但桩(墙)身均以现浇混凝土为主。在特殊环境如严寒地区或低温环境，冬季进行基坑现浇钢筋混凝土围护结构施工，现场进行钢筋绑扎、混凝土浇筑、养护等工序的环境条件恶劣，为保证混凝土养护需要的最低温度要求，需采取搭建暖棚、建筑材料加热、混凝土保温养护等冬施措施。工程造价高，施工速度慢，施工质量相对较差。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种用于低温环境施工的深基坑预制围护结构，该围护结构适用于在严寒地区或低温环境，采用工厂化预制基坑预制围护结构，运输至施工现场后起吊、连接、架设到位，即刻发挥围护结构作用。避免现有技术中现场进行混凝土浇筑、养护之不足。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种用于低温环境施工的深基坑预制围护结构，其特征在于，所述围护结构主要由预制围护桩挡墙、钢围檩和横向支撑构成，在所述预制围护桩挡墙表面固定安装有钢围檩，所述钢围檩垂直于预制围护桩挡墙设置，所述横向钢支撑固定连接于钢围檩上。

所述预制围护桩挡墙由若干预制围护桩依次排列组合构成。

所述的预制围护桩是由若干桩节组合连接构成，所述桩节包括头桩、至少一节桩身桩以及脚桩。

所述头桩、桩身桩以及脚桩的桩端头部分外缘预埋有钢板，所述的组合连接是将相邻桩的桩端头部份的预埋钢板通过连接钢板固定连接在一起。

所述的预制围护桩是整体预制桩。

所述的固定连接指的是焊接连接、或者是法兰连接、或者是机械啮合连接。

所述的预制围护桩为实腹式截面的筒体结构。预制围护桩采用空心筒体结构。

所述空心筒体结构中的中空部位内插型钢，和/或灌注低标号混凝土。

本发明的优点是：基坑围护结构采用工厂化预制件，可避免在负温条件下现场绑扎钢筋、浇筑和养护混凝土，不仅节约了冬季施工措施费用，而且改善了工作环境、提高了工效，缩短现场施工周期，同时能够确保围护结构的混凝土浇筑质量。通过采用预制围护结构，在-15℃及以下的极低温条件下也可进行基坑围护施工，实现严寒地区全年无冬歇生产，延长二至三个月施工期，实现又好又快的工程建设目标。除了严寒地区，预制围护结构也可在工程建设期短的情况下采用，可实现围护结构工厂化预制、现场成孔(槽)等工序同步进行，减少混凝土养护时间，加快施工速度，但造价相对较高。

附图说明

图1为本发明深基坑围护结构平面布置示意图；

图2为本发明深基坑围护结构横剖面示意图；

图3为本发明实施例一轻型预制围护桩结构示意图；

图4为本发明实施例一附图3的桩节连接A处局部放大部；

图5为本发明实施例一A-A剖面图；

图6为本发明实施例一B-B剖面图；

图7为本发明实施例一C-C剖面图；

图8为本发明实施例二重型预制围护桩结构示意图；

图9为本发明实施例二附图8的桩节连接A处局部放大部；

图10为本发明实施例二A-A剖面图；

图11为本发明实施例二B-B剖面图；

图12为本发明实施例二C-C剖面图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-12所示，标号1-30分别表示：预制围护桩挡墙1、钢支撑2（第一道2.1、第二道2.2、第三道2.3）、钢围檩3、头桩4、桩节连接头5、桩身桩6、脚桩7、预制围护桩8、混凝土挡墙9、冠梁10、地面设计标高11、顶板12、中板13、侧墙14、底板15、连接钢板16、桩端预埋钢板17、桩节连接处18、焊缝19、螺旋箍筋20、注浆管21、加强箍22、桩主筋23、抗剪钢棒套筒24、钢板锚筋25、抗剪钢棒26、锚具27、预应力钢筋28、外套波纹管29、普通钢筋30。

下述实施例涉及的是一种适用于严寒地区或低温环境施工的深基坑预制围护结构，围护结构的结构形式以预制围护桩8为主，断面形式可为方形、圆形等形状。深基坑预制围护结构施工主要包括桩位成孔、桩身预制、现场吊装、节段连接、预应力张拉、桩周注浆等工序。

为了降低对预制件模具、运输和吊装能力的要求，预制围护结构以预制桩为主，分节段预制。

根据工程水文地质条件，桩位成孔分为泥浆护壁成孔和干法成孔两种类型。在严寒地区，预制围护结构更适用于干法成孔工程，如人工挖孔、长螺旋钻、旋挖钻等工法，可避免设置大规模泥浆池，降低冬施费用和施工难度。

桩节预制可在构件加工厂内完成，根据设计对围护结构材料等级、桩径、钢筋笼样式等要求，在车间内进行工厂化分节段预制。预制工艺包括建材准备、钢筋笼绑扎、入模、养护、脱模、试验检测等流程。为避免模具种类多，增加生产设备费用，桩节长度可确立标准化模数，如4、6、8m等标准长度；桩节性质也可划分为头桩4、桩身桩6、脚桩7等类型，桩身桩6采用标准节，调整头桩4或脚桩7长度，以适应设计桩长。

预制桩节的制作完毕后，运输至施工现场，根据设计桩长确定桩节组合，其中针对每根预制围护桩，选择头桩4和脚桩7各设置一节，桩身桩6视工程设计标高的需要，可设置多节，分段吊装入钻孔内，边吊装边连接，直至设计标高。桩节的连接可参照国家建筑标准设计图集《预应力混凝土管桩》(10G409)的形式，分为法兰连接、焊接连接、机械啮合连接等方式。但因本实施例中预制围护结构受力以弯、剪为主，且受力很大，桩节连接必须确保桩身整体性。因此本实施例中，在桩节的端部环设预埋有桩端预埋钢板17，在桩节连接处18设有桩节连接头5，由若干环向设置的连接钢板16组成，相邻桩节连接时，通过分别将桩节连接头5上的连接钢板16焊接连接各相邻桩节的桩端预埋钢板17，以此将各桩节连接起来，焊接位置见焊缝19。头桩4与若干桩身桩6和脚桩7之间依次按上述方法焊接连接后，构成预制围护桩8。连接钢板16与各相邻桩节的桩端预埋钢板17之间也可采用法兰、机械啮合等连接方式。

上述的预制桩节也可以是一体结构，即头桩4与若干桩身桩6和脚桩7为一体结构，预制围护桩8为整体预制桩。

本实施例的围护结构主要由预制围护桩挡墙1、钢围檩3和横向钢支撑2构成，钢围檩3固定安装在预制围护桩挡墙1内侧表面，固定的方式可采用预埋钢板焊接、打设膨胀螺栓后装承托架等方式。钢围檩3垂直于预制围护桩挡墙1设置，横向钢支撑2螺栓连接于钢围檩3上。围护结构的底板15位于第三道钢支撑2.3下方，围护结构的中板13位于第二到钢支撑2.2与第三道钢支撑2.3之间，围护结构的顶板12位于第二到钢支撑2.2与第一道钢支撑2.1之间，在顶板12与中板13之间以及在中板13与底板15之间侧面施作有侧墙14。

预制围护桩挡墙1由若干预制围护桩8横向依次排列组合构成。桩节全部吊装就位后，需进行桩周注浆，以填充预制围护桩8与桩周土之间的空隙，防止地表发生过大沉降。注浆可通过预埋在桩身内的注浆管21进行。

预制围护桩8采用的是实腹式截面的筒体结构，为减小桩起吊重量，预制围护桩8可采用空心筒体结构，同时为加强预制桩整体性除采用上述法兰、焊接、机械啮合等连接方式外，也可于桩身空心部位内插型钢后灌注低标号混凝土以加强整体刚度。

本实施例一涉及的预制围护桩8采用的是轻型预制围护桩桩节，其桩节的结构是：由连接钢板16、桩端预埋钢板17、螺旋箍筋20、注浆管21、加强箍22、桩主筋23、抗剪钢棒套筒24、钢板锚筋25、抗剪钢棒26等构件组成。其中抗弯构件有桩主筋23；抗剪构件有螺旋箍筋20、抗剪钢棒套筒24、抗剪钢棒26；桩端连接构件有连接钢板16、桩端预埋钢板17、钢板锚筋25；构造、功能构件有注浆管21、加强箍22。轻型预制围护桩桩身材料为钢筋混凝土，由钢筋承受弯、剪力，混凝土承受压力。桩主筋23沿桩节通长布置，沿桩周均匀布置，承受弯矩；螺旋箍筋20位于桩主筋23外侧，与主筋23点焊，和加强箍22共同组成桩身钢筋笼骨架，并承受剪力；预制围护桩由数段桩节连接而成，在桩节连接处无法布置螺旋箍筋20，故在此处设置抗剪钢棒套筒24和抗剪钢棒26，分别埋设在邻接桩节中，互相咬合抵抗剪力；为将桩节连成整体，在桩节端部预埋钢板17，并通过与之焊接的钢板锚筋25，锚入桩节；桩节连接时，先进行桩身定位，将上、下桩节的预埋钢板17按设计要求对齐，然后按照等强度原则，用数块连接钢板16将上、下桩节的预埋钢板17焊接成整体，保证预制围护桩整体性。桩节就位后，通过注浆管21进行桩周注浆，填充桩身与桩孔之间空隙，保持土体与预制围护桩共同作用。

本实施例二涉及的预制围护桩8采用的是重型预制围护桩桩节，其桩节的结构是：由连接钢板16、桩端预埋钢板17、螺旋箍筋20、注浆管21、加强箍22、抗剪钢棒套筒24、钢板锚筋25、抗剪钢棒26、锚具27、预应力钢筋28、外套波纹管29、普通钢筋30等构件组成。其中抗弯构件有预应力钢筋28、普通钢筋30；抗剪构件有螺旋箍筋20、抗剪钢棒套筒24、抗剪钢棒26；桩端连接构件有连接钢板16、桩端预埋钢板17、钢板锚筋25；构造、功能构件有注浆管21、加强箍22、锚具27、外套波纹管29。重型预制围护桩桩身材料为预应力钢筋混凝土，由预应力钢筋、普通钢筋承受弯、剪力，混凝土承受压力。预应力钢筋28、普通钢筋30沿桩节通长布置，沿桩周均匀布置，承受弯矩。其中预应力钢筋28采用后张法施工，按照后张法工艺要求，预制桩内部需预埋预应力钢筋外套波纹管29，在脚桩底端和头桩顶端设置锚具27；螺旋箍筋20位于预应力钢筋28、普通钢筋30外侧，与普通钢筋30点焊，和加强箍22共同组成桩身钢筋笼骨架，并承受剪力；预制围护桩由数段桩节连接而成，在桩节连接处无法布置螺旋箍筋20，故在此处设置抗剪钢棒套筒24和抗剪钢棒26，分别埋设在邻接桩节中，互相咬合抵抗剪力；为将桩节连成整体，在桩节端部预埋钢板17，并通过与之焊接的钢板锚筋25，锚入桩节；桩节连接时，先进行桩身定位，将上、下桩节的预埋钢板17按设计要求对齐，然后按照等强度原则，用数块连接钢板16将上、下桩节的预埋钢板17焊接成整体，保证预制围护桩整体性。桩节就位后，通过注浆管21进行桩周注浆，填充桩身与桩孔之间空隙，保持土体与预制围护桩共同作用。

对于大直径(≥800mm)预制围护结构，桩身荷载大，桩身内布置后张预应力钢筋，以提高桩身受力能力，增强桩身整体性。

Claims (9)

1.一种用于低温环境施工的深基坑预制围护结构，其特征在于，所述围护结构主要由预制围护桩挡墙、钢围檩和横向支撑构成，在所述预制围护桩挡墙表面固定安装有钢围檩，所述钢围檩垂直于预制围护桩挡墙设置，所述横向钢支撑固定连接于钢围檩上。

2.根据权利要求1所述的一种用于低温环境施工的深基坑预制围护结构，其特征在于，所述预制围护桩挡墙由若干预制围护桩依次排列组合构成。

3.根据权利要求2所述的一种用于低温环境施工的深基坑预制围护结构，其特征在于，所述的预制围护桩是由若干桩节组合连接构成，所述桩节包括头桩、至少一节桩身桩以及脚桩。

4.根据权利要求3所述的一种用于低温环境施工的深基坑预制围护结构，其特征在于，所述头桩、桩身桩以及脚桩的桩端头部分外缘预埋有钢板，所述的组合连接是将相邻桩的桩端头部份的预埋钢板通过连接钢板固定连接在一起。

5.根据权利要求2所述的一种用于低温环境施工的深基坑预制围护结构，其特征在于，所述的预制围护桩是整体预制桩。

6.根据权利要求4所述的一种用于低温环境施工的深基坑预制围护结构，其特征在于，所述的固定连接指的是焊接连接、或者是法兰连接、或者是机械啮合连接。

7.根据权利要求2所述的一种用于低温环境施工的深基坑预制围护结构，其特征在于，所述的预制围护桩为实腹式截面的筒体结构。

8.根据权利要求2所述的一种用于低温环境施工的深基坑预制围护结构，其特征在于预制围护桩采用空心筒体结构。

9.根据权利要求8所述的一种用于低温环境施工的深基坑预制围护结构，其特征在于所述空心筒体结构中的中空部位内插型钢，和/或灌注低标号混凝土。

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