CN103046554B - 一种提高基坑双排支护桩整体性和侧向刚度的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高基坑双排支护桩整体性和侧向刚度的施工方法。具体步骤为：1按常规工艺施工支护桩后，但在制作支护桩桩身钢筋笼时需将波纹管、波纹管前后盖、波纹管外加强钢筋笼、支架钢筋、洞口加强钢筋等一并绑扎成型；2基坑开挖至第一道纵向支撑底标高位置；3钻通前后波纹管；4插入临时钢管护壁筒；5制作并放置纵向支撑的钢筋笼，然后边水平向压力灌注混凝土，边抽出钢管护壁筒；6当第一道纵向支撑达到要求后，继续开挖基坑至第二道纵向支撑底标高位置；7重复步骤3~6，完成所有纵向支撑后，完成基坑开挖。本发明显著提高双排支护桩的整体性和侧向刚度，降低支护桩承受的弯矩，具有很高的性能价格比。
Description
技术领域
本发明属于岩土工程技术领域，具体涉及一种提高基坑双排支护桩整体性和侧向刚度的施工方法。
背景技术
目前，地下空间的开发与利用的力度越来越大，基坑工程也就显得越来越重要。在基坑支护结构中，悬臂式排桩支护是使用极为普遍的，但是不宜用于开挖深度大的基坑，例如软土场地中开挖深度不宜大于5m，仅勉强够一层地下室的深度。同样悬臂式排桩支护也不宜用于基坑边土体水平位移控制的要求较高时。究其原因，主要是悬臂式排桩侧向刚度较弱，随着基坑深度的增加，排桩体系的侧向刚度衰减加剧。双排桩乃至多排桩能显著提高基坑支护体系的侧向刚度，变形较大的坑边可以选用。但是，现有技术下的双排桩乃至多排桩，仅依靠地面上的冠梁以及冠梁之间的连梁或连板连接，地面以下则没有任何连接构件，所以双排桩或多排桩的整体性和侧向刚度发挥得并不充分。
假设双排桩是建在地面以上的构筑物，则在双排桩之间设置支撑是一种很容易实现的提高整体性的手段，日常生活用品——梯子就类似于设置了支撑后的双排桩。但是可以假想一下，如果梯子的两根边柱之间仅在顶端设置一道类似于冠梁的支撑，此外柱体之间通高只有类似于土体的散体物填充，那么梯子越高其整体性越令人担忧。埋在土体中的双排桩就类似于只在顶端设置一道支撑的令人担忧的梯子。但因为双排桩是埋置在地面以下的结构物，桩体周围全是土，试图清空排桩之间的土之后再施工桩体间的纵向支撑是很难实现的，所以现有的排桩支护技术只能通过简单加大桩身直径来满足设计所需要的支护结构整体性和侧向刚度，同时配置大量的桩身钢筋和内插型钢来满足支护桩承载力的需要。
双排支护桩之间的纵向钢筋混凝土腹杆支撑连接能够很好地解决双排桩支护体系整体性不强、侧向刚度较弱、用钢量大的问题。因为这种连接方法能高效地把单体桩连成整体，同时纵向钢筋混凝土腹杆支撑又使支护桩的受力特性从悬臂梁转变成带有中间支座的连续梁，从而显著降低支护桩承受的弯矩，减少桩身配筋量，所以较之现有排桩支护技术的简单加大桩身直径、配置大量桩身钢筋和内插型钢的方法，既能获得更好的整体刚度，又能节省造价。而且本发明施工简单，以现有的施工技术即可实现，无需开发新的专用工具。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种提高基坑双排支护桩整体性和侧向刚度的施工方法。该方法经济实用、结构简单、布置灵活、施工方便。
本发明提出的技术方案如下：
步骤(1).按常规工艺对双排支护桩进行钻孔、泥浆护壁、放置支护桩桩身钢筋笼、清孔、灌注混凝土、养护；
所述的支护桩桩身钢筋笼制作时需将第一波纹管、第二波纹管、波纹管前盖、波纹管后盖、波纹管外加强钢筋笼、支架钢筋、洞口加强钢筋一并绑扎成型；
所述的波纹管外加强钢筋笼包括波纹管外加强钢筋笼纵筋、波纹管外加强钢筋笼箍筋；
所述的支架钢筋用于固定波纹管，波纹管上下各有三根支架钢筋或多根；
步骤(2).基坑开挖至第一道纵向钢筋混凝土腹杆支撑底标高位置以下1.5m，此1.5m为后序步骤的操作空间，可根据实际需要增减；
步骤(3).钻开第一排支护桩中第一波纹管外的前混凝土保护层以及波纹管前盖、波纹管后盖、后混凝土保护层，并继续钻进两排支护桩之间的土层，直至钻开第二排支护桩中第二波纹管外的前混凝土保护层以及波纹管前盖；
步骤(4).将临时钢管护壁筒的一端从第一波纹管的波纹管前盖处插入，直至该端到达第二波纹管的波纹管后盖处；临时钢管护壁筒的另一端露出第一排支护桩的长度200mm，此200mm为后序步骤的操作空间，可根据实际需要增减；
步骤(5).制作纵向钢筋混凝土腹杆支撑的钢筋笼，并放置在临时钢管护壁筒内，然后一边往临时钢管护壁筒内水平向压力灌注混凝土，一边抽出临时钢管护壁筒；
步骤(6).当第一道纵向钢筋混凝土腹杆支撑达到设计要求的强度后，继续开挖基坑至第二道纵向钢筋混凝土腹杆支撑底标高位置以下1.5m，此1.5m为后序步骤的操作空间，可根据实际需要增减；
步骤(7).重复步骤(3)～步骤(6)，完成所有纵向钢筋混凝土腹杆支撑；
所述的纵向钢筋混凝土腹杆支撑的数量根据设计要求确定；
步骤(8).当最后一道纵向钢筋混凝土腹杆支撑达到设计要求的强度后，继续开挖基坑至坑底标高，完成基坑开挖。
本发明中基坑开挖至每一道纵向钢筋混凝土腹杆支撑底标高以下约1.5m时，均应暂停开挖，先施工纵向钢筋混凝土腹杆支撑。
本发明所述的波纹管必须用波纹管前盖和波纹管后盖封住，以防灌注支护桩的混凝土时混凝土流入波纹管内。
本发明所述的第一排支护桩内第一波纹管可做成楔形，即朝基坑内的开口较小，朝基坑外的开口较大，可防止纵向钢筋混凝土腹杆支撑受力较大时发生刺穿前排支护桩式破坏；第二排支护桩内第二波纹管长度占第二排支护桩直径的1/2～2/3，以保证第二波纹管尾端后部留有足够厚度的桩体混凝土，以给纵向钢筋混凝土腹杆支撑提供较好的支承力。
本发明所述的纵向钢筋混凝土腹杆支撑必须从上往下逐层施工，在上一道支撑达到设计要求的强度后方能进行下一道支撑的施工；且所述的纵向钢筋混凝土腹杆支撑既可作为前排支护桩与正后方的后排支护桩之间的正交支撑，也可作为前排支护桩与正后方的后排支护桩的相邻桩之间的斜交支撑，只需在步骤中改变波纹管的定位即可。
本发明中，支护体系承受的土压力根据现有地基基础设计规范中的相关条文进行计算。
本发明中，双排桩、纵向钢筋混凝土腹杆支撑的承载力和配筋根据现有的混凝土设计规范中的相关条文进行计算。
本发明仅涉及双排支护桩之间的纵向钢筋混凝土腹杆支撑连接，形成完整的支护体系所必须的其它元素，如排桩纵向支撑的腰梁、地表和基坑底的排水措施、止水帷幕、基坑分层开挖措施等仍服从于现有的规范和工艺。
本发明中，还需通过科学研究定量地得出双排桩的侧向刚度计算方法和水平位移计算方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、提高双排桩的整体受力性能和侧向刚度。
采用本发明，双排桩之间的纵向连接不再仅仅依赖于冠梁和桩间土，而是通过竖向分层设置钢筋混凝土腹杆柱连接，形成具有多个冗余度的超静定结构体系，可以显著提高双排桩的整体性和侧向刚度，能有效克服悬臂式排桩支护体系在基坑工程中开挖深度浅的弱点。
2、纵向支撑布置灵活，既可正交又可斜交。
采用本发明，双排桩之间的纵向钢筋混凝土腹杆支撑的位置完全由设计需要确定，前排桩既可与正后方的桩设置支撑，也可与左后方或者右后方的桩设置支撑，形成桩体、直腹杆、斜腹杆共同组成的空间受力结构体系。
3、节约造价，体现经济性。
采用本发明，可以在相同的设计条件下，比现有的双排桩技术使用更小的桩身直径和更少的钢筋配置，或者采用与现有双排桩技术相同的桩身直径和钢筋配置，而能实现更深的基坑开挖。其经济性体现在两方面：一、从支护体系上来说，加大排桩的前后间距、增加纵向钢筋混凝土腹杆支撑的道数，双排桩支护体系的整体性和侧向刚度即可显著提高，而材料用量却增加不多；二、从单体支护桩来说，受力特性从悬臂梁转变成带有中间支座的连续梁，支护桩承受的弯矩显著降低。因而本发明比现有技术具有更高的性能价格比，具有比较好的经济价值。
附图说明
附图1是本发明的支护桩立面配筋图。
附图2是本发明的支护桩A-A剖面图。
附图3是本发明的支护桩B-B剖面图。
附图4是本发明的支护桩成型前的C-C剖面图。
附图5是本发明的支护桩成型后的C-C剖面图。
图中：双排支护桩1、支护桩桩身钢筋笼1-1、第一波纹管2-1、第二波纹管2-2、波纹管前盖3-1、波纹管后盖3-2、波纹管外加强钢筋笼4、波纹管外加强钢筋笼纵筋4-1、波纹管外加强钢筋笼箍筋4-2、支架钢筋5、洞口加强钢筋6、临时钢管护壁筒7、纵向钢筋混凝土腹杆支撑8。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步具体说明。
实施例
基坑开挖深度7m，设双排悬臂式支护桩进行基坑支护，桩身直径1000mm，前后桩间距3000mm。双排桩之间设两道纵向钢筋混凝土腹杆支撑，第一道中心距桩顶1.5m，第二道中心距桩顶4m。如图1、图2、图3所示，一种提高基坑双排支护桩整体性和侧向刚度的施工方法，具体实施如下：
步骤(1).按常规工艺对双排支护桩1进行钻孔、泥浆护壁、放置支护桩桩身钢筋笼1-1、清孔、灌注混凝土、养护；
所述的支护桩桩身钢筋笼1-1制作时需将第一波纹管2-1、第二波纹管2-2、波纹管前盖3-1、波纹管后盖3-2、波纹管外加强钢筋笼4、支架钢筋5、洞口加强钢筋6一并绑扎成型；
所述的波纹管外加强钢筋笼包括波纹管外加强钢筋笼纵筋4-1、波纹管外加强钢筋笼箍筋4-2；
所述的第一波纹管2-1、第二波纹管2-2直径317mm，外径413mm，壁厚2mm，波纹管前后盖直径略大于波纹管外径；波纹管外加强钢筋笼纵筋配箍筋配φ8100，用于保护波纹管不被外力撞击而损坏；支架钢筋为每道波纹管的上下各洞口加强钢筋6为钢筋网片，在第一波纹管2-1、第二波纹管2-2的前后端各设一片，支架钢筋5和洞口加强钢筋6用于固定波纹管位置，保护波纹管不被外力撞击而移位。
步骤(2).基坑开挖至第一道纵向钢筋混凝土腹杆支撑底标高位置以下1.5m；即第一道纵向钢筋混凝土腹杆支撑中心距桩顶1.5m，为保证有足够的施工操作面，基坑开挖至距桩顶3m。
步骤(3).钻开第一排支护桩中第一波纹管2-1外的前混凝土保护层以及波纹管前盖3-1、波纹管后盖3-2、后混凝土保护层，并继续钻进两排支护桩之间的土层，直至钻开第二排支护桩中第二波纹管2-2外的前混凝土保护层以及波纹管前盖3-1；
步骤(4).将临时钢管护壁筒（7）的一端从第一波纹管（2-1）的波纹管前盖（3-1）处插入，直至该端到达第二波纹管（2-2）的波纹管后盖（3-2）处，第二波纹管后盖3-2距离第二排支护桩尾端的长度d2为350mm；临时钢管护壁筒7的另一端露出第一排支护桩的长度d1为200mm，具体参照图2、图3；
所述的临时钢管护壁筒7的筒外径300mm，略小于波纹管直径，壁厚3mm。
步骤(5).如图4、图5所示，制作纵向钢筋混凝土腹杆支撑8的钢筋笼，并放置在临时钢管护壁筒7内，然后一边往临时钢管护壁筒7内水平向压力灌注混凝土，一边抽出临时钢管护壁筒7，混凝土强度等级C35；
所述的纵向钢筋混凝土腹杆支撑8的钢筋笼的纵筋配箍筋配φ8100，成型后的钢筋笼最外直径小于临时钢管护壁筒7的内径。
步骤(6).当第一道纵向钢筋混凝土腹杆支撑8的混凝土达到立方体试块抗压强度25MPa后，继续开挖基坑至第二道纵向钢筋混凝土腹杆支撑底标高位置以下1.5m；即第二道纵向钢筋混凝土腹杆支撑中心距桩顶4m，为保证有足够的施工操作面，基坑开挖至距桩顶5.5m。
步骤(7).重复步骤步骤(3)～步骤(6)，完成所有纵向钢筋混凝土腹杆支撑8；
所述的纵向钢筋混凝土腹杆支撑8的数量在本实施例中一共有两道；
步骤(8).当最后一道纵向钢筋混凝土腹杆支撑8的混凝土达到立方体试块抗压强度25MPa后，继续开挖基坑至坑底标高，完成深度为7m的基坑开挖。
Claims (7)
1.一种提高基坑双排支护桩整体性和侧向刚度的施工方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤(1).按常规工艺对双排支护桩(1)进行钻孔、泥浆护壁、放置支护桩桩身钢筋笼(1-1)、清孔、灌注混凝土、养护；
所述的支护桩桩身钢筋笼(1-1)制作时需将第一波纹管(2-1)、第二波纹管(2-2)、波纹管前盖(3-1)、波纹管后盖(3-2)、波纹管外加强钢筋笼(4)、支架钢筋(5)、洞口加强钢筋(6)一并绑扎成型；
所述的波纹管外加强钢筋笼(4)包括波纹管外加强钢筋笼纵筋(4-1)、波纹管外加强钢筋笼箍筋(4-2)；
所述的支架钢筋(5)用于固定波纹管，波纹管上下各有多根支架钢筋(5)；
步骤(2).基坑开挖至第一道纵向钢筋混凝土腹杆支撑(8)底标高位置以下1.5米，此1.5米为后序步骤的操作空间，可根据实际需要增减；
步骤(3).钻开第一排支护桩中第一波纹管(2-1)外的前混凝土保护层以及波纹管前盖(3-1)、波纹管后盖(3-2)、后混凝土保护层，并继续钻进两排支护桩之间的土层，直至钻开第二排支护桩中第二波纹管(2-2)外的前混凝土保护层以及波纹管前盖(3-1)；
步骤(4).将临时钢管护壁筒(7)的一端从第一波纹管(2-1)的波纹管前盖(3-1)处插入，直至该端到达第二波纹管(2-2)的波纹管后盖(3-2)处；临时钢管护壁筒(7)的另一端露出第一排支护桩的长度200毫米，此200毫米为后序步骤的操作空间，可根据实际需要增减；
步骤(5).制作纵向钢筋混凝土腹杆支撑(8)的钢筋笼，并放置在临时钢管护壁筒(7)内，然后一边往临时钢管护壁筒(7)内水平向压力灌注混凝土，一边抽出临时钢管护壁筒(7)；
步骤(6).当第一道纵向钢筋混凝土腹杆支撑(8)达到设计要求的强度后，继续开挖基坑至第二道纵向钢筋混凝土腹杆支撑(8)底标高位置以下1.5米，此1.5米为后序步骤的操作空间，可根据实际需要增减；
步骤(7).重复步骤(3)～步骤(6)，完成所有纵向钢筋混凝土腹杆支撑(8)；
所述的纵向钢筋混凝土腹杆支撑(8)的数量根据设计要求确定；
步骤(8).当最后一道纵向钢筋混凝土腹杆支撑(8)达到设计要求的强度后，继续开挖基坑至坑底标高，完成基坑开挖。
2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于所述的步骤(2)和步骤(6)中，基坑开挖至每一道纵向钢筋混凝土腹杆支撑底标高以下约1.5米时，均应暂停开挖，先施工纵向钢筋混凝土腹杆支撑(8)。
3.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于所述的波纹管必须用前盖(3-1)和后盖(3-2)封住，以防灌注支护桩的混凝土时混凝土流入波纹管内。
4.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于所述第一排支护桩内第一波纹管(2-1)能够做成楔形，即朝基坑内的开口较小，朝基坑外的开口较大，可防止纵向钢筋混凝土腹杆支撑(8)受力较大时发生刺穿前排支护桩式破坏。
5.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，第二排支护桩内第二波纹管(2-2)长度占第二排支护桩直径的1/2～2/3，以保证第二波纹管(2-2)尾端后部留有足够厚度的桩体混凝土，以给纵向钢筋混凝土腹杆支撑(8)提供较好的支承力。
6.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，纵向钢筋混凝土腹杆支撑(8)必须从上往下逐层施工，在上一道纵向钢筋混凝土腹杆支撑(8)达到设计要求的强度后方能进行下一道纵向钢筋混凝土腹杆支撑(8)的施工。
7.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于所述的纵向钢筋混凝土腹杆支撑(8)既可作为前排支护桩与正后方的后排支护桩之间的正交支撑，也可作为前排支护桩与正后方的后排支护桩的相邻桩之间的斜交支撑，只需在步骤(1)中改变波纹管的定位即可。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20141015 Termination date: 20181207 |
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