CN103074897A - 加筋约束土复合支护结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种加筋约束土复合支护结构及其施工方法，其结构是由前置挡土止水支护结构桩（1）、约束土用加筋（2）、圈梁（3）和连接围檩（4）组成；其中，前置挡土止水支护结构桩（1）采用多个并排排列组成且竖向设置，在前置挡土止水支护结构桩（1）的顶部设有圈梁（3），将多个前置挡土止水支护结构桩（1）连接成一个整体；约束土用加筋（2）横向设置，其一端伸入约束土中，另一端由围檩（4）固定在前置挡土止水支护结构桩（1）上。其施工方法是：a)先施工前置挡土止水排桩和圈梁；b)开挖土方至预定标高并施工约束土用加筋；c）用围檩将每层的加筋固定在排桩表面；d）循环施工b-c步骤直至坑底。

Description

加筋约束土复合支护结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及土木建筑工程中的基坑支护工程，特别涉及一种垂直支护结构和加筋约束土的复合支护结构。

背景技术

目前在基坑复合支护结构中，有无支撑支护结构和有支撑支护结构。有支撑支护结构因支撑的存在，土方需要多次倒运，影响土方开挖；支撑施工、养护和拆撑都需要时间，影响施工进度。无支撑支护方案常用的有：复合土钉支护、桩和锚杆复合支护等。复合土钉支护通常的土钉是采用钢筋或细钢管，工艺采用先取孔，然后放入钢筋或细钢管，再注浆形成土钉，也有采用直接将钢筋或细钢管打入土体的工艺形成土钉，这些土钉与竖向桩支护结构形成一体，构成整个复合土钉支护结构，这种工艺通常用在较好的土层中。桩和锚杆复合支护结构是指：竖向有桩，在桩与桩之间施做锚杆，锚杆通常要有自由端和固定端二部分构成，长度要求较长，且必须有钻孔和注浆工艺，近年来也有采用旋锚法施工锚杆的，但总体上都必须具有锚固段和自由段二部分，锚杆的长度都是较长的。

上述两种土钉的受力原理都是土钉需要有足够的长度伸过假想的最危险滑裂面到稳定的土体中，该部分土钉需要能够提供足够的拉力抵抗滑动土体产生的力，土钉要在土体变形后受力。

现有复合发明如PHC管桩桩锚组合支护止水施工方法（申请号：200810049535.2），其水平方向是采用有自由段的锚杆将可能的滑动土体拉锚在远端的假定固定土体上；复合土钉支护施工的方法及支护施工用土钉（申请号：02113047.7），其水平方向是采用自钻式的土钉，在靠近桩端有自由段。上述两种均有一个特点，及在桩端有自由端，并施加了预应力。此外，其它一些专利中的土钉均为细钢管或钢筋外包裹砂浆，并在坑壁挂钢筋网并喷射混凝土面层；一些专利中要求土钉倾角要大于5度；各复合土钉支护结构中因坑壁仅挂钢筋网并喷射混凝土面层，并没有要求土钉要用围檩与竖向挡土结构连接。

发明内容

技术问题：本发明的目的旨在提供一种加筋约束土复合支护结构及其施工方法，该方法施工方便，施工速度快，节约造价，降低投资。它克服了现有技术的不足，做到挡土、止水、结构三合一，取消内支撑，方便挖土和地下室土建施工。该形式加筋数量和长度随土质情况调节，工程造价低，施工速度随挖土进度进行，缩短施工周期。

技术方案：本发明的加筋约束土复合支护结构是由前置挡土止水支护结构桩、约束土用加筋、圈梁和连接围檩组成；其中，前置挡土止水支护结构桩采用多个并排排列组成且竖向设置，在前置挡土止水支护结构桩的顶部设有圈梁，将多个前置挡土止水支护结构桩连接成一个整体；约束土用加筋横向设置，其一端伸入约束土中，另一端由围檩固定在前置挡土止水支护结构桩上。

约束土用加筋采用波形板、钢管或型钢。

所述的前置挡土止水支护结构桩外侧可以设置外排挡土止水结构，此时，圈梁在其宽度的方向上将前置挡土止水支护结构桩和外排挡土止水支护结构桩连接成一个整体，在其长度方向上将前置挡土止水支护结构桩和外排挡土止水结构桩连接成一排或一圈，前置挡土止水支护结构桩与约束土用的加筋通过连接围檩连接。

本发明的加筋约束土复合支护结构的施工方法是：

1）施工前置挡土止水支护结构桩，采用搅拌桩加管桩支护结构、搅拌桩加H型钢支护结构或搅拌桩加钻孔灌注桩，形成前置挡土止水支护结构桩；重复以上的制作，直至形成一排或一圈由前置挡土止水支护结构桩组成的支护结构排桩；

2）根据设计需要设置外排挡土止水结构桩，采用管桩或钻孔灌注桩，形成外排挡土止水支护结构桩（根据需要，外排可以不施工止水桩）；重复以上的制作，直至形成一排或一圈由外排挡土止水支护结构桩组成的支护结构排桩；

3）开挖至前置挡土止水支护结构桩和外排挡土止水支护结构桩的顶部，在它们的顶部施工圈梁，将它们连接成一个整体；

4）开挖土方至第一层约束土用加筋的预定标高，按照设计间隔将约束土用的加筋水平或与水平方向呈小于45度夹角的角度通过两前置挡土止水支护结构桩之间的土植入前置挡土止水支护结构桩后的土体；

5）用围檩将约束土用的加筋的一端与前置挡土止水支护结构桩进行连接；

6)重复4-5步，分别循环植入第二、第三、……层约束土用的加筋，直至达到坑底标高；

至此，即完成加筋约束土复合支护结构的施工。

有益效果：其加筋通常采用波形板、钢管、I字钢等型钢，且较短、较粗。该复合支护结构结合约束土体、前置挡土止水结构以及与挡土结构可靠连接的围檩结构，形成了加筋复合支护结构。加筋的作用是约束土体，形成一个复合约束体，该约束体与桩连接在一起，共同形成了复合支护体系。

与传统的支护结构相比，本发明有诸多优点：

1）没有内支撑，节省了施工内支撑的时间，以及拆除内支撑的时间，节约工期；

2）没有内支撑，挖土方便；

3）对于大型基坑，可以先施工主楼，后施工裙房，裙房部分的占地可以用于主楼

施工的施工场地，这样可以形成流水线施工，有利于缩短工期，有利于各工种的工作安排；

4）建筑材料可以直接运输到施工现场，减少二次倒运费用；

5）与桩和锚杆复合支护相比，该方法占地面积小，无需养护，节约工期，施工时不用水，场地干净；

6）与普通的复合土钉支护相比，该方法支护深度大，适用土层广；

7）加筋施工随土方开挖进行，不占用工期，可节约整个工程的工期；

8）方便地下室分块施工，减少工程造价。

附图说明

图1为加筋约束土单排桩复合支护结构示意图。

图2为加筋约束土双排桩复合支护结构示意图。

图中有：前置挡土止水支护结构1、约束土用的加筋2、圈梁3、连接围檩4、外排挡土止水支护结构5。

具体实施方式

本发明由前置挡土止水结构和加筋约束土共同组成，前置挡土止水结构外侧根据设计需要可以施工外排挡土止水结构，前置挡土止水结构和外排挡土止水结构可采用常用的深层搅拌桩加钻孔灌注桩或者深层搅拌桩内插入预应力管桩、H型钢，加筋使用植入法通过桩间分层植入桩后土体一定的深度，并将每层加筋在桩面用围檩连接。加筋可以采用波形板、波形护栏板、钢管或型钢，型钢中最常用的有H型钢、I字钢、角钢、+字钢，加筋植入土体后，密实加筋周围的土体，加筋和土体形成约束土，与土体共同作用成为类重力式挡墙，使得土体作用在前置桩身上的侧向土压力大大降低。

本发明的前置止水和挡土结构可以根据需要在多种常规方式中选型，并采用不同的配筋。在止水和挡土结构施工完毕后，加筋施工随挖土分层进行，随之用混凝土或钢结构围檩将加筋与前置挡土止水结构桩面连接。

本发明的加筋约束土复合支护结构的施工方法是：

1）先施工前置挡土止水结构结构；

2）根据设计需要施工外排挡土止水结构；

3）用圈梁将前置挡土止水结构在顶端连成整体，如设置有外排挡土止水结构，圈梁在前置挡土止水结构和外排挡土止水结构的顶端连成整体，且两排挡土止水结构之间的圈梁应连接为一个整体；

4）挖土至加筋约束土的第一层加筋的标高处；

5）使用设备依次将加筋约束土中的第一层加筋逐根穿过前置挡土止水结构植入到土中；

6)用围檩将加筋约束土中的第一层加筋与前置挡土止水支护结构表面连接成整体；

7)按照设计要求，重复4-6步，逐层挖土，逐层施工每层加筋约束土和围檩直至所有层到达坑底标高；

至此，即完成加筋约束土复合支护结构的施工。

实施例1

某工程基坑开挖深度12m，采用加筋约束土复合支护结构，止水采用三轴深层搅拌桩，挡土采用钻孔灌注桩，桩身直径1000mm,配筋1622，混凝土采用c30,共设6层加筋，加筋采用H型钢，水平间隔1.4m，植入深度10-12m不等，植入方式采用将H型钢放入预制钢架，再用千斤顶顶入土体中，H型钢单节长度不够时，采用分节顶入，接头处采用焊接方式，连接长度满足10-12m。

实施例2

某工程基坑开挖深度15m，采用加筋约束土复合支护结构，挡土止水结构采用专利技术PCMW工法（专利号：ZL200710191066.3），预应力高强混凝土预制管桩直径800mm，共设7层加筋，加筋采用波形护栏板4320x310x85x4，水平间隔1.2m，植入深度12-18m不等，植入方式采用将波形护栏板放入预制钢架，再用挖土机顶入土体中，波形护栏板单节长度不够时，采用分节顶入，接头处采用铆钉拼接方式连接满足12-18m。

本发明的加筋约束土复合支护结构中，挡土结构可以采用钻孔灌注桩、预应力管桩、H型钢等多种形成，止水结构可以选用三轴搅拌桩、双轴搅拌桩、旋喷桩等多种形成，加筋应该达到一定的长度以保证桩后的约束土体达到一定宽度，同时加筋分布要达到一定密度且不应过短，以保证确实能够约束住桩后的土体，加筋表面应该与土体充分接触。在实际植入时，如果桩间土为水泥土，且强度较大，可采用引孔装置预先引孔过桩间水泥土。两节加筋间的连接不应小于加筋自身强度。

Claims (4)

1.一种加筋约束土复合支护结构，其特征在于该加筋约束土复合支护结构是由前置挡土止水支护结构桩（1）、约束土用的加筋（2）、圈梁（3）和连接围檩（4）组成；其中，前置挡土止水支护结构桩（1）竖向设置成排或者圈；在前置挡土止水支护结构桩（1）的顶部设有圈梁（3），将多个前置挡土止水支护结构桩（1）连接成一个整体；约束土用加筋（2）横向设置，其一端伸入约束土中，另一端由围檩（4）固定在前置挡土止水支护结构桩（1）上。

2.如权利要求1所述的加筋约束土复合支护结构，其特征在于约束土用加筋（2）采用波形板、钢管或型钢。

3.如权利要求1或2所述的加筋约束土复合支护结构，其特征在于前置挡土止水支护结构桩（1）的外侧设置有外排挡土止水结构（5），此时圈梁（3）在其宽度的方向上将前置挡土止水支护结构桩（1）和外排挡土止水支护结构（5）连接成一个整体，在其长度方向上将前置挡土止水支护结构桩（1）连接成一排或一圈，前置挡土止水支护结构桩（1）与约束土用的加筋（2）连接。

4.一种如权利要求1、2或3所述的加筋约束土复合支护结构的施工方法，其特征在于该复合支护结构的施工方法是：

1）施工前置挡土止水支护结构桩（1），采用搅拌桩加管桩支护结构、搅拌桩加H型钢支护结构或搅拌桩加钻孔灌注桩支护结构，形成前置挡土止水支护结构桩（1）；重复以上的制作，直至形成一排或一圈由前置挡土止水支护结构桩（1）组成的支护结构排桩；

2）根据设计需要施工外排挡土止水结构（5），管桩或钻孔灌注桩，形成外排挡土止水支护结构（5）；重复以上的制作，直至形成一排或一圈有外排挡土止水支护结构桩（5）组成的支护结构排桩；

3）开挖至前置挡土止水支护结构桩（1）和外排挡土止水结构（5）的顶部，在前置挡土止水支护结构桩（1）和外排挡土止水结构（5）的顶部施工圈梁（3），将前置挡土止水支护结构桩（1）和外排挡土止水结构（5）连接成一个整体；

4）开挖土方至第一层约束土用加筋（2）的预定标高，按照设计间隔将约束土用加筋（2）水平或与水平方向呈小于45度夹角的角度通过两前置挡土止水支护结构桩（1）之间的土植入前置挡土止水支护结构桩（1）后的土体；

5）用连接围檩（4）将约束土用加筋（2）的一端与前置挡土止水支护结构桩（1）进行连接；

6)重复4-5步，分别循环植入第二、第三、……层约束土用加筋（2），直至达到坑底标高；

至此，即完成加筋约束土复合支护结构的施工。

Images