CN103410155B - 一种可回收前置装配式支撑围护结构及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于基坑工程技术领域，具体涉及一种可回收前置装配式支撑围护结构及其应用方法，所述围护结构包括压顶板、至少两组钢管、水泥土墙、前置装配式型钢支撑架、坑底垫层以及支撑支墩；所述水泥土墙位于所述压顶板下方且与所述压顶板垂直设置，两组所述钢管的一端分别与所述压顶板连接固定，两组所述钢管中，位于内侧位置的内组钢管与所述压顶板垂直设置且位于所述水泥土墙内部，另一组钢管与所述内组钢管呈角度设置；所述前置装配式型钢支撑架与所述水泥土墙的中部垂直设置，所述坑底垫层和支撑支墩均位于所述水泥土墙下方，且两者为一体结构。本发明的优点是，围护结构安装和拆卸简单，便于施工、可循环利用，绿色环保；造价低，推广便利。

Description

一种可回收前置装配式支撑围护结构及其应用方法

技术领域

本发明属于基坑工程技术领域，具体涉及一种用于软土基坑的可回收前置装配式支撑围护结构及其应用方法。

背景技术

对于软土地区开挖深度5m范围内的基坑工程，目前现有支护技术中使用的围护结构形式一般采用水泥土重力式围护墙、型钢水泥土搅拌墙、放坡开挖。

水泥土重力式围护墙特征是该挡土结构由纵横多列连续搭接的“格栅状”水泥土桩组成，所述水泥土桩是以水泥系材料为固化剂，通过搅拌机械采用喷浆施工将固化剂和地基土强行搅拌，形成连续搭接的、有一定厚度和嵌固深度的加固体挡墙，依靠墙体自重、墙底摩阻力和墙前基坑开挖面以下土体的被动土压力稳定墙体，以满足围护墙的整体稳定、抗倾稳定、抗滑稳定和控制墙体变形等要求。其优点是：一般坑内无支撑，便于快速挖土，兼有挡土和止水的双重功能。缺点在于位移控制能力较弱、施工质量难以控制、经济性一般。

型钢水泥土搅拌墙是在连续搭接的三轴水泥土桩内插入型钢形成的复合挡土隔水结构。具有适用土质范围较广，对周围环境影响小、防渗性能好、环保节能、适用土层范围广、工期短、投资省等优点。但对于5m以内的基坑每米造价较高，且施工要求较高，水泥土桩成桩质量不易控制。

放坡开挖是一种采用留设斜向土坡的基坑开挖方式，其特征是在无支护措施下，通过加大挖土上口宽度，同时采取分级放坡、护坡、降水等维持边坡稳定的辅助措施，可防止土壁崩塌，保持开挖过程中边坡稳定，具有工期较短，造价低的优点，缺点是放坡坡比要求较大，需同时满足边坡稳定要求和上口宽度要求，且对周边环境影响较大。

综上所述，目前的基坑支护结构还无法回收重复利用，以降低施工成本。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种可回收前置装配式支撑围护结构及其应用方法，该围护结构通过在基坑开挖边线处设置由压顶板、至少两组钢管、水泥土墙、前置装配式型钢支撑架、坑底垫层以及支撑支墩构成的装配式结构，以达到增强基坑坑壁稳定性以及围护结构可回收循环利用的目的。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种可回收前置装配式支撑围护结构，涉及软土基坑，其特征在于所述围护结构包括压顶板、至少两组钢管、水泥土墙、前置装配式型钢支撑架、坑底垫层以及支撑支墩；所述水泥土墙位于所述压顶板下方且与所述压顶板垂直设置，两组所述钢管的一端分别与所述压顶板连接固定，两组所述钢管中，位于靠近基坑一侧，即内侧位置的内组钢管与所述压顶板垂直设置且位于所述水泥土墙内部，位于外侧位置的外组钢管与所述内组钢管呈角度设置；所述前置装配式型钢支撑架与所述水泥土墙的中部垂直设置，所述坑底垫层和支撑支墩均位于所述前置装配式型钢支撑架下方，且两者为一体结构。

每组所述钢管至少由一排钢管构成。

所述连接固定是指所述压顶板上具有至少一组定位孔，两组所述钢管中，外组钢管伸入与之对应的所述定位孔中，通过螺栓及垫板与所述压顶板固定，内组钢管与所述压顶板为一体结构。

所述水泥土墙由连续搭接的两排双轴搅拌桩构成，在所述水泥土墙中具有槽钢或所述内组钢管。

所述内组钢管包括两排钢管，每排钢管均由长、短钢管交替间隔布置构成，所述长钢管的长度与所述水泥土墙的长度相等，所述短钢管的长度与所述基坑开挖深度相等。

所述前置装配式型钢支撑架呈直角三角形状，每隔一定水平间距分布，各道所述前置装配式型钢支撑架之间连接有连杆。

所述支撑支墩位于所述前置装配式型钢支撑架前趾下方，由配筋细石混凝土板和竖向的钢管构成，所述配筋细石混凝土板与所述坑底垫层为一体结构。

一种涉及上述任一项可回收前置装配式支撑围护结构的应用方法，其特征在于至少包括如下步骤：在基坑开挖边线外一定距离施作两道所述水泥土墙，将所述内组钢管垂直插于所述水泥土墙内部，并将其顶端一定长度预留于所述水泥土搅拌墙之外；浇筑所述压顶板以使所述内组钢管的顶端与其构成一体结构，同时在其上至少预留一组定位孔；将外组钢管穿过所述压顶板上的定位孔并斜向深入土体，其顶端利用螺栓及垫板与所述压顶板连接固定；开挖所述基坑至坑底，浇筑所述坑底垫层和支撑支墩以构成一体结构，沿所述基坑周长每隔一定水平间距安装所述前置装配式型钢支撑架于所述坑底垫层和支撑支墩上并固定；待基坑工程结束后，回收利用所述围护结构。

所述水泥土墙的施作深度大于所述基坑的开挖深度。

所述外组钢管斜向深入土体的深度大于所述基坑的开挖深度。

本发明的优点是，该围护结构约束了土体变形，增强了基坑的稳定性；通过利用前置装配式型钢支撑架，能够减小围护墙体厚度，降低水泥用量和支撑施工时间，适合基坑直立开挖作业，利用装配式结构和抗滑钢管的可拆卸性，施工完毕后可回收，一次性投入，循环利用，经济性可大大增强，可广阔应用于7m以内基坑工程。

附图说明

图1为本发明中围护结构的整体示意图；

图2为本发明中压顶板结构平面示意图；

图3为本发明中围护结构的平面示意图；

图4为本发明中剖面工况示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的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1-4，图中标记1-14分别为：水泥土墙1、内组长钢管2、内组短钢管3、压顶板4、外组钢管5、螺栓及垫块6、钢管7、支撑支墩8、坑底垫层9、前置装配式型钢支撑架10、第一层土体11、土体12、放坡土体13、连杆14。

实施例：如图1、2、3所示，本实施例具体涉及一种用于软土基坑的可回收前置装配式支撑围护结构及其应用方法，该围护结构由水泥土墙1、内组长钢管2、内组短钢管3、压顶板4、外组钢管5、前置装配式型钢支撑架10、坑底垫层9以及支撑支墩8构成，约束了土体变形，增强了基坑的稳定性；该围护形式利用前置装配式支撑，能够减小围护墙体厚度，降低水泥用量和支撑施工时间，适合基坑直立开挖作业，利用装配式结构和抗滑钢管的可拆卸性，施工完毕后可回收，一次性投入，循环利用，经济性可大大增强。

如图1、2所示，加筋的水泥土墙1沿基坑开挖边线设置，深入土体内部，深度至少为基坑开挖深度的两倍，具体由连续搭接的两排双轴搅拌桩构成，为了减小墙体厚度并增加强度，在内排（即靠近基坑一侧）的双轴搅拌桩内部间隔插设内组长钢管2和内组短钢管3，内组长钢管2和内组短钢管3的顶部预留一定长度外露于墙体之外，内组长钢管2的长度与水泥土墙1的深度相当，内组短钢管3的长度与基坑开挖的深度相当。当然，内插于水泥土墙1内部的钢管也可采用槽钢代替，其钢管型号或槽钢型号、内插间距、插入深度根据坑深和受力计算确定。

如图1、2所示，压顶板4为现浇钢筋混凝土结构，位于水泥土墙1的正上方，且两者相互垂直设置；压顶板4与内组长钢管2和内组短钢管3为一体结构，同时在其上预留有若干均匀间隔分布的定位孔，用以同外组钢管5连接固定。外组钢管5的排数不小于一排，采用无缝钢管背向基坑开挖方向每隔一定水平间距斜向打入（压入）土体，其顶端穿过前述的定位孔通过螺栓及垫块6与压顶板4固定连接，而其底端可通过锚固体或地锚与深层土体连接固定。该外组钢管5深入土体的深度应大于基坑开挖的深度，其具体采用的长度、水平间距、水平倾角需依据地基土体性质确定，并满足基坑稳定性计算要求。

如图1-3所示，前置装配式型钢支撑架10是利用型钢预先拼接成一榀直角三角架，每道前置装配式型钢支撑架可由若干榀直角三角架拼接形成；前置装配式型钢支撑架10位于坑底沿基坑周长每隔一定水平间距布置，每道前置装配式型钢支撑架10之间可通过连杆14连接固定，以构成整体受力结构。位于前置装配式型钢支撑架10的下方具有坑底垫层9和支撑支墩8；其中，呈条形的坑底垫层9沿基坑坑底周长间隔设置，具体采用配筋细石混凝土浇筑形成；而支撑支墩8位于前置装配式型钢支撑架10的前趾下方，采用配筋细石混凝土板和内插竖向钢管7形成支撑支墩8，其配筋细石混凝土板与坑底垫层9连接且为一体结构。前置装配式型钢支撑架10的高度、长度、支撑间距根据坑深和受力计算确定，并满足基坑稳定性计算要求。

如图1-4所示，上述可回收前置装配式支撑围护结构的施工方法包括如下步骤：

①基坑开挖前，在基坑开挖边线外一定距离处施工水泥土墙1，并将内组长钢管2和内组短钢管3间隔内插于内排的水泥土搅拌桩内，并在墙顶以上预留一定长度钢管，以形成加筋的水泥土墙1；

②在水泥土墙1的上方开槽浇筑一定厚度和宽度的钢筋混凝土压顶板4，以使压顶板4与内组长钢管2和内组短钢管3构成现浇一体结构，同时在压顶板4的外侧预留若干均匀间隔排列的定位孔；

③将外组钢管5穿过压顶板4上的定位孔，背向基坑开挖方向，按一定水平间隔斜向打入（压入）土体，待外组钢管5打入（压入）施工完毕后，顶端利用螺栓及垫块6与压顶板4锁紧固定；根据土性及基坑稳定性条件，坑外抗滑钢管5的排数可选择多排；坑外抗滑钢管5主要起加筋抗滑作用，并增强土体抗剪和抵抗变形的能力，确保基坑放坡时边坡整体稳定性，其采用的长度、水平间距、水平倾角需依据地基土体性质确定，并满足边坡稳定性计算要求；

④待上述的围护结构达到强度后，开挖如图4中所示的第一层土体11至前置装配式型钢支撑架10的设计顶标高处，根据前置装配式型钢支撑架10的尺寸预留放坡土体13，并开槽挖除土体12；

⑤挖至坑底后，为增强坑底土体稳定性，及时浇筑坑底垫层9和施工支撑支墩8内插钢管7和配筋细石混凝土板；

⑥安装前置装配式型钢支撑架10，各道前置装配式型钢支撑架10之间安装连杆14，并继续挖除剩余放坡土体13，根据基坑挖深和围压大小，前置装配式型钢支撑架10可由多榀三角架拼接形成，其高度不宜小于挖深的一半，长度及间距通过受力计算确定；及时浇筑底板结构和换撑，回收前置装配式型钢支撑架10；继续施工地下结构至±0.000，回收所述外组抗滑钢管5、水泥土墙1及其内的内组长钢管2、内组长钢管3。

由于上述结构对土体抗滑、抗剪、变形能力的增强。

从上述实施例可以看出，利用上述实施例中的可回收前置装配式型钢支撑架，降低了支撑施工时间，约束了土体变形，增强了直立开挖基坑的稳定性，解决了常规放坡开挖方法中坡比过大、占用场地面大的问题。同时，采用轻质、简易、质量可靠的预制构件，现场装配施工速度快，且易拆卸，施工完毕后可回收重复利用，具备绿色环保、经济的优点。

Claims (10)

1.一种可回收前置装配式支撑围护结构，涉及软土基坑，其特征在于所述围护结构包括压顶板、至少两组钢管、水泥土墙、前置装配式型钢支撑架、坑底垫层以及支撑支墩；所述水泥土墙位于所述压顶板下方且与所述压顶板垂直设置，两组所述钢管的一端分别与所述压顶板连接固定，两组所述钢管中，位于靠近基坑一侧，即内侧位置的内组钢管与所述压顶板垂直设置且位于所述水泥土墙内部，位于外侧位置的外组钢管与所述内组钢管呈角度设置；所述前置装配式型钢支撑架与所述水泥土墙的中部垂直设置，所述坑底垫层和支撑支墩均位于所述前置装配式型钢支撑架下方，且两者为一体结构。

2.根据权利要求1所述的一种可回收前置装配式支撑围护结构，其特征在于每组所述钢管至少由一排钢管构成。

3.根据权利要求1所述的一种可回收前置装配式支撑围护结构，其特征在于所述连接固定是指所述压顶板上具有至少一组定位孔，两组所述钢管中，外组钢管伸入与之对应的所述定位孔中，通过螺栓及垫板与所述压顶板固定，内组钢管与所述压顶板为一体结构。

4.根据权利要求1所述的一种可回收前置装配式支撑围护结构，其特征在于所述水泥土墙由连续搭接的两排双轴搅拌桩构成，在所述水泥土墙中具有槽钢或所述内组钢管。

5.根据权利要求1或4所述的一种可回收前置装配式支撑围护结构，其特征在于所述内组钢管包括两排钢管，每排钢管均由长、短钢管交替间隔布置构成，所述长钢管的长度与所述水泥土墙的长度相等，所述短钢管的长度与所述基坑开挖深度相等。

6.根据权利要求1所述的一种可回收前置装配式支撑围护结构，其特征在于所述前置装配式型钢支撑架呈直角三角形状，每隔一定水平间距分布，各道所述前置装配式型钢支撑架之间连接有连杆。

7.根据权利要求1所述的一种可回收前置装配式支撑围护结构，其特征在于所述支撑支墩位于所述前置装配式型钢支撑架前趾下方，由配筋细石混凝土板和竖向的钢管构成，所述配筋细石混凝土板与所述坑底垫层为一体结构。

8.一种涉及权利要求1-7任一项所述可回收前置装配式支撑围护结构的应用方法，其特征在于至少包括如下步骤：在基坑开挖边线外一定距离施作两道所述水泥土墙，将所述内组钢管垂直插于所述水泥土墙内部，并将其顶端一定长度预留于所述水泥土搅拌墙之外；浇筑所述压顶板以使所述内组钢管的顶端与其构成一体结构，同时在其上至少预留一组定位孔；将外组钢管穿过所述压顶板上的定位孔并斜向深入土体，其顶端利用螺栓及垫板与所述压顶板连接固定；开挖所述基坑至坑底，浇筑所述坑底垫层和支撑支墩以构成一体结构，沿所述基坑周长每隔一定水平间距安装所述前置装配式型钢支撑架于所述坑底垫层和支撑支墩上并固定；待基坑工程结束后，回收利用所述围护结构。

9.根据权利要求8所述的一种可回收前置装配式支撑围护结构的应用方法，其特征在于所述水泥土墙的施作深度大于所述基坑的开挖深度。

10.根据权利要求8所述的一种可回收前置装配式支撑围护结构的应用方法，其特征在于所述外组钢管斜向深入土体的深度大于所述基坑的开挖深度。