CN103469803A - 用于基坑支护的桩梁竖锚支护体系及其施工方法 - Google Patents

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宋福渊
郭恒
马庆松
油新华
胡贺祥
杨春英
张清林
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Abstract

一种用于基坑支护的桩梁竖锚支护体系及其施工方法，所述支护结构包括有护坡桩、桩顶冠梁和锚杆，所述护坡桩在基坑边缘处设置有一排，并且护坡桩的底部伸入在基底下土层中，所述锚杆包括有竖向预应力锚杆，竖向预应力锚杆在护坡桩外侧的稳定地层中设置有一排，并且竖向预应力锚杆由护坡桩外侧的地面插入并锚固在护坡桩外侧的稳定地层中；所述桩顶冠梁为格构梁，格构梁靠近基坑的一侧与护坡桩的顶部刚性连接，格构梁远离基坑的一侧与竖向预应力锚杆的上部柔性连接。本支护体系及施工方法尤其适用于地下空间受限的紧邻既有建筑基坑，其在紧邻既有建筑深基坑支护中具有明显的优势，不但支护效果好，而且具有施工方便、工序简单、成本较低的优点。

Description

用于基坑支护的桩梁竖锚支护体系及其施工方法
技术领域
 本发明涉及一种建筑基坑支护体系及其施工方法。
背景技术
建筑基坑支护设计施工中，常见的有（复合）土钉支护、桩（墙）锚支护、桩（墙）撑支护等支护型式及其中两种及两种以上支护型式的组合，目前绝大部分工程项目的基坑支护采用上述支护型式。
近年来，随着城市建设进程的加快，市区内建筑急剧增多，建筑密度愈来愈高，很多建筑见缝插针，在既有建筑旁并且距离既有建筑很近处进行修建，所以在充分利用土地的同时已引发了诸多问题：
（1）由于新开工的建筑基坑紧邻既有建筑，导致新建建筑基坑的边坡支护方法很难选取，既不能采取放坡开挖，又不能进行（复合）土钉支护。
（2）如果采取桩锚支护或墙锚支护等措施，由于坡后土体空间的限制（因既有建筑基础的限制，坡后土体宽度有限），所以锚杆角度较大，支护效果较差，并且有的边坡根本无法施工锚杆，此种情况下，采用内支撑虽然方案上可行，但成本较高，工序繁杂、施工工期较长。
（3）近年来，双排桩技术得到了一定的发展，但双排桩支护成本较高，基坑支护深度也有一定限制，支护安全系数较低，后排桩施作受边坡后环境影响较大。
就目前情况看，现有已施工紧邻既有建筑的基坑支护效果都不甚理想，边坡变形较大，此类基坑事故时有发生，特别是坡顶变形，所以针对上述各种类型支护结构自身的缺陷，暂未发现既能够用于地下空间受限的紧邻既有建筑基坑并具有好的支护效果，同时又能兼具施工方便、工序简单和成本低的新型支护型式。
发明内容
本发明的目的是提供一种操作方便、工序简单、成本较低、而且具有较好支护效果的用于基坑支护的桩梁竖锚支护体系及其施工方法，要解决应用在地下空间受限的紧邻既有建筑基坑中的支护体系支护效果差、施工繁琐、工序复杂和成本高的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于基坑支护的桩梁竖锚支护体系，包括有护坡桩、桩顶冠梁和锚杆，所述护坡桩在基坑边缘处设置有一排，并且护坡桩的底部伸入在基底下土层中，其特征在于：所述锚杆包括有竖向预应力锚杆，竖向预应力锚杆在护坡桩外侧的稳定地层中设置有一排，并且竖向预应力锚杆由护坡桩外侧的地面插入并锚固在护坡桩外侧的稳定地层中；所述桩顶冠梁为格构梁，格构梁靠近基坑的一侧与护坡桩的顶部刚性连接，格构梁远离基坑的一侧与竖向预应力锚杆的上部柔性连接。
所述竖向预应力锚杆与水平面可呈60°～90°的夹角。
所述竖向预应力锚杆可为钢绞线、钢筋或钢丝束。
所述格构梁上可设有预设管件，所述竖向预应力锚杆的上部穿过预设管件、并通过锚头和垫板与格构梁柔性连接。
所述格构梁可为现浇梁或预制梁。
所述护坡桩可为方形护坡桩或圆形护坡桩。
一种用于基坑支护的桩梁竖锚支护体系的施工方法，其特征在于步骤如下：步骤一、按照施工图要求，进行测量定位；步骤二、钻机就位，进行护坡桩的施工；步骤三、施工竖向预应力锚杆；步骤四、施工格构梁，使格构梁与护坡桩刚性连接，使格构梁与竖向预应力锚杆柔性连接；步骤五、当护坡桩、竖向预应力锚杆和格构梁达到规定的设计强度后，对竖向预应力锚杆进行张拉锁定；步骤六、开挖基坑，并根据监测的数据，视需要对竖向预应力锚杆进行后续补张拉。
当基坑的坑底标高低于既有建筑基底标高时，所述步骤六中，在基坑开挖到边坡下部位置时，视需要可布设常规锚杆及腰梁。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：本发明在护坡桩外侧的稳定地层中间隔设置竖向预应力锚杆，并且竖向预应力锚杆由护坡桩外侧的地面插入并锚固在稳定地层中，这样设计首先可以减小占用的地下空间，扩大了适用范围（即不仅适用于常规基坑，同时也适用于普通桩锚支护体系无法应用的紧邻既有建筑基坑），其次可以充分利用深部土层提供的锚固力，优化了整个支护结构，所以不仅适用于常规基坑，同时还适用于普通桩锚支护体系无法应用的紧邻既有建筑基坑。
本发明尤其适用于地下空间受限的紧邻既有建筑基坑，其在紧邻既有建筑深基坑支护中具有明显的优势，不但支护效果好，而且具有施工方便、工序简单、成本较低的优点，当然，本发明在常规的基坑边坡支护中也具有较好的支护效果。
本发明能够减小坡顶变形（桩顶变形），改善护坡桩的桩身受力状况，提高护坡桩的悬臂高度，所以在同等条件下，可适用于更深的基坑。
本发明的所有施工工序均在地面施工，与传统的支护结构相比，避免了坑中的交叉施工，缩短了工期，简化了工序，提高了安全。
本发明与双排桩支护结构相比，在不影响基坑安全系数的前提下，可以简化施工工序，节约工程材料，降低施工成本，缩短施工工期。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明的立体结构示意图。
图2是本发明的立面结构示意图。
图3是图2的俯视示意图。
图4是格构梁与竖向预应力锚杆的连接节点处的俯视结构示意图。
图5是格构梁与竖向预应力锚杆的连接节点处的立面结构示意图。
附图标记：1－护坡桩、2－格构梁、3－竖向预应力锚杆、4－垫板、5－预设管件、6－锚头、7－既有建筑基础、8－稳定地层、9－护坡桩外侧的地面、10－基底下土层。
具体实施方式
实施例参见图1-5所示，这种用于基坑支护的桩梁竖锚（桩梁竖锚的英文为pile beam vertical anchor，简称PBVA）支护体系，包括有护坡桩1、桩顶冠梁和锚杆。所述护坡桩1在基坑边缘处设置有一排，并且护坡桩1的底部伸入在基底下土层10中，具体长度根据所处部位的土层状况由设计确定。护坡桩1采用目前通用的桩型，比如钢板桩、钢筋混凝土桩或预设管件混凝土桩等。护坡桩1可以是方形护坡桩、圆形护坡桩或其他异形的护坡桩。本实施例中，护坡桩1为垂直桩，在其它实施例中，护坡桩1也可以是斜桩。
所述锚杆包括竖向预应力锚杆3，竖向预应力锚杆3在护坡桩外侧的稳定地层8中设置有一排，并且竖向预应力锚杆3由护坡桩外侧的地面9插入并锚固在护坡桩外侧的稳定地层8中；所述稳定土层8位于基坑与既有建筑基础7（或红线区域、地下障碍物等）之间。
竖向预应力锚杆3由锚固段和自由段组成，锚固段与自由段的长度分配、预应力张拉锁定值均由设计确定；竖向预应力锚杆3的杆体材料采用常用的材料，如钢绞线、钢筋和钢丝束等，竖向预应力锚杆3的锚固段的注浆材料为水泥浆或其它浆液；竖向预应力锚杆3施工时，钻孔由钻机施工或人工成孔。竖向预应力锚杆3与水平面一般是呈60°～90°的夹角，本实施例中，竖向预应力锚杆3与水平面呈90°的夹角。
所述桩顶冠梁为格构梁2，格构梁2靠近基坑的一侧与护坡桩1的顶部刚性连接，格构梁2远离基坑的一侧与竖向预应力锚杆3的上部柔性连接。所述护坡桩1的顶部（桩顶）及其主筋伸入格构梁2的高度需符合国家行业标准，如50mm。
格构梁2是钢筋混凝土梁，也可以是钢结构的梁，此外格构梁2可以是现浇梁，也可以是预制梁，格构梁2用以将竖向预应力锚杆3的锚固力（矩）传递到护坡桩1上，格构梁2的水平面布置形式视受力特点由设计确定，比如本实施例中就采用了矩形框架形式。
本实施例中，格构梁2上设有预设管件5，竖向预应力锚杆3的上部穿过预设管件5、并通过锚头6和垫板4与格构梁2柔性连接。
此外，当基坑的坑底标高低于既有建筑基底标高时，用于基坑支护的桩梁竖锚支护体系还可以视需要设置常规锚杆及腰梁。
所述用于基坑（尤其是紧邻既有建筑基坑）支护的桩梁竖锚支护体系的施工方法，其步骤如下。
步骤一、按照施工图要求，进行测量定位；步骤二、钻机就位，进行护坡桩1的施工，施工方法视设计采用的桩型、土层状况和周边环境确定，如人工成孔、长螺旋、旋挖等施工方法；步骤三、施工竖向预应力锚杆3；步骤四、施工格构梁2，使格构梁与护坡桩1刚性连接，使格构梁与竖向预应力锚杆3柔性连接；步骤五、当护坡桩1、竖向预应力锚杆3和格构梁2达到规定的设计强度后，对竖向预应力锚杆3进行张拉锁定（利用空心千斤顶进行张拉锁定）；步骤六、开挖基坑，并根据监测的数据，视需要对竖向预应力锚杆进行后续补张拉。
当基坑的坑底标高低于既有建筑基底标高时，还可以在步骤六中，在基坑开挖到边坡下部位置时，视需要布设常规锚杆及腰梁（具体由设计计算确定），以达到更好的组合支护效果。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (8)

1.一种用于基坑支护的桩梁竖锚支护体系，包括有护坡桩（1）、桩顶冠梁和锚杆，所述护坡桩（1）在基坑边缘处设置有一排，并且护坡桩（1）的底部伸入在基底下土层（10）中，其特征在于：
所述锚杆包括有竖向预应力锚杆（3），竖向预应力锚杆（3）在护坡桩外侧的稳定地层（8）中设置有一排，并且竖向预应力锚杆（3）由护坡桩外侧的地面（9）插入并锚固在护坡桩外侧的稳定地层（8）中；
所述桩顶冠梁为格构梁（2），格构梁（2）靠近基坑的一侧与护坡桩（1）的顶部刚性连接，格构梁（2）远离基坑的一侧与竖向预应力锚杆（3）的上部柔性连接。
2.根据权利要求1所述的用于基坑支护的桩梁竖锚支护体系，其特征在于：所述竖向预应力锚杆（3）与水平面呈60°～90°的夹角。
3.根据权利要求1所述的用于基坑支护的桩梁竖锚支护体系，其特征在于：所述竖向预应力锚杆（3）为钢绞线、钢筋或钢丝束。
4.根据权利要求1所述的用于基坑支护的桩梁竖锚支护体系，其特征在于：所述格构梁（2）上设有预设管件（5），所述竖向预应力锚杆（3）的上部穿过预设管件（5）、并通过锚头（6）和垫板（4）与格构梁（2）柔性连接。
5.根据权利要求1所述的用于基坑支护的桩梁竖锚支护体系，其特征在于：所述格构梁（2）为现浇梁或预制梁。
6.根据权利要求1所述的用于基坑支护的桩梁竖锚支护体系，其特征在于：所述护坡桩（1）为方形护坡桩或圆形护坡桩。
7.一种上述权利要求1-6中任意一项所述的用于基坑支护的桩梁竖锚支护体系的施工方法，其特征在于步骤如下：
步骤一、按照施工图要求，进行测量定位；
步骤二、钻机就位，进行护坡桩（1）的施工；
步骤三、施工竖向预应力锚杆（3）；
步骤四、施工格构梁（2），使格构梁与护坡桩（1）刚性连接，使格构梁与竖向预应力锚杆（3）柔性连接；
步骤五、当护坡桩（1）、竖向预应力锚杆（3）和格构梁（2）达到规定的设计强度后，对竖向预应力锚杆（3）进行张拉锁定；
步骤六、开挖基坑，并根据监测的数据，视需要对竖向预应力锚杆进行后续补张拉。
8.根据权利要求7所述的用于基坑支护的桩梁竖锚支护体系的施工方法，其特征在于：当基坑的坑底标高低于既有建筑基底标高时，所述步骤六中，在基坑开挖到边坡下部位置时，布设常规锚杆及腰梁。
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