CN105155554A - 一种拱形支护体系的深基坑 - Google Patents

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本发明涉及建筑领域的深基坑支护结构,特涉及一种拱形支护体系的深基坑。本发明的深基坑支护体系中围护基坑的各边坑壁均为由多个拱形结构的单元组成,形成的深基坑支护结构体系。每一单元的起拱角度、拱高、弧度、拱形跨度等在特定的条件下,具有相对的一致性。在深基坑的转角处互为相交的两个拱形梁的拱支座,其水平推力相互抵消和平衡,可减少大量的支撑梁和柱。本发明的拱形支护体系的深基坑具有结构合理、施工简单、造价同比较低的优势,可大幅降低工程造价。

Description

一种拱形支护体系的深基坑
技术领域
本发明涉及建筑领域的深基坑支护结构,特涉及一种拱形支护体系的深基坑。
背景技术
工业与民用建筑领域深基坑的支护一般都采用常规的钻孔混凝土灌注桩作为支护桩,或者以混凝土连续墙的方法进行处理。以上深基坑的处理方法有一个共同的特点是:需要采用大量的支撑或锚固结构,尤其是较为大型的深基坑。
目前,国内广泛地采用深基坑内支撑梁柱支撑体系技术,因大量的支撑梁柱在深基坑内,严重影响了拟建建筑物基础的布局,往往与建筑物结构发生冲突,挤占了后续建筑施工的空间;另外,大量较大跨度的内支撑梁与柱,占比基础处理成本很高,主要是因为:1基坑内大量布置的内支撑梁及钢格构柱影响了土方开挖及输送;2、内支撑梁的施工与拆除会造成大量的浪费和施工隐患,同时影响了地下室施工。
而深基坑处理的另外一种主要手段是桩锚支护结构,该结构的锚杆施工,因受到地层和周边建筑物因素的影响较大,尤其是在大中城市的中心地带,桩锚支护结构形式会受到国家或地方政策法规的制约而无法进行施工。
发明内容
针对技术背景所述的问题,本发明提供了一种拱形支护体系的深基坑,本发明的深基坑支护体系中围护基坑的各边坑壁均为由多个拱形结构的单元组成,形成的深基坑支护结构体系。每一单元的起拱角度、拱高、弧度、拱形跨度等在特定的条件下,具有相对的一致性。在深基坑的转角处互为相交(邻)的两个拱形梁的拱支座,其水平推力相互抵消和平衡,可减少大量的支撑梁和柱。
本发明的技术方案是:
一种拱形支护体系的深基坑,其主要的技术特征是:深基坑支护体系中围护基坑的各边坑壁均为由多个拱形结构的单元组成,形成的深基坑支护结构体系。拱形深基坑支护结构是利用类似于水利电站的拱形大坝水平向拱形的结构布局,其受力的结构特点是:拱肋承受压力、拱形支座处承受水平推力。充分地利用拱形混凝土承压受力的特点用于深基坑支护结构,可有效的抵抗地基土压力。
一种拱形支护体系的深基坑,包括多个呈拱形布设的连续墙和拱支座(2),拱支座(2)设置在两个连续墙的交接处,其特征在于:所述的连续墙呈拱形布设,所述的连续墙在深基坑的四周形成封闭的结构。
如上所述的拱形支护体系的深基坑,其特征在于:所述的多个呈拱形布设的连续墙组成多个拱形结构单元,所述的深基坑支护体系中围护基坑的各边坑壁均为由多个拱形结构单元组成,形成深基坑支护结构体系,所述的拱支座(2)之间设置内支撑横梁(4)。
如上所述的拱形支护体系的深基坑,其特征在于:所述的连续墙为呈拱形布设的支护桩(3),支护桩(3)上方设置拱形锁口梁(1),其支护受力利用支护桩(3)顶的拱形锁口梁(1)将拱形布设的排桩通过桩顶的锚固钢筋固结为整体,形成拱形支护单元,由多个单元组合形成拱形支护体系。
根据如上所述的拱形支护体系的深基坑,其特征在于:所述的连续墙为呈直边布设的支护桩(3)、位于支护桩深基坑外侧的止水部(5)和背向深基坑外侧方向设置呈拱形的环撑梁(9)所共同形成,在每一单元的环撑梁(9)的拱顶处各设有拱形支撑抗拔桩(6),所述的抗拔桩(6)与环撑梁(9)形成外环拱形支护体系,通过拱支系梁(11)与内排呈直边布设的连续墙支护桩体形成双排桩体受力体系,外环拱环撑梁与内排直边排桩体形成封闭拱形受力体系。
根据如上所述的拱形支护体系的深基坑,其特征在于:所述的支护桩(3)和拱形支撑抗拔桩(6)的顶端分别设有直边锁口梁(10),在直边锁口梁(10)与拱形的环撑梁(9)之间设有拱支系梁(11)。
根据如上所述的拱形支护体系的深基坑,其特征在于:所述的支护桩(3)包括受力主筋(12)和螺旋筋(13),支护桩(3)为悬臂支护坑壁结构,受力特点为悬臂梁形式抵抗坑壁土压力。所述的支护桩桩体结构可为钢筋混凝土灌注桩、钢筋混凝土预制刚性芯桩。
根据如上所述的拱形支护体系的深基坑,其特征在于:所述的支护桩(3)不追求起拱中心轴线内桩间距的相切,支护桩(3)为竖向排架,并利用两个支护桩(3)之间通过采用柔性止水的旋喷桩、单轴或多轴搅拌方法形成的止水部(5)。
根据如上所述的拱形支护体系的深基坑,其特征在于:所述的连续墙为呈拱形布设的支护桩(3)和位于支护桩深基坑外侧的止水部(5)所形成,位于支护桩(3)顶端的拱形锁口梁(1)将多个的支护桩(3)组成一组拱形结构单元,使其具有支护及止水二合一体系。
根据如上所述的拱形支护体系的深基坑,其特征在于:所述的连续墙为连续墙体(18),连续墙体(18)由多段分段连续墙体(19)连接组成;分段连续墙体(19)的接头槽段为一端连续墙体雄接头(19-a),另外一端为连续墙体雌接头(19-b),接头形式为圆形锁口管接头、波形管接头或工字钢接头;分段连续墙体(19)的接头处设置接头止水桩(20),连续墙体(18)顶端还设有拱形锁口梁(1)。
根据如上所述的拱形支护体系的深基坑,其特征在于:所述的连续墙为无支撑连续墙(23),无支撑连续墙(23)由多组相互交集咬合、呈拱形布桩施工的搅拌桩(24)及设置在搅拌桩(24)上部的钢筋混凝土梁板(25)组成。
本发明的有益效果是:将拱形技术进行延伸,将桥三维空间的立面拱形结构改为水平方向的拱形结构,即利用类似于水利电站的拱形大坝水平向拱形的结构布局,引用到深基坑的支护结构中。本发明的拱形支护体系的深基坑具有结构合理、施工简单、造价同比较低的优势,可大幅降低工程造价。
附图说明
图1是拱形支护桩、梁合体方式的深基坑平面示意图。
图2是拱形支护桩、梁合体方式的深基坑A—A向剖示图。
图3是直边支护桩加拱形外支撑梁组合方式的平面示意图。
图4是直边支护桩与加拱形环撑梁组合方式的立剖面示意图。
图5是拱形连续墙、梁联合体方式的深基坑平面示意图。
图6是拱形连续墙、梁联合体方式的深基坑----支护剖面示意图。
图7是拱形支护无支撑的深基坑平面结构示意图。
图8是拱形支护桩、梁合体方式的深基坑立体示意图。
具体实施方式
附图标记说明:拱形锁口梁1、拱支座2、支护桩3、内支撑横梁4、止水部5、拱形支撑抗拔桩6、迎坑面7、深基坑开挖区8、环撑梁9、直边锁口梁10、拱支系梁11、受力主筋12、螺旋筋13、深基坑底板14、坑边安全护栏15、施工平台及通道16、自然地面标高17、连续墙体18、分段连续墙体19、连续墙体雄接头19-a、连续墙体雌接头19-b、接头止水桩20、临时用导墙21、连续墙施工导墙22、无支撑连续墙23、单组搅拌桩24、钢筋混凝土梁板25。
以下结合附图对本发明做进一步说明。
如图1和图2所示的拱形支护桩、梁合体方式的深基坑,包括呈拱形布设的支护桩3和位于支护桩深基坑外侧的止水部5,形成拱形连续墙,起到复合或联合支护止水的作用;位于支护桩3顶端的拱形钢筋混凝土拱形锁口梁1,将多个的支护桩3组成一组拱形结构单元,即拱形锁口梁1将支护桩3锚固成一个整体的拱形结构单元,图1中共有2个拱形结构单元,在施工过程中,可以根据场地情况变化,可以设置多个拱形结构单元。本发明的2个拱形结构单元处设置拱支座2,内支撑横梁4将两个拱支座2连接起来,这样就可以将拱形锁口梁1、拱支座2、内支撑横梁4组合在一起,利用单个或多个拱形结构单元的组合应用,形成拱形深基坑支护体系,在深基坑开挖区8时与深基坑底板14间起到抵抗支护体外侧水土压力,确保深基坑支护体系受力和变形在安全可控范围内,同时确保深基坑内侧迎坑面7地下室结构正常有序的施工。本拱形支护桩、梁合体方式的深基坑适合于:除坚硬岩石地层以外的地层。
如图3和图4所示的直边支护桩加拱形外支撑梁组合方式的深基坑,包括由呈直边布设的支护桩3、位于支护桩深基坑外侧的止水部5和背向深基坑外侧的方向设置呈拱形的环撑梁9所共同形成的直边形维护体系连续墙,连续墙起到深基坑的支护与止水作用;在每一单元的外拱形环撑梁9的拱顶处各设有单根起抗拔作用的拱形支撑抗拔桩6,形成环拱支护双排桩体系,使迎坑面7内排支护桩3受压,拱形支撑抗拔桩6受拉,承受基坑侧向水土压力。在位于支护桩3和拱形支撑抗拔桩6的顶端分别设有钢筋混凝土直边锁口梁10,在直边锁口梁10与拱形的环撑梁9之间设有拱支系梁11,直边锁口梁10、环撑梁9、拱支系梁11均采用钢筋混凝土整体浇筑的方法,组合成拱形深基坑支护结构体系。在深基坑的转角处互为相交(邻)的两个拱支系梁11的交点处形成互为交汇支座,交汇支座处设置拱支座2,内支撑横梁4将两个拱支座2连接起来。利用拱形的钢筋混凝土环撑梁9和拱支座2与内支撑横梁4的对称受力,共同承受基坑侧壁水土压力。本发明的环撑梁9和拱支座2根据场地情况变化,可以设置多个。设置在深基坑外侧的环撑梁9、拱支系梁11与直边锁口梁10的顶部可简单处理作为施工平台及通道16,基本不占用施工场地空间,并加设坑边安全护栏15利于安全文明施工。本直边支护桩加拱形外支撑梁组合方式的深基坑适合于除坚硬岩石地层以外的地层。
如图5和图6所示的拱形连续墙、梁联合体方式的深基坑平面示意图和支护剖面示意图,由多段分段连续墙体19连接组成连续墙体18,连续墙体18为拱形钢筋混凝土结构。分段连续墙体19的接头槽段为一端连续墙体雄接头19-a,另外一端为连续墙体雌接头19-b,接头形式可以为圆形锁口管接头、波形管接头及工字钢接头;实际施工时也可采用双雄接头槽段或双雌接头槽段,亦可根据需要采用其他接头形式。拱形连续墙、梁联合体方式的深基坑充分发挥连续墙体18作为单向钢筋混凝土板体在深基坑中的受力特性,将分段连续墙体19、拱支座2和内支撑横梁4组合,利用分段连续墙体19组合形成拱形结构单元的组合应用,形成环拱深基坑支护体系,在深基坑开挖区8与深基坑底板14施工期间确保基坑受侧向水土压力,确保深基坑支护体系受力和变形在安全可控范围内,以确保深基坑内侧迎坑面7地下室结构正常有序施工。分段连续墙体19的接头处设置接头止水桩20,该接头止水桩20可采用深层水泥土搅拌桩或高压旋喷桩在分段连续墙体19的接头处形成有效的封闭止水加固桩体。拱形锁口梁1设置在连续墙体18的顶端,用于提高连续墙体18之间的受力能力,在在连续墙体18上方还可以增设施工临时用导墙21,以便于对深基坑的施工。本发明的连续墙施工导墙22设置在连续墙体18外侧,连续墙施工导墙22便于连续墙体18的施工。
本发明的多段分段连续墙体19,在深基坑支护体系中,可作为支护及止水“二合一”构件体系,也可作为支护、止水、地下室外墙结构构件“三合一”体系。
本拱形连续墙、梁联合体方式的深基坑适合于除坚硬岩石地层以外的全部地层
如图7所示的拱形支护无支撑的深基坑,由多组相互交集咬合,呈拱形布桩施工的单组深层搅拌桩24组成拱形的若干个支护止水无支撑连续墙23单元,无支撑连续墙23为呈拱形布设多排搭接成桩墙体的单轴或多轴深层水泥土搅拌桩和设置在深层搅拌桩24上部的压顶钢筋混凝土梁板25,所述的钢筋混凝土梁板25厚度最好大于200mm。无支撑连续墙23交接处设置拱支座2。这样在深基坑的四周形成封闭的圈,这个圈可为相对的矩形或各种异型;由单组搅拌桩24形成的无支撑连续墙23墙体可为重力式连续挡土墙,无支撑连续墙23墙体厚度可随深基坑的深度的加大而加厚(宽)、加深,一般来说无支撑连续墙23设至少200mm后钢筋混凝土压顶板,坑内侧压顶板桩体插设48壁厚3.0~3.5mm,长度开挖深度H+2.0m,此为拱形水泥土重力式挡墙,发挥拱形支护及重力式挡墙联合支护体系。无支撑连续墙23的拱支座2处可加强,该结构可以不设置支撑体系。本拱形支护无支撑的深基坑适用深厚软土地层,坑内可根据开挖深度和变形,控制做格栅或满堂式水泥土搅拌加固。本发明的搅拌桩24最好为大直径加芯搅拌桩。
如图8所示的拱形支护桩、梁合体方式的深基坑,包括呈拱形布设的支护桩3,支护桩3上方设置拱形锁口梁1,拱形锁口梁1的交接处为拱支座2,本实施例相对于图1和图2的实施例不同之处在于,它有6拱支座2,并对应的设置有3根内支撑横梁4,此实施例说明,本发明的拱形可以根据需求组合,实现大面积深基坑的作业需求。
如图1所示,本发明的支护桩3不限于混凝土钻孔灌注桩,支护桩3包括受力主筋12和螺旋筋13。支护桩3为悬臂支护坑壁结构,受力特点为悬臂梁形式抵抗坑壁土压力。呈拱形布设的支护桩3不追求起拱中心轴线内桩间距的相切(见图1),以利于施工,支护桩3作为竖向排架,并利用桩间通过旋喷或单轴或多轴搅拌方法形成的止水部5,其支护受力主要是利用桩顶的混凝土拱形锁口梁1将拱形布设的排桩通过桩顶的锚固钢筋固结为整体形成拱形支护单元,由多个单元组合形成拱形支护体系。
本发明的的拱形支撑抗拔桩6,其桩体的下端为带扩大头,长度较支护桩3略长。拱形支撑抗拔桩6的其他结构、桩间距等支护桩3相似。
本发明的支护桩3最好为刚性芯桩,刚性芯桩一般可通过工厂提前预制。
本发明的止水部5可以为止水桩或止水帷幕,只是本发明为了部件名称的简化将其统称为止水部。
本发明的拱形支护体系的深基坑适用对象范围是:1、用拱形布桩施工的钻孔灌注桩,包括:旋挖、冲击成孔灌注桩;长螺旋方式成孔的灌注桩;2、采用液压抓斗及连续搅拌成墙等方法施工的连续墙等拱形深基坑支护结构。3、采用大直径加芯搅拌桩、刚柔复合型支护止水桩的深基坑拱形布桩格局,实现支护、挡土、止水一体化的方法施工。4、预制的管桩、钢筋混凝土板桩、钢板桩等通过锤击成桩或静压桩机等方法快速施工的环拱形支护构件。

Claims (10)

1.一种拱形支护体系的深基坑,包括多个呈拱形布设的连续墙和拱支座(2),拱支座(2)设置在两个连续墙的交接处,其特征在于:所述的连续墙呈拱形布设,所述的连续墙在深基坑的四周形成封闭的结构。
2.根据权利要求1所述的拱形支护体系的深基坑,其特征在于:所述的多个呈拱形布设的连续墙组成多个拱形结构单元,所述的深基坑支护体系中围护基坑的各边坑壁均为由多个拱形结构单元组成,形成深基坑支护结构体系,所述的拱支座(2)之间设置内支撑横梁(4)。
3.根据权利要求1或2所述的拱形支护体系的深基坑,其特征在于:所述的连续墙为呈拱形布设的支护桩(3),支护桩(3)上方设置拱形锁口梁(1),其支护受力利用支护桩(3)顶的拱形锁口梁(1)将拱形布设的排桩通过桩顶的锚固钢筋固结为整体,形成拱形支护单元,由多个单元组合形成拱形支护体系。
4.根据权利要求1或2所述的拱形支护体系的深基坑,其特征在于:所述的连续墙为呈直边布设的支护桩(3)、位于支护桩深基坑外侧的止水部(5)和背向深基坑外侧方向设置呈拱形的环撑梁(9)所共同形成,在每一单元的环撑梁(9)的拱顶处各设有拱形支撑抗拔桩(6),所述的抗拔桩(6)与环撑梁(9)形成外环拱形支护体系,通过拱支系梁(11)与内排呈直边布设的连续墙支护桩体形成双排桩体受力体系,外环拱环撑梁与内排直边排桩体形成封闭拱形受力体系。
5.根据权利要求4所述的拱形支护体系的深基坑,其特征在于:所述的支护桩(3)和拱形支撑抗拔桩(6)的顶端分别设有直边锁口梁(10),在直边锁口梁(10)与拱形的环撑梁(9)之间设有拱支系梁(11)。
6.根据权利要求3所述的拱形支护体系的深基坑,其特征在于:所述的支护桩(3)包括受力主筋(12)和螺旋筋(13),支护桩(3)为悬臂支护坑壁结构,受力特点为悬臂梁形式抵抗坑壁土压力,所述的支护桩桩体结构可为钢筋混凝土灌注桩、钢筋混凝土预制刚性芯桩。
7.根据权利要求3所述的拱形支护体系的深基坑,其特征在于:所述的支护桩(3)不追求起拱中心轴线内桩间距的相切,支护桩(3)为竖向排架,并利用两个支护桩(3)之间通过采用柔性止水的旋喷桩、单轴或多轴搅拌方法形成的止水部(5)。
8.根据权利要求1或2所述的拱形支护体系的深基坑,其特征在于:所述的连续墙为呈拱形布设的支护桩(3)和位于支护桩深基坑外侧的止水部(5)所形成,位于支护桩(3)顶端的拱形锁口梁(1)将多个的支护桩(3)组成一组拱形结构单元,使其具有支护及止水二合一体系。
9.根据权利要求1或2所述的拱形支护体系的深基坑,其特征在于:所述的连续墙为连续墙体(18),连续墙体(18)由多段分段连续墙体(19)连接组成;分段连续墙体(19)的接头槽段为一端连续墙体雄接头(19-a),另外一端为连续墙体雌接头(19-b),接头形式为圆形锁口管接头、波形管接头或工字钢接头;分段连续墙体(19)的接头处设置接头止水桩(20),连续墙体(18)顶端还设有拱形锁口梁(1)。
10.根据权利要求1所述的拱形支护体系的深基坑,其特征在于:所述的连续墙为无支撑连续墙(23),无支撑连续墙(23)由多组相互交集咬合、呈拱形布桩施工的搅拌桩(24)及设置在搅拌桩(24)上部的钢筋混凝土梁板(25)组成。
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