CN105544559B - 采用预制构件进行基坑支护的结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用预制构件进行基坑支护的结构及方法，包括多排相互连接的口字形结构组件，所述口字形结构组件包括若干个Z型预制构件和至少四个直角型预制构件，Z型预制构件相互拼接形成口字形结构组件的平面部分，口字形结构组件的边角部分设置直角型预制构件；所述口字形结构组件的中间部分设置有横梁，将口字形结构组件的平面部分连接起来。本发明的基坑支护结构由Z型预制构件和直角型预制构件相拼接组成，并用锚索紧固，施工简单，支护效果更优，所能承受的强度更大。本发明的基坑支护方法可减少施工工序、提高施工效率，在不同环境条件下具有更好的适用性，且在支护过程中减少对环境的污染。

Description

采用预制构件进行基坑支护的结构及方法

技术领域

本发明属于地下建筑工程领域，尤其涉及一种采用预制构件进行基坑支护的结构及方法。

背景技术

传统的基坑开挖过程中常采用放坡、高压旋喷桩、地下连续墙、水泥土挡墙等方法进行支护，但这些方法在应用上均存在一定的缺陷。如放坡需要开阔的周边场地；高压旋喷桩施工占地少，噪音小，但施工中有大量泥浆排出,容易引起污染，且对于地下水流速过大的地层,无填充物的岩溶地段永冻土和对水泥有严重腐蚀的土质，由于喷射的浆液无法在注浆管周围凝固,不宜采用该法；地下连续墙刚度大，止水效果好，但是造价高，施工要求设备专业；水泥挡土墙在基坑长度大时，位移相对较大，且厚度大，只有在红线位置和周围环境允许时才能采用。

中国专利CN105064379A公开了H型钢基坑支护装置及方法，结合了型钢桩和钢板桩的特点。它由打桩机或压桩机将多个H型钢桩按设计要求从地面逐一打入或压入地下设计标高，然后分别在每两个H型钢桩的桩身之间用压桩设备压入分节钢板桩，形成第一段基坑支护，在第一段基坑支护内开挖第一段深度的土方，继续在每两个桩的桩身之间压入第二节分节钢板桩，继续开挖第二段土方，如此循环施工直至完成基坑支护，该方法会增加施工工序，降低施工效率，止水效果较低。

中国专利CN104975605A公布了一种可重复循环使用钢筋混凝土支撑技术，按照设计原则把用于基坑围护结构的支撑分为可重复循环使用段和后浇段，可重复循环使用段在预制场按照基坑支护普遍性设计提前预制，端头部位采用预埋钢板和预留钢筋接驳器的方式为后浇段提供连接条件，支撑施工时可重复循环使用段按照设计吊装到位，两预制段之间预留后浇段，浇筑后浇段混凝土并养护到设计强度后进行基坑开挖，支撑需拆除时仅拆除后浇段钢筋混凝土，预制段支撑回收进行重复循环利用，该方法施工工序较为复杂，操作性较困难。

中国专利CN104863160A公布了一种基坑支护结构，包括挡土构件，挡土构件下表面设有冠梁，冠梁与挡土构件之间安装有固定销，冠梁下表面设有钢筋混凝土支撑构件，钢筋混凝土支撑构件与冠梁之间通过固定螺钉连接，钢筋混凝土支撑构件下表面设有水泥砂浆支护面板，水泥砂浆支护面板通过钢箍与钢筋混凝土支撑构件连接，水泥砂浆支护面板上设有围檩梁，围檩梁为两个，围檩梁顶部固定在钢筋混凝土支撑构件上，水泥砂浆支护面板侧面且位于一围檩梁外侧面上设有边梁，边梁与围檩梁之间内置钢钉，该专利中的构件结构较为复杂，施工工序繁琐，无法保证施工速度。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种采用预制构件进行基坑支护的结构及方法，该方法可减少施工工序、提高施工效率，在不同环境条件下具有更好的适用性，且在支护过程中减少对环境的污染。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

采用预制构件进行基坑支护的结构，包括多排相互连接的口字形结构组件，所述口字形结构组件包括若干个Z型预制构件和至少四个直角型预制构件，Z型预制构件相互拼接形成口字形结构组件的平面部分，口字形结构组件的边角部分设置直角型预制构件；所述口字形结构组件的中间部分设置有横梁，将口字形结构组件的平面部分连接起来。

所述Z型预制构件的横截面为Z字形，Z型预制构件内部在横向和纵向上均设有若干个贯穿Z型预制构件的锚索孔，Z型预制构件内部在横向方向上设有贯穿Z型预制构件的注浆孔；通过锚索孔使用锚索将Z型预制构件之间连接起来，注浆孔对两预制构件拼接处实施的防水措施。

横向设置的锚索孔、纵向设置的锚索孔和注浆孔均互不相通；横向的锚索孔、竖向的锚索孔和注浆孔分别单独使用，互不影响。

所述注浆孔连通口字形结构组件的外部和内部；相邻拼接的两个Z型预制构件的横向设置的锚索孔相连通。

优选的，所述注浆孔的轴向方向与Z型预制构件的横向外边线成一锐角；使注浆孔有一倾斜角度，对两预制构件拼接处的防水措施。

优选的，横向设置的锚索孔与Z型预制构件的横向外边线相平行；在横向锚索孔内穿过的锚索可以一条线将Z型预制构件连接起来，锚固效果更为牢固，预制构件之间的拼接更为贴合。

所述直角型预制构件的横截面成90度直角形状，直角型预制构件内部在横向和纵向上均设有若干个贯穿直角型预制构件的锚索孔，直角型预制构件内部在横向方向上设有贯穿直角型预制构件的注浆孔；通过锚索孔使用锚索将直角型预制构件与Z型预制构件、直角型预制构件之间连接起来，对两预制构件拼接处的防水措施。

横向设置的锚索孔、纵向设置的锚索孔和注浆孔均互不相通；横向的锚索孔、竖向的锚索孔和注浆孔分别单独使用，互不影响。

所述注浆孔连通口字形结构组件的外部和内部；直角型预制构件的端部为阶梯状，与口字形结构组件的平面部分端部的Z型预制构件相拼接，相拼接的Z型预制构件和直角型预制构件的横向设置的锚索孔相连通。

优选的，所述注浆孔的轴向方向与直角型预制构件的横向外边线成一锐角；使注浆孔有一倾斜角度，对两预制构件拼接处的防水措施。

优选的，横向设置的锚索孔设置为弧形孔道，弧形孔道的开口设置于直角型预制构件的端面处，直角型预制构件的端面在弧形孔道的开口处设有一坡口，坡口与弧形孔道的开口连通，直角型预制构件两直角处的弧形孔道的开口相对；在横向锚索孔内穿过的锚索可以将直角型预制构件连接为一个整体，锚固效果更为牢固，预制构件之间的拼接更为贴合。

相邻两排所述口字形结构组件之间通过榫槽和榫头连接；实现预制构件的叠加连接，同时增强整体支护结构的抗剪强度。

所述Z型预制构件和直角型预制构件的两侧部、顶部和底部均贴有止水胶垫；作为预制构件间的止水措施。

所述口字形结构组件的内侧壁上固设若干个与横梁连接的连接片；方便安置横梁，横梁对口字形结构组件起到支撑作用。

采用预制构件进行基坑支护的方法，包括以下步骤：

步骤1：根据基坑围护内控制线，开挖沟槽，并在沟槽上放置直角型预制构件和Z型预制构件的定位架，定位架按预制构件尺寸制作后放置于沟槽内并固定好；

步骤2：在直角型预制构件和Z型预制构件的锚索孔内涂覆润滑油层，然后将直角型预制构件和Z型预制构件竖立并沿定位架压入土中；

步骤3：按照步骤2将直角型预制构件和Z型预制构件从基坑一端沿顺时针或者逆时针顺序依次压入土中，组装成口字形结构组件；若口字形结构组件的高度低于设定高度，可叠加设置多排口字形结构组件；

步骤4：对基坑进行分层、分块式开挖，在开挖过程中，用锚索将口字形结构组件的各预制构件进行串联，并在口字形结构组件中间部分固定横梁以进行支撑。

所述步骤2中将直角型预制构件和Z型预制构件沿定位架压入土中前，调整直角型预制构件和Z型预制构件的垂直度；在压入土中时，实时检测直角型预制构件和Z型预制构件的垂直度，若发生倾斜，及时进行矫正。

本发明的有益效果为：

本发明的基坑支护结构由Z型预制构件和直角型预制构件相拼接组成，并用锚索紧固，施工简单，支护效果更优，所能承受的强度更大。

本发明的基坑支护方法可减少施工工序、提高施工效率，在不同环境条件下具有更好的适用性，且在支护过程中减少对环境的污染。

附图说明

图1为本发明Z型预制构件的正视图；

图2为本发明Z型预制构件的侧视图；

图3为本发明Z型预制构件的俯视图；

图4为本发明直角型预制构件的正视图；

图5为本发明直角型预制构件的侧视图；

图6为本发明直角型预制构件的俯视图；

图7为本发明预制构件在基坑中布置俯视示意图；

图8为本发明预制构件在基坑中拼接布置的正视图；

图中，1.止水胶垫，2.锚索孔，3.钢片，4.Z型预制构件，5.注浆孔，6.为直角型预制构件，7.横梁，8.榫头，9.榫槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

用于基坑支护的预制构件，该预制构件有两类，主要由Z型预制构件和直角型预制构件本体构成。Z型预制构件和直角型预制构件主要由钢筋混凝土制成。

如图1-图3所示，为Z型预制构件的结构示意图，Z型预制构件4的横截面为Z字形，Z型预制构件4内部设置横向三道、纵向两道用于锚索连接预制构件的锚索孔2，Z型预制构件4内侧加外贴钢片3，用于焊接横梁；锚索孔2在Z型预制构件4的横向和纵向方向上都均匀布设，横向设置的锚索孔2用于将相邻的预制构件连接起来，纵向设置的锚索孔2用于将上下排预制构件之间连接起来。锚索孔2之间的间隔相等，使锚固力更为均匀，锚固效果更牢固。优选的，横向设置的锚索孔2与Z型预制构件4的横向外边线相平行；横向和纵向锚索孔2内部涂覆有润滑油层，便于对预制构件的串联。

Z型预制构件4边缘有五对注浆孔5，各锚索孔和各注浆孔之间均互不相通；注浆孔5是对两预制构件拼接处实施的防水措施，注浆孔5在Z型预制构件4内部的横向方向上均匀布设，注浆孔5之间的间隔相等。优选的，注浆孔5有一定倾斜角度，注浆孔5的轴向方向与Z型预制构件4的横向外边线成一锐角。

在Z型预制构件4的侧部、顶部、底部分别贴有止水胶垫1，作为预制构件间的止水措施。图2中所示，Z型预制构件4顶部底部分别设置榫槽9和榫头8，以使上下排的Z型预制构件4之间采用榫槽连接。

Z型预制构件4长度5m，高7m，厚度为0.6m；Z型预制构件4的锚索孔2直径为0.3m，间隔2m；Z型预制构件4的注浆孔5直径0.03m，上下间隔1.5m。Z型预制构件的尺寸根据实际基坑的规模进行确定。

如图4-图6所示，为直角型预制构件的结构示意图，直角型预制构件6的横截面成90度直角形状，直角型预制构件6内部设置横向有六道、纵向四道锚索孔2，直角型预制构件6内侧加外贴钢片3，用于焊接横梁；锚索孔2在直角型预制构件6的横向和纵向方向上都均匀布设，横向设置的锚索孔2用于将相邻的预制构件连接起来，纵向设置的锚索孔2用于将上下排预制构件之间连接起来。锚索孔2之间的间隔相等，使锚固力更为均匀，锚固效果更牢固。横向和纵向锚索孔2内部涂覆有润滑油层，便于对预制构件的串联。横向设置的锚索孔在横向水平面上成弧形，锚索孔的开口设置于直角型预制构件的端面处，直角型预制构件的端面在锚索孔的开口处设有一坡口，坡口与弧形孔道的开口连通，直角型预制构件两直角处的弧形孔道的开口相对；坡口是直角型预制构件凹进去的一个直角结构，方便穿锚索和锁孔。

直角型预制构件6边缘有五对注浆孔5，各锚索孔和各注浆孔之间均互不相通；注浆孔5是是对两预制构件拼接处实施的防水措施。注浆孔5在Z型预制构件4内部的横向方向上均匀布设，注浆孔5之间的间隔相等。优选的，注浆孔5有一定倾斜角度，注浆孔5的轴向方向与直角型预制构件6的横向外边线成一锐角。

在直角型预制构件6的侧部、顶部、底部分别贴有止水胶垫1，作为预制构件间的止水措施。图4和图5中所示，直角型预制构件6顶部底部分别设置榫槽9和榫头8，以使上下排的直角型预制构件6之间采用榫槽连接。图6中所示，直角型预制构件6的两端部呈阶梯状，与Z型预制构件4的端部结构形状相匹配，便于和Z型预制构件4相拼接。

直角型预制构件6长5m，宽5m，高7m，厚度0.6m；直角型预制构件6的锚索孔2直径为0.3m，间隔2m；直角型预制构件6的注浆孔5直径0.03m，间隔1.5m。直角型预制构件的尺寸根据实际基坑的规模进行确定。

如图7所示，为Z型预制构件4和直角型预制构件6拼装组合而成的基坑支护结构的示意图。

基坑支护结构由多排Z型预制构件4和直角型预制构件6拼接而成，每一排Z型预制构件4和直角型预制构件6拼接成口字形结构组件，Z型预制构件4相互拼接形成口字形结构组件的平面部分，口字形结构组件的边角部分设置直角型预制构件6；口字形结构组件的中间部分布设有横梁7，横梁与Z型预制构件4、直角型预制构件6上的钢片3相焊接，将口字形结构组件的平面部分连接起来。

如图8所示，为两排口字形结构组件拼接成的基坑支护结构示意图，每排口字形结构组件一面是由2个Z型预制构件和2个直角型预制构件拼接而成，上下排口字形结构组件之间通过榫头和榫槽连接，拼接完成的基坑支护结构非常稳定，牢固可靠。

采用Z型预制构件和直角型预制构件进行基坑支护的施工方法为：

①根据基坑围护内控制线，开挖沟槽，并在沟槽上放置直角型预制构件6和Z型预制构件4的定位架，定位架按现场和预制构件尺寸制作、放置并固定好；

②将锚索孔2内涂油脂，然后利用吊机将预制构件竖立，应用经纬仪调整其垂直度，沿定位架将预制构件慢慢压入土中，在压入构件的过程中，要实时检测垂直度，看预制构件是否发生倾斜，并及时进行矫正；

③按照步骤②将预制构件从基坑一端沿顺时针或者逆时针顺序依次压入土中，若构件高度不够，可对构件进行叠加操作；

④对基坑进行分层、分块式开挖，在开挖过程中，用锚索对构件进行串联，并在外加钢板3处焊接横梁进行支撑。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.采用预制构件进行基坑支护的结构，其特征是，包括多排相互连接的口字形结构组件，所述口字形结构组件包括若干个Z型预制构件和至少四个直角型预制构件，Z型预制构件相互拼接形成口字形结构组件的平面部分，口字形结构组件的边角部分设置直角型预制构件；所述口字形结构组件的中间部分设置有横梁，将口字形结构组件的平面部分连接起来；

所述Z型预制构件的横截面为Z字形，Z型预制构件内部在横向和纵向上均设有若干个贯穿Z型预制构件的锚索孔，Z型预制构件内部在横向方向上设有贯穿Z型预制构件的注浆孔；横向设置的锚索孔、纵向设置的锚索孔和注浆孔均互不相通；所述注浆孔连通口字形结构组件的外部和内部；相邻拼接的两个Z型预制构件的横向设置的锚索孔相连通；所述注浆孔的轴向方向与Z型预制构件的横向外边线成一锐角；横向设置的锚索孔与Z型预制构件的横向外边线相平行。

2.如权利要求1所述的采用预制构件进行基坑支护的结构，其特征是，所述直角型预制构件的横截面成90度直角形状，直角型预制构件内部在横向和纵向上均设有若干个贯穿直角型预制构件的锚索孔，直角型预制构件内部在横向方向上设有贯穿直角型预制构件的注浆孔。

3.如权利要求2所述的采用预制构件进行基坑支护的结构，其特征是，直角型预制构件内部横向设置的锚索孔、直角型预制构件内部纵向设置的锚索孔和直角型预制构件内部的注浆孔均互不相通；直角型预制构件内部的注浆孔的轴向方向与直角型预制构件的横向外边线成一锐角。

4.如权利要求2所述的采用预制构件进行基坑支护的结构，其特征是，直角型预制构件内部的注浆孔连通口字形结构组件的外部和内部；直角型预制构件的端部为阶梯状，与口字形结构组件的平面部分端部的Z型预制构件相拼接，相拼接的Z型预制构件和直角型预制构件的横向设置的锚索孔相连通。

5.如权利要求3所述的采用预制构件进行基坑支护的结构，其特征是，直角型预制构件内部横向设置的锚索孔设置为弧形孔道，弧形孔道的开口设置于直角型预制构件的端面处，直角型预制构件的端面在弧形孔道的开口处设有一坡口，坡口与弧形孔道的开口连通，直角型预制构件两直角处的弧形孔道的开口相对。

6.如权利要求1所述的采用预制构件进行基坑支护的结构，其特征是，相邻两排所述口字形结构组件之间通过榫槽和榫头连接；所述Z型预制构件和直角型预制构件的两侧部、顶部和底部均贴有止水胶垫；所述口字形结构组件的内侧壁上固设若干个与横梁连接的连接片。

7.采用如权利要求1-6任一项所述的结构进行基坑支护的方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1：根据基坑围护内控制线，开挖沟槽，并在沟槽上放置直角型预制构件和Z型预制构件的定位架，定位架按预制构件尺寸制作后放置于沟槽内并固定好；

步骤2：在直角型预制构件和Z型预制构件的锚索孔内涂覆润滑油层，然后将直角型预制构件和Z型预制构件竖立并沿定位架压入土中；

步骤3：按照步骤2将直角型预制构件和Z型预制构件从基坑一端沿顺时针或者逆时针顺序依次压入土中，组装成口字形结构组件；若口字形结构组件的高度低于设定高度，可叠加设置多排口字形结构组件；

步骤4：对基坑进行分层、分块式开挖，在开挖过程中，用锚索将口字形结构组件的各预制构件进行串联，并在口字形结构组件中间部分固定横梁以进行支撑。

8.如权利要求7所述的方法，其特征是，所述步骤2中将直角型预制构件和Z型预制构件沿定位架压入土中前，调整直角型预制构件和Z型预制构件的垂直度；在压入土中时，实时检测直角型预制构件和Z型预制构件的垂直度，若发生倾斜，及时进行矫正。