CN106869138A - 一种衡重式双排桩支护结构及其基坑开挖方法 - Google Patents

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刘国楠
顾问天
庞小朝
马驰
刘峰
肖文海
张文慧
梁月英
高明显
刘鸣
刘一鸣
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China Academy of Railway Sciences Corp Ltd CARS
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D17/00—Excavations; Bordering of excavations; Making embankments
    • E02D17/02—Foundation pits
    • E02D17/04—Bordering surfacing or stiffening the sides of foundation pits

Abstract

本发明公开了一种衡重式双排桩支护结构及其基坑开挖方法，包括上部衡重台和下部的双排桩，衡重台与下部双排桩是双排桩内钢筋充分锚入衡重台的水平基板内，钢筋传递内力实现两部分结构的刚性连接，刚性连接的组合结构为超静定结构，衡重台上部填筑土体，填筑的填土形成的竖向荷载对整个结构形成一个平衡反压的力。本发明通过上述合理的设计，实现了深度13～15m的深基坑直立开挖且不设置任何支锚结构，极大的减少开挖土方和地下室施工的障碍，显著提高施工效率，达到节约工期和造价的良好效果。

Description

一种衡重式双排桩支护结构及其基坑开挖方法
技术领域
本发明涉及建筑施工领域，具体涉及一种衡重式双排桩支护结构及其基坑开挖方法。
背景技术
近几年，建筑物地下空间的开发程度也越来越高，深基坑工程面临深度大、周边环境复杂、锚索结构受限等相关条件，加之建设单位高效施工的进度需求，常规深基坑支护型式很难满足需求。常规深基坑支护结构如：单排悬臂桩结构、桩锚杆(索)结构、桩支撑结构、中心岛半逆作法、常规双排桩结构。常规深基坑支护结构存在如下不足：1)无支锚支护结构的直立开挖深度有限；2)带支撑的结构存在影响土方开挖和干扰地下室施工等问题；3)锚索类结构对周边地下空间存在污染且地层条件适应性较差，其适用条件较为有限。
对比文件1，专利号201310228966.6，专利名为跨越式异形扶壁L型挡土结构，该专利主要解决的技术问题是既确保了新建铁路路基的施工、运营安全问题，又保证了地下管线的安全，可解决新建铁路与地下管复杂及紧张的场地空间布置难题和施工安全问题，而在结构上，对比文件1为挡土墙结构，其形式上为双排桩托L型挡墙，其双排桩主要作用为桩基础，且全部埋深于土体内部，挡墙为土方填筑加载的过程，不利于深度13～15m的深基坑直立开挖。
发明内容
本发明解决了背景技术中的不足，基于传统双排桩的创新结构，是由上部衡重台和下部双排桩刚性连接的组合结构，不仅全部继承传统双排桩的优点，而且综合了衡重式挡土墙类结构的优点。
本发明是通过以下技术方案来实现的：一种衡重式双排桩支护结构，包括上部衡重台和下部的双排桩，衡重台与下部双排桩是双排桩内钢筋充分锚入衡重台的水平基板内，钢筋传递内力实现两部分结构的刚性连接，刚性连接的组合结构为超静定结构，衡重台上部填筑土体，填筑的填土形成的竖向荷载对整个结构形成一个平衡反压的力。
作为优选的技术方案，所述衡重台包括一块平行于水平面的基板以及垂直于基板设置的侧挡土板。
作为优选的技术方案，所述衡重台为L型衡重台，基板以及侧挡土板之间呈L型结构。
作为优选的技术方案，所述上部衡重台水平宽度大于双排桩排距。
作为优选的技术方案，所述L型衡重台的水平基板和侧挡土板由现浇混凝土一次浇筑而成，形成一个L型的一体式结构。
作为优选的技术方案，L型衡重台的挡土板竖向高度约占基坑深度的1/4～1/3,一般为3～5m；所述的L型衡重台的水平基板宽度为6～7m，与挡土板的长边比例为1:0.6～0.8。
作为优选的技术方案，所述下部双排桩结构由前后两排桩组成，前后两排桩的前后排距为4～5m，竖向高度约为基坑深度的2/3～3/4，一般为8～10m，下部嵌人基坑底部长度约基坑深度的3/4～1，约10～15m。
一种衡重式双排桩支护结构的基坑开挖方法，包括如下步骤：
(一)首先需要测量排桩位置，并进行放线确定位置；
(二)对标定的排桩位置进行开孔，然后将做好的排桩钢筋笼放入到开孔中，并浇筑混凝土，完成灌注前后排桩施工；
(三)放坡开挖土方至L型衡重台底标高；
(四)清理前后排桩桩顶浮混凝土，确保前后排桩顶外露钢筋；
(五)紧贴双排桩顶绑扎L型衡重台水平基板及侧挡土板钢筋，固定模板，并浇筑混凝土，完成衡重式双排桩结构；
(六)待L型衡重台混凝土强度大于80％设计强度，在衡重台上部回填土方至侧挡土板面标高；
(七)分层开挖土方至基坑底部，完成基坑工程。
作为优选的技术方案，所述排桩顶部露出钢筋的长度不少于35倍的钢筋直径。
本发明的有益效果：本发明通过上述合理的设计，实现了深度13～15m的深基坑直立开挖且不设置任何支锚结构，极大的减少开挖土方和地下室施工的障碍，显著提高施工效率，达到节约工期和造价的良好效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图；
图中，1侧挡土板，2水平基板，3前排桩，4后排桩。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1所示，由上部L型衡重台和下部双排桩结构刚性连接组合而成，建筑材料为现浇钢筋混凝土；L型衡重台包括衡重台水平基板2和衡重台侧挡土板1；其中，上部L型衡重台竖向高度约占基坑深度的1/4～1/3；下部双排桩结构由前后两排桩组成，前排桩3和后排桩4的前后排距为4～5m，竖向高度约为基坑深度的2/3～3/4；上部衡重台水平宽度大于双排桩排距，衡重台水平基板2上部填筑土体5，填筑的填土形成的竖向荷载对整个结构形成平衡和反压的效果，大幅度提高支护结构抗倾覆能力和抗变形能力；所形成空间上的超静定结构，使得结构水平刚度显著提升，具有很强的抗变形和抗弯能力，支护结构变形显著减小，前后排桩通过上部衡重台传递和协调内力，使得支护桩内力减小，且分布更加均匀、合理。
采用该衡重式双排桩支护结构施工和基坑开挖方法，包括如下步骤：
(1)测量放线定位前后排桩，该工序为第一步，确保开挖地区一切正常，无其他建筑物的影响，底部无排放任何管道等；
(2)成孔、安放钢筋笼、浇筑混凝土，完成灌注前后排桩施工；
(3)放坡开挖土方至L型衡重台底标高；
(4)清理前后排桩桩顶浮混凝土，确保前后排桩顶外露钢筋不少于35倍的钢筋直径，必须保证足够的伸出长度，这样才能完成钢筋之间的固定连接，保证足够的连接强度，该数据经过多次反复的实验，发现当伸出长度至少在大于钢筋直径35倍时，其连接的长度刚刚好，既能保证完美的连接，又能保证连接后的连接强度，如果钢筋直径改变，那么则需要改变相应的伸出长度，满足不同情况的最佳尺寸，本实施例中选用常用规格的钢筋。但是如果是针对一些特殊的地区，为了提高强度，可适当选用更大规格的钢筋。
(5)紧贴双排桩顶绑扎L型衡重台水平基板及侧挡土板钢筋，固定模板，浇筑混凝土，完成衡重式双排桩结构；
(6)待L型衡重台混凝土强度大于80％设计强度，在衡重台上部回填土方至侧挡土板面标高；
(7)分层开挖土方至基坑底部，完成基坑工程。
与其他常规深基坑支护结构相比，
具有以下特点：
(1)与单排悬臂桩结构相比较，前后排桩被上部刚性衡重台连接形成空间上的超静定结构，使得结构水平刚度显著提升，具有很强的抗变形和抗弯能力，支护结构变形显著减小，同时前后排桩通过上部衡重台传递和协调内力，使得支护桩内力减小，且分布更加均匀、合理。此外衡重台和后排桩切断了土压力潜在破坏面，使得支护结构土压力减小。
(2)与桩锚结构相比，占用地下空间范围小，不受周边建(构)筑物的限制和地层条件的影响，适应能力强，对基坑外侧地下空间没有污染。
(3)与桩撑结构相比，不干扰土方开挖和地下室施工，显著提高土方开挖和地下室施工功效，缩短施工工期，尤其在超大面积基坑。
(4)与中心岛半逆作法相比，土方一次开挖到底，施工界线明晰，便于建设单位管理，工期显著缩短。
(5)与常规双排桩支护相比，该类结构加深了支护深度，衡重台提供反向弯矩，优化了结构内力，并且衡重台提供反压荷载，提供结构的抗倾覆能力。本发明实现了深度13～15m的深基坑直立开挖且不设置任何支锚结构，极大的减少开挖土方和地下室施工的障碍，显著提高施工效率，达到节约工期和造价的良好效果。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种衡重式双排桩支护结构，其特征在于：包括上部衡重台和下部的双排桩，衡重台与下部双排桩是双排桩内钢筋充分锚入衡重台的水平基板内，钢筋传递内力实现两部分结构的刚性连接，刚性连接的组合结构为超静定结构，衡重台上部填筑土体，填筑的填土形成的竖向荷载对整个结构形成一个平衡反压的力。
2.如权利要求1所述的衡重式双排桩支护结构，其特征在于：所述衡重台包括一块平行于水平面的基板以及垂直于基板设置的侧挡土板。
3.如权利要求1或2所述的衡重式双排桩支护结构，其特征在于：所述衡重台为L型衡重台，基板以及侧挡土板之间呈L型结构。
4.如权利要求1所述的衡重式双排桩支护结构，其特征在于：所述上部衡重台水平宽度大于双排桩排距。
5.如权利要求2所述的衡重式双排桩支护结构，其特征在于：所述L型衡重台的水平基板和侧挡土板由现浇混凝土一次浇筑而成，形成一个L型的一体式结构。
6.如权利要求1至5任意一项所述的衡重式双排桩支护结构，其特征在于：L型衡重台的挡土板竖向高度约占基坑深度的1/4～1/3,一般为3～5m；所述的L型衡重台的水平基板宽度为6～7m，与挡土板的长边比例为1:0.6～0.8。
7.如权利要求1至5任意一项所述的衡重式双排桩支护结构，其特征在于：所述下部双排桩结构由前后两排桩组成，前后两排桩的前后排距为4～5m，竖向高度约为基坑深度的2/3～3/4，一般为8～10m，下部嵌人基坑底部长度约基坑深度的3/4～1，约10～15m。
8.一种采用如权利要求1-7所述的衡重式双排桩支护结构的基坑开挖方法，包括如下步骤：
(一)首先需要测量排桩位置，并进行放线确定位置；
(二)对标定的排桩位置进行开孔，然后将做好的排桩钢筋笼放入到开孔中，并浇筑混凝土，完成灌注前后排桩施工；
(三)放坡开挖土方至L型衡重台底标高；
(四)清理前后排桩桩顶浮混凝土，确保前后排桩顶外露钢筋；
(五)紧贴双排桩顶绑扎L型衡重台水平基板及侧挡土板钢筋，固定模板，并浇筑混凝土，完成衡重式双排桩结构；
(六)待L型衡重台混凝土强度大于80％设计强度，在衡重台上部回填土方至侧挡土板面标高；
(七)分层开挖土方至基坑底部，完成基坑工程。
9.如权利要求8所述的衡重式双排桩支护结构的基坑开挖方法，其特征在于：所述排桩顶部露出钢筋的长度不少于35倍的钢筋直径。
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