CN107642096A - 一种采用注浆螺栓的装配式基坑支护结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用注浆螺栓的装配式基坑支护结构，包括箱型构件标准件，其特征在于，预制时箱型构件标准件预留有注浆螺栓螺栓孔，注浆螺栓通过所述的螺栓孔将标准件与土体相连，在箱型构件形成的支护墙体有侧向位移趋势时注浆螺栓能够对其提供拉力，并且设置空心矩形钢管内撑，钢管内撑利用已有螺栓孔与箱型构件连接，对箱型构件标准件形成的支护墙体提供水平支撑，由此形成注浆螺栓和钢管内撑自由组合的基坑支护形式。注浆螺栓为拼装式，由螺帽端、一至多个标准段螺杆和螺栓尖端依次固定连接组成；通过标准段螺杆数量的多少改变整个注浆螺栓的长度，标准段螺栓杆为通长空心，沿轴线设置注浆孔设有注浆孔。

Description

一种采用注浆螺栓的装配式基坑支护结构

技术领域

本发明属于基坑支护技术领域，涉及一种采用注浆螺栓的快速标准化装配式基坑支护结构。

背景技术

进入21世纪以来，人们的生活水平得到很大的提高，经济发展迅速，科技进步效果显而易见，城市建设的步伐也在加快。因此，在近几年来，高层建筑和地下空间的开发项目越来越多，这也使得基坑工程的数量以及其深度在逐日增加。并且由于基坑工程有着开挖时间长、技术要求高、施工难度大以及现场施工条件差等问题存在，我国每年都会有基坑工程事故发生，这给国民经济以及国家社会的发展带来了不可估量的损失。鉴于此，对于基坑支护工程的方案进行优选及对方案进行优化设计具有较为深远的意义。

基坑支护是稳定基坑的一种施工临时措施，由于基坑开挖对本来应力平衡的土体进行了扰动，基坑支护结构的作用主要是承受基坑开挖卸载后所产生的土体压力和地下水压力，对基坑上部、侧壁和周边环境进行加固、封闭、隔离、支撑和保护，并将此压力传递到支护结构，以此来确保地下施工及周边环境的安全。

基坑支护结构型式主要可分为土钉墙、重力式水泥土墙、放坡和支挡式结构等。支挡式结构又分为：锚拉式结构、支撑式结构、悬臂式结构等。目前，这些传统的基坑支护形式均存在一些不足之处。其中，无支护或简单护面最为经济，但仅限于开挖场地比较开阔且周边无需要保护的建筑物和地下管线的条件。拉锚式和支撑式结构适用于深基坑工程。悬臂桩嵌固深度需要达到悬臂高度的1倍到2倍，由于悬臂桩承受了较大的弯矩，具有较大的侧向位移，所以只适用于较浅基坑，使用时必须考虑基坑周边环境对基坑位移的敏感程度。地下连续墙结构虽刚度大、变位小、隔水性好，但其造价高，尤其是在设计中没把地下连续墙列为主体结构需要拆除时，加大了工程的施工难度，影响了工程的经济效益。

装配式基坑支护结构，通常是由预制箱型构件拼装而成，可以克服上述的一些技术上的缺陷，在施工现场灵活组合快速装配拆卸，但装配式基坑支护结构存在与周围的土体连接性差、易于出现倒塌和倾覆的现象。为了防止支护墙体发生侧向位移产生倾覆和倒塌，需要将支护墙体和周围土体有效连接起来，使土体对墙体产生约束，或者在基坑内设置内撑，从而形成具有整体稳定性的整体基坑支护结构。

发明内容

本发明提供一种在施工现场可拆卸的快速标准化装配式基坑支护结构，可明显增强施工的灵活性、加快施工速度、提高工程质量、降低基坑支护成本。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种采用注浆螺栓的装配式基坑支护结构，包括箱型构件标准件，其特征在于，预制时箱型构件标准件预留有注浆螺栓螺栓孔，注浆螺栓通过所述的螺栓孔将标准件与土体相连，在箱型构件形成的支护墙体有侧向位移趋势时注浆螺栓能够对其提供拉力，并且设置空心矩形钢管内撑，钢管内撑利用已有螺栓孔与箱型构件连接，对箱型构件标准件形成的支护墙体提供水平支撑，由此形成注浆螺栓和钢管内撑自由组合的基坑支护形式；

所述注浆螺栓为拼装式，由螺帽端B、一至多个标准段螺杆D和螺栓尖端E依次固定连接组成；螺帽端B为与箱型构件标准件连接的构件；螺栓尖端E，用以方便注浆螺栓打入土体；通过标准段螺杆D数量的多少改变整个注浆螺栓的长度，标准段螺栓杆D为通长空心，沿轴线设置注浆孔设有注浆孔；

所述空心矩形钢管内撑设置有螺栓孔，通过箱型构件标准件与箱型构件标准件之间的连接螺栓孔与箱型构件相连，空心矩形钢内撑用于承受两侧土体传给支护墙体的侧压力。

优选地，标准段螺杆D上的注浆孔或为普通注浆孔或为倒刺型注浆孔。标准段螺栓杆D根据注浆孔的分布以及有无倒刺分为D1、D2、D3、D4四种类型：当采用普通注浆孔时，标准段螺杆D按注浆孔的分布是否为错开分布分为D1型和D2型，当采用倒刺型注浆孔时，标准段螺杆D按注浆孔的分布是否为错开分布分为D3型和D4型。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1.注浆螺栓可根据需要灵活自由组合；

2.装配作业效率高，安装快速，现场施工可操作性好；

3.大多数构件均可回收重复利用，经济效益好；

4.空心矩形钢管可有效节约内撑重量，螺栓连接使其与支护墙体连接方便；

5.构件均可在工厂标准化生产，能有效节约工程材料和工程时间、提高工程质量、降低基坑支护成本；

6.可有效提高箱型构件所成基坑支护墙体的可靠性。

附图说明

图1为本发明装配式注浆螺栓螺帽段B示意图；

图2为本发明装配式注浆螺栓标准段螺杆D1型示意图；

图3为本发明装配式注浆螺栓标准段螺杆D2型示意图；

图4为本发明装配式注浆螺栓标准段螺杆D3型示意图；

图5为本发明装配式注浆螺栓标准段螺杆D4型示意图；

图6为本发明装配式注浆螺栓尖端E示意图；

图7为本发明装配式注浆螺栓D1型装配前示意图；

图8为本发明装配式注浆螺栓D1型装配后示意图；

图9为本发明装配式注浆螺栓D3型装配后示意图；

图10为采用注浆螺栓和空心矩形钢内撑装配式基坑支护效果图；

图11为采用注浆螺栓和空心矩形钢内撑装配式基坑支护效果图；

图12为基坑支护标准块A1型构件示意图；

图13为基坑支护标准块A2型构件示意图；

图14为基坑支护标准块A3型构件示意图；

图15为A1型标准块和A2型标准块错缝拼装支护结构注浆螺栓排布图；

图16为图15错缝拼装支护结构剖面图；

图17为A3型标准块错缝拼装支护结构注浆螺栓排布图；

图18为A1型标准块和A3型标准块错缝拼装支护结构注浆螺栓排布图；；

图19为空心矩形钢内撑和注浆螺栓组合使用基坑剖面图；

图20为矩形空心钢内撑示意图；

图21为钢内撑通过纵横交错单排加长螺栓连接排布示意图；

图22为钢内撑通过纵横交错单排加长螺栓连接基坑支护剖面图；

图23为钢内撑通过并列双排加长螺栓连接排布示意图；

图24为钢内撑通过并列双排加长螺栓连接基坑支护剖面图；

图25为普通连接螺栓示意图；

图26为加长连接螺栓示意图。

在图1～26中包括有：

1-普通注浆孔

2-倒刺型注浆孔

3-注浆螺栓孔

4-连接螺栓孔

5-注浆螺栓

6-普通连接螺栓

7-基坑支护结构标准片A1

8-基坑支护结构标准片A2

9-基坑支护结构标准片A3

10-加长连接螺栓

11-空心矩形钢内撑

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方案对本发明进行详细说明。本实施方案以本发明技术为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

现结合上述各附图例，进一步阐述本发明。

本发明核心构件为装配式注浆螺栓，组成装配式注浆螺栓的部件如图1—图6所示，分别为装配式注浆螺栓的螺帽段B，四种标准段螺杆D1型、D2型、D3型和D4型，以及注浆螺栓尖端E。装配式注浆螺栓各个部分均为钢铁在加工场预制。

图1为注浆螺栓的螺帽段B，大直径带螺纹端通过螺纹与基坑支护结构标准片预留螺栓孔拧紧固定，小直径端通过螺纹与标准段螺杆D相连，通过缩口将螺纹设置在外侧。螺帽段通长空心以用于后期注浆，空心直径为60mm，螺帽段沿轴线不设置注浆孔，方便后期拆除。

图2—图5为四种标准段螺杆D1—D4，图中1为普通注浆孔，2为倒刺型注浆孔，同样，螺杆也为通长空心，沿轴线设置注浆孔，注浆材料在空心螺杆内通过注浆孔流入土体中。当采用普通注浆孔1时，标准段螺杆按注浆孔的分布是否为错开分布分为D1型和D2型，当采用倒刺型注浆孔2时，标准段螺杆按注浆孔的分布是否为错开分布分为D3型和D4型，倒刺型注浆孔能够在土体和注浆螺栓有相对错动趋势时提供更大的约束力，因此支护效果更好，错开分布注浆孔可以使浆液在土体内分布更均匀，因此支护效果也会更好，但是倒刺型注浆孔和错开分布注浆孔制作工艺稍微复杂。可以根据土质情况和经济性选用不同的标准段螺杆，土质较好时选用D1型，土质较差时选用D4型。在预制支护结构标准片以及注浆螺栓各个部分时，要注意螺帽段B大直径螺纹端和标准片中央的螺栓孔直径要大于倒刺型注浆孔螺杆段倒刺处直径，保证倒刺型注浆孔螺杆段能够从螺栓孔进入，本例中螺帽段B大直径螺纹端和标准片中央的螺栓孔直径为110mm，倒刺处直径为105mm。标准段螺杆D一端螺纹在内侧，另一段在外侧，方便咬合连接，各个类型螺杆直径和空心直径均相同，分别为80mm和60mm。

图6为注浆螺栓尖端，尖头设置方便注浆螺栓进入土体，螺纹设置在内侧，与标准段螺杆D连接。

整个注浆螺栓安装完成并通过标准块螺栓孔入土体后，在螺帽处向其压入砂浆。在向土体中打入注浆螺栓时，可先用洛阳铲成孔，方便注浆螺栓安装。

当采用两段螺栓杆D时，装配式注浆螺栓装配前后如图7—图9所示。图7为未拼装时的螺帽段B，2个标准段螺杆D1和注浆螺栓尖端，图8为图7四个部分进行拼装完成后的整个D1型注浆螺栓。图9为装配后整个D3型注浆螺栓。

注浆螺栓各个部分在工厂预制，长度适宜，方便运输，现场可根据需要灵活选用不同数量和不同类型的标准段螺杆D进行拼装使用，通过改变标准段螺杆控制注浆螺栓长度和注浆效果，即使基坑左右两侧土质不同，也可以方便的进行组合达到经济和良好的支护效果。

本发明提出的注浆螺栓主要用于基坑支护结构标准片的使用，针对注浆螺栓的使用，本发明提出了一种采用注浆螺栓和空心矩形钢内撑加强基坑支护效果的基坑支护形式，装配式基坑支护效果图如图10和图11所示，图中主要结构为装配式基坑支护结构标准片、钢内撑和注浆螺栓。

本案例针对三种标准片进行注浆螺栓的解释说明。图12为基坑支护标准块A1型构件示意图，尺寸为1m×1m。图13为基坑支护标准块A2型构件示意图，尺寸为1m×0.5m。图14为基坑支护标准块A3型构件示意图，尺寸为1m×2m。每种类型在预制时预留注浆螺栓螺栓孔3和连接螺栓螺栓孔4，如图12—图14所示，A1型一个注浆螺栓孔位于标准块中心，A3型两个注浆螺栓孔位于标准块短边中线和长边四等分线交点处。

当采用A1型标准块和A2型标准块错缝拼装通过螺栓连接形成不同排列的支护墙体结构，然后采用注浆螺栓进行基坑支护，当标准片全部排满注浆螺栓时，注浆螺栓组合形式如图15所示，剖面图如图16所示。当采用A3型标准块错缝拼装时示意图如图17所示，当采用A1型标准块和A3型标准块错缝拼装时示意图如图18所示。其中，5为注浆螺栓，6为普通连接螺栓，7为A1型标准块，8为A2型标准块，9为A3型标准块。

可以看出，当标准片全部排满注浆螺栓时，无论基坑支护采用何种拼装形式，注浆螺栓都可以很好地均布于标准片组合形成的基坑支护墙体中。同时，如果土质条件较好，可以选择性的只对一部分标准片排布注浆螺栓，在保证施工安全的前提下具有很好的经济效果。由此可以看出，本发明注浆螺栓具有极高的灵活性、实用性和经济性。

同时本发明提出了一种采用空心钢内撑利用螺栓与标准片连接加强基坑支护效果的基坑支护形式，剖面图如图19所示，其中10为加长连接螺栓，11为空心矩形钢内撑。空心矩形钢内撑11具有一定的厚度，可以保持受压时自身的刚度和强度，一端留有螺栓孔，如图20所示，空心矩形钢内撑可以根据长度和运输需要设计成拼装形式，中间通过法兰盘连接，只需两端有螺栓孔即可。空心矩形钢内撑11可直接利用加长连接螺栓10与标准片相连，连接方式可以分为两种，一种为采用纵横交错单排加长螺栓连接，示意图和剖面图如图21和图22所示。一种为采用并列双排并排加长螺栓连接，示意图和剖面图如图23和图24所示。其中，6为普通连接螺栓，10为加长连接螺栓，11为空心矩形钢内撑。

因为空心矩形钢内撑属于主动受力，承受两侧土体传给墙体的压力，可视为轴心受压构件，由于轴力通过钢内撑两端传递到两侧标准片，加长连接螺栓10不承受剪力，只起连接作用。空心矩形钢内撑两端是具有一定厚度的钢板，可以将轴力均布传递到两侧标准片上，并且不至于使标准片压应力过大，空心设计可以减小自重，节约钢材，并且可以回收利用。

图25和图26为本发明涉及到的螺栓连接件，分别为普通连接螺栓和加长连接螺栓，螺栓尺寸根据标准块厚度选取，本案例普通连接螺栓长450mm，加长连接螺栓长650mm，实用工程可根据实际情况灵活改变尺寸。

本发明提出的可拆卸基坑装配式支护结构标准块、钢内撑和注浆螺栓螺帽段B均可回收利用，例如在地铁施工过程中，前段施工完毕拆除的构件可用于后段施工，经济方便。并且所有部件均可工厂标准化生产，现场自由组合拼装，可以提高施工质量，并且具有极高的灵活性。

本发明提出的可拆卸基坑装配式支护结构进行拆除时，遵循先拆除钢内撑，然后拆除注浆螺栓螺帽段B，然后拆除一层标准片结构，后回填一层土，由下而上进行拆除和回填，这样可保证基坑支护结构和土体的稳定，进而保证施工过程的安全性。

Claims (3)

1.一种采用注浆螺栓的装配式基坑支护结构，包括箱型构件标准件，其特征在于，预制时箱型构件标准件预留有注浆螺栓螺栓孔，注浆螺栓通过所述的螺栓孔将标准件与土体相连，在箱型构件形成的支护墙体有侧向位移趋势时注浆螺栓能够对其提供拉力，并且设置空心矩形钢管内撑，钢管内撑利用已有螺栓孔与箱型构件连接，对箱型构件标准件形成的支护墙体提供水平支撑，由此形成注浆螺栓和钢管内撑自由组合的基坑支护形式；

所述注浆螺栓为拼装式，由螺帽端、一至多个标准段螺杆和螺栓尖端依次固定连接组成；螺帽端为与箱型构件标准件连接的构件；螺栓尖端，用以方便注浆螺栓打入土体；通过标准段螺杆数量的多少改变整个注浆螺栓的长度，标准段螺栓杆为通长空心，沿轴线设置注浆孔设有注浆孔；

所述空心矩形钢管内撑设置有螺栓孔，通过箱型构件标准件与箱型构件标准件之间的连接螺栓孔与箱型构件相连，空心矩形钢内撑用于承受两侧土体传给支护墙体的侧压力。

2.根据权利要求1所述的装配式基坑支护结构，其特征在于，标准段螺杆上的注浆孔或为普通注浆孔或为倒刺型注浆孔。

3.根据权利要求1所述的装配式基坑支护结构，其特征在于，标准段螺栓杆根据注浆孔的分布以及有无倒刺分为D1、D2、D3、D4四种类型：当采用普通注浆孔时，标准段螺杆按注浆孔的分布是否为错开分布分为D1型和D2型，当采用倒刺型注浆孔时，标准段螺杆按注浆孔的分布是否为错开分布分为D3型和D4型。