CN108343068A - 复合土钉墙与桩锚支护复合支护结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明中公开了一种复合土钉墙与桩锚支护复合支护结构及施工方法，将复合土钉墙与桩锚支护联合使用，其中，复合土钉墙充分利用基坑内的可利用空间进行适度放坡，从而降低桩锚支护中的护坡桩的密度，降低施工造价，同时在护坡桩之间插入适当数量的钢管桩作为辅助，以超前支护的理念进行基坑支护。同时，针对深厚回填土，土质松软，为了使桩锚支护与复合土钉墙均可以发挥实际支护效果，靠近基坑上上部的预应力锚杆一端锁入冠梁，另一端大角度斜插入回填土地层之下的卵石层，以形成可靠张拉作用；在放坡段的预应力锚杆的端部与护坡桩之间增设钢管，以把预应力锚杆的张拉力传递至护坡桩上，又不回损坏放坡凸台。

Description

复合土钉墙与桩锚支护复合支护结构及施工方法

技术领域

本发明涉及基坑支护领域，特别涉及一种复合土钉墙与桩锚支护复合支护结构及施工方法。

背景技术

基坑工程是保护地下空间明挖施工顺利进行和周边环境不受损害而采取的临时支护和土体加固工程。基坑支护领域常见的两种支护形式为桩锚支护和复合土钉墙支护。在基坑支护时，当空间满足放坡条件时，优选对基坑侧壁进行放坡，以较小的放坡系数配合复合土钉墙进行支护。但是，放坡本身需要占用基坑及周边的空间，对于施工空间受限的场合，就必须增加放坡系数或直立开挖，并进行基坑侧壁的桩锚支护，即以钢筋混凝土桩配合预应力锚杆的形式进行侧壁支护。

对于上述两种支护形式，复合土钉墙的支护能力受限，而造价相对较低；桩锚支护的挡土能力强，但是要达到预期的挡土支护效果，需要用到多根护坡桩，并在桩间土内插入预应力锚杆，施工造价较高。因此，在施工过程中，经常将两种支护复合使用，形成复合土钉墙与桩锚复合支护体系。

但是，在基坑施工过程中，经常出现基坑内人工填土层厚度较大且放坡空间较小的复杂工况,由于回填土层的力学性能差，在张拉预应力锚杆时，位于复合土钉墙上的预应力锚杆的杆端对于土体的压力会破坏放坡凸台，这不仅会导致复合土钉墙的支护受到影响，还可能导致预应力锚杆的受力失效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种桩锚与复合土钉墙连用的复合支护系统，其通过在预应力锚杆与护坡桩之间设置应力传递结构，使得预应力锚杆的张拉力可以被有效传递至护坡桩，又不破坏放坡凸台。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种复合土钉墙与桩锚支护复合支护结构，应用于地面与基坑底部之间的基坑侧壁上，自地面至基坑底部依次包括至少一排护坡桩形成的竖直支护段，以及土钉面墙形成的放坡段，所述竖直支护段与放坡段上设置有若干预应力锚杆，位于放坡段上同一纵向高度的预应力锚杆全部连接至一根沿预应力锚杆分布方向水平设置的槽钢上，槽钢与护坡桩之间设置有钢管，所述钢管的两端分别抵触槽钢靠近土钉面墙的面以及护坡桩的侧壁。

通过采用上述技术方案，预应力锚杆的端部拉紧槽钢，将力传递至槽钢上，槽钢与护坡桩之间设置钢管，槽钢所承受的力通过钢管最后传递至护坡桩，在放坡段的预应力锚杆与护坡桩之间通过这种形式形成一种有效传力结构，防止预应力锚杆在张拉过程中将土钉面墙与护坡桩之间的土体挤压变形导致放坡凸台变形。

优选地，沿纵向和/或横向相邻的预应力锚杆之间设有一根土钉。

通过采用上述技术方案，预应力锚杆的支护效果好，但是相应造价高，且施工过程较为繁琐；而土钉造价低却支护效果欠佳，将两者结合使用，间插设置，可以在满足支护要求的同时，尽量降低施工的成本。

优选地，预应力锚杆穿过所述槽钢的U型底部，且预应力锚杆与槽钢之间垫设有一钢垫板。

通过采用上述技术方案，钢垫板可以增加预应力锚杆的端部与槽钢之间的抵触面积，以使预应力锚杆更加可靠的将力传递至槽钢，进而传递至钢管以及护坡桩。

优选地，所述护坡桩为钢筋砼桩，全部所述护坡桩顶部通过冠梁连接。

通过采用上述技术方案，钢筋砼桩的抗剪能力以及支护能力较好，以其作为护坡桩可以很好的起到基坑侧壁支护的效果，而以冠梁作为护坡桩顶部的连接结构，可以使全部护坡桩形成一个整体。

优选地，相邻所述护坡桩之间设置有至少一根钢管桩。

通过采用上述技术方案，钢筋砼桩的支护效果好，但是造价相对较高，以钢管桩作为相邻护坡桩的辅助，可以减少护坡桩的设置密度，从而进一步降低工程造价。并且，钢管桩的挡土效果好，可以使支护结构具有更佳的挡土防坍塌效果。

优选地，靠近地面的至少一行预应力锚杆端部锁入冠梁，且预应力锚杆伸入土体的端部斜插至卵石地层。

通过采用上述技术方案，预应力锚杆以大角度斜插进土体，可以使预应力锚杆的锚固段穿过深厚回填土地层进入卵石地层，以可靠锚固；而预应力锚杆的另一端锁入冠梁，从而使预应力锚杆可以在回填土地层中张拉上劲，锚固段与张拉段配合，预应力锚杆可以发挥土体锚固的作用。

优选地，所述钢管内填充有凝固的水泥浆。

通过采用上述技术方案，钢管内注入水泥浆，可以增加钢管本身的传力效果，同时使钢管与钢筋砼桩连为一体。

综上所述，将复合土钉墙与桩锚支护联合使用，其中，复合土钉墙充分利用基坑内的可利用空间进行适度放坡，从而降低桩锚支护中的护坡桩的密度，降低施工造价，同时在护坡桩之间插入适当数量的钢管桩作为辅助，以超前支护的理念进行基坑支护。同时，针对深厚回填土，土质松软，为了使桩锚支护与复合土钉墙均可以发挥实际支护效果，靠近基坑上上部的预应力锚杆一端锁入冠梁，另一端大角度斜插入回填土地层之下的卵石层，以形成可靠张拉作用；在放坡段的预应力锚杆的端部与护坡桩之间增设钢管，以把预应力锚杆的张拉力传递至护坡桩上，又不回损坏放坡凸台。

附图说明

图1为适用于回填土放坡支护的复合支护结构视图；

图2为显示预应力锚杆的端部结构而做的A部放大视图；

图3为显示钢管桩与护坡桩之间位置关系的俯视图；

图4为地下七米处预应力锚杆与护坡桩组成的支护体系的结构视图；

图5为显示槽钢与钢管位置关系而做的B部放大视图；

图6为钢管的结构视图；

图中，1、地面；11、回填土层；12、卵石地层；2、护坡桩；3、钢管桩、4、复合土钉墙；41、土钉面墙；5、冠梁；6、土钉；7、预应力锚杆；71、锚固段；72、张拉段；73、钢垫板；8、钢管；9、槽钢。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种适用于回填土的复合土钉墙与桩锚支护复合支护结构，如图1所示，应用于地面1之下的、具有深厚回填土层11的基坑侧壁,包括钢管桩3、护坡桩2、土钉面墙41、预应力锚杆7。

如图3所示，护坡桩2为钢筋混凝土桩，为了增加支护系统的挡土能力，又不过分增加支护系统的造价，在相邻护坡桩2之间插入两根钢管桩3，护坡桩2与钢管桩3共同形成挡土结构。钢管桩3的造价低于钢筋混凝土桩做的护坡桩2，且其挡土能力基本上可以满足相邻护坡桩2之间的挡土需要。相邻护坡桩2之间的桩间距由地质勘探时反馈的地质情况决定。同时,护坡桩2的顶端按照现有的桩顶做冠梁5，以将基坑侧壁上支护用的护坡桩2以及钢管桩3连接成一个整体,防止垂直边坡坡顶变形。

结合图1，基坑侧壁上于地面1以下设置有嵌入护坡桩2与钢管桩3、钢管桩3与钢管桩3之间的桩间土的预应力锚杆7，同时，预应力锚杆7沿多根护坡桩2以及钢管桩3的排列方向均匀分布。由于地面1下方的回填土层11较深，为了保证靠近地面1的预应力锚杆7的锚固力足够，预应力锚杆7的端部需穿过回填土层11的底部，以使预应力锚杆7的锚固段71伸入回填土层11之下的卵石地层12，因此，上端的一排至几排预应力锚杆7以大角度穿过回填土层11，端部锚固至回填土层11以下的卵石地层12，并将张拉力从张拉段传递至土体。其中，插入卵石地层12上部以及回填土层11下部的为锚固段71，锚固段71向冠梁5的方向延伸，直至锁入冠梁5的部分为张拉段72。同时，相邻的预应力锚杆7之间间距较小，预应力锚杆7可以提供足够的拉力，保证回填土层11坡体的稳定度。

结合图1，在地面1以下七米至基坑底部的区间内按照1:0.6的坡度进行放坡，并自坡面向坡面后的土体内插入土钉6，并对坡面进行喷混支护，形成土钉面墙41，土钉面墙41与土钉6一起形成复合土钉墙4，即复合土钉支护结构。

沿多根护坡桩2的排列方向，土钉6与预应力锚杆7间插分布；沿基坑侧壁的高度方向，土钉6与预应力锚杆7也间插分布。相当于将土钉面墙41中的部分土钉6更换为预应力锚杆7，在降低纯粹的桩锚支护的造价的同时，保留预应力锚杆7的支护能力，使其与土钉6一起形成支护。

结合图2与图4，基坑侧壁上，最上端的预应力锚杆7锁入冠梁5内，下方的几排预应力锚杆7通过一根沿基坑侧壁水平设置的槽钢9锁紧于基坑侧壁上。预应力锚杆7穿过槽钢9的底壁进入土体，杆端与槽钢9的槽底之间垫设有一钢垫板73，预应力锚杆7的端部通过钢垫板73压紧至槽钢9的槽底，再通过槽钢9的外底面压紧至基坑侧壁上。

为了防止预应力锚杆7向土体内张拉时，预应力锚杆7端部或者槽钢9的外底面将复合土钉墙4的放坡凸台压坏，并保证预应力锚杆7的张拉力可以有效传递至护坡桩2上，基坑侧壁的放坡段上，在槽钢9外底面与护坡桩2之间设置有多根钢管8，钢管8均匀将护坡桩2支撑。同时，向钢管8内浇筑混凝土，待混凝土终凝后，使复合土钉墙4与护坡桩2有机结合，以增强复合土钉墙4与护坡桩2之间的传递力的效果，增强支护效果。

结合图5与图6，钢管8靠近护坡桩2的一端设置弧形端81，弧形端81的形状与护坡桩2的外壁形状适配，以使预应力锚杆7可以有效受力。为了使预应力锚杆7有效受力并传递力至护坡桩2，不局限于将钢管8的端部做成弧形端81，也可以直接将护坡桩2的侧壁以风钻加工一个平面，以与钢管8的端部可靠抵触。

实施例2

一种适用于深厚回填土基坑的复合支护的施工方法，其步骤如下：

S1：土方开挖至施工作业面标高，根据初期设计的基坑深度及距离，自地面1竖直向下钻孔，形成若干桩孔，根据桩孔直径绑扎钢筋笼，下放至桩孔内，并浇注，形成钢筋混凝土桩；

S2：在相邻钢筋混凝土桩之间视土层情况，插入一根至多根钢管桩3，并向钢管桩3内注入水泥浆；

S3：在全部的钢筋混凝土桩顶部做冠梁5，以将全部的护坡桩2的顶部连为一体，经过钢管桩3处，可用植筋的方式连接；

S4: 向护坡桩2与钢管桩3、钢管桩3与钢管桩3之间插入土钉6以及预应力锚杆7，并且，沿护坡桩2的排布方向以及坡顶至坡底方向，土钉6与预应力锚杆7均相间布置，靠近地面1的预应力锚杆7锁入冠梁5，并以大角度插入土体，保证预应力锚杆7的锚固段71伸入卵石地层12内；

S5：在预应力锚杆7固定处，固定钢管8，此时，可以选择将钢管8抵触至护坡桩2的端部做弧形端81，或者以风镐在护坡桩2上加工孔，将钢管8与护坡桩2初步固定；

S6：钢管8的另一端以及预应力锚杆7露出复合土钉墙4的一端固定连接槽钢9，并通过螺母和锚杆盘将预应力锚杆7的端部抵紧槽钢9，使之具备足够的张拉力；

S7: 放坡段的坡面上，在土钉6的端部为固定点挂钢筋网片，并喷射混凝土，形成整体的土钉面墙41。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种复合土钉墙与桩锚支护复合支护结构，应用于地面与基坑底部之间的基坑侧壁上，自地面至基坑底部依次包括至少一排护坡桩形成的竖直支护段，以及土钉面墙形成的放坡段，其特征是：所述竖直支护段与放坡段上设置有若干预应力锚杆，位于放坡段上同一纵向高度的预应力锚杆全部连接至一根沿预应力锚杆分布方向水平设置的槽钢上，槽钢与护坡桩之间设置有钢管，所述钢管的两端分别抵触槽钢靠近土钉面墙的面以及护坡桩的侧壁。

2.根据权利要求1所述的复合土钉墙与桩锚支护复合支护结构，其特征是：沿纵向和/或横向相邻的预应力锚杆之间设有一根土钉。

3.根据权利要求2所述的复合土钉墙与桩锚支护复合支护结构，其特征是：预应力锚杆穿过所述槽钢的U型底部，且预应力锚杆与槽钢之间垫设有一钢垫板。

4.根据权利要求1所述的复合土钉墙与桩锚支护复合支护结构，其特征是：所述护坡桩为钢筋砼桩，全部所述护坡桩顶部通过冠梁连接。

5.根据权利要求4所述的复合土钉墙与桩锚支护复合支护结构，其特征是：相邻所述护坡桩之间设置有至少一根钢管桩。

6.根据权利要求5所述的复合土钉墙与桩锚支护复合支护结构，其特征是：靠近地面的至少一行预应力锚杆端部锁入冠梁，且预应力锚杆伸入土体的端部斜插至卵石地层。

7.根据权利要求1所述的复合土钉墙与桩锚支护复合支护结构，其特征是：所述钢管内填充有凝固的水泥浆。

8.一种复合土钉墙与桩锚支护复合支护结构的施工方法，其特征是：至少包括如下步骤：

步骤1、自地面向基坑底部竖直方向钻孔，形成桩孔，并依据桩孔直径绑扎钢筋笼，下放至桩孔内并浇注，形成护坡桩；

步骤2、在相邻护坡桩之间插入至少一根钢管桩，并向钢管桩内部注入水泥浆；

步骤3、向护坡桩与钢管桩、钢管桩与钢管桩之间间插插入土钉以及预应力锚杆；

步骤4、在护坡桩上对应于预应力锚杆张拉处设置轴线垂直于护坡桩轴线的钢管，并将钢管的端部初步固定至护坡桩上；

步骤5、钢管与预应力锚杆露出复合土钉墙的一端固定连接槽钢7，并通过螺母和锚杆盘将预应力锚杆端部抵紧槽钢；

步骤6、在基坑侧壁的放坡段的坡面上制作土钉面墙。

9.根据权利要求8所述的复合土钉墙与桩锚支护复合支护结构的施工方法，其特征是，在步骤4后增加如下步骤：向钢管内注入水泥浆。

10.根据权利要求9所述的复合土钉墙与桩锚支护复合支护结构的施工方法，其特征是，在步骤5中钢管固定前，在护坡桩上以风镐加工出一个平面，将钢管抵触固定于该平面。