CN108385692A - 深基坑剪力键支护系统 - Google Patents
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Abstract
公开了一种深基坑剪力键支护系统，属于岩土施工技术领域。其包括支护桩、拉力机构和推力机构。拉力机构包括牵拉锚索，牵拉锚索设置于基坑外部，拉力机构的一端固定连接于支护桩，拉力机构的另一端通过牵拉锚索被固定；推力机构包括剪力键，剪力键由刚性材质制成；推力机构的一端固定连接于支护桩，推力机构的另一端通过剪力键被固定；通过拉力机构与推力机构的共同作用，使得支护桩的位置处于恒定状态。
Description
技术领域
本发明涉及岩土施工技术领域，特别是涉及一种深基坑剪力键支护系统。
背景技术
伴随着城市高速发展，土地资源日渐稀缺，城市建设对地下空间的发展利用越来越多，基坑支护作为地下空间利用不可或缺的一部分，支护方式日趋多样化，支护技术也日趋成熟。随着高层建筑与地下空间利用的不断发展，相应多层地下室、地下隧道、地铁、商业街等配套的建立，使待建工程常常邻近高层建筑或地下构筑物等，随着人们维权意识的提高往往也使得基坑支护结构无法临时占用场地红线以外的空间，使得基坑锚杆、锚索等支锚体系的使用受到了一定的限制，而内支撑结构则很好的避免了支护体系对红线以外地下空间的侵占问题，减少了对外界的影响，使用也越来越受到重视。传统的内支撑主要有临时钢支撑、临时混凝土支撑、以及地下室逆作法，而临时钢支撑抗弯性能及整体稳定性较差，支撑受力小往往使得支撑间距小，钢材使用量大，对后期土方开挖施工影响大，施工期间安装与拆除及对支撑保护措施要求高，造价高。临时混凝土支撑可根据基坑平面形状，浇筑成较优化的布置型式，且支撑的刚度大，整体稳定性好，受力大，施工方便等优点，但其为临时工程，随着地下室结构施工阶段需进行内支撑拆除，拆除施工难度大、工期长易对周边安全造成影响，且临时混凝土内支撑不能重复利用，拆除后产生大量建筑垃圾造成资源大量浪费。而传统的地下室逆作法虽不需要额外设置支撑系统，但对地下室结构及基础形式有特殊要求，需要大量预制结构柱，且地下室基础必须使用桩基础，而且是一柱一桩形式，结构节点复杂，施工工艺复杂，施工技术要求高，存在着需要增加大量的桩基础，土方工程需要暗挖等不利因素施工工期长、工程成本高的缺陷，给基坑支护建设带来了诸多不足。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种深基坑剪力键支护系统，其整体稳定性剂安全性较强，从而更加适于实用。
为了达到上述目的，本发明提供的深基坑剪力键支护系统的技术方案如下：
本发明提供的深基坑剪力键支护系统包括支护桩、拉力机构(14)和推力机构(15)，
所述拉力机构包括牵拉锚索(3)，所述牵拉锚索(3)设置于基坑外部，
所述拉力机构(14)的一端固定连接于所述支护桩，所述拉力机构(14)的另一端通过牵拉锚索(3)被固定；
所述推力机构(15)包括剪力键(10)，所述剪力键(10)由刚性材质制成，其中，所述剪力键(10)为预制件或者现浇制成；
所述推力机构(15)的一端固定连接于所述支护桩，所述推力机构(15)的另一端通过剪力键(10)被固定；
通过所述拉力机构(14)与所述推力机构(15)的共同作用，使得所述支护桩的位置处于恒定状态；
其中，
所述支护桩为搅拌桩(1)或者混凝土灌注桩(2)。
本发明提供的深基坑剪力键支护系统还可采用以下技术措施进一步实现。
作为优选，所述混凝土灌注桩(2)包括桩冠(6)和桩身(7)，
所述桩冠(6)固定连接于所述桩身(7)的顶部；
所述拉力机构(14)与所述混凝土灌注桩(2)的连接端位于所述桩冠(6)；
所述推力机构(15)与所述混凝土灌注桩(2)的连接端位于所述桩身(7)。
作为优选，所述牵拉锚索(3)的拉筋(5)与所述混凝土灌注桩(2)之间的夹角α的取值范围为45°～80°。
作为优选，所述牵拉锚索(3)的拉筋(5)与所述混凝土灌注桩(2)之间的夹角α＝55°。
作为优选，所述剪力键(10)的腰梁(9)的一端固定连接于所述混凝土灌注桩(2)，所述腰梁(9)的另一端固定连接于所述剪力键(10)。
作为优选，所述剪力键(10)与所述混凝土灌注桩(2)之间的夹角β的取值范围为10°～30°。
作为优选，所述剪力键(10)与所述混凝土灌注桩(2)之间的夹角β＝12°。
作为优选，所述桩身(7)纵向钢筋保护层厚度≥50mm。
作为优选，所述桩身(7)纵向钢筋接头采用直螺纹套筒连接。
作为优选，所述牵拉锚索(3)的锚孔(16)内的填充物为水泥砂浆(4)。
作为优选，所述牵拉锚索(3)的锚孔(16)包括第一段锚孔(12)和第二段锚孔(13)，
所述第二段锚孔(13)的径向尺寸＞所述第一段锚孔(12)的径向尺寸，
所述第一段锚孔(12)与所述牵拉锚索(3)的拉筋(5)平行，
所述牵拉锚索(3)的拉筋(5)的头端(17)埋设于所述第二段锚孔(13)内。
作为优选，所述腰梁(9)与所述剪力键(10)的连接处与所述混凝土灌注桩(2)的桩身(7)之间的夹角θ的取值范围为60°～80°。
作为优选，所述腰梁(9)与所述剪力键(10)的连接处与所述混凝土灌注桩(2)的桩身(7)之间的夹角θ＝78°。
作为优选，在对所述混凝土灌注桩(2)进行施工的过程中，每浇筑5.0m混凝土，检测一次所述混凝土的充盈系数，所述充盈系数≥1.10。
作为优选，在对所述混凝土灌注桩(2)进行施工的过程中，所述混凝土灌注桩(2)的桩顶混凝土超灌高度为所述混凝土灌注桩(2)的桩径的1倍。
作为优选，在对所述混凝土灌注桩(2)进行施工的过程中，当所述混凝土灌注桩(2)的中心距＜3倍桩径时，
所述混凝土灌注桩(2)的桩成孔采用隔桩跳打，
或者，
在前一桩的混凝土浇筑完成且混凝土的强度达到设计值的50％后才进行相邻的混凝土灌注桩(2)的桩孔开钻。
本发明提供的深基坑剪力键支护系统采用由拉力机构和推力机构共同组成的增强体，将剪力键和支护桩有效连接成为一个永久结构，可大大增强基坑支护整体稳定性，提高基坑支护安全性，基坑支护施工期间即为地下室结构施工阶段因此大大缩短工程周期，由于不存在水平支撑，很大程度上节省了坑内空间，便于基础施工。同时作为永久结构，避免了拆除施工，避免了支撑拆除造成的资源浪费，同时减少了施工工序，施工工艺简单，经济效益突出，是一种理想的深基坑支护的结构体系。其中，剪力键单独承受荷载，对现有基础结构不产生影响；剪力键作用于支护桩腰部，承受支护桩的传力，即支护桩承受弯矩最大的位置；最大限度节省坑内空间，不影响建筑地下室外墙；支护系统为永久结构，不再拆除，故不存在拆撑和换撑所带来的长工期和高成本。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为深基坑剪力键支护系统的应用结构示意图。
具体实施方式
本发明为解决现有技术存在的问题，提供一种深基坑剪力键支护系统，其整体稳定性剂安全性较强，从而更加适于实用。
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的深基坑剪力键支护系统，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，具体的理解为：可以同时包含有A与B，可以单独存在A，也可以单独存在B，能够具备上述三种任一种情况。
参见附图1，本发明实施例提供的深基坑剪力键支护系统包括支护桩、拉力机构14和推力机构15。拉力机构包括牵拉锚索3，牵拉锚索3设置于基坑外部，拉力机构14的一端固定连接于支护桩，拉力机构14的另一端通过牵拉锚索3被固定；推力机构15包括剪力键10，剪力键10由刚性材质制成，其中，所述剪力键(10)为预制件或者现浇制成；推力机构15的一端固定连接于支护桩，推力机构15的另一端通过剪力键10被固定；通过拉力机构14与推力机构15的共同作用，使得支护桩的位置处于恒定状态；其中，支护桩为搅拌桩1或者混凝土灌注桩2。
本发明实施例提供的深基坑剪力键支护系统采用由拉力机构和推力机构共同组成的增强体，将剪力键和支护桩有效连接成为一个永久结构，可大大增强基坑支护整体稳定性，提高基坑支护安全性，基坑支护施工期间即为地下室结构施工阶段因此大大缩短工程周期，由于不存在水平支撑，很大程度上节省了坑内空间，便于基础施工。同时作为永久结构，避免了拆除施工，避免了支撑拆除造成的资源浪费，同时减少了施工工序，施工工艺简单，经济效益突出，是一种理想的深基坑支护的结构体系。其中，剪力键单独承受荷载，对现有基础结构不产生影响；剪力键作用于支护桩腰部，承受支护桩的传力，即支护桩承受弯矩最大的位置；最大限度节省坑内空间，不影响建筑地下室外墙；支护系统为永久结构，不再拆除，故不存在拆撑和换撑所带来的长工期和高成本。
其中，所述混凝土灌注桩2包括桩冠6和桩身7，所述桩冠6固定连接于所述桩身7的顶部；所述拉力机构14与所述混凝土灌注桩2的连接端位于所述桩冠6；所述推力机构15与所述混凝土灌注桩2的连接端位于所述桩身7。在这种情况下，由于拉力机构14和推力机构15的共同作用，使得混凝土灌注桩2能够一直保持竖直状态。
其中，所述牵拉锚索3的拉筋5与所述混凝土灌注桩2之间的夹角α的取值范围为45°～80°。在这种情况下，牵拉锚索3能够提供的拉力较稳定，因此，能够使得混凝土灌注桩2的受力平衡性能更好。本实施例中，所述牵拉锚索3的拉筋5与所述混凝土灌注桩2之间的夹角α＝55°，在这种情况下，进行受力分析时，拉力的大小和方向更适宜混凝土灌注桩2保持竖直状态。
其中，所述剪力键10的腰梁9的一端固定连接于所述混凝土灌注桩2，所述腰梁9的另一端固定连接于所述剪力键10。在这种情况下，通过剪力键10与腰梁9的共同作用，推力机构15能够使得混凝土灌注桩2保持竖直状态。
其中，所述剪力键10与所述混凝土灌注桩2之间的夹角β的取值范围为10°～30°，在这种情况下，推力的大小和方向更适宜混凝土灌注桩2保持竖直状态。本实施例中，所述剪力键10与所述混凝土灌注桩2之间的夹角β＝12°。
其中，所述桩身7纵向钢筋保护层厚度≥50mm。在这种情况下，能够保证桩身7的纵向强度不至于在拉力机构14和推力机构15的共同作用下而发生坍塌。
其中，所述桩身7纵向钢筋接头采用直螺纹套筒连接。其结构简单，成本低廉。
其中，所述牵拉锚索3的锚孔16内的填充物为水泥砂浆4。在这种情况下，牵拉锚索3的拉筋5能够被水泥砂浆4包埋于其中，能够保证拉筋5在锚孔16内的装设稳定性。
其中，所述牵拉锚索3的锚孔16包括第一段锚孔12和第二段锚孔13，所述第二段锚孔13的径向尺寸＞所述第一段锚孔12的径向尺寸，所述第一段锚孔12与所述牵拉锚索3的拉筋5平行，所述牵拉锚索3的拉筋5的头端17埋设于所述第二段锚孔13内。在这种情况下，能够增强拉筋5在锚孔16内的装设稳定性。
其中，所述腰梁9与所述剪力键10的连接处与所述混凝土灌注桩2的桩身7之间的夹角θ的取值范围为60°～80°。在这种情况下，能够保证腰梁9与剪力键10之间的装设稳定性。本实施例中，所述腰梁9与所述剪力键10的连接处与所述混凝土灌注桩2的桩身7之间的夹角θ＝78°。
其中，在对所述混凝土灌注桩2进行施工的过程中，每浇筑5.0m混凝土，检测一次所述混凝土的充盈系数，所述充盈系数≥1.10。在这种情况下，能够保证混凝土灌注桩2自身的安装强度。
其中，在对所述混凝土灌注桩2进行施工的过程中，所述混凝土灌注桩2的桩顶混凝土超灌高度为所述混凝土灌注桩2的桩径的1倍。在这种情况下，能够保证混凝土灌注桩2自身的安装强度，避免其发生坍塌。
其中，在对所述混凝土灌注桩2进行施工的过程中，当所述混凝土灌注桩2的中心距＜3倍桩径时，所述混凝土灌注桩2的桩成孔采用隔桩跳打，或者，在前一桩的混凝土浇筑完成且混凝土的强度达到设计值的50％后才进行相邻的混凝土灌注桩2的桩孔开钻。在这种情况下，能够保证混凝土灌注桩2在施工过程中的安全性。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种深基坑剪力键支护系统，其特征在于，包括支护桩、拉力机构(14)和推力机构(15)，
所述拉力机构包括牵拉锚索(3)，所述牵拉锚索(3)设置于基坑外部，
所述拉力机构(14)的一端固定连接于所述支护桩，所述拉力机构(14)的另一端通过牵拉锚索(3)被固定；
所述推力机构(15)包括剪力键(10)，所述剪力键(10)由刚性材质制成，其中，所述剪力键(10)为预制件或者现浇制成；
所述推力机构(15)的一端固定连接于所述支护桩，所述推力机构(15)的另一端通过剪力键(10)被固定；
通过所述拉力机构(14)与所述推力机构(15)的共同作用，使得所述支护桩的位置处于恒定状态；
其中，
所述支护桩为钢管桩(1)或混凝土灌注桩(2)。
2.根据权利要求1所述的深基坑剪力键支护系统，其特征在于，所述混凝土灌注桩(2)包括桩冠(6)和桩身(7)，
所述桩冠(6)固定连接于所述桩身(7)的顶部；
所述拉力机构(14)与所述混凝土灌注桩(2)的连接端位于所述桩冠(6)；
所述推力机构(15)与所述混凝土灌注桩(2)的连接端位于所述桩身(7)。
3.根据权利要求1所述的深基坑剪力键支护系统，其特征在于，所述牵拉锚索(3)的拉筋(5)与所述混凝土灌注桩(2)之间的夹角α的取值范围为45°～80°。
4.根据权利要求3所述的深基坑剪力键支护系统，其特征在于，所述牵拉锚索(3)的拉筋(5)与所述混凝土灌注桩(2)之间的夹角α＝55°。
5.根据权利要求4所述的深基坑剪力键支护系统，其特征在于，所述剪力键(10)的腰梁(9)的一端固定连接于所述混凝土灌注桩(2)，所述腰梁(9)的另一端固定连接于所述剪力键(10)。
6.根据权利要求5所述的深基坑剪力键支护系统，其特征在于，所述剪力键(10)与所述混凝土灌注桩(2)之间的夹角β的取值范围为10°～30°。
7.根据权利要求6所述的深基坑剪力键支护系统，其特征在于，所述剪力键(10)与所述混凝土灌注桩(2)之间的夹角β的取值范围为12°。
8.根据权利要求2所述的深基坑剪力键支护系统，其特征在于，所述桩身(7)纵向钢筋保护层厚度≥50mm。
9.根据权利要求2所述的深基坑剪力键支护系统，其特征在于，所述桩身(7)纵向钢筋接头采用直螺纹套筒连接。
10.根据权利要求1所述的深基坑剪力键支护系统，其特征在于，所述牵拉锚索(3)的锚孔(16)内的填充物为水泥砂浆(4)；
作为优选，所述牵拉锚索(3)的锚孔(16)包括第一段锚孔(12)和第二段锚孔(13)，
所述第二段锚孔(13)的径向尺寸＞所述第一段锚孔(12)的径向尺寸，
所述第一段锚孔(12)与所述牵拉锚索(3)的拉筋(5)平行，
所述牵拉锚索(3)的拉筋(5)的头端(17)埋设于所述第二段锚孔(13)内；
作为优选，所述腰梁(9)与所述剪力键(10)的连接处与所述混凝土灌注桩(2)的桩身(7)之间的夹角θ的取值范围为60°～80°；
作为优选，所述腰梁(9)与所述剪力键(10)的连接处与所述混凝土灌注桩(2)的桩身(7)之间的夹角θ＝78°；
作为优选，在对所述混凝土灌注桩(2)进行施工的过程中，每浇筑5.0m混凝土，检测一次所述混凝土的充盈系数，所述充盈系数≥1.10；
作为优选，在对所述混凝土灌注桩(2)进行施工的过程中，所述混凝土灌注桩(2)的桩顶混凝土超灌高度为所述混凝土灌注桩(2)的桩径的1倍；
作为优选，在对所述混凝土灌注桩(2)进行施工的过程中，当所述混凝土灌注桩(2)的中心距＜3倍桩径时，
所述混凝土灌注桩(2)的桩成孔采用隔桩跳打，
或者，
在前一桩的混凝土浇筑完成且混凝土的强度达到设计值的50％后才进行相邻的混凝土灌注桩(2)的桩孔开钻。
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| CN201810049455.0A CN108385692A (zh) | 2018-01-18 | 2018-01-18 | 深基坑剪力键支护系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180810 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |