CN108894235B - 一种不带挡土板的框架锚杆装配式支护结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不带挡土板的框架锚杆装配式支护结构及施工方法，该结构包括锚杆、顶部设有钢接头的螺杆桩以及由横梁和立柱构成的框架主体；框架主体由若干框架单元构成，各框架单元横梁端口以及立柱端口处均固定有钢接头，两横梁端口对接处通过钢接头配合螺栓紧固，两立柱端口对接处通过钢接头配合螺栓紧固；所述主体底端框架单元立柱处的钢接头与螺杆桩的钢接头配合螺栓紧固；各框架单元中横梁和立柱的交汇处预留锚杆孔，锚杆锚头穿过锚杆孔，且锚杆锚头顶持在锚杆孔处的框架主体上。本发明简化了施工步骤，并且不受天气的影响，省工省时，节约成本，构件的质量也能得到保证，使工程趋于高效、高质及环保。

Description

一种不带挡土板的框架锚杆装配式支护结构及施工方法

技术领域

本发明属于岩土锚固技术领域，尤其涉及一种适用于边坡工程的不带挡土板的框架锚杆装配式支护结构。

背景技术

随着我国建筑及交通工程的快速发展，大量的边坡工程应用而生。为保证边坡及其周边环境的安全，需对其采取支挡、加固与防护措施。

框架锚杆支护结构是一种近年来出现的较好地应用于边坡工程的支护结构。传统的框架锚杆支护结构的施工方法比较繁琐，构件需要在现场浇筑制成，且需经过养护等复杂工序，在养护过程中还要注意温度和湿度，这样就会导致施工周期延长，经济效益相对较低。由于构件是工人在现场随机制作，工人水平参差不齐，所以制作出的构件质量无法保证都处于同一水平。

因此，有必要设计一种更为高效、高质的框架锚杆装配式支护结构，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不带挡土板的框架锚杆装配式支护结构，该支护结构通过将框架分解为若干种类型的框架单元，在现场进行拼接而形成整体框架，其具有产品标准化、制作工业化、施工快速化的特点，旨在克服上述背景技术中现有框架预应力锚杆支护结构所存在的各种缺陷。

本发明是这样实现的，一种不带挡土板的框架锚杆装配式支护结构及施工方法，该结构包括锚杆、顶部设有钢接头的螺杆桩以及由横梁和立柱构成的框架主体；其中，

所述框架主体由若干框架单元构成，各框架单元横梁端口以及立柱端口处均固定有钢接头，两横梁端口对接处通过钢接头配合螺栓紧固，两立柱端口对接处通过钢接头配合螺栓紧固；所述主体底端框架单元立柱处的钢接头与螺杆桩的钢接头配合螺栓紧固；

各框架单元中横梁和立柱的交汇处预留锚杆孔，所述锚杆锚头穿过锚杆孔，且所述锚杆的锚头顶持在锚杆孔处的框架主体上。

优选地，所述框架主体由A型框架单元、B型框架单元、C型框架单元、D型框架单元、E型框架单元和F型框架单元构成；其中，

所述A型框架单元由两根横梁中部分别与两根立柱中部交叉构成；所述B型框架单元由两根横梁、一立柱构成，该两根横梁分别一端对接在该立柱，且两根横梁位于该立柱同侧；所述C型框架单元由两根横梁、一立柱构成，一横梁一端对接在该立柱一端，另一横梁对接在该立柱上，且两根横梁位于该立柱同侧；所述D型框架单元由一根横梁、一立柱构成，该横梁一端对接在该立柱上；所述E型框架单元由一根横梁、两根立柱构成，该横梁中部分别与两根立柱的中部交叉；所述F型框架单元由两根横梁、两根立柱构成，该两根立柱端部均对接在一横梁上，且该两根立柱中部与另一横梁中部交叉；

所述A型框架单元立柱的上下端口分别与F型框架单元立柱端口、E型框架单元立柱上端口对接，且所述A型框架单元横梁的左右端口分别与一B型框架单元的横梁端口对接；所述B型框架单元立柱的上下端口分别与C型框架单元立柱下端口、D型框架单元立柱上端口对接，两所述C型框架单元横梁端口分别与F型框架单元横梁的左右端口对接；所述E型框架单元横梁左右端口分别与一D型框架单元横梁端口对接；所述E型框架单元立柱下端口、两D型框架单元立柱下端口分别与一螺杆桩配合钢接头对接。

优选地，所述框架主体为钢筋混凝土结构；所述钢接头包括钢箱和钢板，钢箱敞口端与钢板连接，闭口端伸入横梁或立柱并与横梁或立柱内的纵筋连接，钢板延伸出钢箱敞口端的部分沿四条边各开一排螺栓孔。

优选地，所述锚杆的锚头包括固定在锚杆上的锚具、穿在锚杆上的垫片。

本发明进一步公开了上述不带挡土板的框架锚杆装配式支护结构的施工方法，采用逆作施工法，其步骤为：

(1)制作钢接头：根据工程设计要求，确定钢箱和钢板的几何尺寸，将钢箱、钢板连接在一起形成钢接头；

(2)制作装配式框架单元：每种框架单元中包含的横梁和立柱中所配钢筋相互连接，现浇成一个整体，并在横梁和立柱的端头预埋钢接头；

(3)钢接头与框架立柱(横梁)内的纵筋的连接方式采用双面焊接，焊接时纵筋的搭接长度应不小于5d(d为纵筋直径)，为方便焊接，将纵筋焊接在钢箱伸入立柱(横梁)的部分的外表面；

(4)制作预制框架单元时，横梁和立柱相交的节点处要设有供锚杆施工时穿过的锚杆孔，其中C型框架单元、F型框架单元顶部的节点处不设锚杆孔；

(5)制作螺杆桩：采用一般预制螺杆桩的方法制作；

(6)每种框架单元和螺杆桩预制完成后，运往现场进行拼接；

(7)现场施工时向下开挖第一层土体，开挖面坡度不宜太大，宜≤45°，开挖高度略大于C型框架单元的高度；

(8)在工作面上钻第一排锚杆孔，将锚杆钢筋放入孔内，灌注水泥砂浆；

(9)从东西两侧向中间拼接第一排框架单元，东西两端各使用一个C型框架单元支护，中间部分全部使用F型框架单元支护；

(10)框架单元之间节点的拼接方式为：两个框架单元相邻的横梁(立柱)相对连接，它们各自的钢接头相对接触，两块钢板相互贴合，并通过螺栓连接；

(11)将锚杆钢筋从预留的锚杆孔中穿出，前端由锚具和垫板锚固在框架单元上，后端锚固于稳定土体中；

(12)拼接完成后使用防腐防锈涂料喷涂钢接头，并使用土工布包裹钢接头；

(13)向下开挖第二层土体，开挖面坡度不宜太大，宜≤45°，开挖高度略大于A型框架单元的高度；

(14)钻第二、三排锚杆孔，将锚杆钢筋放入孔内，灌注水泥砂浆；

(15)从东西两侧向中间拼接第二排框架单元，东西两端各使用一个B型框架单元支护，中间部分全部使用A型框架单元支护，其他施工内容参考步骤(10)～步骤(12)；

(16)重复步骤(13)～步骤(15)，直到当边坡开挖至底部时，东西两端各使用一个D型框架单元支护，中间部分全部使用E型框架单元支护，其他施工内容参考步骤(10)～步骤(12)；

(17)施工完成后，用螺旋式桩机将螺杆桩旋转挤压入土中，再将螺杆桩上端与框架结构的最下端拼接。其他施工内容参考步骤(10)和步骤(12)。

相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：和传统的不带挡土板的框架锚杆支护结构相比，本发明可以在工厂将预制构件浇筑并养护好，然后运到现场将各构件拼接起来即可，不需要在现场支模浇筑并养护，简化了施工步骤，并且不受天气的影响，省工省时，节约成本，构件的质量也能得到保证，使工程趋于高效、高质及环保。

附图说明

图1是本发明支护结构立面图；

图2是支护结构剖面图，此处仅示意支护结构中轴线附近区域拼接的情况；

图3是锚头连接处大样图；

图4是A型框架单元的结构形式图；

图5是B型框架单元的结构形式图；

图6是C型框架单元的结构形式图；

图7是D型框架单元的结构形式图；

图8是E型框架单元的结构形式图；

图9是F型框架单元的结构形式图；

图10是螺杆桩的结构示意图；

图11是钢接头结构详图；

图12是钢接头连接方式详图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1～12所示，其中，图1是本发明支护结构立面图；图2是支护结构剖面图；图3是锚头连接处大样图；图4是A型框架单元的结构形式图；图5是B型框架单元的结构形式图；图6是C型框架单元的结构形式图；图7是D型框架单元的结构形式图；图8是E型框架单元的结构形式图；图9是F型框架单元的结构形式图；图10是螺杆桩的结构示意图；图11是钢接头结构详图；图12是钢接头连接方式详图。

本发明公开了一种不带挡土板的框架锚杆装配式支护结构及施工方法，该结构包括锚杆14、顶部设有钢接头10的螺杆桩7以及由横梁8和立柱9构成的框架主体；其中，

所述框架主体由若干框架单元构成，各框架单元横梁8端口以及立柱9端口处均固定有钢接头10，两横梁8端口对接处通过钢接头10配合螺栓18紧固，两立柱9端口对接处通过钢接头10配合螺栓18紧固；所述主体底端框架单元立柱9处的钢接头10与螺杆桩7的钢接头10配合螺栓18紧固；

各框架单元中横梁8和立柱9的交汇处预留锚杆孔13，所述锚杆14锚头穿过锚杆孔13，且所述锚杆14锚头顶持在锚杆孔13处的框架主体上。

在本发明实施例中，将预制好的框架单元运到施工现场，通过钢接头10进行组装成所需的框架结构，并最终配合锚杆14、螺杆桩7完成施工。

为了使结构更加模块化，便于各框架单元的生产、加工、运输、装配，在本发明实施例中，更具体的，所述框架主体由A型框架单元1、B型框架单元2、C型框架单元3、D型框架单元4、E型框架单元5和F型框架单元6构成；其中，所述A型框架单元由两根横梁8中部分别与两根立柱9中部交叉构成；所述B型框架单元由两根横梁8、一立柱9构成，该两根横梁8分别一端对接在该立柱9，且两根横梁8位于该立柱9同侧；所述C型框架单元由两根横梁8、一立柱9构成，一横梁8一端对接在该立柱9一端，另一横梁8对接在该立柱9上，且两根横梁8位于该立柱9同侧；所述D型框架单元由一根横梁8、一立柱9构成，该横梁8一端对接在该立柱9上；所述E型框架单元由一根横梁8、两根立柱9构成，该横梁8中部分别与两根立柱9的中部交叉；所述F型框架单元由两根横梁8、两根立柱9构成，该两根立柱9端部均对接在一横梁8上，且该两根立柱9中部与另一横梁8中部交叉；所述A型框架单元立柱9的上下端口分别与F型框架单元立柱9端口、E型框架单元立柱9上端口对接，且所述A型框架单元横梁8的左右端口分别与一B型框架单元的横梁8端口对接；所述B型框架单元立柱9的上下端口分别与C型框架单元立柱9端口、D型框架单元立柱9上端口对接，两所述C型框架单元横梁8端口分别与F型框架单元横梁8的左右端口对接；所述E型框架单元横梁8左右端口分别与一D型框架单元横梁8端口对接；所述E型框架单元立柱9下端口、两D型框架单元立柱9下端口分别与一螺杆桩7配合钢接头10对接。

在本发明实施例中，框架主体的中央部分全部由A型框架单元连接构成，左上、右上角使用C型框架单元连接，左下、右下角连接D型框架单元，上边连接F型框架单元，下边连接E型框架单元，左右两边连接B型框架单元，框架结构最下端与螺杆桩7上端连接；锚杆14穿过横梁8和立柱9的交点处的预留锚杆孔13，每种框架单元包括横梁8和立柱9，每个横梁8和立柱9的端头处以及螺杆桩7的上端头均插入一个钢接头10。

如图4、5、6、7、8、9所示，每种框架单元1、2、3、4、5、6的尺寸可根据工程实际情况适当调整，但C型框架单元3和F型框架单元6的上下横梁8的间距宜取1.5m～2.0m，其他种类的框架单元的上下横梁8的间距不宜小于2.5m，每种框架单元1、2、3、4、5、6的立柱9水平间距不宜小于2m；横梁8和立柱9宽度不宜小于300mm，截面高度不宜小于400mm。如图1所示，除C型框架单元3和F型框架单元6上面一排横梁8和立柱9的节点外，其他所有横梁8和立柱9的节点处都要预留锚杆孔13。

在本发明实施例中，更具体的，所述锚杆14的锚头包括固定在锚杆14上的锚具16以及穿在锚杆14上的垫片15，由锚头和垫板锚固在各框架单元上。

在本发明实施例中，更具体的，所述框架主体为钢筋混凝土结构；其中，所述钢接头10包括钢箱11和钢板12，钢箱11敞口端与钢板12连接，闭口端伸入横梁8或立柱9并与横梁8或立柱9内的纵筋连接，钢板12延伸出钢箱11敞口端的部分沿四条边各开一排螺栓孔17；框架单元之间以及框架结构最下端与螺杆桩7上端均使用钢接头10连接，钢接头10之间使用螺栓18连接。如图11所示，钢箱11是一端敞口、一端封闭的矩形钢筒，截面尺寸根据横梁8和立柱9截面尺寸以及纵筋位置确定，使纵筋恰好连接在钢箱11外表面；钢板12为一中心开有方孔的矩形板，板面尺寸要大于钢箱11截面尺寸，在钢板12的四边所开的螺栓孔17的直径要与螺栓18直径对应。如图4、5、6、7、8、9所示，永久性支护结构的横梁8、立柱9采用的混凝土，其强度等级不应小于C30；临时性支护结构的强度等级不应低于C20；钢筋宜采用HRB400级和HRB335级。

如图10所示，螺杆桩7长度范围为2～4m，顶部端头处的钢接头10下端外表面连接有竖向插筋伸入螺杆桩7，伸入长度应不小于15d(d为纵筋直径)，插筋直径和纵筋直径相同，插筋上连接有若干箍筋。

在本发明的实际施工过程中，采用逆作施工法，具体包括以下步骤：

(1)制作钢接头10：根据工程设计要求，确定钢箱11和钢板12的几何尺寸，将钢箱11、钢板12连接在一起形成钢接头10；

(2)制作装配式框架单元：每种框架单元1、2、3、4、5、6中包含的横梁8和立柱9中所配钢筋相互连接，现浇成一个整体，并在横梁8和立柱9的端头预埋钢接头10；

(3)钢接头10与框架立柱9(横梁8)内的纵筋的连接方式采用双面焊接，焊接时纵筋的搭接长度应不小于5d(d为纵筋直径)，为方便焊接，将纵筋焊接在钢箱11伸入立柱9(横梁8)的部分的外表面；

(4)制作预制框架单元时，横梁8和立柱9相交的节点处要设有供锚杆14施工时穿过的锚杆孔13，其中C型框架单元3、F型框架单元6顶部的节点处不设锚杆孔13；

(5)制作螺杆桩7：采用一般预制螺杆桩7的方法制作；

(6)每种框架单元1、2、3、4、5、6和螺杆桩7预制完成后，运往现场进行拼接；

(7)现场施工时向下开挖第一层土体，开挖面坡度不宜太大，宜≤45°，开挖高度略大于C型框架单元3的高度；

(8)在工作面上钻第一排锚杆孔，将锚杆14钢筋放入孔内，灌注水泥砂浆；

(9)从东西两侧向中间拼接第一排框架单元，东西两端各使用一个C型框架单元3支护，中间部分全部使用F型框架单元6支护；

(10)框架单元之间节点的拼接方式为：两个框架单元相邻的横梁8(立柱9)相对连接，它们各自的钢接头10相对接触，两块钢板12相互贴合，并通过螺栓18连接；

(11)将锚杆14钢筋从预留的锚杆孔13中穿出，前端由锚具16和垫板15锚固在框架单元3、6上，后端锚固于稳定土体中；

(12)拼接完成后使用防腐防锈涂料喷涂钢接头10，并使用土工布包裹钢接头10；

(13)向下开挖第二层土体，开挖面坡度不宜太大，宜≤45°，开挖高度略大于A型框架单元1的高度；

(14)钻第二、三排锚杆孔，将锚杆14钢筋放入孔内，灌注水泥砂浆；

(15)从东西两侧向中间拼接第二排框架单元，东西两端各使用一个B型框架单元2支护，中间部分全部使用A型框架单元1支护，其他施工内容参考步骤(10)～步骤(12)；

(16)重复步骤(13)～步骤(15)，直到当边坡开挖至底部时，东西两端各使用一个D型框架单元4支护，中间部分全部使用E型框架单元5支护，其他施工内容参考步骤(10)～步骤(12)；

(17)施工完成后，用螺旋式桩机将螺杆桩7旋转挤压入土中，再将螺杆桩7上端与框架结构的最下端拼接。其他施工内容参考步骤(10)和步骤(12)。

和传统的不带挡土板的框架锚杆支护结构相比，本发明可以在工厂将预制构件浇筑并养护好，然后运到现场将各构件拼接起来即可，不需要在现场支模浇筑并养护，简化了施工步骤，并且不受天气的影响，省工省时，节约成本，构件的质量也能得到保证，使工程趋于高效、高质及环保。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种不带挡土板的框架锚杆装配式支护结构的施工方法，其特征在于，该结构包括锚杆、顶部设有钢接头的螺杆桩以及由横梁和立柱构成的框架主体；其中，

所述框架主体由若干框架单元构成，各框架单元横梁端口以及立柱端口处均固定有钢接头，两横梁端口对接处通过钢接头配合螺栓紧固，两立柱端口对接处通过钢接头配合螺栓紧固；所述主体底端框架单元立柱处的钢接头与螺杆桩的钢接头配合螺栓紧固；

各框架单元中横梁和立柱的交汇处预留锚杆孔，所述锚杆锚头穿过锚杆孔，且所述锚杆锚头顶持在锚杆孔处的框架主体上；

所述框架主体由A型框架单元、B型框架单元、C型框架单元、D型框架单元、E型框架单元和F型框架单元构成；其中，

所述A型框架单元由两根横梁中部分别与两根立柱中部交叉构成；所述B型框架单元由两根横梁、一立柱构成，该两根横梁分别一端对接在该立柱，且两根横梁位于该立柱同侧；所述C型框架单元由两根横梁、一立柱构成，一横梁一端对接在该立柱一端，另一横梁对接在该立柱上，且两根横梁位于该立柱同侧；所述D型框架单元由一根横梁、一立柱构成，该横梁一端对接在该立柱上；所述E型框架单元由一根横梁、两根立柱构成，该横梁中部分别与两根立柱的中部交叉；所述F型框架单元由两根横梁、两根立柱构成，该两根立柱端部均对接在一横梁上，且该两根立柱中部与另一横梁中部交叉；

所述A型框架单元立柱的上下端口分别与F型框架单元立柱端口、E型框架单元立柱上端口对接，且所述A型框架单元横梁的左右端口分别与一B型框架单元的横梁端口对接；所述B型框架单元立柱的上下端口分别与C型框架单元立柱端口、D型框架单元立柱上端口对接，两所述C型框架单元横梁端口分别与F型框架单元横梁的左右端口对接；所述E型框架单元横梁左右端口分别与一D型框架单元横梁端口对接；所述E型框架单元立柱下端口、两D型框架单元立柱下端口分别与一螺杆桩配合钢接头对接；

该方法包括以下步骤：

(1)制作钢接头：根据工程设计要求，确定钢箱和钢板的几何尺寸，将钢箱、钢板连接在一起形成钢接头；

(2)制作装配式框架单元：每种框架单元中包含的横梁和立柱中所配钢筋相互连接，现浇成一个整体，并在横梁和立柱的端头预埋钢接头；

(3)钢接头与框架立柱和横梁内的纵筋的连接方式采用双面焊接，焊接时纵筋的搭接长度应不小于5d(d为纵筋直径)，为方便焊接，将纵筋焊接在钢箱伸入立柱和横梁的部分的外表面；

(4)制作预制框架单元时，横梁和立柱相交的节点处要设有供锚杆施工时穿过的锚杆孔，其中C型框架单元、F型框架单元顶部的节点处不设锚杆孔；

(5)制作螺杆桩：采用预制螺杆桩的方法制作；

(6)每种框架单元和螺杆桩预制完成后，运往现场进行拼接；

(7)现场施工时向下开挖第一层土体，开挖面坡度≤45°，开挖高度略大于C型框架单元的高度；

(8)在工作面上钻第一排锚杆孔，将锚杆钢筋放入孔内，灌注水泥砂浆；

(9)从东西两侧向中间拼接第一排框架单元，东西两端各使用一个C型框架单元支护，中间部分全部使用F型框架单元支护；

(10)框架单元之间节点的拼接方式为：两个框架单元相邻的横梁和立柱相对连接，它们各自的钢接头相对接触，两块钢板相互贴合，并通过螺栓连接；

(11)将锚杆钢筋从预留的锚杆孔中穿出，前端由锚具和垫板锚固在框架单元上，后端锚固于稳定土体中；

(12)拼接完成后使用防腐防锈涂料喷涂钢接头，并使用土工布包裹钢接头；

(13)向下开挖第二层土体，开挖面坡度≤45°，开挖高度略大于A型框架单元的高度；

(14)钻第二、三排锚杆孔，将锚杆钢筋放入孔内，灌注水泥砂浆；

(15)从东西两侧向中间拼接第二排框架单元，东西两端各使用一个B型框架单元支护，中间部分全部使用A型框架单元支护，其他施工内容参考步骤(10)～步骤(12)；

(16)重复步骤(13)～步骤(15)，直到当边坡开挖至底部时，东西两端各使用一个D型框架单元支护，中间部分全部使用E型框架单元支护，其他施工内容参考步骤(10)～步骤(12)；

(17)施工完成后，用螺旋式桩机将螺杆桩旋转挤压入土中，再将螺杆桩上端与框架结构的最下端拼接。

2.如权利要求1所述的不带挡土板的框架锚杆装配式支护结构的施工方法，其特征在于，所述框架主体为钢筋混凝土结构；所述钢接头包括钢箱和钢板，钢箱敞口端与钢板连接，闭口端伸入横梁或立柱并与横梁或立柱内的纵筋连接，钢板延伸出钢箱敞口端的部分沿四条边各开一排螺栓孔。

3.如权利要求1所述的不带挡土板的框架锚杆装配式支护结构的施工方法，其特征在于，所述锚杆的锚头包括固定在锚杆上的锚头以及穿在锚杆上的垫片。

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