CN109056717A - 一种无撑支护装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无撑支护装置，包括支护桩、锚索、支撑柱和无粘结锚索，并提供一种无撑支护装置的施工方法，该装置利用锚索和支撑柱的作用，使支护桩所受到的作用力传递到土体中。本发明通过无粘结锚索提供更加充足的水平力，把无粘结锚索受到的水平拉力通过支撑柱传到桩底基岩位置。并且由于采用竖直设置的锚索以及水平设置的无粘结锚索，摒弃了现有采用锚索斜插入土体内而存在占用区域大而受周围建筑物地基限制的情况，减少了占用区域，既满足工程需要，又可以适用场地受限。能在确保安全的前提下，减少锚索的使用，节省成本，具有结构简单、占用范围小和施工成本低的有益效果。

Description

一种无撑支护装置及其施工方法

技术领域

本发明属于建筑技术领域，涉及一种支护装置及其施工方法，尤其是指一种无撑支护装置及其施工方法。

背景技术

桩锚在我国是一种比较新兴的支护技术。相对于传统支护，锚索在承载能力方面、在大跨度断面的支护上和对冒顶区域的支护上具有更好的使用性能。并且在适用性方面，桩锚支护适用广泛，能应用于复杂的土层中。总而言之，桩锚支护具有诸多优点。虽然现有的桩锚支护采用锚杆和锚索连接结构，但在目前的实际工程应用中，支护中的锚索通常无法被回收，导致了桩锚支护结构经济成本高，并且在桩锚支护的设计过程中，存在锚索提供水平力不足的问题。而现有解决锚索提供水平力支撑不足的问题通过设计多道锚索支撑，以提高水平支撑力，但是这种结构会导致结构复杂，施工量大，成本增高，极大地浪费人力、物力和财力。另外，现有采用锚索斜插入土体内而受周围建筑物地基限制的情况，锚索需要占用较大范围的区域，这也就限制了锚索使用。

发明内容

本发明的目的在于解决现有锚索提供水平力不足以及占用范围大，导致结构复杂、施工量大和成本增高的问题，提供一种结构简单、占用面积小和人工成本低的无撑支护装置及其施工方法。

本发明的目的可采用以下技术方案来达到：

一种无撑支护装置，包括支护桩、锚索、支撑柱和无粘结锚索，所述支护桩设为多个，且沿基坑的边缘设置，支护桩的一端插入土体内，支护桩的另一端上设有冠梁；所述支护桩的侧面与土体接触，支护桩的另一侧面与基坑相对应；所述锚索的一端竖直插入并固结于土体内，锚索的另一端通过无粘结锚索与冠梁连接；所述无粘结锚索水平设于土体内且不与土体固结在一起；所述支撑柱的一端插入土体内且与支护桩固定连接，所述支撑柱的另一端与无粘结锚索相顶压。

作为一种优选的方案，所述支撑柱的上端可旋转安装有滑轮，所述滑轮与无粘结锚索相顶压。

作为一种优选的方案，所述支护桩的中部设有扩大部，所述扩大部设于土体内，且支撑柱的一端固定连接于扩大部上。

作为一种优选的方案，所述无粘结锚索为钢丝绳。

作为一种优选的方案，所述锚索与支护桩平行，锚索的一端竖直插入土体内。

作为一种优选的方案，所述支撑柱为钢筋混凝土柱，支撑柱通过钢筋混凝土浇筑制成。

一种无撑支护装置的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：1)测量放线，以确定支护桩、支撑柱和锚索的位置；2)以固定间隔挖土，分段构筑护壁；3)在支护桩中设置扩大头；4)吊放钢筋笼；5)向支护桩浇灌混凝土；6)在支护桩上设置冠梁，并在冠梁上预留锚头位置；然后绑扎钢筋，安装模板，向冠梁浇筑混凝土；7)在土体表面挖出道凹槽；8)在凹槽处吊放支撑柱的钢筋笼，并浇筑混凝土，然后在支撑柱上设置滑轮；9)在凹槽内设置锚索，将锚索垂直打入土体中，锚索中的无粘结锚索通过滑轮与支护桩冠梁连接锁定，完成张拉；10)将土回填到凹槽中并平整地面。

实施本发明，具有如下有益效果：

1、本发明的锚索与土体之间的摩擦力为支护桩提供了的摩擦力，使得锚索能被稳固地插装有土体内。在支护桩受到水平作用力时，锚索通过无粘结锚索对支护桩上的冠梁施加反向的作用力，为支护桩提高提供水平拉力，以提高支护桩的水平承受能力，阻止支护桩发生水平位移，防止支护桩产生变形和被破坏。当支护桩受到土体竖直向下的压力时，锚索和支撑柱通过无粘结锚索对支护桩上的冠梁施加斜向上拉力，为支护桩提高提供向上的拉力，以提高支护桩承受压力的能力，阻止支护桩发生竖直向下的位移，保证支护桩的插装稳定性，具有结构简单、占用范围小和施工成本低的优点。

2、本发明的无粘结锚索不与土体固结在一起，而所述锚索与土体固结在一起，使得锚索能通过无粘结锚索对支护桩施加水平和竖直的拉力，从而提高支护桩的抗压和抗拔的能力。由于现有采用锚索斜插入土体内的支护结构为了保证锚索能提供足够的水平和竖直拉力，锚索必须插入土体内足够的深度，占用区域大，且锚索的插入深度来严重受周围建筑物地基的影响极大。本结构采用的无粘结锚索和锚索分别水平和竖直设置，只需考虑锚索的竖直插入深度即可提供给支护桩足够的水平和竖直拉力，不会受周围建筑物的地基影响，摒弃了现有采用锚索斜插入土体内而存在占用区域大而受周围建筑物地基限制的情况，减少了占用区域。

3、本发明利用锚索和支撑柱的作用，将支护桩所受到的作用力施加到锚索和支撑柱上，而使支护桩所受到的作用力传递到土体中。当支护桩受到土体压力的时，锚索和支撑柱通过无粘结锚索向支护桩施加水平拉力，提高支护桩的水平抗力，防止土体塌陷。

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是本发明无撑支护装置的结构示意图；

图2是本发明无撑支护装置的滑轮的受力分析图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

参照图1，本实施例涉及支护装置，包括支护桩1、锚索2、支撑柱3和无粘结锚索4，所述支护桩1设为多个，且沿基坑10的边缘设置，支护桩1的一端插入土体11内，支护桩1的另一端上设有冠梁5；所述支护桩1的侧面与土体11接触，支护桩1的另一侧面与基坑10相对应；所述锚索2的一端竖直插入并固结于土体11内，锚索2的另一端通过无粘结锚索4与冠梁5连接；所述无粘结锚索4水平设于土体11内且不与土体11固结在一起；所述支撑柱3的一端插入土体11内且与支护桩1固定连接，所述支撑柱3的另一端与无粘结锚索4相顶压。

支护桩1均匀设于基坑10的边缘上，用于挡住基坑10边上的土体11塌陷而防止土体11滑落到基坑10内，起到挡土的作用。锚索2与土体11之间的摩擦力为支护桩1提供了的摩擦力，使得锚索2能被稳固地插装有土体11内。由于支护桩1受到土体11的水平压力，锚索2通过无粘结锚索4对支护桩1上的冠梁5施加反向的作用力，为支护桩1提高提供水平拉力，以提高支护桩1的水平承受能力，阻止支护桩1发生水平位移，防止支护桩1产生变形和被破坏。同时支护桩1受到土体11竖直向下的压力，锚索2和支撑柱3通过无粘结锚索4对支护桩1上的冠梁5施加斜向上拉力，为支护桩1提高提供向上的拉力，以提高支护桩1承受压力的能力，阻止支护桩1发生竖直向下的位移，保证支护桩1的插装稳定性，具有结构简单、占用范围小和施工成本低的优点。

本结构的无粘结锚索不与土体固结在一起，而所述锚索与土体固结在一起，使得锚索能通过无粘结锚索对支护桩施加水平和竖直的拉力，从而提高支护桩的抗压和抗拔的能力。由于现有采用锚索斜插入土体内的支护结构为了保证锚索能提供足够的水平和竖直拉力，锚索必须插入土体内足够的深度，占用区域大，且锚索的插入深度来严重受周围建筑物地基的影响极大。本结构采用的无粘结锚索和锚索分别水平和竖直设置，只需考虑锚索的竖直插入深度即可提供给支护桩足够的水平和竖直拉力，不会受周围建筑物的地基影响，摒弃了现有采用锚索斜插入土体内而存在占用区域大而受周围建筑物地基限制的情况，减少了占用区域。

本支护装置利用锚索2和支撑柱3的作用，将支护桩1所受到的作用力施加到锚索2和支撑柱3上，而使支护桩1所受到的作用力传递到土体11中。当支护桩受到土体11压力的时，锚索2和支撑柱3通过无粘结锚索4向支护桩1施加水平拉力，提高支护桩1的水平抗力，防止土体11塌陷。如图2所示，当支护桩受到土体11压力的时，支护桩1向无粘结锚索4施加拉力F₁，同时锚索2向无粘结锚索4施加反向的拉力F₂。两个拉力F₃的合力作用于支撑柱3上并通过支撑柱传递到土体11中。支撑柱3受到无粘结锚索4的压力作用而将受到的压力传递到土体11中。

所述支撑柱3的上端可旋转安装有滑轮6，所述滑轮6与无粘结锚索4相顶压。在对无粘结锚索4进行拉紧时，在滑轮6的导向作用下无粘结锚索4能流畅和顺利地被拉紧，使得锚索2能快速地与支护桩1连接在一起，进而使锚索2能为支护桩1提供拉力，并且支撑柱3通过滑轮6和无粘结锚索4给支护桩1的冠梁5提供拉力，以提高支护桩1的水平和竖直方向的承载能力，防止支护桩1产生变形和被破坏。

所述支护桩1的中部设有扩大部7，所述扩大部7设于土体11内，且支撑柱3的一端固定连接于扩大部7上。在支护桩1的中部设置扩大部7。所述扩大部7的横截面积大于支护桩1的横截面积。扩大部7设于土体11中的较硬土层中。支撑柱3将作力传递到扩大部7上，而扩大部7将力传递到土体11中。通过设置扩大部7，增加了支护桩1的局部横截面积，使得支撑柱3的作用力不会传递到支护桩1上而是通过扩大部7直接传递到土体11中，从而提高了支护桩1的水平和竖直方向的承载能力，防止支护桩1产生变形和被破坏。当支护桩1受到土体11压力的时候，锚索2通过无粘结锚索4对支护桩1施加水平拉力，提高了支护桩1的水平抗拉力，防止土体塌陷。当锚索受到无粘结锚索4拉力时，在支撑柱3的作用下，拉力通过无粘结锚索4将力传递给支撑柱3，支撑柱3将力传递给扩大头7。

所述无粘结锚索4为钢丝绳。当然，只要无粘结锚索4能提供合适的拉力，其它材料制成的无粘结锚索4也适用于本发明。

所述锚索2与支护桩1平行，锚索2的一端竖直插入土体11内。在施工进行锚索2、滑轮6和支撑柱3布置前，先在土体11的表面挖去出凹槽111，然后设置锚索2、滑轮6、支撑柱3和无粘结锚索4，并张紧无粘结锚索4而使锚索2与支护桩1连接在一起，待施工完毕后，往凹槽111内填土，直到凹槽111被填平。

所述支撑柱3为钢筋混凝土柱，支撑柱3通过钢筋混凝土浇筑制成。支撑柱3的上端设有滑轮6，支撑柱3的下端设置在扩大部7上，将无粘结锚索4施加到滑轮6上的力通过支撑柱3传递到桩底扩大头上，并最终传递到土体11中。

本实施例还提供一种无撑支护装置的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：1)测量放线，以确定支护桩1、支撑柱3和锚索2的位置；2)以固定间隔挖土，分段构筑护壁；3)在支护桩1中设置扩大头；4)吊放钢筋笼；5)向支护桩1浇灌混凝土；6)在支护桩1上设置冠梁5，并在冠梁5上预留锚头位置；然后绑扎钢筋，安装模板，向冠梁5浇筑混凝土；7)在土体11表面挖出道凹槽111；8)在凹槽111处吊放支撑柱3的钢筋笼，并浇筑混凝土，然后在支撑柱3上设置滑轮6；9)在凹槽111内设置锚索2，将锚索2垂直打入土体11中，锚索2中的无粘结锚索4通过滑轮6与支护桩1冠梁5连接锁定，完成张拉；10)将土回填到凹槽111中并平整地面。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种无撑支护装置，其特征在于：包括支护桩、锚索、支撑柱和无粘结锚索，所述支护桩设为多个，且沿基坑的边缘设置，支护桩的一端插入土体内，支护桩的另一端上设有冠梁；所述支护桩的侧面与土体接触，支护桩的另一侧面与基坑相对应；所述锚索的一端竖直插入并固结于土体内，锚索的另一端通过无粘结锚索与冠梁连接；所述无粘结锚索水平设于土体内且不与土体固结在一起；所述支撑柱的一端插入土体内且与支护桩固定连接，所述支撑柱的另一端与无粘结锚索相顶压。

2.根据权利要求1所述的一种无撑支护装置，其特征在于：所述支撑柱的上端可旋转安装有滑轮，所述滑轮与无粘结锚索相顶压。

3.根据权利要求1所述的一种无撑支护装置，其特征在于：所述支护桩的中部设有扩大部，所述扩大部设于土体内，且支撑柱的一端固定连接于扩大部上。

4.根据权利要求1或2所述的一种无撑支护装置，其特征在于：所述无粘结锚索为钢丝绳。

5.根据权利要求1所述的一种无撑支护装置，其特征在于：所述锚索与支护桩平行，锚索的一端竖直插入土体内。

6.根据权利要求1至3任一所述的一种无撑支护装置，其特征在于：所述支撑柱为钢筋混凝土柱，支撑柱通过钢筋混凝土浇筑制成。

7.根据权利要求1所述的一种无撑支护装置的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：1)测量放线，以确定支护桩、支撑柱和锚索的位置；2)以固定间隔挖土，分段构筑护壁；3)在支护桩中设置扩大头；4)吊放钢筋笼；5)向支护桩浇灌混凝土；6)在支护桩上设置冠梁，并在冠梁上预留锚头位置；然后绑扎钢筋，安装模板，向冠梁浇筑混凝土；7)在土体表面挖出道凹槽；8)在凹槽处吊放支撑柱的钢筋笼，并浇筑混凝土，然后在支撑柱上设置滑轮；9)在凹槽内设置锚索，将锚索垂直打入土体中，锚索中的无粘结锚索通过滑轮与支护桩冠梁连接锁定，完成张拉；10)将土回填到凹槽中并平整地面。