CN110067249A - 一种不同长度拉森桩的pc工法桩围护结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种不同长度拉森桩的PC工法桩围护结构，包括钢管桩、拉森钢板桩与连接企口，所述钢管桩和所述拉森钢板桩通过所述连接企口连接在一起，通过所述连接企口将所述钢管桩与所述拉森钢板桩连接形成组合式围护结构，所述钢管桩与所述拉森钢板桩间隔分布，所述钢管桩与所述拉森钢板桩兼作为止水、挡土功能的围护结构，所述拉森钢板桩与所述钢管桩的长度不等，所述拉森钢板桩均匀分布于所述钢管桩之间，所述刚管桩与所述拉森钢板桩以一比一或一比多的方式均匀分布。本发明具有桩身刚度大、止水效果好及施工周期短等优点，且充分发挥了桩土共同作用的机理，节约工程材料，解决了一些场地拉森钢板桩插入困难的问题，具有良好的推广应用价值。

Description

一种不同长度拉森桩的PC工法桩围护结构
技术领域
本发明涉及土木工程技术领域，特别是涉及一种不同长度拉森桩的PC工法桩围护结构。
背景技术
P-C工法桩(钢管桩与拉森钢板桩组合)以其桩身刚度大、适用地层广、施工深度深、止水效果显著、环境污染少、成墙品质高及可回收等特点，在各类复杂环境的基坑工程中运用的越来越广泛。
传统P-C工法桩是通过在钢管桩之间设置与钢管桩等长的拉森钢板桩组合而成，钢管桩作为主要的受力结构，拉森钢板桩则主要用于防水、承担部分荷载及传递荷载至钢管桩。这样的P-C工法桩虽为大多数工程所采用，但这种做法并没有充分发挥桩土的作用机理，而造成一定的工程浪费。
发明内容
为克服目前常用的P-C工法桩支护结构存在资源浪费的缺点，本发明提出一种拉森钢板桩与钢管桩长度不等的P-C工法桩围护结构，充分利用桩土的相互作用原理，简化施工程序，合理调整钢管桩间距和拉森钢板桩长度及组合，在保证基坑安全的前提下做到文明施工，节约造价及缩短施工工期。
一种不同长度拉森桩的PC工法桩围护结构，包括钢管桩、拉森钢板桩与连接企口，所述钢管桩和所述拉森钢板桩通过所述连接企口连接在一起，通过所述连接企口将所述钢管桩与所述拉森钢板桩连接形成组合式围护结构，所述钢管桩与所述拉森钢板桩间隔分布，所述钢管桩与所述拉森钢板桩兼作为止水、挡土功能的围护结构，所述拉森钢板桩与所述钢管桩的长度不等，所述拉森钢板桩均匀分布于所述钢管桩之间，所述刚管桩与所述拉森钢板桩以一比一或一比多的方式均匀分布。
上述不同长度拉森桩的PC工法桩围护结构，其中，所述钢板桩的桩径不小于300mm。
上述不同长度拉森桩的PC工法桩围护结构，其中，所述拉森钢板桩的长度需满足围护结构抗弯控制及基坑防水的要求。
上述不同长度拉森桩的PC工法桩围护结构，其中，以满足所述拉森钢板桩范围内的抗弯强度为标准，将所述钢管桩与所述拉森钢板桩一比一均匀间隔布置，或一比多比例均匀分布。
上述不同长度拉森桩的PC工法桩围护结构，其中，所述钢管桩与所述拉森钢板桩通过所述连接企口组合成一个整体。
上述不同长度拉森桩的PC工法桩围护结构，其中，施工前，先现场标出所述钢管桩与所述拉森桩的位置，后根据场地选择合适沉桩机械，采用振动法交替施工所述钢管桩与所述拉森钢板桩。
上述不同长度拉森桩的PC工法桩围护结构，其中，沉桩时，控制下沉速度为1m/min，所述钢管桩在下沉过程中需保证垂直度，水平偏差不大于10mm，标高偏差不大于100mm。
本发明的有益效果是：与一般的排桩支护结构相比，使用拉森钢板桩与钢管桩长度不等的P-C工法桩具有桩身刚度大、止水效果好及施工周期短等优点，且充分发挥了桩土共同作用的机理，节约工程材料，有着显著的经济效果，解决了一些场地拉森钢板桩插入困难的问题，具有良好的推广应用价值。
附图说明
图1为PC工法桩围护结构的两种组合平面示意图；
图2为钢管桩与拉森钢板桩一比一组合示意图；
图3为钢管桩与拉森钢板桩一比二组合示意图，其他组合形式以此类推；
图4为悬臂桩基单点支撑桩弯矩分布示意图。
图中：1为钢管桩；2为连接企口；3为拉森钢板桩；4为基坑地面；5为地表；6为单点支撑；7为弯矩包络曲线。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
基于围护桩的施工工艺及桩土共同作用原理，无论是悬臂支护还是单层支点支护桩，围护桩的弯矩在桩底一定范围内总是随深度的增加而逐渐减小，如图4所示，图4中，4为基坑地面；5为地表；6为单点支撑；7为弯矩包络曲线。围护桩到达一定深度时已不再需要过多的桩体共同参与抵抗弯矩即可保证支护结构的整体稳定性。
为此，本发明提出一种拉森钢板桩与钢管桩长度不等的P-C工法桩围护结构，请参阅图1至图3，该P-C工法桩围护结构包括钢管桩1、拉森钢板桩3与连接企口2，所述钢管桩1和所述拉森钢板桩3通过所述连接企口2连接在一起，具体的，所述钢管桩1与所述拉森钢板桩3通过所述连接企口2组合成一个整体，通过所述连接企口2将所述钢管桩1与所述拉森钢板桩3连接形成组合式围护结构，所述钢管桩1与所述拉森钢板桩3间隔分布，所述钢管桩1与所述拉森钢板桩3兼作为止水、挡土功能的围护结构，所述拉森钢板桩3与所述钢管桩1的长度不等，所述拉森钢板桩3均匀分布于所述钢管桩1之间，所述刚管桩与所述拉森钢板桩3以一比一或一比多的方式均匀分布。
具体实施时，首先应设计一定数量的钢管桩1以保证基坑的整体稳定，钢管桩1直径可选用600mm，具体可根据实际管桩生产型号、当地规范及现场情况而定，但不应小于300mm。桩长以下方案设计，假定深层滑动面在桩底以下，按照满足深基坑整体稳定性要求选定，即采用圆弧滑动面条分法，满足计算式：
其中cik为第i个条分滑裂面处土体固结不排水剪粘聚力标准值，其中li为第i个条分滑裂面处弧长，q0为上覆均布荷载，bi为第i个条分宽度，ωi为第i个条分土重，θi为第i个条分滑裂面处中点切线与水平夹角，为土体内摩擦角，γk为整体滑动分项系数。
在钢管桩1之间布置长度较短的拉森钢板桩3，拉森钢板桩3均匀分布于钢管桩1之间，拉森钢板桩3长度以满足围护结构抗弯控制(即拉森钢板桩3桩底以下仅钢管桩1便可满足抗弯要求)及基坑防水的要求，弯矩的计算可采用《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-2012)附录B中的弹性支点法计算。刚管桩与拉森钢板桩3可以一比一均匀分布，也可一比多均匀分布(如图1、图2，图3所示)，一般以满足拉森钢板桩3范围内的抗弯强度为标准。验算围护结构水平位移及抗倾覆要求，若不满足水平位移及抗倾覆要求，可通过增设内支撑达到设计标准。
本发明钢管桩1和拉森钢板桩3采用预制加工而成，通过设置连接企口2将钢管桩1与拉森钢板桩3连接形成组合式围护结构(如图1所示)。P-C工法桩主要采用振动法，施工前根据待建工程具体工况，地质条件、周边环境条件、桩径等因素选择合适的沉桩机械。依据设计要求确定钢管桩1和拉森钢板桩3的沉桩位置，并在现场标出插入位置。沉桩时，钢管桩1和和拉森钢板桩3应交替沉桩，以保证钢管桩1与拉森钢板桩3企口搭接质量，均匀控制沉桩速度，一般控制下沉速度1m/min。钢管桩1在下沉过程中应采用措施保证桩的垂直度，水平偏差不大于10mm，标高偏差不大于100mm。
以某基坑工程为例，设计基坑开挖深度5.5m～8.25m，基坑开挖影响范围内土层分别为杂填土、黏土、淤泥质黏土和粉质粘土。经计算基坑围护结构采用长度为16m的φ630mm×14mm钢管桩1，和长度为10m的拉森钢板桩3一比一组合而成，顶部有一道支撑系统。首先进行场地平整，测量放样定位；再交替施工钢管桩1和拉森钢板桩3。围护结构施工完成后，开挖基坑，基坑开挖过程中全程监测钢管桩1变形，基坑开挖结束时测得桩体深层水平位移最大值为19.2mm，满足规范及安全要求，且施工过程中无渗水和流土现象。对比传统P-C工法桩，拉森钢板桩3的直径应采用16m。采用本发明所述的围护结构，每延米节约拉森钢板桩3长度为4.7m，共节约3458m，且避免了拉森钢板桩3入土困难的问题。
以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种不同长度拉森桩的PC工法桩围护结构，其特征在于，包括钢管桩、拉森钢板桩与连接企口，所述钢管桩和所述拉森钢板桩通过所述连接企口连接在一起，通过所述连接企口将所述钢管桩与所述拉森钢板桩连接形成组合式围护结构，所述钢管桩与所述拉森钢板桩间隔分布，所述钢管桩与所述拉森钢板桩兼作为止水、挡土功能的围护结构，所述拉森钢板桩与所述钢管桩的长度不等，所述拉森钢板桩均匀分布于所述钢管桩之间，所述刚管桩与所述拉森钢板桩以一比一或一比多的方式均匀分布。
2.根据权利要求1所述的不同长度拉森桩的PC工法桩围护结构，其特征在于，所述钢板桩的桩径不小于300mm。
3.根据权利要求1所述的不同长度拉森桩的PC工法桩围护结构，其特征在于，所述拉森钢板桩的长度需满足围护结构抗弯控制及基坑防水的要求。
4.根据权利要求1所述的不同长度拉森桩的PC工法桩围护结构，其特征在于，以满足所述拉森钢板桩范围内的抗弯强度为标准，将所述钢管桩与所述拉森钢板桩一比一均匀间隔布置，或一比多比例均匀分布。
5.根据权利要求1所述的不同长度拉森桩的PC工法桩围护结构，其特征在于，所述钢管桩与所述拉森钢板桩通过所述连接企口组合成一个整体。
6.根据权利要求1所述的不同长度拉森桩的PC工法桩围护结构，其特征在于，施工前，先现场标出所述钢管桩与所述拉森桩的位置，后根据场地选择合适沉桩机械，采用振动法交替施工所述钢管桩与所述拉森钢板桩。
7.根据权利要求6所述的不同长度拉森桩的PC工法桩围护结构，其特征在于，沉桩时，控制下沉速度为1m/min，所述钢管桩在下沉过程中需保证垂直度，水平偏差不大于10mm，标高偏差不大于100mm。
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