CN110578332B - 一种基坑支护结构的支护方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑工程施工技术领域，具体的说是一种基坑支护结构及支护方法，该支护结构包括工字钢；工字钢竖向插打在基坑边缘的土层中；工字钢上端靠近基坑一侧固连有导向套；导向套远离基坑一侧延伸方向向土层中钻掘的锚孔中设有锁套，锁套为弧形结构，增加锁套与土层的摩擦力；锁套中插有锚杆，锚杆位于导向套的一端通过螺纹连接有螺母，锚杆远离导向套的一端设有杆头；本发明通过弧形的钻孔配合锁套，增加了锁套与土层的摩擦力，进而使得锚杆稳定的为工字钢提供横向拉力，增加工字钢的稳定性，保障基坑内的施工安全。

Description

一种基坑支护结构的支护方法

技术领域

本发明属于建筑工程施工技术领域，具体的说是一种基坑支护结构的支护方法。

背景技术

基坑支护，是为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。

钢板桩和型钢桩作为现有深基坑支护技术各有其优缺点，钢板桩虽然有止水功能，施工周期短，但遇到孤石或卵石夹层则无法打入，适用地层有限，且打入深度有限；型钢桩容易打入，可穿透卵石夹层，打入深度大，可重复利用，施工周期短，但支护强度不足。,当基坑周围土层的含水量较高时，土体稳定性差，使用型钢桩进行基坑支护时容易造成横向剪切力过大，导致型钢桩有倾覆的威胁。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，解决型钢桩容易打入，可穿透卵石夹层，打入深度大，可重复利用，施工周期短，但支护强度不足。,当基坑周围土层的含水量较高时，土体稳定性差，使用型钢桩进行基坑支护时容易造成横向剪切力过大，导致型钢桩有倾覆的威胁的问题，本发明提出的一种基坑支护结构的支护方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种基坑支护结构的支护方法，包括工字钢；所述工字钢竖向插打在基坑边缘的土层中；所述工字钢上端靠近基坑一侧固连有导向套；所述导向套远离基坑一侧延伸方向向土层中钻掘的锚孔中设有锁套，锁套为弧形结构，增加锁套与土层的摩擦力；所述锁套中插有锚杆，锚杆位于导向套的一端通过螺纹连接有螺母，锚杆远离导向套的一端设有杆头；待锁套中灌注的高压混凝土凝固后锁紧螺母，为工字钢提供横向拉力，保证工字钢稳固支护基坑侧壁；工作时，使用打桩机将工字钢逐个依次插打入基坑边缘预定位置，形成连续的挡土墙，然后开挖挡土墙内侧的基坑，待基坑开挖到工字钢深度的三分之一处时，使用定向钻孔机沿导向套向挡土墙外侧的土层中钻出弧形的钻孔，然后将锁套和锚杆插入钻孔中，使用高压灌浆设备将混凝体打入锁套中，使得混凝土填满锁套与钻孔之间的间隙，待锁套内发的混凝土达到预定强度后，使用液压千斤顶张拉锚杆，待锚杆达到预定的张拉力后锁紧螺母，使得锚杆稳定的为工字钢提供横向拉力，增加工字钢的稳定性，保障基坑内的施工安全。

优选的，所述锁套上开设有一组溢出孔，溢出孔中镶嵌有堵头，堵头与溢出孔的连接强度沿靠近杆头的方向依次增高，向锁套内高压注浆时远离螺母一侧的堵头优先脱落，进一步保证灌浆的密实性；当锚杆和锁套插入钻孔中后，使用高压灌浆设备将混凝体打入锁套中，由于堵头与溢出孔的连接强度沿靠近杆头的方向依次增高，使得远离螺母一侧的堵头优先脱落，使得锁套中灌入的混凝土依次从锁套靠近锚杆的一端逐级向外灌注，较少混凝土中的空气残留，进一步增加混凝土与锁套和钻孔的连接强度，增加锚杆的抗拔力，进一步工字钢的稳定性，保障基坑内的施工安全。

优选的，所述锁套靠近杆头的一端连通有封闭的橡胶球，所述杆头位于橡胶球内部；通过向锁套内高压灌浆时使得橡胶球膨胀，进一步提高锚杆的抗拔力，提高锚杆对工字钢稳固能力；通过向锁套中灌注高压的混凝土，混凝土进入橡胶球中，使得橡胶球膨胀，橡胶球膨胀到极限后破裂，使得混凝土在在杆头位置形成膨胀球，进一步增加锚杆的抗拔力，进一步提高工字钢的横向拉力，增加工字钢的稳定性。

优选的，所述橡胶球内设有夹层，夹层中装有生石灰粉；生石灰粉用于在橡胶球破裂后与土层中的水分反应，稳固土层并增加土层对橡胶球的摩擦力，进一步提高锚杆对工字钢稳固能力；橡胶球在高压混凝土的压力下膨胀后破裂，释放出夹层中的生石灰粉，生石灰粉吸收土层中的水分后发生化学反应后膨胀，进一步增加杆头附近土层的密实性，同时减少力土层的含水量，进一步增加土层对锚杆和锁套的摩擦力，进一步提高工字钢的稳定性。

优选的，所述夹层外侧的橡胶层强度低于夹层内侧的橡胶层；使得夹层外侧的橡胶层优先涨破，释放生石灰粉，减少生石灰粉与锁套中的高压灌浆中的水分反应，进一步提高锚杆周围土层升温稳定性，从而提高锚杆对工字钢稳固能力；由于夹层外侧的橡胶层强度低于夹层内侧的橡胶层；使得夹层外侧的橡胶层优先涨破，释放生石灰粉，使得生石灰粉优先与橡胶球附近的土层中的水分反应，进一步减少土层中的含水量，增加土层的密实度，进一步增加土层对锚杆和锁套的摩擦力。

优选的，所述橡胶球与杆头之间固连有一组钢丝，钢丝处于松弛状态；当橡胶球破裂后钢丝被拉直，进一步增加杆头处灌浆并凝固的混凝土的强度，从而提高锚杆的抗拔强度，进一步提高锚杆对工字钢稳固能力；通过涨破的橡胶球张紧钢丝，使得钢丝伸直后停留在缓凝土中，进一步增加凝固后的混凝土的抗拉强度，从而增加锚杆的抗拔力，提高锚杆对工字钢的横向拉力，增加工字钢的稳定性，保障基坑内的施工安全。

一种基坑支护方法，该支护方法适用于权利要求1-6任意一项所述支护结构，其支护方法包括以下步骤：

S1：根据厂房正在使用的机械振动数据、上部荷载、作业面土层，进行基坑设计，确定型钢壁厚，型钢间距、排距、长度、锚索长度、直径及连接钢桁架杆件数据；

S2：根据地下水位、土层渗透系数设计注浆孔直径、深度、间距、注浆压力；

S3：将选定好的型钢按确定好的间距、排距压入土层，并用小型角钢焊接的钢桁架将打入地下的双排型钢连成整体；

S4：分层开挖，钻机分三层打入锚索，根据锚索注浆体龄期强度，进行开挖、张拉；

S5：随着锚索施工，进行桩间土压力注浆，固结桩间土，使土层变成水泥土体，阻止地下水涌入基坑。

本发明的有益效果如下：

1.本发明所述的一种基坑支护结构的支护方法，通过弧形的钻孔配合锁套，增加了锁套与土层的摩擦力，进而使得锚杆稳定的为工字钢提供横向拉力，增加工字钢的稳定性，保障基坑内的施工安全。

2.本发明所述的一种基坑支护结构的支护方法，通过橡胶球在高压混凝土的压力下膨胀后破裂，释放出夹层中的生石灰粉，生石灰粉吸收土层中的水分后发生化学反应后膨胀，进一步增加杆头附近土层的密实性，同时减少力土层的含水量，进一步增加土层对锚杆和锁套的摩擦力，进一步提高工字钢的稳定性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明中支护结构的立体图；

图2是本发明中支护结构的剖视图；

图3是图2中A处局部放大图；

图4是本发明中支护方法的流程图；

图中：工字钢1、导向套2、锁套3、锚杆4、螺母5、杆头6、溢出孔7、堵头8、橡胶球9、夹层10、钢丝11。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图4所示，本发明所述的一种基坑支护结构的支护方法，包括工字钢1；所述工字钢1竖向插打在基坑边缘的土层中；所述工字钢1上端靠近基坑一侧固连有导向套2；所述导向套2远离基坑一侧延伸方向向土层中钻掘的锚孔中设有锁套3，锁套3为弧形结构，增加锁套3与土层的摩擦力；所述锁套3中插有锚杆4，锚杆4位于导向套2的一端通过螺纹连接有螺母5，锚杆4远离导向套2的一端设有杆头6；待锁套3中灌注的高压混凝土凝固后锁紧螺母5，为工字钢1提供横向拉力，保证工字钢1稳固支护基坑侧壁；工作时，使用打桩机将工字钢1逐个依次插打入基坑边缘预定位置，形成连续的挡土墙，然后开挖挡土墙内侧的基坑，待基坑开挖到工字钢1深度的三分之一处时，使用定向钻孔机沿导向套2向挡土墙外侧的土层中钻出弧形的钻孔，然后将锁套3和锚杆4插入钻孔中，使用高压灌浆设备将混凝体打入锁套3中，使得混凝土填满锁套3与钻孔之间的间隙，待锁套3内发的混凝土达到预定强度后，使用液压千斤顶张拉锚杆4，待锚杆4达到预定的张拉力后锁紧螺母5，使得锚杆4稳定的为工字钢1提供横向拉力，增加工字钢1的稳定性，保障基坑内的施工安全。

作为本发明的一种实施方式，所述锁套3上开设有一组溢出孔7，溢出孔7中镶嵌有堵头8，堵头8与溢出孔7的连接强度沿靠近杆头6的方向依次增高，向锁套3内高压注浆时远离螺母5一侧的堵头8优先脱落，进一步保证灌浆的密实性；当锚杆4和锁套3插入钻孔中后，使用高压灌浆设备将混凝体打入锁套3中，由于堵头8与溢出孔7的连接强度沿靠近杆头6的方向依次增高，使得远离螺母5一侧的堵头8优先脱落，使得锁套3中灌入的混凝土依次从锁套3靠近锚杆4的一端逐级向外灌注，较少混凝土中的空气残留，进一步增加混凝土与锁套3和钻孔的连接强度，增加锚杆4的抗拔力，进一步工字钢1的稳定性，保障基坑内的施工安全。

作为本发明的一种实施方式，所述锁套3靠近杆头6的一端连通有封闭的橡胶球9，所述杆头6位于橡胶球9内部；通过向锁套3内高压灌浆时使得橡胶球9膨胀，进一步提高锚杆4的抗拔力，提高锚杆4对工字钢1稳固能力；通过向锁套3中灌注高压的混凝土，混凝土进入橡胶球9中，使得橡胶球9膨胀，橡胶球9膨胀到极限后破裂，使得混凝土在在杆头6位置形成膨胀球，进一步增加锚杆4的抗拔力，进一步提高工字钢1的横向拉力，增加工字钢1的稳定性。

作为本发明的一种实施方式，所述橡胶球9内设有夹层10，夹层10中装有生石灰粉；生石灰粉用于在橡胶球9破裂后与土层中的水分反应，稳固土层并增加土层对橡胶球9的摩擦力，进一步提高锚杆4对工字钢1稳固能力；橡胶球9在高压混凝土的压力下膨胀后破裂，释放出夹层10中的生石灰粉，生石灰粉吸收土层中的水分后发生化学反应后膨胀，进一步增加杆头6附近土层的密实性，同时减少力土层的含水量，进一步增加土层对锚杆4和锁套3的摩擦力，进一步提高工字钢1的稳定性。

作为本发明的一种实施方式，所述夹层10外侧的橡胶层强度低于夹层10内侧的橡胶层；使得夹层10外侧的橡胶层优先涨破，释放生石灰粉，减少生石灰粉与锁套3中的高压灌浆中的水分反应，进一步提高锚杆4周围土层升温稳定性，从而提高锚杆4对工字钢1稳固能力；由于夹层10外侧的橡胶层强度低于夹层10内侧的橡胶层；使得夹层10外侧的橡胶层优先涨破，释放生石灰粉，使得生石灰粉优先与橡胶球9附近的土层中的水分反应，进一步减少土层中的含水量，增加土层的密实度，进一步增加土层对锚杆4和锁套3的摩擦力。

作为本发明的一种实施方式，所述橡胶球9与杆头6之间固连有一组钢丝11，钢丝11处于松弛状态；当橡胶球9破裂后钢丝11被拉直，进一步增加杆头6处灌浆并凝固的混凝土的强度，从而提高锚杆4的抗拔强度，进一步提高锚杆4对工字钢1稳固能力；通过涨破的橡胶球9张紧钢丝11，使得钢丝11伸直后停留在缓凝土中，进一步增加凝固后的混凝土的抗拉强度，从而增加锚杆4的抗拔力，提高锚杆4对工字钢1的横向拉力，增加工字钢1的稳定性，保障基坑内的施工安全。

一种基坑支护方法，该支护方法适用于权利要求1-6任意一项所述支护结构，其支护方法包括以下步骤：

S1：根据厂房正在使用的机械振动数据、上部荷载、作业面土层，进行基坑设计，确定型钢壁厚，型钢间距、排距、长度、锚索长度、直径及连接钢桁架杆件数据；

S2：根据地下水位、土层渗透系数设计注浆孔直径、深度、间距、注浆压力；

S3：将选定好的型钢按确定好的间距、排距压入土层，并用小型角钢焊接的钢桁架将打入地下的双排型钢连成整体；

S4：分层开挖，钻机分三层打入锚索，根据锚索注浆体龄期强度，进行开挖、张拉；

S5：随着锚索施工，进行桩间土压力注浆，固结桩间土，使土层变成水泥土体，阻止地下水涌入基坑。

工作时，使用打桩机将工字钢1逐个依次插打入基坑边缘预定位置，形成连续的挡土墙，然后开挖挡土墙内侧的基坑，待基坑开挖到工字钢1深度的三分之一处时，使用定向钻孔机沿导向套2向挡土墙外侧的土层中钻出弧形的钻孔，然后将锁套3和锚杆4插入钻孔中，使用高压灌浆设备将混凝体打入锁套3中，使得混凝土填满锁套3与钻孔之间的间隙，待锁套3内发的混凝土达到预定强度后，使用液压千斤顶张拉锚杆4，待锚杆4达到预定的张拉力后锁紧螺母5，使得锚杆4稳定的为工字钢1提供横向拉力，增加工字钢1的稳定性，保障基坑内的施工安全；当锚杆4和锁套3插入钻孔中后，使用高压灌浆设备将混凝体打入锁套3中，由于堵头8与溢出孔7的连接强度沿靠近杆头6的方向依次增高，使得远离螺母5一侧的堵头8优先脱落，使得锁套3中灌入的混凝土依次从锁套3靠近锚杆4的一端逐级向外灌注，较少混凝土中的空气残留，进一步增加混凝土与锁套3和钻孔的连接强度，增加锚杆4的抗拔力，进一步工字钢1的稳定性，保障基坑内的施工安全；通过向锁套3中灌注高压的混凝土，混凝土进入橡胶球9中，使得橡胶球9膨胀，橡胶球9膨胀到极限后破裂，使得混凝土在在杆头6位置形成膨胀球，进一步增加锚杆4的抗拔力，进一步提高工字钢1的横向拉力，增加工字钢1的稳定性；橡胶球9在高压混凝土的压力下膨胀后破裂，释放出夹层10中的生石灰粉，生石灰粉吸收土层中的水分后发生化学反应后膨胀，进一步增加杆头6附近土层的密实性，同时减少力土层的含水量，进一步增加土层对锚杆4和锁套3的摩擦力，进一步提高工字钢1的稳定性；由于夹层10外侧的橡胶层强度低于夹层10内侧的橡胶层；使得夹层10外侧的橡胶层优先涨破，释放生石灰粉，使得生石灰粉优先与橡胶球9附近的土层中的水分反应，进一步减少土层中的含水量，增加土层的密实度，进一步增加土层对锚杆4和锁套3的摩擦力；通过涨破的橡胶球9张紧钢丝11，使得钢丝11伸直后停留在缓凝土中，进一步增加凝固后的混凝土的抗拉强度，从而增加锚杆4的抗拔力，提高锚杆4对工字钢1的横向拉力，增加工字钢1的稳定性，保障基坑内的施工安全。

上述前、后、左、右、上、下均以说明书附图中的图2为基准，按照人物观察视角为标准，装置面对观察者的一面定义为前，观察者左侧定义为左，依次类推。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种基坑支护结构的支护方法，其特征在于：所述基坑支护结构包括工字钢(1)；所述工字钢(1)竖向插打在基坑边缘的土层中；所述工字钢(1)上端靠近基坑一侧固连有导向套(2)；所述导向套(2)远离基坑一侧延伸方向向土层中钻掘的锚孔中设有锁套(3)，锁套(3)为弧形结构，增加锁套(3)与土层的摩擦力；所述锁套(3)中插有锚杆(4)，锚杆(4)位于导向套(2)的一端通过螺纹连接有螺母(5)，锚杆(4)远离导向套(2)的一端设有杆头(6)；待锁套(3)中灌注的高压混凝土凝固后锁紧螺母(5)，为工字钢(1)提供横向拉力，保证工字钢(1)稳固支护基坑侧壁；

所述锁套(3)上开设有一组溢出孔(7)，溢出孔(7)中镶嵌有堵头(8)，堵头(8)与溢出孔(7)的连接强度沿靠近杆头(6)的方向依次增高，向锁套(3)内高压注浆时远离螺母(5)一侧的堵头(8)优先脱落，进一步保证灌浆的密实性；

所述锁套(3)靠近杆头(6)的一端连通有封闭的橡胶球(9)，所述杆头(6)位于橡胶球(9)内部；通过向锁套(3)内高压灌浆时使得橡胶球(9)膨胀，进一步提高锚杆(4)的抗拔力，提高锚杆(4)对工字钢(1)稳固能力；

所述橡胶球(9)内设有夹层(10)，夹层(10)中装有生石灰粉；生石灰粉用于在橡胶球(9)破裂后与土层中的水分反应，稳固土层并增加土层对橡胶球(9)的摩擦力，进一步提高锚杆(4)对工字钢(1)稳固能力；

所述支护方法包括以下步骤：

S1：根据厂房正在使用的机械振动数据、上部荷载、作业面土层，进行基坑设计，确定型钢壁厚，型钢间距、排距、长度、锚索长度、直径及连接钢桁架杆件数据；

S2：根据地下水位、土层渗透系数设计注浆孔直径、深度、间距、注浆压力；

S3：将选定好的型钢按确定好的间距、排距压入土层，并用小型角钢焊接的钢桁架将打入地下的双排型钢连成整体；

S4：分层开挖，钻机分三层打入锚索，根据锚索注浆体龄期强度，进行开挖、张拉；

S5：随着锚索施工，进行桩间土压力注浆，固结桩间土，使土层变成水泥土体，阻止地下水涌入基坑。

2.根据权利要求1所述的一种基坑支护结构的支护方法，其特征在于：所述夹层(10)外侧的橡胶层强度低于夹层(10)内侧的橡胶层；使得夹层(10)外侧的橡胶层优先涨破，释放生石灰粉，减少生石灰粉与锁套(3)中的高压灌浆中的水分反应，进一步提高锚杆(4)周围土层升温稳定性，从而提高锚杆(4)对工字钢(1)稳固能力。

3.根据权利要求1所述的一种基坑支护结构的支护方法，其特征在于：所述橡胶球(9)与杆头(6)之间固连有一组钢丝(11)，钢丝(11)处于松弛状态；当橡胶球(9)破裂后钢丝(11)被拉直，进一步增加杆头(6)处灌浆并凝固的混凝土的强度，从而提高锚杆(4)的抗拔强度，进一步提高锚杆(4)对工字钢(1)稳固能力。

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