CN110820764A - 一种三维刚性基坑支护结构的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维刚性基坑支护结构的施工方法，三维刚性基坑支护结构包括前排护壁桩和后排竖向预应力锚杆，前排护壁桩设于基坑坑壁处，后排竖向预应力锚杆与前排护壁桩纵向平行分布，前排护壁桩顶部连接有前排护壁桩冠梁，后排竖向预应力锚杆上部连接有后排竖锚纵梁，前排护壁桩冠梁和后排竖锚纵梁之间连接有悬臂梁，前排护壁桩冠梁、后排竖锚纵梁和悬臂梁浇筑为整体。本发明增加支护体系稳定性能及抗倾覆能力；能够控制坑壁侧向变形；可防止发生群锚效应。适用于基坑毗邻地铁隧道、地铁枢纽站或地下管廊等特殊环境，其工期短，造价低，耗材少，施工便捷，解决了传统双排桩结构存在的成本高，工期长的问题，具有良好的社会效益和经济效益。

Description

一种三维刚性基坑支护结构的施工方法

技术领域

本发明属于基坑支护技术领域，具体涉及一种三维刚性基坑支护结构的施工方法，主要适用于基坑毗邻建(构)筑物无法施工的情况。

背景技术

随着我国基础设施建设的快速发展，城市兴建了大量的地下铁路、管廊等公共性建(构)筑物。由于拟建建筑毗邻地铁隧道、地铁枢纽站或地下管廊，基坑施工时，传统的土钉、锚杆等支护结构在无法正常施作，只能采用内支撑或双排桩支护结构。

但是，内支撑和双排桩支护结构在实际工程中具有很大的局限性。内支撑支护结构操作空间小，不利于大型机械设备施工，拆撑时易发生危险且材料浪费严重。双排桩支护结构造价高、工序繁琐，尤其对于存在毗邻建(构)筑物时，机械钻机无法完成后排桩成孔工作。

发明内容

本发明提供一种三维刚性基坑支护结构的施工方法，以解决基坑存在毗邻建(构)筑物时，传统基坑支护方法施工困难，造价高，工期长，工序复杂的技术问题。

本发明的技术方案如下：

一种三维刚性基坑支护结构的施工方法，所述的三维刚性基坑支护结构包括前排护壁桩和后排竖向预应力锚杆，前排护壁桩设于基坑坑壁处，所述后排竖向预应力锚杆与前排护壁桩纵向平行分布，前排护壁桩顶部连接有前排护壁桩冠梁，后排竖向预应力锚杆上部连接有后排竖锚纵梁，前排护壁桩冠梁和后排竖锚纵梁之间连接有悬臂梁，且前排护壁桩冠梁、后排竖锚纵梁和悬臂梁浇筑为整体，后排竖向预应力锚杆的外端与锚具固定；

所述施工方法包括下步骤：

A、确定并标注前排护壁桩桩位，后排竖向预应力锚杆钻孔孔位；

B、前排护壁桩成孔，孔内下放钢筋笼并灌注混凝土，形成前排护壁桩；

C、后排竖向预应力锚杆成孔，孔内安装后排竖向预应力锚杆并灌注砂浆；

D、待前排护壁桩桩身混凝土、后排竖向预应力锚杆砂浆达到指定强度后，整体浇筑钢筋混凝土结构的前排护壁桩冠梁、悬臂梁和后排竖锚纵梁；

E、待前排护壁桩冠梁、悬臂梁、后排竖锚纵梁达到指定强度后，对后排竖向预应力锚杆进行预应力张拉、锁定；

F、土方开挖至坑底标高。

优选所述悬臂梁有若干个，悬臂梁上设有中排斜向预应力锚杆，中排斜向预应力锚杆外端与锚具固定，中排斜向预应力锚杆的轴向与垂直面之间的夹角为3°～30°，且最大倾斜角度不触碰毗邻建(构)筑物；所述步骤A中还包括确定中排斜向预应力锚杆钻孔孔位；所述步骤C中还包括中排斜向预应力锚杆成孔，孔内安装中排斜向预应力锚杆并灌注砂浆，步骤D中还包括对中排斜向预应力锚杆进行预应力张拉、锁定。

优选前排护壁桩的间距为1.2m～2.5m，后排竖向预应力锚杆的间距为1.0m～3.0m。

优选中排斜向预应力锚杆与后排竖向预应力锚杆呈梅花形交错布置。

优选中排斜向预应力锚杆位于悬臂梁中部。

优选前排护壁桩成孔可采用机械钻孔、人力挖掘等方式成孔，孔径为0.6m～2.0m。

后排竖向预应力锚杆和排斜向预应力锚杆可根据不同地质条件采用长螺旋钻进、回旋钻进、冲击回旋钻进或高压旋喷钻进等钻孔方式，孔径为0.1m～0.2m。

后排竖向预应力锚杆和中排斜向预应力锚杆注浆采用常规注浆、二次压力注浆、二次压力劈裂注浆等注浆方式。

后排竖向预应力锚杆和中排斜向预应力锚杆锚固于稳定地层。

所述后排竖向预应力锚杆和中排斜向预应力锚杆可以是拉力型锚杆、拉力分散型锚杆、压力型锚杆、压力分散型锚杆、拉压复合型锚杆或不同类型的组合型锚杆。

优选前排护壁桩冠梁、悬臂梁、后排竖向纵梁的梁高为0.5m～1.0m。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明与现有方案相比，主要适用于基坑毗邻建(构)筑物无法施工的情况，例如周边存在地铁车站等建筑。本发明中预应力锚杆与悬臂梁相结合产生顺时针力偶用以抵抗桩身在主动土压力作用下产生的倾覆力偶,同时前排护壁桩冠梁、悬臂梁、后排竖锚纵梁采用整体浇筑等方法将其浇筑为一个整体，能够达到更好的弯矩传递效果，有效增强基坑支护体系的抗倾覆能力。本发明的中排斜向预应力锚杆通过悬臂梁、冠梁对护壁桩顶施加水平力，能够增加基坑支护体系的抗水平变形能力。本发明通过对中排斜向预应力锚杆与后排竖向预应力锚杆组合以及特殊的布置形式，增大了锚杆间距，可有效避免因发生群锚效应而造成锚杆失效。中排斜向预应力锚杆、后排竖向预应力锚杆施工采用小型钻孔设备即可完成操作，占用空间小，施工便捷，对毗邻建(构)筑物的扰动微乎其微。后排竖锚纵梁的设置可加强支护体系的整体性能，单一锚杆的失效不会对整个支护体系造成影响。本发明提供的全新支护体系在预应力作用下处于主动受力状态，具备较好的控制变形能力，调整中排斜向预应力锚杆的预应力即可调整坑壁侧向变形。本发明方法简单，可缩短工期，降低造价，增加工作效率，具有广泛的实用性和推广性，重要的是解决了毗邻地下建(构)筑物的基坑支护的难题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明立面结构示意图。

图2为本发明前排护壁桩与后排竖向预应力锚杆连接示意图。

其中，图中各附图标记：

1-前排护壁桩、2-前排护壁桩冠梁、3-中排斜向预应力锚杆、4-后排竖向预应力锚杆、5-后排竖锚纵梁、6-悬臂梁、7-垫板、8-锚具

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，对本发明的具体实施方式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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要理解的是，术语“长度”、“宽°”、“上”、“下”、“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的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1

如图1-2所示，一种三维刚性基坑支护结构，包括前排护壁桩1、中排斜向预应力锚杆3和后排竖向预应力锚杆4，前排护壁桩1设于基坑坑壁处，所述后排竖向预应力锚杆4与前排护壁桩1纵向平行分布，前排护壁桩1顶部连接有前排护壁桩冠梁2，后排竖向预应力锚杆4上部连接有后排竖锚纵梁5，前排护壁桩冠梁2和后排竖锚纵梁5之间连接有悬臂梁6，且前排护壁桩冠梁2、后排竖锚纵梁5和悬臂梁6浇筑为整体，后排竖向预应力锚杆4的外端与锚具8固定；悬臂梁6中间设有中排斜向预应力锚杆3，中排斜向预应力锚杆3外端与锚具8固定，中排斜向预应力锚杆3的轴向与垂直面之间的夹角为3°～30°，且最大倾斜角度不触碰毗邻建(构)筑物，中排斜向预应力锚杆3位于悬臂梁6中间部位，与后排竖向预应力锚杆4呈梅花形交错布置。

所述施工方法包括下步骤：

A、测量放线，准备工作面，测量并标注前排护壁桩1桩位、中排斜向预应力锚杆3钻孔孔位和后排竖向预应力锚杆4钻孔孔位；

B、采用机械钻孔、人力挖掘等方式进行前排护壁桩成孔，孔径为0.6m～2.0m，孔内下放钢筋笼并灌注混凝土，形成前排护壁桩1，前排护壁桩1间距为1.2m～2.5m；如处于软土底层时，前排护壁桩钻孔前可埋设护筒，护筒长度可为2m～4m，护筒直径略大于前排护壁桩内径，钻孔过程中，应保证钻机稳定，防止因晃动造成偏差，钢筋笼尺寸偏差尚应满足设计与规范的要求，安放时要对准孔位；

C、中排斜向预应力锚杆成孔，孔内安装中排斜向预应力锚杆3并灌注砂浆；后排竖向预应力锚杆成孔，孔内安装后排竖向预应力锚杆4并灌注砂浆；中排斜向预应力锚杆3和后排竖向预应力锚杆4可根据不同地质条件采用长螺旋钻进、回旋钻进、冲击回旋钻进或高压旋喷钻进等钻孔方式，孔径为0.1m～0.2m；中排斜向预应力锚杆3和后排竖向预应力锚杆4注浆可采用常规注浆、二次压力注浆、二次压力劈裂注浆等注浆方式；后排竖向预应力锚杆间距为1.0m～3.0m；

D、待前排护壁桩1桩身混凝土、中排斜向预应力锚杆3砂浆和后排竖向预应力锚杆4砂浆达到指定强度后，整体浇筑钢筋混凝土结构的前排护壁桩冠梁2、悬臂梁6和后排竖锚纵梁5；前排护壁桩冠梁2、悬臂梁6、后排竖锚纵梁5钢筋绑扎时，要相互搭接；前排护壁桩冠梁2、悬臂梁6、后排竖向纵梁5的梁高为0.5m～1.0m；

E、待前排护壁桩冠梁2、悬臂梁6、后排竖锚纵梁5达到指定强度后，对中排斜向预应力锚杆3及后排竖向预应力锚杆4进行预应力张拉、锁定；锁定时的中排斜向预应力锚杆3和后排竖向预应力锚杆4的拉力应为锁定值的110％～115％；

F、土方开挖至坑底标高。

中排竖向预应力锚杆3、后排竖向预应力锚杆4可以是拉力型锚杆、拉力分散型锚杆、压力型锚杆、压力分散型锚杆、拉压复合型锚杆或不同类型的组合型锚杆。后排竖向预应力锚杆4和中排斜向预应力锚杆3锚固于稳定地层。

锚具8和后排竖锚纵梁5之间设有垫板7；锚具8和悬臂梁6之间设有垫板7。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不出以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何细微修改、等同替换和改进，均应包括在本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种三维刚性基坑支护结构的施工方法，其特征在于：所述三维刚性基坑支护结构包括前排护壁桩(1)和后排竖向预应力锚杆(4)，前排护壁桩(1)设于基坑坑壁处，所述后排竖向预应力锚杆(4)与前排护壁桩(1)纵向平行分布，前排护壁桩(1)顶部连接有前排护壁桩冠梁(2)，后排竖向预应力锚杆(4)上部连接有后排竖锚纵梁(5)，前排护壁桩冠梁(2)和后排竖锚纵梁(5)之间连接有悬臂梁(6)，且前排护壁桩冠梁(2)、后排竖锚纵梁(5)和悬臂(6)梁浇筑为整体，后排竖向预应力锚杆(4)的外端与锚具(8)固定；

所述施工方法包括下步骤：

A、确定并标注前排护壁桩(1)桩位，后排竖向预应力锚杆(4)钻孔孔位；

B、前排护壁桩成孔，孔内下放钢筋笼并灌注混凝土，形成前排护壁桩(1)；

C、后排竖向预应力锚杆成孔，孔内安装后排竖向预应力锚杆(4)并灌注砂浆；

D、待前排护壁桩(1)桩身混凝土、后排竖向预应力锚杆(4)砂浆达到指定强度后，整体浇筑钢筋混凝土结构的前排护壁桩冠梁(2)、悬臂梁(6)和后排竖锚纵梁(5)；

E、待前排护壁桩冠梁(2)、悬臂梁(6)和后排竖锚纵梁(5)达到指定强度后，对后排竖向预应力锚杆(4)进行预应力张拉、锁定；

F、土方开挖至坑底标高。

2.如权利要求1所述的一种三维刚性基坑支护结构的施工方法，其特征在于：所述悬臂梁(6)有若干个，悬臂梁(6)上设有中排斜向预应力锚杆(3)，中排斜向预应力锚杆(3)外端与锚具(8)固定，中排斜向预应力锚杆(3)的轴向与垂直面之间的夹角为3°～30°；所述步骤A中还包括确定中排斜向预应力锚杆钻孔孔位；所述步骤C中还包括中排斜向预应力锚杆成孔，孔内安装中排斜向预应力锚杆(3)并灌注砂浆；步骤D中还包括对中排斜向预应力锚杆(3)进行预应力张拉、锁定。

3.如权利要求1或2所述的一种三维刚性基坑支护结构的施工方法，其特征在于：前排护壁桩(1)的间距为1.2m～2.5m；后排竖向预应力锚杆(3)的间距为1.0m～3.0m。

4.如权利要求2所述的一种三维刚性基坑支护结构的施工方法，其特征在于：后排竖向预应力锚杆(4)与中排斜向预应力锚杆(3)呈梅花形交错布置。

5.如权利要求2或4所述的一种三维刚性基坑支护结构的施工方法，其特征在于：中排斜向预应力锚杆(3)位于悬臂梁(6)的中间。

6.如权利要求1所述的一种三维刚性基坑支护结构的施工方法，其特征在于：前排护壁桩冠梁(1)、悬臂梁(6)和后排竖向纵梁(5)的梁高为0.5m～1.0m。

7.如权利要求2所述的一种三维刚性基坑支护结构的施工方法，其特征在于：后排竖向预应力锚杆(4)和中排斜向预应力锚杆(3)锚固于稳定地层。

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