CN110939139A - 基于桩后异型挡墙刚性接触的桩板墙结构及其构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于桩后异型挡墙刚性接触的桩板墙结构及其构建方法，所述桩板墙结构包括围护桩和异型挡墙；围护桩为圆柱形截面，沿基坑边缘间隔设置，异型挡墙位于相邻围护桩之间；异型挡墙截面外宽内窄，左右两侧为内凹的圆弧面并与围护桩的外壁密贴。本发明利用异型挡墙与围护桩之间的圆弧形密贴刚性接触，将地层水平荷载对应的常规围护桩与桩间挡墙之间的水平剪力，转化为垂直于圆弧面的轴力，有效改善了常规植筋方式导致围护桩与挡墙之间连接薄弱、无法有效承担地层水平向剪力的缺点，具有受力清晰、设计简单、成本低且工艺简便等优势，可为基坑工程稳定性设计提供借鉴参考。

Description

基于桩后异型挡墙刚性接触的桩板墙结构及其构建方法

技术领域

本发明属于地下工程技术领域，具体涉及一种基于桩后异型挡墙刚性接触的桩板墙结构及其构建方法。

背景技术

随着经济的快速发展，为引导城市合理布局和有序开发，充分利用地下资源为城市发展提供广阔的延伸空间，近年来地下空间逐步向大埋深、大空间方向发展，各种紧邻或密贴重要建（构）筑物的基坑工程越来越多，对基坑围护结构承载能力与环境保护的要求越来越苛刻。

基坑工程常因围护桩之间土体局部坍塌、渗漏而影响基坑的稳定性，尤其在基坑深度较大、基坑平面较为不规则的情况下较容易出现，经常导致围护桩背后局部掏空或疏松，引起土体的变形或局部坍塌，进而危及基坑周边环境安全。近年来，随着城市建设速度进一步加快，体型复杂的大埋深地下空间结构日渐增多，尤其是随着基于轨道交通的站城一体化（或TOD）的发展，城市轨道交通多线换乘车站、各类穿越既有线工程或帮接建设等情况越来越普遍，各类紧邻重要建（构）筑物的复杂基坑工程不断涌现，基坑围护桩间土体的稳定能力在一定程度上制约了大型复杂基坑的安全，在某些条件下甚至成为了地下工程设计的控制性因素。桩间土体的稳定与防渗漏措施合理与否，直接关系到基坑工程的安全，不合理的桩间土体处理措施将会造成巨大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于桩后异型挡墙刚性接触的桩板墙结构及其构建方法，于基坑围护桩之间施作异型挡墙与向基坑内侧的凸脚，凸脚与桩间异型挡墙整体浇筑，利用异型挡墙与围护桩之间的圆弧形刚性接触，将地层荷载引起的围护桩与桩间挡墙的水平向剪力，转化为沿着圆弧面的轴向压力，提高异型挡墙与围护桩之间的咬合能力与基坑整体抵抗水平荷载的能力，提高基坑工程的整体稳定性，满足各类复杂地下工程的建设需要。

本发明所采用的技术方案为：

基于桩后异型挡墙刚性接触的桩板墙结构，其特征在于：

所述桩板墙结构包括围护桩和异型挡墙；

围护桩采用圆柱形截面，沿基坑边缘间隔设置，异型挡墙位于相邻围护桩之间；异型挡墙内外侧均为竖直的平面，且外宽内窄，左右两侧为内凹的圆弧面并与围护桩外壁密贴。

异型挡墙内外侧边长方向与围护桩的中心连线平行，异型挡墙的内侧面位于围护桩中心连线的内侧，异型挡墙的外侧面与围护桩外侧壁相切。

异型挡墙底部设置有向基坑内弯折的挡墙凸脚，挡墙凸脚水平并与异型挡墙垂直，挡墙凸脚与异型挡墙底部连为整体。

异型挡墙的挡墙凸脚位于基坑底面以下，挡墙凸脚的顶面与基坑底线齐平。

异型挡墙与围护桩之间为刚性接触，接触面为圆弧形。

相邻围护桩之间的间距不大于两倍桩径。

围护桩、异型挡墙与墙底凸脚均采用钢筋混凝土结构。

基于桩后异型挡墙刚性接触的桩板墙结构的构建方法，其特征在于：

包括以下步骤：

步骤一：平整场地并打设降水井进行基坑降水，按既定顺序施做基坑的围护桩，施做桩顶冠梁，开挖基坑，基坑开挖至一定深度时，将相邻围护桩间土体分段掏槽挖除，视地层稳定情况及时喷混，随后立模、放钢筋笼、浇筑异型挡墙混凝土；

步骤二：异型挡墙位置地层开挖施工，采用间隔跳挖方式，根据地层稳定情况与基坑分层开挖深度，异型挡墙沿深度方向每次施做高度不超过2-3m，与基坑开挖深度进尺保持一致；

步骤三：在异型挡墙浇筑完成后，如异型挡墙内边长小于桩间距，则在挡墙表面及时采用网喷混凝土处理，确保基坑围护结构内表面平顺；

步骤四：基坑开挖过程中，随着异型挡墙的浇筑，边开挖边架设相应位置内支撑，直至基坑坑底；

步骤五：沿着围护桩内侧继续拉槽开挖，具体拉槽平面尺寸与深度根据挡墙凸脚尺寸定，将挡墙凸脚与最后一模异型挡墙整体浇筑；

步骤六：施作基坑底部素混凝土垫层，垫层顶部覆盖挡墙凸脚，随后敷设防水层及细石混凝土保护层，浇筑主体结构；最后进行主体结构顶板上方回填与地表恢复施工。

在异型挡墙浇筑期间采用预埋注浆管，视地层超挖与喷混情况，及时进行异型挡墙背后回填注浆处理，确保异型挡墙背后地层密实。

本发明具有以下优点：

本发明提供了一种新型的桩板墙结构体系，丰富了现有的基坑围护结构设计方法。基坑围护桩为常规钻孔灌注桩，施工工艺成熟，所涉及的成孔打桩设备及其他辅助设施均为常规机械设备；异型挡墙、挡墙底部向基坑内侧的凸脚、挡墙背侧回填注浆所采用的钢筋、防水混凝土、模板与浆液等均为常规材料，其设计尺寸为常规类型，简单易作。挡墙底部向基坑内侧的凸脚的尺寸及埋深可根据基坑稳定性要求及施工因素灵活布置于基坑底部一定深度处，有效解决了传统基坑围护桩间通过植筋方式进行连接，存在桩间土体稳定性差、基坑抗渗漏能力不足，基坑稳定性难以保障，经济技术效益显著。

与基坑围护桩圆弧形刚性接触的异型挡墙、挡墙底部向基坑内侧的凸脚，与基坑围护桩一起形成了整体抵抗地层水平荷载的结构墙，实现了围护桩与桩间挡墙共同受力，极大地提高了基坑围护结构侧向刚度，减小了基坑的潜在变形风险。本发明具有较高的经济效益和社会效益，在城市轨道交通、市政公路、民用建筑等地下结构工程中有广泛的应用前景。

附图说明

图1为异型桩板墙结构支护平面布置图。

图2为基坑支护剖面图。

图3为异型桩板墙结构支护正视图。

图4为异型桩板墙结构大样图。

图中，1-围护桩，2-异型挡墙，3-挡墙凸脚，4-基坑外侧地层，5-基坑内侧，6-基坑底线，7-预埋注浆管。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

本发明涉及一种基于桩后异型挡墙刚性接触的桩板墙结构，所述桩板墙结构包括围护桩1和异型挡墙2；围护桩1采用圆柱形截面，沿基坑边缘按一定间距设置，异型挡墙2位于相邻围护桩1之间；异型挡墙2内外侧均为竖直的平面，一般呈外宽内窄，左右两侧为内凹的圆弧面并与围护桩1的外壁密贴。

异型挡墙2的内外两侧边长方向与与围护桩1的中心连线平行，异型挡墙2的内侧面位于围护桩1中心连线的内侧，异型挡墙2的外侧面与围护桩1外侧壁相切。

异型挡墙2底部设置有向基坑内弯折的挡墙凸脚3，挡墙凸脚3水平设置并与异型挡墙2垂直。异型挡墙2的挡墙凸脚3位于基坑底面以下，挡墙凸脚3的顶面与基坑底线6齐平。异型挡墙2与挡墙凸脚3底部连为整体，共同受力。

异型挡墙2与围护桩1之间为圆弧形刚性接触。相邻围护桩1之间的间距不大于两倍桩径。围护桩1、异型挡墙2与挡墙凸脚3均采用钢筋混凝土结构。

上述基于桩后异型挡墙刚性接触的桩板墙结构的构建方法，包括以下步骤：

步骤一：平整场地并打设降水井进行基坑降水，按既定顺序施做基坑的围护桩1，施做桩顶冠梁，开挖基坑，基坑开挖至一定深度时，将相邻围护桩1间土体分段掏槽挖除，视地层稳定情况及时喷混，随后立模、放钢筋笼、浇筑异型挡墙2混凝土；

步骤二：异型挡墙2位置地层开挖施工采用间隔跳挖方式，根据地层稳定情况与基坑分层开挖深度，异型挡墙2沿深度方向每次施做高度不宜超过2-3m，与基坑开挖深度进尺保持一致；

步骤三：在异型挡墙2浇筑完成后，如异型挡墙2内边长小于桩间距，则在挡墙表面及时采用网喷混凝土处理，确保基坑围护结构内表面平顺；

步骤四：基坑开挖过程中，随着异型挡墙2的浇筑，边开挖边架设相应位置内支撑，直至基坑坑底；

步骤五：沿着围护桩1内侧继续拉槽开挖，具体拉槽平面尺寸与深度根据挡墙凸脚3尺寸定，将挡墙凸脚3与最后一模异型挡墙2整体浇筑；

步骤六：施作基坑底部素混凝土垫层，垫层顶部覆盖挡墙凸脚3，随后敷设防水层及细石混凝土保护层，浇筑主体结构；最后进行主体结构顶板上方回填与地表恢复施工。

若异型挡墙2位置处地层掏槽跳挖期间形成超挖，在异型挡墙2浇筑期间适时采用预埋注浆管7，视地层超挖与喷混情况，及时进行异型挡墙2背后回填注浆处理，确保异型挡墙2背后地层密实。

参见图1和图4对本发明进行进一步具体说明：

本发明的新型桩板墙结构包括基坑围护桩1，基坑围护桩1之间按纵向一定间距布置，桩间异型挡墙2以及挡墙底部向基坑内侧的凸脚3。异型挡墙2与围护桩之间圆弧形刚性接触，异型挡墙2与底部凸脚3整体浇筑。利用围护桩1与异型挡墙2之间的圆弧形刚性接触，将水平向剪力转化为沿着圆弧面的轴力，提高基坑围护结构水平向承载能力与桩间土体稳定性，利用异型挡墙2与底部凸脚3提高基坑底部稳定能力。

异型挡墙2设计参数，如外侧面边长、内侧面边长以及墙体厚度，可根据地层自稳能力与基坑稳定性要求综合确定，墙底凸脚3的具体位置与尺寸，也可根据基坑底部地层稳定性确定，利用桩间异型挡墙2与墙底凸脚3共同增加围护桩间地层的稳定性，同时也可显著提高基坑围护结构的整体抗侧向刚度。

异型挡墙2应在基坑开挖过程中，根据基坑整体分层开挖深度与桩间土体自稳情况综合确定，一般可按2-3m深度分段施做，同时围护桩1背后土体掏槽开挖期间，应根据地层稳定情况必要时喷混处理确保基坑外侧地层4稳定，并在桩间跳挖施工，根据内支撑设计情况随挖随撑，直至基坑底部。在基坑底线6下方拉槽开挖，随后按要求浇筑墙底凸脚3，凸脚3与最后一模异型挡墙2整体浇筑。随后敷设垫层与防水层，浇筑地下工程主体结构，最后再回填覆土，恢复道路交通或道路绿化。

基坑围护桩1与异型挡墙2之间沿着圆弧面的刚性接触，将桩间剪力转换为了轴向压力，有效增加了围护结构稳定能力与抗侧刚度，再加上挡墙底部的凸脚3，极大地提高了基坑的整体稳定能力，实现了围护桩与桩间挡墙共同受力，极大地增加了基坑围护结构侧向整体刚度，减小了基坑的潜在变形风险。

基于桩后异型挡墙刚性接触的新型桩板墙结构的构建方法，包括以下步骤：

步骤一：平整场地并打设降水井进行基坑降水，按既定顺序施做基坑围护桩1，施做桩顶冠梁，开挖基坑，基坑开挖至一定深度时，将相邻围护桩1间土体分段掏槽挖除，视地层4稳定情况及时喷混，随后立模、放钢筋笼、浇筑异型挡墙2混凝土。

步骤二：异型挡墙2位置地层4开挖施工，需采用间隔跳挖方式，根据地层4稳定情况与基坑分层开挖深度，异型挡墙2沿深度方向每次施做高度不宜超过2-3m，与基坑开挖深度进尺尽量保持一致。

步骤三：在异型挡墙2浇筑完成后，如异型挡墙2内边长小于桩间距，则还需在挡墙表面及时采用网喷混凝土处理，确保基坑围护结构内表面平顺。

步骤四：基坑开挖过程中，随着异型挡墙2的浇筑，边开挖边架设相应位置内支撑，直至基坑坑底6。

步骤五：沿着围护桩1内侧继续拉槽开挖，具体拉槽平面尺寸与深度根据挡墙凸脚3尺寸定，将挡墙凸脚3与最后一模异型挡墙2整体浇筑。

步骤六：施作基坑底部素混凝土垫层，垫层顶部需覆盖挡墙凸脚3，随后敷设防水层及细石混凝土保护层，浇筑主体结构。最后进行主体结构顶板上方回填与地表恢复施工。

围护桩1之间异型挡墙2位置相应地层开挖时，可能会在桩后形成一定的超挖，尤其是围护桩1中心连线外侧区域，外侧地层4会存在一定的松散区域或局部坍塌，在异型挡墙2立模浇筑完成后，适时采用预埋注浆管7进行注浆处理，确保异型挡墙2外侧地层4密实。

常规的桩板墙结构利用植筋技术完成围护桩2与桩间挡墙的连接，本发明异型挡墙2与围护桩1的连接无需植筋处理，接触部位为圆弧形刚性接触，基坑整体抗侧向刚度与稳定性更好，更有利于基坑周边重要建（构）筑物的保护。

基坑围护桩1可采用常规钻孔灌注桩，工艺成熟，所涉及的设备及其他辅助设施均为常规机械设备；异型挡墙2及墙底凸脚3所采用的钢筋、防水混凝土、模板等都是常规材料，钢筋采用常规螺纹钢筋。

本发明具有受力分析、设计简单、简洁易作、施工成本低廉、工艺简便且质量易于控制的优点。异型挡墙2设计参数（内外边长、墙体厚度）可根据基坑侧向变形控制要求及施工因素灵活布置于相邻围护桩1之间，从而形成由异型挡墙2与围护桩1组成的整体咬合式新型桩板墙结构，异型挡墙2与墙底凸脚3整体浇筑，实现围护桩1、异型挡墙2与墙底凸脚3共同受力，实现了整体性好、抗侧刚度大的新型基坑围护结构体系，可有效解决大埋深、平面不规则基坑的变形控制与环境保护问题。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.基于桩后异型挡墙刚性接触的桩板墙结构，其特征在于：

所述桩板墙结构包括围护桩（1）和异型挡墙（2）；

围护桩（1）采用圆柱形截面，沿基坑边缘间隔设置，异型挡墙（2）位于相邻围护桩（1）之间；异型挡墙（2）内外侧均为竖直的平面，且外宽内窄，左右两侧为内凹的圆弧面并与围护桩（1）外壁密贴。

2.根据权利要求1所述的基于桩后异型挡墙刚性接触的桩板墙结构，其特征在于：

异型挡墙（2）内外侧边长方向与围护桩（1）的中心连线平行，异型挡墙（2）的内侧面位于围护桩（1）中心连线的内侧，异型挡墙（2）的外侧面与围护桩（1）外侧壁相切。

3.根据权利要求2所述的基于桩后异型挡墙刚性接触的桩板墙结构，其特征在于：

异型挡墙（2）底部设置有向基坑内弯折的挡墙凸脚（3），挡墙凸脚（3）水平并与异型挡墙（2）垂直，挡墙凸脚（3）与异型挡墙（2）底部连为整体。

4.根据权利要求3所述的基于桩后异型挡墙刚性接触的桩板墙结构，其特征在于：

异型挡墙（2）的挡墙凸脚（3）位于基坑底面以下，挡墙凸脚（3）的顶面与基坑底线（6）齐平。

5.根据权利要求4所述的基于桩后异型挡墙刚性接触的桩板墙结构，其特征在于：

异型挡墙（2）与围护桩（1）之间为刚性接触，接触面为圆弧形。

6.根据权利要求5所述的基于桩后异型挡墙刚性接触的桩板墙结构，其特征在于：

相邻围护桩（1）之间的间距不大于两倍桩径。

7.根据权利要求6所述的基于桩后异型挡墙刚性接触的桩板墙结构，其特征在于：

围护桩（1）、异型挡墙（2）与墙底凸脚（3）均采用钢筋混凝土结构。

8.基于桩后异型挡墙刚性接触的桩板墙结构的构建方法，其特征在于：

包括以下步骤：

步骤一：平整场地并打设降水井进行基坑降水，按既定顺序施做基坑的围护桩（1），施做桩顶冠梁，开挖基坑，基坑开挖至一定深度时，将相邻围护桩（1）间土体分段掏槽挖除，视地层稳定情况及时喷混，随后立模、放钢筋笼、浇筑异型挡墙（2）混凝土；

步骤二：异型挡墙（2）位置地层开挖施工，采用间隔跳挖方式，根据地层稳定情况与基坑分层开挖深度，异型挡墙（2）沿深度方向每次施做高度不超过2-3m，与基坑开挖深度进尺保持一致；

步骤三：在异型挡墙（2）浇筑完成后，如异型挡墙（2）内边长小于桩间距，则在挡墙表面及时采用网喷混凝土处理，确保基坑围护结构内表面平顺；

步骤四：基坑开挖过程中，随着异型挡墙（2）的浇筑，边开挖边架设相应位置内支撑，直至基坑坑底；

步骤五：沿着围护桩（1）内侧继续拉槽开挖，具体拉槽平面尺寸与深度根据挡墙凸脚（3）尺寸定，将挡墙凸脚（3）与最后一模异型挡墙（2）整体浇筑；

步骤六：施作基坑底部素混凝土垫层，垫层顶部覆盖挡墙凸脚（3），随后敷设防水层及细石混凝土保护层，浇筑主体结构；最后进行主体结构顶板上方回填与地表恢复施工。

9.根据权利要求8所述的基于桩后异型挡墙刚性接触的桩板墙结构的构建方法，其特征在于：

在异型挡墙（2）浇筑期间采用预埋注浆管（7），视地层超挖与喷混情况，及时进行异型挡墙（2）背后回填注浆处理，确保异型挡墙（2）背后地层密实。

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