CN111719565A - 一种深基坑围护结构及其建造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种深基坑围护结构及其建造方法，其中深基坑围护结构由N个主桩和N个副桩相间排列组成，所述主桩与副桩，均为钻孔灌注桩；可采用旋挖钻机或回转钻机，泥浆护壁钻进成孔。先施工副桩，后施工主桩；副桩的两侧，预留有嵌合腔，且嵌合腔的空间，要大于主桩成孔施工时需要的空间；主桩成孔施工后，下入钢筋笼，灌注混凝土，其边缘紧密嵌入副桩的嵌合腔内。由于副桩预留了嵌合腔，主桩后施工时不需要切咬副桩混凝土；通过副桩预留嵌合腔的方式，确保了主桩与副桩的嵌合，因而克服了咬合桩之“硬咬合法”施工经常出现的未能咬合住或咬合程度不够的质量问题。由于主桩不需要切咬副桩，在副桩中配钢筋不会被主桩施工时切咬到，副桩也可以配钢筋。

Description

一种深基坑围护结构及其建造方法

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，特别涉及一种深基坑围护结构及其建造方法。

背景技术

基坑围护结构是指绕基坑一圈的围合体，主要作用是挡土和止水。现有的基坑围护结构，常见的有如下几种：

①搅拌桩中插型钢（称为SMW工法）；②搅拌桩+支护桩；③支护桩+桩间旋喷；④咬合桩；⑤地连墙（全称为地下连续墙）。

其中，第①、②这两种基坑围护结构，施工简单，造价较低，但其支护强度不高，通常只适用深度不大的基坑；并且，只适用于能施工搅拌桩的较软弱地层。第③种“支护桩+桩间旋喷”，施工相对简单，造价相对较低，其支护强度较高但止水能力较弱，通常只适用深度中等、地下水压力不大的基坑，并且其旋喷桩不适用于有较多砾石、卵石、漂石、块石、块状建筑垃圾的地层。第④、⑤这两种基坑围护结构，支护强度高，止水能力强，可适用深度较大、地下水压力也较大的基坑，但是施工相对复杂，造价较高。尤其是第⑤种“地连墙”，施工要求高，造价贵，因此应用得不如第④种“咬合桩”的广泛。

所述的五种基坑围护结构，各有优缺点，工程技术人员，根据基坑围护结构各自的特点，在不同的基坑支护工程中加以应用。其中，能适用深度大、地下水压力也大的，则只有④咬合桩和⑤地连墙。

第④种咬合桩是由不配钢筋且混凝土强度较低的灌注桩（称之为“素桩”，或A桩）和配钢筋且混凝土强度较高的灌注桩（称之为“荤桩”，或B桩）相间排列、相互咬合而成的基坑围护结构。施工时，须先施工“素桩”，后施工“荤桩”，“荤桩”成孔施工时“切咬”其两侧的“素桩”，从而形成“咬合”。由于咬合桩兼具较好的支护能力和止水能力，并且造价适中，因而近年来得到越来越多的应用。

咬合桩的施工方法有“软咬合法”及“硬咬合法”两种。“软咬合法”是用套管钻机成孔施工，套管护壁，荤桩须在素桩混凝土初凝前施工；“硬咬合法”是用旋挖钻机施工，泥浆护壁，荤桩须在素桩混凝土初凝后施工。

无论“软咬合”还是“硬咬合”，其特征都是“咬合”。即荤桩施工时必须“切咬”素桩混凝土。

“软咬合法”采用全套管钻机施工，钻进时套管受到的阻力大，且桩径越大、钻孔越深、地层越硬，则阻力越大；当地层中夹有较多的填石，或桩孔需要部分进入岩层，套管便无法钻进。因而，全套管钻机施工，所需钻机型号大、功率大、成本高，所能钻孔的直径、深度、地层等均受到一定的限制。

“软咬合法”需要在素桩混凝土初凝前实施荤桩成孔作业，因而素桩须采用超缓凝混凝土灌注，并且施工要按顺序、连续的进行。施工的接缝处，需要预留“沙桩”，以避免素桩硬化后无法施工； 因故中断处，还需要采取补桩措施等。

“硬咬合法”因为需要切咬固结后的素桩混凝土，因而相对而言也需要较大型号和功率的钻机来实施。

“硬咬合法”由于没有套管护壁，素桩与素桩之间施工需间隔一定的时间以避免“串孔”（串孔：指相邻的桩孔因相隔太近，出现桩孔间隔层垮塌，导致两桩孔串通的情形），由于相邻的素桩施工时间间隔的存在，导致荤桩两侧的素桩混凝土强度有差别。荤桩施工时，常常因为两侧素桩的混凝土强度有差别而造成偏孔、斜孔，为了修正桩孔，需要花费大量的时间，并且往往难以完全修正，从而影响到咬合质量。

“硬咬合法”中，素桩施工速度快，荤桩施工速度慢，因荤、素桩施工须依次衔接进行，素桩施工并不能超前太多进行，因而造成整体的施工速度不快。

无论是“软咬合”还是“硬咬合”，都必须由荤桩切咬素桩，因而设计素桩的混凝土强度等级相对较低，并且不适合配钢筋，一般不参与基坑支护受力计算，客观上是一种资源浪费。

发明内容

有鉴于此，为了解决现有技术问题，本发明提供一种深基坑围护结构及其建造方法，在支护上可以做得很强，止水效果也很好，满足深基坑支护与止水要求；同时要施工方便、造价适中，施工上可以克服咬合桩的缺点，做到速度快、成本低、效益好。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

第一方面，本发明提供一种深基坑围护结构，由N个主桩和N个副桩相间排列组成，所述副桩与主桩，均为钻孔灌注桩，所述副桩的两侧设有嵌合腔，主桩的边缘嵌入副桩的嵌合腔内，N为大于等于1的整数。

进一步的，所述的副桩的桩位偏差不大于50mm，垂直度偏差不大于0.3%。

进一步的，所述的副桩可以是不配筋的“素桩”，也可以是配钢筋或配型钢的“荤桩”。

进一步的，所述的副桩之嵌合腔采用预埋法施工时，若配筋，则可采用钢筋骨架，所述的钢筋骨架可以用来支挡混合土芯体。

进一步的，所述的嵌合腔必须正对着主桩。

进一步的，位于基坑的直线段位置的副桩的两个嵌合腔的中心与其中心的连线是一条直线；位于基坑转折处的副桩的两个嵌合腔的中心与其中心的连线是一条折线。

进一步的，所述的嵌合腔包括上部护筒位部分和下部桩身位部分，所述的嵌合腔在护筒位部分的横截面积大于在桩身位部分的横截面积。

第二方面，本发明提供一种深基坑围护结构的建造方法，包括以下步骤：

步骤S1、采用旋挖钻机或回转钻机有间隔地施工副桩桩孔；

步骤S2、在副桩桩孔内灌注副桩混凝土，形成具有嵌合腔的副桩；相邻两副桩嵌合腔壁之间的距离，要大于主桩的桩孔直径；

步骤S3、在相邻的两个副桩之间施工主桩桩孔，使得主桩桩孔的边缘与嵌合腔部分重合；

步骤S4、在主桩桩孔内灌注主桩混凝土，形成主桩。

进一步的，所述的嵌合腔采用预留的方式形成。

进一步的，所述的预留方式包括但不限于预埋法和腔模法。

进一步的，使用预埋法形成嵌合腔的具体步骤包括：

步骤S201、预制复合土芯体；

步骤S202、将复合土芯体安装在副桩桩孔中；

步骤S203、在副桩桩孔内灌注副桩混凝土，复合土芯体所占据的空间就是嵌合腔。

进一步的，所述的预制复合土芯体的步骤包括：

步骤S2011、配制复合土；

步骤S2012、设计复合土芯体；要求上部护筒位的复合土芯体尺寸与上部护筒位的嵌合腔尺寸一致，下部桩身位的复合土芯体尺寸与下部桩身位的嵌合腔尺寸一致；

步骤S2013、制作复合土芯体。

进一步的，所述复合土由土、外加料和水混合形成，风干14天后的抗压强度在1.0~2.0MPa、抗折强度在0.3~0.6MPa为宜。

进一步的，所述的外加料的类别包括但不限于增粘类、抗裂类和发泡类。

进一步的，所述的复合土芯体的横截面为实芯体、单圆孔芯体、双圆孔芯体、三圆孔芯体、谷粒形孔芯体或跑道形孔芯体。

进一步的，制作复合土芯体的方法包括灌注法和压制法。

进一步的，所述的灌注法为：拌制软塑状复合土，采用立式模具，充填并捣实，整体成形，脱模后风干。

进一步的，拌制硬塑状复合土，采用类似煤球制作法，压制成形；或采用卧式模具，分两半压制成形，风干后再粘合、捆扎成一体。

进一步的，所述的步骤S202中，采用架立法或导杆法将复合土芯体安装到副桩中。

进一步的，所述的架立法，是利用副桩所配的钢筋骨架来支挡复合土芯体，避免其向副桩桩孔内倾倒。

进一步的，所述的导杆法，将定位和导向用的杆件立于副桩桩孔两侧嵌合腔部位，然后将复合土芯体穿过所述杆件。

进一步的，使用吊笼将复合土芯体安装在副桩中，所述吊笼是由钢管拼接而成的笼子，吊笼内有至少一个格子间，复合土芯体一节一节单独立在格子间里；格子间底部为承托板，用钢丝绳或铁链条拉住，而钢丝绳或铁链条则是悬挂在一个活动的机关上，推动机关，钢丝绳或铁链条脱落，承托板打开，复合土芯体掉落。

进一步的，使用腔模法形成嵌合腔的具体步骤包括：

步骤S201’、设计腔模；所述腔模包括内杆和外包壳，所述内杆是长条形的杆件，其截面形状、尺寸与嵌合腔一致；要求上部护筒位内杆尺寸与上部护筒位嵌合腔尺寸一致，下部桩身位内杆尺寸与下部桩身位嵌合腔尺寸一致，两者之间要平顺过渡；所述外包壳包在内杆外面，用于隔离副桩混凝土；

步骤S202’、将腔模吊放入副桩桩孔内的嵌合腔部位；

步骤S203’、固定好腔模后，安放灌注架、导管、料斗、护筒，灌注副桩混凝土；

步骤S204’、灌注完成后，拆除料斗、导管、灌注架，拔出护筒，待混凝土初凝后，再拔出腔模内杆，外包壳则留在孔内；内杆拔出后，形成的空腔即是嵌合腔。

进一步的，所述的外包壳用厚纸板制作，至少两层，其底部与内杆的底面平齐，顶部要超过副桩混凝土灌注的高度。

进一步的，所述内杆分节制作，内杆与内杆的接头形式为承插式，并用螺栓紧固。

本发明的有益效果在于：

（1）嵌合桩是一种排列式灌注桩，采用旋挖钻机或回转钻机成孔施工，较地连墙施工简单，造价低；

（2）副桩先施工，采用泥浆护壁成孔，不需要带套筒钻进；副桩预留了嵌合腔，主桩后施工时不需要切咬副桩混凝土，也不需要带套筒钻进；

（3）通过副桩预留嵌合腔的方式，确保了主桩与副桩的嵌合，因而克服了“硬咬合法”施工经常出现的未能咬合住或咬合程度不够的质量问题；

（4）由于主桩不需要切咬副桩，因此素桩混凝土可以采用普通的水下混凝土灌注，其强度等级也不再受到限制，可以采用较高强度等级的混凝土，从而为副桩设计上参与受力计算创造条件；

（5）由于主桩不需要切咬副桩，在副桩中配钢筋不会被主桩施工时切咬到，因此副桩可以适当地配钢筋。副桩可以配钢筋，使得嵌合桩有着更好的应用前景；

（6）副桩施工可以全场展开，而不需要主桩施工的紧密跟随；主桩施工时，不需要切咬副桩，成孔变得容易，施工速度上跟副桩一样快，中途如遇到问题临时停下，也不会造成后续施工麻烦。因此，嵌合桩的施工效率大为提高，施工速度大为加快，工期得以缩短；

（7）由于施工速度加快，工期缩短，又节约了副桩混凝土的使用量，因此嵌合桩相对咬合桩节约了成本，提升了效益。

附图说明

图1a－图1c 为本发明的嵌合桩平面布置图；

图2a为本发明的副桩纵向剖面图；

图2b为本发明的副桩护筒位截面图；

图2c为本发明的副桩桩身位截面图；

图3为本发明的主桩纵向剖面图；

图4为架立法安装复合土芯体相关方案图；

图5为导杆法安装复合土芯体相关方案图；

图6为腔模法之纵剖面图；

图7为腔模法相关方案图；

图8a为定位架水平平面图；

图8b为定位架在孔口平面图；

图8c为图8a的1-1剖面图；

图8d为图8a的2-2剖面图；

图8e为转折处的定位架水平平面图；

图8f为转折处的定位架在孔口的平面图；

图9a为吊笼底部平面图；

图9b为吊笼顶部平面图。

具体实施例

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

为了能更好的理解本发明，现对本发明中出现的技术术语解释如下：

（1）灌注桩：现浇混凝土形成的桩，主要用水下混凝土灌注法浇筑。

（2）水下混凝土：水底下浇筑的混凝土，一般具有较好的流动性。水下混凝土是一根用密封的钢管（称为导管），将混凝土输送到水下预定部位浇筑的，一般是用来灌桩。

（3）导管：一根用密封的钢管，用来导流水下混凝土到桩底灌注面下进行灌注。要求有良好的密封性，可以将混凝土与管外的泥浆隔离开来。

（4）料斗：灌注水下混凝土时，用来装混凝土料的斗。

（5）灌注架：安放在孔口，架起导管和料斗的架子。一般用型钢和钢板制成。

（6）成孔：形成灌注桩的桩洞的过程，也叫钻进成孔。

（7）护筒：用钢板卷制而成的圆筒，埋设在灌注桩的桩孔地面，以支挡桩孔近地面部位的土，保持桩孔地面部分的稳定。

（8）护壁：是指工程钻孔时，保护孔壁、稳住孔壁不崩塌的措施。常用的为泥浆护壁措施。

（9）串孔：指相邻的桩孔因相隔太近，出现桩孔间隔层垮塌，导致两桩孔串通的情形。

（10）孔口：本意是桩的洞口，现特指护筒上口。

（11）套管：外径与钻孔直径同样大小的工程钻孔专用钢管，在钻机或其它设备的带动下，能整体钻入土中，起到护壁作用。

（12）初凝：是指混凝土的状态，达到初始凝固状态，失去了流动性。

（13）终凝：是指混凝土的状态，达到最终凝固状态，内部已结晶，外表已坚硬，具有了一定的强度。

（14）沙桩：咬合桩接头处素桩施工后，即进行荤桩的成孔施工，荤桩成孔后用沙或沙土灌入填充形成的假桩。

（15）止水帷幕：基坑支护中形成的帷幕状隔水墙或隔水带。

（16）嵌合桩：相邻的桩，其中一桩预留空间，另一桩嵌入，如此排列形成的基坑围护结构。

（17）副桩：嵌合桩中预留空间待它桩嵌入的桩。

（18）主桩：嵌合桩中嵌入它桩的桩。

（19）嵌合腔：副桩预留的、待主桩嵌入的空间。

（20）嵌合量：嵌合腔中心处的厚度。

（21）腔模：放置于副桩嵌合桩部位，用来形成嵌合腔的内模。

（22）内杆：腔模内核部分，形状与嵌合腔一致的杆件，也可叫做腔模杆。

（23）外包壳：包在腔模内杆外面的、隔离桩混凝土的壳。用纸板制作的外包壳，称为纸包壳。

（24）复合土：以土为主要原料，加入增粘类、抗裂类、发泡类物质，搅拌混合而成的土。

（25）芯体：形状与嵌合腔一致或相似，置于副桩内使用、用来形成嵌合腔的扁柱形预制体。

（26）导杆：用来串起和扶稳固定芯体的杆件。

（27）挡架：用副桩所配钢筋，做成可以支挡芯体的架子，外观类似异形钢筋笼。

（28）定位架：放置于孔口，用来限定和相对固定导杆、腔模的架子，挂在护筒上使用。

（29）吊笼：用来吊放芯体的笼子，分多个格子，而芯体是分别立在各个格子中的。

（30）桩位偏差：桩的中心位置偏离设计所定位置的差值。

（31）垂直度偏差：桩的底部中心，偏离桩顶中心的垂直投影位置的距离，与桩长的比值。

（32）桩径：指桩的直径。

（33）桩间距：两桩中心之间的距离。

（34）公地：主桩与副桩两圆周相交的部分。

（35）留宽：嵌合腔的厚度，大于主桩圆周与副桩圆周相交部分（称为公地）的厚度，该差值即是留宽。

（36）试块：用来做试验检测的立方体、长方体或圆柱体。

（37）标准养护：在恒温恒湿条件下养护，温度为18℃~22℃，湿度为95%以上。

（38）标准强度：按规定的制作方法、试块尺寸、养护条件、养护时间、试验检测方法，得到的试件的强度，包括抗压强度、抗折强度等。

（39）应力：单位面积所受的力，有拉应力、压应力之分，单位是“帕斯卡（Pa）”。

（40）软塑状、硬塑状：指粘性土的软硬状态。准确的定义是根据土的液性指数来判定。按常识来分，分别是指土处于湿软状态、干硬状态。

（41）刚度：简单来说，是指物体抵抗弯曲变形的能力。

实施例一

本实施例提供一种更具优势的、能适用深度大且地下水压力也大的新型深基坑围护结构，根据其形式和功能，命名为“嵌合桩”。

嵌合桩是由灌注桩排列而成的基坑围护结构。灌注桩是现浇混凝土形成的桩，主要用水下混凝土灌注法浇筑。嵌合桩中，其一叫“主桩”，其二叫“副桩”，“主桩”与“副桩”相间排列；其中，由主桩嵌合入副桩，而副桩是被主桩嵌入。

副桩中预留的、用来嵌合主桩的空间，称为“嵌合腔”；主桩圆周与副桩圆周相交部分，称为“公地”；“公地”略小于“嵌合腔”，两者的差值，是特意留出的空间，以包容成孔施工时可能产生的偏差，特称之为“留空”。即，公地+留空=嵌合腔，如图1a所示。

副桩的嵌合腔，必须正对着主桩。在基坑的直线段，副桩的嵌合腔对称地排列在它的两侧，嵌合腔的中心与桩中心边线为一直线，如图1a所示；而在基坑的转折处，有两种情形，其一是副桩位于转折处，则副桩的嵌合腔是呈转折方式排列在其两侧，嵌合腔的中心与桩中心连线是一折线，如图1b所示；其二是主桩位于转折处，则主桩两侧的副桩仍是位于直线段时的样子，如图1c所示。

嵌合桩的设计，参照《建筑基坑支护技术规程》中有关排桩的设计规定。其中，副桩的桩位偏差控制与垂直度控制是质量控制的要点，要求副桩的桩位偏差不大于50mm；副桩的垂直度偏差不大于0.3%。

副桩的嵌合腔，在副桩桩孔的护筒深度范围内，由于要考虑主桩施工时埋护筒的需要，因此其横截面积要大于护筒位以下部分的横截面积。特将副桩桩孔护筒深度范围，称为“护筒位”，护筒以下范围，称为“桩身位”，如图2a所示。

实施例二

本实施例提供一种深基坑围护结构的建造方法，采用旋挖钻机或回转钻机成孔施工。先施工副桩，后施工主桩。副桩施工完成一段，或全部完成后，才开始施工主桩。主桩成孔施工时，因为有“留宽”，因此可以适当调整桩位，不会碰到副桩混凝土；同时，如有必要，可以适当偏移钻头上下扫孔，以清除副桩嵌合腔内附着物，确保主桩的混凝土可以紧贴副桩的混凝土。

副桩采用水下混凝土灌注，其混凝土强度等级宜与主桩的相同或接近。

副桩可以不配钢筋，也可以配钢筋。副桩配钢筋时，可以结合嵌合腔的留设方式，当采用预埋法时，可以配钢筋骨架，并且要结合嵌合腔的形状；采用其它方式时，可以配钢筋骨架，也可以配型钢。

具体步骤包括：

步骤S1、采用旋挖钻机或回转钻机有间隔地施工副桩桩孔。

这一步比较简单，使用旋挖钻机或回转钻机在地面上均匀间隔成孔即可。副桩的定位按设计确定。施工时要求其桩位偏差不大于50mm，桩孔垂直度偏差不大于0.3%。

步骤S2、在副桩桩孔内灌注副桩混凝土，形成具有嵌合腔的副桩。

副桩的嵌合腔，必须正对着主桩的轴心线。位于基坑的直线段位置的副桩，其嵌合腔对称设置在副桩的两侧，两个嵌合腔的中心与副桩轴心的连线是一条直线；位于基坑转折处的副桩，其嵌合腔非对称的设置在副桩的两侧，两个嵌合腔的中心与副桩轴心的连线是一条折线，如图1c所示。嵌合腔是一个与副桩轴线平行的柱体，其横截面的形状为两圆相交时重合部分的形状。

嵌合腔采取预留的方式形成。主要有“预埋法”和“腔模法”两种。

嵌合腔的第一种形成方法：预埋法

用预制的、强度相对较低的“复合土芯体”，放置于副桩桩孔内两侧拟嵌合部位，随副桩混凝土灌注埋于桩内；其中“复合土芯体”所占据的空间，即是嵌合腔。在主桩成孔施工时，“复合土芯体”能轻易被破碎、剥落。

复合土，是以土为主要原料，添加一些外加料搅拌混合而成的；芯体，是一种放置于桩孔内使用的长条形预制件，其截面形状为两圆相交部位的形状，与副桩嵌合腔形状一致；用复合土制作的芯体，就叫“复合土芯体”。

在副桩桩孔内预埋复合土芯体、最后形成嵌合腔的方法，就叫“预埋法”。

使用预埋法形成嵌合腔的具体步骤包括：

步骤S201、预制复合土芯体。

预制复合土芯体的步骤包括：

步骤S2011、配制复合土。

复合土由土、外加料和水混合形成，复合土的外加料主要包括三类：a，增粘类，如：粘土、泥粉、水泥；b，抗裂类，如：草筋、麻丝、玻纤等；c，发泡类，如：发泡剂、引气剂。具体需要根据所采用的土成份来添加，并通试验来确定合适的配合比。

配制好的复合土要达到的要求是：手捏能成团，做成试块（用来做试验检测的立方体、长方体或圆柱体）,风干14天后抗压强在1.0~2.0MPa、抗折强在0.3~0.6MPa为宜。

步骤S2012、设计复合土芯体。

复合土芯体整体上为柱形体，外形、尺寸与嵌合腔一致。由于护筒半径一般要比桩的半径大100mm左右，因此，护筒位芯体尺寸要比桩身位芯体尺寸大100mm左右。

复合土芯体中部可以是实心的，也可以是中空的。本发明设计了6 种形式，其横截面分别为：a,实芯体；b，单圆孔芯体；c，双圆孔芯体；d，三圆孔芯体；e,谷粒形孔芯体；f，跑道形孔芯体。

步骤S2013、制作复合土芯体。

复合土芯体须分节制作。制作方式，有两种：

A,灌注法。拌制较稀混合土，呈软塑状。立式模具，充填并捣实，整体成形，脱模后风干。该方法较适合制作：a,实芯体；b，单圆孔芯体。

B,压制法。拌制较干混合土，呈硬塑状。制作较短节的芯体时，用类似制“煤球”的方法制作（适于所有形式的芯体）；制作较长节的芯体时，用卧式模具，分两半压制成形，风干后再粘合、捆扎成一体（适合制作：c，双圆孔芯体；d，三圆孔芯体；e,谷粒形孔芯体；f，跑道形孔芯体）。

软塑状、硬塑状：指粘性土的软硬状态。准确的定义是根据土的液性指数来判定。按常识来分，分别是指土处于湿软状态、干硬状态。

步骤S202、安装复合土芯体。

分两种情况。一种是副桩配钢筋，采用“架立法”；另一种是副桩不配钢筋，采用“导杆法”。

A、架立法。架立法也叫侧挡法。利用副桩所配钢筋，设计制作成能侧向支挡复合土芯体的钢筋骨架，用以支挡复合土芯体，避免其向桩孔内倾倒。利用钢筋骨架安装和稳定复合土芯体的办法，就叫架立法。

该钢筋骨架类似于钢筋笼，但是没有外箍筋；对着嵌合腔的部位，是向笼体内凹进的，凹进的形状与嵌合腔形状一致。由于桩身位嵌合腔与护筒位嵌合腔的大小是不同的，因而需要放置大小不同的芯体。钢筋骨架的大小以护筒位嵌合腔大小来设计；而桩身位，需要另加上一个副架。桩钢筋骨架吊放入桩内后，为自行稳定状态。复合土芯体吊起后逐节放入桩孔嵌合腔，形成“芯柱体”。

架立法可以使用各种截面形式的复合土芯体。

B、导杆法。导杆法也叫穿杆法。是将定位和导向用的杆件，立于副桩桩孔两侧嵌合腔部位，然后将复合土芯体穿入的方法。

本发明设计了两种导杆样式，一种是弧形钢板拼接而成的“谷粒式导杆”，另一种是两根圆管用直钢板联结而成的“哑铃式导杆”。这两种形式的导杆，分别对应使用“e,谷粒形孔芯体”和“f,跑道形孔芯体”。

为便于运输，导杆分节制作，现场拼接。为便于拆卸，导杆采用承插式接头，用螺栓紧固。

导杆吊放入桩孔内，必须在预定的位置立好，位置偏差不超过30mm。立好后用钢筋做的定位架，相对固定导杆的上端位置，以便进行下一步芯体的安装。

导杆在一副桩中用毕，可先拔松，而不急于拔出；待邻近的副桩需要使用时，再整体拔出，吊入安放。如此效率可大为提升。

复合土芯体如果一节一节地吊起、放落，则所需时间太长，施工上无法接受。为此设计了一种安装复合土芯体的“吊笼”，可以一次吊起多节复合土芯体，并可快速放落。

该装置主要是由方形钢管拼接而成的笼子，内有一个个格子间，复合土芯体一节一节单独立在格子里。格子底部为承托板，用钢丝绳或铁链条拉住，而钢丝绳或铁链条则是悬挂在一个可以活动的机关上，推动机关，钢丝绳或铁链条脱落，承托板打开，复合土芯体掉落。

有了吊笼，可实现复合土芯体的快速吊放入孔。

步骤S203、在副桩桩孔内灌注副桩混凝土，复合土芯体所占据的空间就是嵌合腔。

安放灌注架、导管、料斗和护筒，灌注副桩混凝土。灌注完毕，拆除料斗、导管、灌注架，拔出护筒。

嵌合腔的第二种形成方法：腔模法

腔模是指嵌合腔形状的模具，是由“内杆”和“外包壳”组成。腔模放置于副桩桩孔内两侧拟嵌合部位，副桩混凝土浇筑凝固后，取出内杆；外包壳留在嵌合腔内，待主桩施工时清除。

内杆是由两片弧形钢板制作而成，其形状、大小与嵌合腔一致。外包壳则是由厚纸板制作，也叫“纸包壳”。

使用腔模法形成嵌合腔的具体步骤包括：

步骤S201’、设计腔模；

腔模包括内杆和外包壳。内杆是由两块弧形钢板凹面相对扣在一起，焊接而成。内杆整体上是长条形的杆件，截面形状、尺寸与嵌合腔一致，注意上部护筒位与下部桩身位的过渡。外包壳是指包在内杆外面的、用于隔离副桩混凝土的一层壳体。外包壳设计用厚纸板制作，也叫纸包壳。可以用双层的，也可用三层的。使用时，用扎丝或扎带直接将纸板捆扎在内杆身上，底部与内杆的底面平齐，顶部要超过混凝土可能灌注的高度。注意内杆全身要严密包裹住，缝隙处要用胶带缠住。目的是防止内杆外表面接触到混凝土中的水泥浆。

腔模内杆分节制作，到现场拼接使用。为方便拆卸，设计接头形式为承插式，并用螺栓紧固。外包壳可在内杆拼接前包上一部分，拼接后再包好接头部位；也可以在内杆拼接好后一次性包裹。

步骤S202’、腔模安装。

用吊车将腔模吊放入副桩桩孔内，对准设计嵌合腔部位，待腔模稳定、不再摆动后，放落。立好后用钢筋做的定位架，相对固定腔模的上端位置。检查腔模位置的偏差，不应大于30mm。

步骤S203’、相对固定好腔模后，安放灌注架、导管、料斗、护筒，灌注副桩混凝土。

步骤S204’、灌注完成后，拆除料斗、导管、灌注架，拔出护筒。待混凝土初凝后，再拔出腔模内杆。

一般是用挖土机起拔腔模内杆，拔松后再用吊车拔出；若挖土机拔不动，则要用旋挖机来起拔。

步骤S3、在相邻的两个副桩之间施工主桩桩孔，使得主桩孔的边缘与嵌合腔部分重合；

步骤S4、在主桩桩孔内灌注主桩混凝土，形成主桩。

以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进等，均视为等同替换，比如：

（1）本发明中，列明了实现嵌合桩的两种方法，即：预埋法、腔模法。具有相关专业知识者，也可能模仿本发明，采用充气模具法、液压模具法等方式来形成嵌合腔。

（2）复合土是以土为主要原料，添加所列3类物质以达到制作芯体的要求。由于土的成份是多变的，没有确定的、统一的成份含量或含量范围值，故不同的土所添加的物质种类和数量是不同的。复合土芯体也可以用其它混合土芯体、混合砂浆芯体等来替代。

（3）导杆法中，导杆是采用钢管或钢板制作。实际上也可以采用其它形式的材料制作，例如木头、高强塑料、轻质合金，等等。

（4）用于复合土芯体运输和吊装放落的“吊笼”，外形是可多变的，例如可以由方形改为圆形；制作的杆件材料更是可以替换成其它形式；承托板的打开方式还可以改为拔插式、电动式、液压式等。

（5）腔模的内杆，也可用其它材料制成。例如木头、高强塑料、轻质合金，等等；腔模的纸质外包壳，除了用扎丝捆扎，也可以用铁丝、塑料扎带、打包带等来捆扎固定。

（6）腔模的外包壳，设计采用厚纸板，包括芯纸、瓦楞纸等。如不考虑环保、成本因素，也可以采用塑料泡沫等材质的外包壳。

凡是没有经过创造性劳动的等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种深基坑围护结构，由N个主桩和N个副桩相间排列组成，其特征在于：所述副桩与主桩，均为钻孔灌注桩，可采用旋挖钻机或回转钻机成孔施工；副桩的两侧设有嵌合腔，主桩的边缘嵌入副桩的嵌合腔内；N为大于等于1的整数。

2.一种深基坑围护结构的建造方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1、采用旋挖钻机或回转钻机有间隔地施工副桩桩孔；

步骤S2、在副桩桩孔内灌注副桩混凝土，形成具有嵌合腔的副桩；相邻两副桩的嵌合腔壁之间的距离，要大于主桩的桩孔直径；

步骤S3、在相邻的两个副桩之间施工主桩桩孔，主桩桩孔与副桩嵌合腔部分重合；

步骤S4、在主桩桩孔内灌注主桩混凝土，形成主桩。

3.根据权利要求2所述的一种深基坑围护结构的建造方法，其特征在于：副桩先施工，主桩后施工，副桩施工完成一段或全部施工完成后，才开始施工主桩。

4.根据权利要求2所述的一种深基坑围护结构的建造方法，其特征在于：所述的嵌合腔采用预留的方式形成，预留方式包括但不限于预埋法和腔模法。

5.根据权利要求4所述的一种深基坑围护结构的建造方法，其特征在于：使用预埋法形成嵌合腔的具体步骤包括：

步骤S201、预制复合土芯体；

步骤S202、将复合土芯体安装在副桩桩孔中；

步骤S203、在副桩桩孔内灌注副桩混凝土，复合土芯体所占据的空间就是嵌合腔。

6.根据权利要求5所述的一种深基坑围护结构的建造方法，其特征在于：所述的预制复合土芯体的步骤包括：

步骤S2011、配制复合土；

步骤S2012、设计复合土芯体；要求上部护筒位的复合土芯体与上部护筒位的嵌合腔尺寸一致，下部桩身位的复合土芯体与下部桩身位的嵌合腔尺寸一致；

步骤S2013、制作复合土芯体。

7.根据权利要求5所述的一种深基坑围护结构的建造方法，其特征在于：所述的步骤S202中，采用架立法或导杆法将复合土芯体安装到副桩中。

8.根据权利要求4所述的一种深基坑围护结构的建造方法，其特征在于：使用腔模法形成嵌合腔的具体步骤包括：

步骤S201’、设计腔模；所述腔模包括内杆和外包壳，所述内杆是长条形的杆件，其截面形状、尺寸与嵌合腔一致；要求上部护筒位内杆尺寸与上部护筒位嵌合腔尺寸一致，下部桩身位内杆尺寸与下部桩身位嵌合腔尺寸一致，两者之间要平顺过渡；所述外包壳包在内杆外面，用于隔离副桩混凝土；

步骤S202’、将腔模吊放入副桩桩孔内的嵌合腔部位；

步骤S203’、固定好腔模后，安放灌注架、导管、料斗、护筒，灌注副桩混凝土；

步骤S204’、灌注完成后，拆除料斗、导管、灌注架，拔出护筒，待混凝土初凝后，再拔出腔模内杆，外包壳则留在孔内；内杆拔出后，形成的空腔即是嵌合腔。

9.根据权利要求8所述的一种深基坑围护结构的建造方法，其特征在于：所述内杆分节制作，内杆与内杆的接头形式为承插式，并用螺栓紧固。

10.根据权利要求8所述的一种深基坑围护结构的建造方法，其特征在于：所述的外包壳用厚纸板制作，至少两层，其底部与内杆的底面平齐，顶部要超过副桩混凝土灌注的高度。

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