CN112982482A - 一种围护桩组合体、地下构筑物结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种围护桩组合体、地下构筑物结构及施工方法，其中地下结构包括支护结构与主体结构，所述支护结构包括预制围护桩组合体、内支撑梁和冠梁，而主体结构包括结构底板、侧墙和结构顶板；所述预制围护桩组合体由预制桩体、防护板和外围钢筋笼拼装而成；内支撑梁优先选用钢筋混凝土预制构件，冠梁现浇工艺，连接内支撑梁与围护桩，围护桩预留钢筋与主体结构的底板、侧墙钢筋连接，而顶板与内支撑梁预留钢筋连接，分段浇注混凝土后形成永久一体化结构体系，可抵抗地下结构各方向荷载的作用，一体化结构体系有节省材料，施工安全，工期短，占用地下空间小，可体外设防水层的特点。

Description

一种围护桩组合体、地下构筑物结构及施工方法

技术领域

本发明属于地下工程技术领域，特别涉及一种适用于建筑、市政、公路、铁路等行业的地下工程，如地铁明挖车站、城市下穿隧道，城市地下管廊，公路、铁路隧道明洞部分等的围护桩组合体、地下构筑物结构及施工方法。

背景技术

目前在城市下穿明挖或盖挖地下结构的建设中，往往是先施工外围的围护桩，再进行必要的支撑与开挖，围护桩为临时支护结构，与结构主体之间没有结构的连接，围护桩在结构主体施工完成后就完成了功能寿命，由于临时支护结构与地下主体工程的造价比高者可达1：1以上，因此造成大量的浪费。

而且现有技术的结构中，灌注桩钢筋的浇注质量、保护层厚度等质量控制难度大，有甚者还需破除临时围护桩主体结构侧的部分桩体包括受力主筋方可达到连接的粘结强度要求，对临时支护结构的受力影响较大，安全风险高；尤其是现有技术都采用的是结构内防水，虽可用以承担施工和使用阶段的荷载，但尚未完全发挥其潜在特点。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前现有围护与主体结构实施中的破桩安全风险和围护与主体结构内防水技术的不足，并针对地下结构工程特点，提供一种可以减少对地下空间资源的占用，节约工程材料和降低能耗，并大大节省地下结构建造成本的围护桩组合体、地下构筑物结构及施工方法。

本发明的技术方案是这样实现的：一种围护桩组合体，其特征在于：包括预制桩体以及设置在预制桩体靠近基坑开挖一侧端面的防护板，所述防护板通过连接件与预制桩体可拆卸式连接，在所述预制桩体与防护板的外周设置有预制桩外围钢筋笼，所述预制桩外围钢筋笼与防护板连接，所述预制桩外围钢筋笼的外径与待插入钻孔的孔径匹配。

本发明所述的围护桩组合体，其所述防护板呈弧形，若干防护板沿预制桩体长度方向排列布置，用于将预制桩体靠近基坑开挖的端面完全覆盖。

本发明所述的围护桩组合体，其所述连接件为预留螺杆，所述预留螺杆的一端预埋固定在预制桩体内，其另一端与对应防护板螺纹连接。

本发明所述的围护桩组合体，其在所述预制桩体外周铺设有防水卷材，在所述预制桩体靠近基坑开挖的端面预留有侧墙连接筋，所述侧墙连接筋设置在防护板与预制桩体对应端面之间，所述防水卷材将侧墙连接筋包裹覆盖。

一种地下构筑物结构，包括支护结构以及主体结构，所述支护结构包括所述的围护桩组合体、内支撑梁以及冠梁，所述围护桩组合体的预制桩体顶部通过冠梁与内支撑梁对应端部连接，所述主体结构包括底板、侧墙以及顶板，所述底板和侧墙的钢筋分别与预制桩体的预留钢筋连接，所述顶板的钢筋与内支撑梁的预留钢筋连接，所述支护结构与主体结构连接在一起形成永久一体化结构体系。

本发明所述的地下构筑物结构，其所述围护桩组合体对称地设置在主体结构的两侧，若干围护桩组合体沿主体结构长度方向间隔布置且分别与主体结构的侧墙连接。

本发明所述的地下构筑物结构，其在所述预制桩体外周预留有围护箍筋，相邻围护桩组合体的围护箍筋连接在一起，在相邻围护桩组合体之间设置有挂网钢筋，所述挂网钢筋与相邻围护桩组合体之间的围护箍筋连接，并喷砼形成护壁层。

本发明所述的地下构筑物结构，其在所述预制桩体外侧、侧墙外侧、顶板上表面以及底板底部表面均铺设有防水卷材形成外防水层。

本发明所述的地下构筑物结构，其在各防水层外侧均设有保护层，所述主体结构的底部、侧壁和顶部的保护层分别由混凝土垫层、网喷砼层和砂浆层组成。

一种地下构筑物结构的施工方法，包括以下施工步骤：

S1、制作预制桩体、防护板以及预制桩外围钢筋笼，在预制桩体外周粘贴防水卷材形成防水层，并与防护板、预制桩外围钢筋笼现场拼装组成围护桩组合体；

S2、成桩采用预制桩植入式工艺，吊装围护桩组合体入孔，就位后对孔隙部分进行浇筑填充，形成防水层的细石混凝土保护层；

S3、将预制的内支撑梁吊装就位，冠梁采用现浇工艺，具体为绑扎冠梁钢筋并浇注混凝土，养护冠梁混凝土达到设计强度，浇注的混凝土连接内支撑梁与预制桩体；

S4、边开挖基坑，同时拆除已开挖部分预制桩体连接的防护板，相邻围护桩组合体之间连接挂网钢筋，并喷砼形成护壁层；

S5、挖至基坑设计高程，浇注底板垫层，贴粘底板和桩间的防水层，并施作保护层，预制桩体的防水层与桩间、底板防水层形成整体结构外防水层；

S6、将底板以及侧墙下部的钢筋分别与预制桩体上的预留钢筋连接绑扎，并浇筑混凝土；

S7、绑扎剩余侧墙钢筋和顶板钢筋，确保剩余侧墙钢筋与预制桩体的预留钢筋连接，顶板钢筋与内支撑梁的预留钢筋连接，并浇注剩余侧墙混凝土及顶板混凝土；

S8、待混凝土达到强度要求后，拆掉模板，在顶板外粘贴防水层，并制作保护层，最后进行回填。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明充分利用围护结构的受力特性，将围护桩与地下主体结构连接形成永久共同结构，实现支护与主体结构的一体化，承担地下结构临时与使用阶段各荷载的作用，使其在施工完成后不废弃，有变废为宝和节能减排的效果。

(2)本发明将围护桩与主体结构一体化后，减少了钢筋混凝土等建筑材料使用和地下空间的占用，工程造价更节省。

(3)本发明围护桩采用预制桩，易于质量控制，采用外防水层且有保护层，结构防水有保障，结构寿命更长久。

(4)本发明不需要对围护桩进行破除或凿毛，能够缩短工期，且实施更安全。

附图说明

图1为本发明的预制围护桩组合体结构示意图。

图2为图1中A-A剖视图。

图3为图1中B-B剖视图。

图4为本发明的围护桩成桩横剖面示意图。

图5为图4中C-C剖视图。

图6为图4中D-D剖视图。

图7为本发明的围护桩成桩水平剖面示意图。

图8为本发明的基坑网喷水平剖面示意图。

图9为本发明的侧墙浇注水平剖面示意图。

图10为本发明的底板、侧墙防水剖面示意图。

图11为本发明的支护结构与主体结构一体化横剖面示意图。

附图标记：1为预制桩体，2为防护板，3为预制桩外围钢筋笼，4为预留螺杆，5为防水卷材，6为侧墙连接筋，7为内支撑梁，8为冠梁，9为底板，10为侧墙，11为顶板，12为围护箍筋，13为挂网钢筋，14为护壁层，15为保护层，16为孔隙，17为围护桩主筋，18为围护桩箍筋，19为垫层。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；实施例中的附图用以对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

实施例1：

如图1至6所示，一种围护桩组合体，包括预制桩体1以及设置在预制桩体1靠近基坑开挖一侧端面的防护板2，所述预制桩体1内设置有围护桩主筋17和围护桩箍筋18，所述防护板2呈弧形，若干防护板2沿预制桩体1长度方向排列布置，用于将预制桩体1靠近基坑开挖的端面完全覆盖，所述防护板2通过连接件与预制桩体1可拆卸式连接，所述连接件为预留螺杆4，所述预留螺杆4的一端预埋固定在预制桩体1内，其另一端与对应防护板2螺纹连接，在所述预制桩体1与防护板2的外周设置有预制桩外围钢筋笼3，所述预制桩外围钢筋笼3与防护板2连接，所述预制桩外围钢筋笼3的外径与待插入钻孔的孔径匹配，通过预制桩外围钢筋笼定位预制桩体在钻孔内的安装位置。

其中，在所述预制桩体1外周铺设有防水卷材5，在所述预制桩体1靠近基坑开挖的端面预留有侧墙连接筋6，所述侧墙连接筋6设置在防护板2与预制桩体1对应端面之间，所述防水卷材5将侧墙连接筋6包裹覆盖，即对围护桩结构一体化部分桩段用防水卷材粘贴。

实施例2：

如图9、10和11所示，一种地下构筑物结构，包括支护结构以及主体结构，所述支护结构包括实施例1中所述的围护桩组合体、内支撑梁7以及冠梁8，所述围护桩组合体的预制桩体1顶部通过冠梁8与内支撑梁7对应端部连接，所述内支撑梁与冠梁相互垂直布置，整体形成门字形支护结构，围护桩桩长度可根据水平压力作用先取；所述主体结构包括底板9、侧墙10以及顶板11，所述底板9和侧墙10的钢筋分别与预制桩体1的预留钢筋连接，所述顶板11的钢筋与内支撑梁7的预留钢筋连接，钢筋与钢筋之间通过绑扎或焊接相连，所述支护结构与主体结构连接在一起形成永久一体化结构体系。本发明通过将支护结构在地下结构施工阶段作为临时支护，而在地下结构使用阶段，将其与地下主体结构体系连接，使支护结构变成地下结构主体的主要组成部分，用以承受地下结构在使用阶段各种荷载的作用。

具体地，所述围护桩组合体对称地设置在主体结构的两侧，若干围护桩组合体沿主体结构长度方向间隔布置且分别与主体结构的侧墙10连接，在所述预制桩体1外周预留有围护箍筋12，相邻围护桩组合体的围护箍筋12连接在一起，在相邻围护桩组合体之间设置有挂网钢筋13，所述挂网钢筋13与相邻围护桩组合体之间的围护箍筋12连接，并喷砼形成护壁层14。

其中，在所述预制桩体1外侧、侧墙10外侧、顶板11上表面以及底板9底部表面均铺设有防水卷材5形成外防水层，在各防水层外侧均设有保护层15，所述主体结构的底部、侧壁和顶部的保护层分别由混凝土垫层、网喷砼层和砂浆层组成。

本发明的地下构筑物一体化结构体系适用于各种地下构筑物，如地铁、城市地下结构、综合管廊和其它地下管网等，适用于明挖或盖挖法施工，其充分利用了围护桩与主体结构侧墙共同的结构受力特性，共体后受力基本无转变，桩体各部位得到了充分发挥，可抵抗地下结构各方向荷载的作用，而且也充分利用了预制围护后浇保护层的工艺提高了防水层的安全度，具有节省材料，施工安全，工期短，占用地下空间小，可结构体外设防水层的特点。

实施例3：

如图7、8和9所示，一种地下构筑物结构的施工方法，包括以下施工步骤：

S1、根据力学计算围护桩桩径尺寸与钢筋构造制作预制桩体，制作预制的防护板以及制作预制桩外围钢筋笼，所述预制桩体根据需要分别选择桩的形状与尺寸等技术参数，并由工厂预制生产，运送至现场，在预制桩体外周粘贴防水卷材形成防水层，并与防护板、预制桩外围钢筋笼现场拼装组成围护桩组合体。

其中，围护桩技术的力学计算指标满足如下要求：一是围护桩强度、刚度和稳定性满足临时支护要求；二是围护桩与主体结构作为永久结构，其强度、刚度和稳定性等满足使用阶段荷载作用要求。

S2、成桩采用预制桩植入式工艺，按照设计位置和高程要求，进行人工挖孔或机械钻孔，优选人工降水后采用机械成孔，吊装围护桩组合体入孔，就位后对孔隙16部分进行浇筑填充，形成防水层的细石混凝土保护层。

S3、将预制的内支撑梁吊装就位，所述内支撑梁优先选用钢筋混凝土预制构件，冠梁采用现浇工艺，具体为绑扎冠梁钢筋并浇注混凝土，养护冠梁混凝土达到设计强度，浇注的混凝土连接内支撑梁与预制桩体。

S4、边开挖基坑，同时拆除已开挖部分预制桩体连接的防护板，相邻围护桩组合体之间连接挂网钢筋，并喷砼形成护壁层，支护好桩间土。

S5、挖至基坑设计高程，浇注底板垫层19，在垫层19上面、网喷混凝土内侧贴粘防水层，与围护桩防水层相互搭接，并施作保护层，预制桩体的防水层与桩间、底板防水层形成整体结构外防水层。

S6、将底板以及1/4高侧墙的钢筋分别与预制桩体上的预留钢筋连接绑扎，并浇筑混凝土。

S7、绑扎剩余侧墙钢筋和顶板钢筋，确保剩余侧墙钢筋与预制桩体的预留钢筋连接，顶板钢筋与内支撑梁的预留钢筋连接，并浇注剩余侧墙混凝土及顶板混凝土，其中，所述内支撑梁与后浇的主体结构顶板共同形成地下结构的顶板，最终，通过分段浇注混凝土后，所述顶板、底板、桩柱和侧墙共同形成地下结构一体化体系。

S8、待混凝土达到强度要求后，拆掉模板，在顶板外粘贴防水层，并制作保护层，即整个地下构筑物结构的外表面均设有外防水层与防水保护层，其中防水层采用防水卷材和/或喷涂防水涂料，最终形成结构外防水层全密封的地下结构，最后进行基坑分层回填，完成地下结构工程。

本发明将支护结构与主体结构一体化，围护桩成桩采用预制桩植入式工艺，充分利用了围护临时支护的受力特性，减少地下空间的占用，减少地下工程相关建筑材料利用；同时还解决了结构一体化之后，部分结构体不能实现结构外防水的缺点，使地下结构寿命更长，并节省工程造价的特点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种围护桩组合体，其特征在于：包括预制桩体(1)以及设置在预制桩体(1)靠近基坑开挖一侧端面的防护板(2)，所述防护板(2)通过连接件与预制桩体(1)可拆卸式连接，在所述预制桩体(1)与防护板(2)的外周设置有预制桩外围钢筋笼(3)，所述预制桩外围钢筋笼(3)与防护板(2)连接，所述预制桩外围钢筋笼(3)的外径与待插入钻孔的孔径匹配。

2.根据权利要求1所述的围护桩组合体，其特征在于：所述防护板(2)呈弧形，若干防护板(2)沿预制桩体(1)长度方向排列布置，用于将预制桩体(1)靠近基坑开挖的端面完全覆盖。

3.根据权利要求2所述的围护桩组合体，其特征在于：所述连接件为预留螺杆(4)，所述预留螺杆(4)的一端预埋固定在预制桩体(1)内，其另一端与对应防护板(2)螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的围护桩组合体，其特征在于：在所述预制桩体(1)外周铺设有防水卷材(5)，在所述预制桩体(1)靠近基坑开挖的端面预留有侧墙连接筋(6)，所述侧墙连接筋(6)设置在防护板(2)与预制桩体(1)对应端面之间，所述防水卷材(5)将侧墙连接筋(6)包裹覆盖。

5.一种地下构筑物结构，其特征在于：包括支护结构以及主体结构，所述支护结构包括权利要求1至4中任意一项所述的围护桩组合体、内支撑梁(7)以及冠梁(8)，所述围护桩组合体的预制桩体(1)顶部通过冠梁(8)与内支撑梁(7)对应端部连接，所述主体结构包括底板(9)、侧墙(10)以及顶板(11)，所述底板(9)和侧墙(10)的钢筋分别与预制桩体(1)的预留钢筋连接，所述顶板(11)的钢筋与内支撑梁(7)的预留钢筋连接，所述支护结构与主体结构连接在一起形成永久一体化结构体系。

6.根据权利要求5所述的地下构筑物结构，其特征在于：所述围护桩组合体对称地设置在主体结构的两侧，若干围护桩组合体沿主体结构长度方向间隔布置且分别与主体结构的侧墙(10)连接。

7.根据权利要求6所述的地下构筑物结构，其特征在于：在所述预制桩体(1)外周预留有围护箍筋(12)，相邻围护桩组合体的围护箍筋(12)连接在一起，在相邻围护桩组合体之间设置有挂网钢筋(13)，所述挂网钢筋(13)与相邻围护桩组合体之间的围护箍筋(12)连接，并喷砼形成护壁层(14)。

8.根据权利要求5所述的地下构筑物结构，其特征在于：在所述预制桩体(1)外侧、侧墙(10)外侧、顶板(11)上表面以及底板(9)底部表面均铺设有防水卷材(5)形成外防水层。

9.根据权利要求8所述的地下构筑物结构，其特征在于：在各防水层外侧均设有保护层(15)，所述主体结构的底部、侧壁和顶部的保护层分别由混凝土垫层、网喷砼层和砂浆层组成。

10.一种地下构筑物结构的施工方法，其特征在于：包括以下施工步骤：

S1、制作预制桩体、防护板以及预制桩外围钢筋笼，在预制桩体外周粘贴防水卷材形成防水层，并与防护板、预制桩外围钢筋笼现场拼装组成围护桩组合体；

S2、成桩采用预制桩植入式工艺，吊装围护桩组合体入孔，就位后对孔隙部分进行浇筑填充，形成防水层的细石混凝土保护层；

S3、将预制的内支撑梁吊装就位，冠梁采用现浇工艺，具体为绑扎冠梁钢筋并浇注混凝土，养护冠梁混凝土达到设计强度，浇注的混凝土连接内支撑梁与预制桩体；

S4、边开挖基坑，同时拆除已开挖部分预制桩体连接的防护板，相邻围护桩组合体之间连接挂网钢筋，并喷砼形成护壁层；

S5、挖至基坑设计高程，浇注底板垫层，贴粘底板和桩间的防水层，并施作保护层，预制桩体的防水层与桩间、底板防水层形成整体结构外防水层；

S6、将底板以及侧墙下部的钢筋分别与预制桩体上的预留钢筋连接绑扎，并浇筑混凝土；

S7、绑扎剩余侧墙钢筋和顶板钢筋，确保剩余侧墙钢筋与预制桩体的预留钢筋连接，顶板钢筋与内支撑梁的预留钢筋连接，并浇注剩余侧墙混凝土及顶板混凝土；

S8、待混凝土达到强度要求后，拆掉模板，在顶板外粘贴防水层，并制作保护层，最后进行回填。

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