CN114855817A - 一种用于膨胀土深基坑桩间土支护体系及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉膨胀土地铁深基坑工程施工，具体是一种用于膨胀土地层深基坑钻孔灌注排桩桩间土支护体系及装置。膨胀土深基坑在支护桩上设置桩间土支护加固装置支座；桩间土支护加固装置支座安装完成后，安装定型Φ8焊接钢筋网片，做为临时固定结构；安装预制好的钢带，将钢带安装在预先安装好的支座上，支座上下间距为1m，横向间距为桩间距，在支座上安装钢带并用Φ10螺栓加以固定，桩中间位置用扎丝将钢带与钢筋网片绑扎牢固，使预弯钢带水平面垂直于桩间土面，达到桩间土变形时最佳的受力效果。解决了膨胀土地层深基坑工程施工中桩间土失稳造成工程安全及质量事故等难题。

Description

一种用于膨胀土深基坑桩间土支护体系及装置

技术领域

本发明涉膨胀土地铁深基坑工程施工，具体是一种用于膨胀土地层深基坑钻孔灌注排桩桩间土支护体系及装置。

背景技术

膨胀土是自然地质形成的含有亲水性较强的黏土矿物的高塑性黏土，具有超固结性、多裂隙、遇水膨胀、失水收缩等特性。膨胀土广泛分布于我国四川、云南、广西等20多个省，成都地区主要分布在东部。近年来随着成都市轨道交通线路规划快速成网以及东部新区的加快建设，如2号线、4号线、7号线、8号线、9号线、17号线、18号线、30号线等都经过或到达膨胀土区域。轨道交通线路穿越膨胀土区域时不可避免地要设置地下车站，因此就面临地下车站深基坑开挖支护。据调查，成都东部深基坑开挖采用排桩支护工程中，由于地层开挖后，支护桩暴露，地层失水，支护桩桩间土挤出破坏，挤出的（岩）土极易造成深基坑中施工的人员伤亡、设备破坏等安全事故发生，若不能准确掌握膨胀土地铁车站深基坑支护桩桩间土失稳特征，并提出有效治理措施，其将随时导致安全事故，严重影响着工程整体的进展和效益。综上所述，膨胀土地层深基坑工程施工中，由于桩间土长时间暴露，膨胀土反复受到失水收缩开裂、吸水膨胀，若遇到稍大雨量天气，自重增速较大，则桩间土体瞬间坍塌破坏，造成基坑内作业的设备损坏或人员伤亡。因此找到一种支护体系及装置，对桩间土进行牢靠支护，是最有效的解决方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于膨胀土地层深基坑钻孔灌注排桩桩间土支护体系及装置，主要解决了膨胀土地层深基坑工程施工中桩间土失稳造成工程安全及质量事故等难题。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案如下：

在膨胀土地层深基坑工程开挖中，及时对桩间土采取支护措施，防止桩间土坍塌，造成设备损坏或者人员伤亡，对于确保工程安全进行和保障工期具有重要的作用。

膨胀土地层深基坑工程开挖后，桩间土暴露，由于土拱效应的产生，相邻支护桩作为拱脚，靠近支护桩的土体向基坑发生水平位移量小，两相邻桩中间远离支护桩的土体向基坑内水平位移量较大。

受土拱效应影响，两相邻桩作为受力拱脚向桩间存在一个拱形受力面，拱形受力面向基坑内的土体稳定主要靠土体之间的黏聚力及土本身的内摩擦角稳定，因此必须采取对桩间土支护体系采取有效措施，并设计相应牢靠的装置予以加固支护体系。

鉴于此，本专利针对膨胀土深基坑桩间土支护体系进行了一系列研究，并设计出相应支护体系加固装置。

该体系及装置说明如下：

膨胀土地层深基坑开挖，混凝土灌注排桩及桩间土一侧暴露，排桩开始受到土压力，距离排桩较近位置由于受到排桩阻碍，变形小，距离较远的位置变形大，桩间土开始发生变形；

随着膨胀土深基坑开挖，桩间土暴露时间不断增加，膨胀土失水收缩开裂，偶尔有雨又吸水膨胀，在反复受收缩和膨胀作用下，黏聚力和内摩擦角急剧下降，桩间土便发生坍塌失稳；

由于膨胀土其特殊的物理力学特性，深基坑开挖暴露后立即采取措施进行封闭和支护，防止其反复受到失水和吸水的作用，以及变形造成坍塌；

膨胀土深基坑开挖后，在支护桩上安装桩间土支护加固装置支座；

桩间土支护加固装置支座安装完成后，安装定型Φ8焊接钢筋网片，做好临时固定；

安装预制好的钢带，将钢带安装在预先安装好的支座上，支座上下间距建议为1m，横向间距为桩间距，在支座上安装钢带并用Φ10螺栓加以固定，桩中间位置用扎丝将钢带与钢筋网片绑扎牢固，使预弯钢带水平面垂直于桩间土面，达到桩间土变形时最佳的受力效果。

桩间土支护体系的骨架完成后，喷射C20，喷射的混凝土刚好将支护体系骨架覆盖住并预留约15mm保护层即可，使钢带、钢筋网片、桩上支座、喷射混凝土等形成一个强有力的膨胀土地铁深基坑排桩支护桩间土支护体系，确保施工期间桩间土稳定。

本发明的有益效果是通过设计钢筋网片、预弯钢带、支护桩上的受力支座、喷射混凝土等一种桩间土支护体系，有效控制了膨胀土地铁深基坑排桩支护桩间土的变形失稳，避免了由于桩间土失稳坍塌造成工程事故，确保了工程施工安全、成本节约及工期顺利。

附图说明

图1 是膨胀土地层深基坑桩间土支护体系设计图；

图2 是膨胀土地层深基坑桩间土支护体系剖面设计图；

图3 是膨胀土地层深基坑桩间土支护体系局部剖面放大图；

图4 是膨胀土地层深基坑桩间土支护装置支座剖视图；

图5 是膨胀土地层深基坑桩间土支护装置支座平面设计图；

图6 是膨胀土地层深基坑桩间土支护装置支座设计三维图；

图7 是膨胀土地层深基坑桩间土支护装置钢带设计图；

图8 是膨胀土地层深基坑桩间土支护装置钢带设计三维图；

图9是膨胀土地层深基坑桩间土支护装置连接三维图；

图10 是膨胀土地层深基坑桩间土支座钢带交接处三维图。

其中，1——桩间土体；2——围护桩；3——Φ8钢筋网片；4——10mm厚的预弯钢带；5——受力支座；6——Φ12膨胀螺栓； 7——Φ10螺栓；8——Φ12膨胀螺栓孔；9——Φ10螺栓孔；10——冠梁；11——基坑底部线。

具体实施方式

为使本专利的优点和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本专利实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

本发明提供的一种用于膨胀土深基坑桩间土支护体系的施工方法主要包括以下步骤：

如图1，一种用于膨胀土深基坑桩间土支护体系及装置主要包括钢筋网、螺栓、预弯钢带、膨胀螺栓、受力支座；

受力支座如图4、如图5、如图6所示，采用Q345钢板来制作，用于固定在围护桩上，支座厚度均为10mm；

制作支座之前要先预弯待支座的钢板，预弯钢板的弧度半径与桩的半经（600mm）大小一致，使其紧贴于桩表面；

受力支座用长100mm直径Φ12膨胀螺栓植入在维护桩上；

预弯钢带如图7、图8所示，钢带两边预留150mm、预弯弧度半经为2200mm，可根据实际情况调节；

在桩间土之间架设Φ8的钢筋网片；

将预弯钢带与钢板连接，将预弯钢带通过Φ10的螺栓固定在支座上如图9所示；

钢筋网片与预弯钢带通过焊接加以固定；

预弯钢带连接处采用交替连接，搭接长度50mm；

在整个支护体系中，钢带沿基坑开挖面的竖向布设间距为1000mm，可根据实际现场情况调节上下间距，如图2、图3所示；

最后喷射C20混凝土进行支护，使其形成一个整体。

以上所述只是用图解说明本发明用于膨胀土地铁深基坑工程施工中混凝土灌注排桩支护桩桩间土支护的一些原理及功能，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，尤其是用于膨胀土地铁深基坑支护桩桩间土支护体系及装置均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (1)

1.一种用于膨胀土地层深基坑钻孔灌注排桩桩间土支护体系及装置，其特征在于：膨胀土深基坑在支护桩上设置桩间土支护加固装置支座；桩间土支护加固装置支座安装完成后，安装定型Φ8焊接钢筋网片，做为临时固定结构；安装预制好的钢带，将钢带安装在预先安装好的支座上，支座上下间距为1m，横向间距为桩间距，在支座上安装钢带并用Φ10螺栓加以固定，桩中间位置用扎丝将钢带与钢筋网片绑扎牢固，使预弯钢带水平面垂直于桩间土面，达到桩间土变形时最佳的受力效果；桩间土支护体系的骨架完成后，喷射C20，喷射的混凝土刚好将支护体系骨架覆盖住并预留约15mm保护层即可，使钢带、钢筋网片、桩上支座、喷射混凝土等形成一个强有力的膨胀土地铁深基坑排桩支护桩间土支护结构。

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