CN205399436U - 一种基坑支护体系 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种基坑支护体系，该基坑支护体系兼有水泥土搅拌桩的挡土性能和良好的抗渗透性，以及钢板桩的防水和抗弯性能，具体技术方案如下：一种基坑支护体系，包括地下连续墙，地下连续墙由钢板桩墙和水泥土搅拌桩墙构成，两者相互搭接，钢板桩墙由相互锁合连接的钢板桩组成，水泥土搅拌桩墙由桩孔相互搭接的水泥土搅拌桩构成，钢板桩墙位于水泥土搅拌桩墙的上端。

Description

一种基坑支护体系

技术领域

本实用新型涉及建筑物地下结构的支护结构，具体涉及一种基坑支护体系。

背景技术

钢板桩作为制作支护结构主体的一种型材，它具有高强、轻质、隔水性好、使用寿命长、安全性高、对空间要求低、环保效果显著等优点，还具有施工简单、工期短等特点。在永久性构筑物方面，它可用于码头、挡土墙、防洪堤等；在临时性构筑物方面，它可用于防洪断流、建桥围堰以及市政基础设施工程中的挡水、挡土墙等。

但是，当地下存在深层砂层含水层时，钢板桩需要打入更深层才能隔断含水层，形成封闭止水帷幕，钢板桩的沉桩深度一般为基坑开挖深度的2.5～3倍；且由于钢板桩的抗弯性能相较于其它柱形桩要差，为控制其变形和减少拔除时对相邻建筑的影响，一般需在钢板桩外侧作深层搅拌桩加固，并作局部注浆处理，这种采用深层搅拌桩加固的方法可有效地对钢板桩的不足进行补充，但却增加了基坑的施工费用。

而且，钢板桩的施工通常采用锤击法、振动法或静压法，锤击法和振动法在施工时，噪声和振动较大，环境污染较大，不适合在城市和人口密集区施工，静压法虽然低噪声和低振动，但其只适合于较软的土质，因此目前，锤击法和振动法还是钢板桩施工时的主要方法，因此如何有效地降低钢板桩施工时的噪声和振动是目前业界比较关心的一个问题。

另外，在打桩过程中，当地下土质结构复杂，存在土层结构密实，或者土中存在大颗粒的砂土和砾土时，钢板桩沉桩比较困难，且钢板桩的桩头容易遭到损害，有时还会使钢板桩产生桩身变形等现象，从而影响到钢板桩的施工质量。

另一种造价较为便宜的基坑支护技术是加劲水泥土搅拌桩，我国称之为SMW工法地下墙，SMW工法地下墙是将水泥固化剂与地基土反复混合搅拌，然后在水泥土混合体未结硬之前插入H型钢或钢板桩作为芯材，至水泥土结硬后形成一道具有一定强度和刚度的地下墙体；在地下结构施工完成后，将H型钢或钢板桩进行回收，SMW工法地下墙的优点很大一部分体现在H型钢或钢板桩的回收重复利用，但是，要将H型钢或钢板桩顺利地拔出回收并非易事，首先要确保H型钢或钢板桩平整、垂直、无扭曲等条件，在沉桩时尽可能依靠其自重插入到位外，其次要在H型钢或钢板桩表面粘贴或涂刷减磨材料，以利于H型钢或钢板桩的拔出，在上述条件得到保证后，在基坑开挖过程中，还要尽可能地减少地下墙在地下土体的挤压下所产生的变形，在基坑内的土体逐渐被开挖的过程中，虽然有围檩的支撑，但是加劲水泥土搅拌桩还是会产生一定的变形，由于水泥土具有较大强度以及对H型钢或钢板桩有较强的粘结握裹力，H型钢或钢板桩的拔出并不容易，这也是目前的工程中，常常放弃将加劲水泥土搅拌桩中的H型钢或钢板桩拔出，而将其保留在原地的原因。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提出了一种基坑支护体系，该基坑支护体系兼有水泥土搅拌桩的挡土性能和良好的抗渗透性，以及钢板桩的防水和抗弯性能。

本实用新型的具体技术方案如下：

一种基坑支护体系，包括地下连续墙，地下连续墙由钢板桩墙和水泥土搅拌桩墙构成，两者相互搭接，钢板桩墙由相互锁合连接的钢板桩组成，水泥土搅拌桩墙由桩孔相互搭接的水泥土搅拌桩构成，钢板桩墙位于水泥土搅拌桩墙的上端。

本实用新型中，地下连续墙采用了钢板桩墙和水泥土搅拌桩墙相互搭接的复合结构，并且将钢板桩墙设置在水泥土搅拌桩墙的上端；在进行水泥土搅拌桩墙的施工时，在水泥土搅拌桩墙上面的土体也一并被搅拌桩机搅松，土体中大颗粒的砂土和砾土被搅碎，使钢板桩的沉桩变的容易，仅需较少的压力就可完成钢板桩的沉桩，避免了采用锤击法和振动法等噪声和振动较大的打桩法，搅拌桩机在施工时噪音低、无振动，对环境污染小，尤其适合在城市和人口密集区等需要低噪声和低振动的区域内施工。

在搅拌桩机施工时，同时将土中大颗粒的砂土或砾土以及密实较硬土层进行破碎，避免了钢板桩在下沉过程中遇到较大阻力，不能顺利沉桩，桩头受到损害，或者桩身产生变形等不利现象。

水泥土搅拌桩的使用可抵消钢板桩的部分长度，降低钢板桩的所需长度；至少部分解决了目前单根钢板桩长度不能满足要求，需要将钢板桩进行拼接的问题；还避免了采用超长钢板桩时所带来的运输问题。

除此以外，采用水泥土搅拌桩作为部分地下连续墙，较单独使用钢板桩作为支护桩时的沉桩深度要浅，单独使用钢板桩作为基坑支护桩时，由于钢板桩的横截面较少，土体对钢板桩下端面的支持力较少，钢板桩主要依靠土体对其侧面的摩擦力保持在土体中，在设置了水泥土搅拌桩后，相当于扩大了钢板桩的下端的横截面，增大了土体对地下连续墙的支持力，由此可降低基坑支护桩的沉桩深度，同时降低了基坑支护的施工难度，并提高了基坑支护的施工效率。

进一步，钢板桩墙与水泥土搅拌桩墙的搭接长度为1～4米。钢板桩墙与水泥土搅拌桩墙的搭接长度优选在1～4米，可使钢板桩墙与水泥土搅拌桩墙有牢固的连接。

钢板桩也可以包括长钢板桩与短钢板桩，并使长钢板桩与短钢板桩间隔布置，其中长钢板桩伸入水泥土搅拌桩墙的长度为2～4米，短钢板桩伸入水泥土搅拌桩墙的长度为1～2米。

水泥土搅拌桩与传统的钢筋混凝土桩以及钢桩等刚性桩有着本质的区别，属于柔性桩，其抗剪切强度较低，为增强其抗剪切强度，可将部分钢板桩的长度延长，使该部分钢板桩插入水泥土搅拌桩的更深处，使部分水泥土搅拌桩形成类似加劲水泥土搅拌桩的结构，以增强支护的整体强度；采用长短钢板桩间隔布置的方式，是在保证支护强度要求的前提下，尽量减少长钢板桩的使用量，以降低拔桩时的工作量。

水泥土搅拌桩墙的顶端面与基坑底面距离±0.5米，如此，既可保证水泥土搅拌桩的至少大部分桩体低于基坑底部，利用水泥土搅拌桩的钢性，使由水泥土搅拌桩所形成的连续墙起到挡土作用，同时利用水泥土良好的防渗漏性能，兼作为止水帷幕。

将水泥土搅拌桩墙的桩顶设置在基坑底部的附近，还兼顾到基坑内底板的支撑，在基坑底部浇注底板时，底板可浇注在水泥土搅拌桩墙的顶端，以减少底板的下沉幅度；如果水泥土搅拌桩墙的桩顶太高或太低，则底板周边主要受到基坑底部土体的支撑力，基坑底部的土体在受到底板的压力后，会产生一定的沉降，降低了底板的稳定性。

在目前，钢板桩在单纯作为支护时，在地下主体结构完成后，钢板桩一般都进行了回收，支护的作用是防止在主体结构施工过程中，基坑侧壁土体的塌落以及基坑外水体进入到基坑内；但是，现在已有将基坑支护作为地下结构主体的一部分的趋势，主要是作为地下结构的墙体使用，在这种情形下，水泥土搅拌桩墙就作为地下结构的承重桩，需要一定的高度来保证其可以与地下结构主体的底板连接为一个整体，以对地下结构主体起到支承的作用；水泥土搅拌桩墙的顶端面要位于基坑底部附近，如此在保证水泥土搅拌桩墙与底板有效连接的基础上，为施工留有一定的误差范围，以方便施工的顺利进行。

水泥土搅拌桩的桩孔搭接长度优选为150～300毫米。水泥土搅拌桩的桩孔搭接长度关系到水泥土搅拌桩能否具有均匀的内部结构以及足够的强度，以使其能够承担钢板桩所带来的压力，并保证支护的稳定性。在现有技术中，水泥土搅拌桩的施工技术已成熟，在此不再赘述。

在地下连续墙的内侧面上设置有牛腿，在牛腿上安装有围檩；所述内侧面是指地下连续墙朝向基坑内部的侧面。围檩将钢板桩连接为一个整体，在增强钢板桩的抗弯能力的情况下，其本身也具有抵抗基坑外部压力的作用。

钢板桩包括牛腿钢板桩，所述牛腿钢板桩为将钢制牛腿固定在U型钢板桩或帽型钢板桩的腹板的侧面上制作而成，钢制牛腿的支承面与钢板桩的长度方向垂直。

预先制作牛腿钢板桩，可对其进行完善的质量检测，以保证钢制牛腿的安装强度，避免在现场进行安装钢制牛腿时，无法进行全面的质量检测的弊端；当然，如果条件受到限制，也可以在将所有钢板桩、包括制作牛腿钢板桩所用的钢板桩全部完成下沉后，再随基坑开挖将钢制牛腿安装在相应的钢板桩上。

地下连续墙可以呈圆形。连续墙为圆形时，较其它形状的连续墙可以承受更大的外力，也可以降低连续墙的厚度，减少工程造价。

附图说明

图1是本实用新型的一种实施例的结构简图。

图2是在图1的基础上完成基坑内底板施工完成后的结构示意简图。

图3是图1的俯视图。

图4是图3中G部分的放大图。

图中标记：

2.水泥土搅拌桩墙，3.钢板桩，4.钢制牛腿，5.钢筋混凝土围檩，

6.底板，10.地面，11.基坑底部，13.钢板桩墙内侧面，14.钢板桩墙的外侧面。

具体实施方式

以下结合具体的地下建筑结构对本实用新型作进一步的描述，下述实施例包括了本实用新型的制作过程，以充分体现本实用新型所具有的全部优点，在本实施例中，所要建造的为一圆形地库，基坑开挖深度16米，设计沉桩深度25米，钢板桩3采用400*170的U型钢板桩和牛腿钢板桩，牛腿钢板桩采用400*170的U型钢板桩和钢制牛腿预先制作并备用；U型钢板桩采用18米和20米两种长度，牛腿钢板桩采用18米的长度；水泥土搅拌桩的长度为9米；围檩采用钢筋混凝土拼装式围檩，围檩间距2.5米，搅拌桩机采用三轴搅拌桩机；钢板桩的沉桩采用屏风式打桩。在附图中，标记10表示地面。

在本实施例中，牛腿钢板桩是将钢制牛腿4焊接在U型钢板桩的腹板的外侧面上，钢制牛腿的支承面与U型钢板桩的长度方向垂直，每块牛腿钢板桩上焊接有5块钢制牛腿。

以下结合圆形地库的基坑支护体系对本实用新型作进一步的描述。

上述圆形地库的基坑支护体系采用本实用新型，具体的建造步骤如下：

(1)参阅图1，在钢板桩待施工位置用三轴搅拌桩机向地下搅动，在地下形成水泥土搅拌桩，并连续施工形成搅拌桩墙2，水泥土搅拌桩墙2的下端面位于设计沉桩深度，水泥土搅拌桩墙2的顶端面与基坑底部11平齐。

(2)参阅图1，在水泥土搅拌桩未结硬之前，将钢板桩3插入水泥土搅拌桩内，形成封闭的圆形的钢板桩墙，其中，18米长的U型钢板桩和牛腿钢板桩插入水泥土搅拌桩的长度均为2米，20米长的U型钢板桩插入水泥土搅拌桩的长度为4米。

在本实施例中，牛腿钢板桩采用U型钢板桩和钢制牛腿4预先制作，预先制作牛腿钢板桩，可对其进行完善的质量检测，以保证钢制牛腿的安装强度，避免在现场进行安装钢制牛腿4时，无法进行全面的质量检测的弊端；当然，如果条件受到限制，也可以在将所有U型钢板桩、包括制作牛腿钢板桩所用的U型钢板桩全部完成下沉后，再随基坑开挖将钢制牛腿安装在相应的U型钢板桩上。

(3)参阅图1，在地下连续墙圈围的空间内完成基坑开挖。图1中，A表示基坑开挖深度，B表示水泥土搅拌桩的长度，C1表示18米长U型钢板桩与水泥土搅拌桩的搭接长度，C2表示20米长U型钢板桩与水泥土搅拌桩的搭接长度，F1表示短钢板桩的长度，F2表示长钢板桩的长度，H为设计沉桩深度；在本实施例中，A为16米，B为9米，C1为2米，C2为4米，F1为18米，F2为20米，H为25米。钢板桩在沉桩前涂刷减摩材料，本实施例采用的是涂刷SMW工法型钢减摩剂。

在基坑开挖的过程中，随时安装围檩，在本实施例，围檩采用钢筋混凝土围檩5，由于本实施例为圆形结构，钢筋混凝土围檩5采用钢筋混凝土拼装式围檩，即围檩由预制的钢筋混凝土檩条拼接而成，并在檩条的接头处以及围檩与钢板桩之间浇筑细石混凝土，使围檩与钢板桩形成一个整体；采用钢筋混凝土拼装式围檩可以提高施工速度。

参阅图3，图3为完成基坑开挖和钢筋混凝土围檩安装后的结构示意简图，图3中的局部G放大图为图4，在图4中，包括U型钢板桩和牛腿钢板桩的钢板桩相互咬合连接成圆形的钢板桩墙，标记13表示钢板桩墙内侧面，标记14表示钢板桩墙外侧面；E表示钢板桩墙的厚度，即钢板桩墙的内侧面和外侧面之间的距离。本实施中，钢板桩墙的厚度为340毫米；为了表示清楚，在图4中仅显示了一组水泥土搅拌桩并用标记20表示，在本实施例中，水泥土搅拌桩的型号为φ650900，即单根水泥土搅拌桩的直径为650毫米，相邻水泥土搅拌桩的轴距为450毫米，第一和第三根水泥土搅拌桩的轴距为900毫米，水泥土搅拌桩的桩孔的搭接长度为200毫米。

在完成基坑开挖后，可继续圆形地库的后续主体施工，图2为基坑内底板6完成施工完成后的结构示意简图。

在本实施中，所采用的牛腿钢板桩的钢制牛腿4焊接在U型钢板桩的腹板的外侧面上，根据实际的需要，钢制牛腿也可以焊接在U型钢板桩的腹板的内侧面上。根据具体的施工要求，钢板桩还可以采用帽型钢板桩，并用帽型钢板桩来制作牛腿钢板桩。

Claims (8)

1.一种基坑支护体系，其特征在于，包括地下连续墙，地下连续墙由钢板桩墙和水泥土搅拌桩墙构成，两者相互搭接，钢板桩墙由相互锁合连接的钢板桩组成，水泥土搅拌桩墙由桩孔相互搭接的水泥土搅拌桩构成，钢板桩墙位于水泥土搅拌桩墙的上端。

2.根据权利要求1所述的基坑支护体系，其特征在于，钢板桩墙与水泥土搅拌桩墙的搭接长度为1～4米。

3.根据权利要求1所述的基坑支护体系，其特征在于，钢板桩包括长钢板桩与短钢板桩，长钢板桩与短钢板桩间隔布置，其中长钢板桩伸入水泥土搅拌桩墙的长度为2～4米，短钢板桩伸入水泥土搅拌桩的长度为1～2米。

4.根据权利要求1所述的基坑支护体系，其特征在于，水泥土搅拌桩墙的顶端面与基坑底面距离±0.5米。

5.根据权利要求1所述的基坑支护体系，其特征在于，水泥土搅拌桩的桩孔搭接长度为150～300毫米。

6.根据权利要求1所述的基坑支护体系，其特征在于，在地下连续墙的内侧面上设置有牛腿，在牛腿上安装有围檩；所述内侧面是指地下连续墙朝向基坑内部的侧面。

7.根据权利要求1所述的基坑支护体系，其特征在于，所述钢板桩包括牛腿钢板桩，所述牛腿钢板桩为将钢制牛腿固定在U型钢板桩或帽型钢板桩的腹板的侧面上制作而成，钢制牛腿的支承面与钢板桩的长度方向垂直。

8.根据权利要求1所述的基坑支护体系，其特征在于，所述地下连续墙呈圆形。