CN209652939U - 一种沙漠基坑支护体系 - Google Patents

Abstract

一种沙漠基坑支护体系，包括钢桩、挡土板、钢围檩和锚杆；钢桩沿着沙漠基坑的侧壁间隔设置；在每根钢桩上、沿竖向间隔开设有通孔；挡土板沿竖向连续连接在钢桩的外侧，在挡土板上、对应钢桩上通孔的位置处开有穿孔；钢围檩有若干组，其中每组钢围檩沿竖向间隔连接在挡土板的外侧，在钢围檩上、对应钢桩上通孔的位置处开设有孔洞；锚杆有若干组，每组锚杆与钢桩相对应设置；锚杆倾斜锚固在沙漠基坑周围的砂土中，锚杆外端依次穿过钢桩、挡土板和钢围檩、且通过锚头固定。本实用新型解决了传统施工方法在沙漠地区开挖基坑时极易出现塌孔、施工难度大、基坑安全隐患大以及桩基施工工期长、成本高的技术问题。

Description

一种沙漠基坑支护体系

技术领域

本实用新型涉及一种沙漠基坑支护体系。

背景技术

随着全球城市化进程的加快，一些沙漠地区的高层及超高层建筑迅猛发展，高层建筑需要的地下空间也越来越深，沙漠地区的深基坑支护工程也随即成为岩土工程领域中的一个热点及难点问题；在沙漠地区进行深基坑支护，常规的方法是采用混凝土排桩进行支护施工。若基坑深度进一步加深，则需要增设水平锚杆或者内部水平支撑，以增加支护的稳定性。但是由于沙漠地区的砂土非常松散，造成桩基成孔过程极易出现塌孔等施工难题，实际施工过程存在极大的困难。若桩间间距太大会造成流沙流出，形成基坑安全隐患，若间距太小又增加现场施工难度，并且桩基施工工期长，成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种沙漠基坑支护体系，要解决传统的施工方法在沙漠地区开挖基坑时桩基成孔过程极易出现塌孔、施工难度大、基坑安全隐患大以及桩基施工工期长、成本高的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。

一种沙漠基坑支护体系包括有钢桩、挡土板、钢围檩和锚杆；所述钢桩有一组、沿着沙漠基坑的侧壁间隔设置，钢桩的下端插设在沙漠基坑底部的砂土中，钢桩的上端与沙漠基坑的顶部平齐；在每根钢桩上、沿竖向间隔开设有通孔；

所述挡土板有若干组，其中每组挡土板沿竖向连续连接在相邻两根钢桩的外侧，在挡土板上、对应钢桩上通孔的位置处开设有穿孔；

所述钢围檩有若干组，其中每组钢围檩沿竖向间隔连接在挡土板的外侧，在钢围檩上、对应钢桩上通孔的位置处开设有孔洞；

所述锚杆有若干组，其中每组锚杆与钢桩相对应设置、并且在钢桩上沿竖向间隔布置；所述锚杆倾斜锚固在沙漠基坑周围的砂土中；其中，锚杆的外端依次穿过钢桩、挡土板和钢围檩，且通过锚头固定。

优选的，所述钢围檩与挡土板之间、对应锚杆的位置有楔形的垫块；所述锚杆从垫块中穿过。

优选的，所述钢桩下端插在沙漠基坑底部砂土中的深度为2.5m ~4m；相邻两根钢桩之间的间距为1.2m~1.8m。

优选的，竖向相邻的两根钢围檩之间的间距为2.5m ~4m；竖向相邻的两根锚杆之间的间距与相邻两根钢桩之间的间距相适应，为1.2m~1.8m。

优选的，所述锚杆由外向内逐渐向下倾斜，并且倾斜角度为15°~40°；锚杆锚固在沙漠基坑周围的砂土中的长度为7m~10m。

与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果。

1、本实用新型中钢桩施工不需要成孔，可以避免沙质条件下排桩施工大直径成孔孔壁不稳定性问题，锚杆施工虽然需要成孔，但孔径较小，采用膨润土泥浆护壁可以避免塌孔。

2、钢桩之间采用横插挡土板可以实现桩间全封闭连接，避免混凝土排桩桩间砂土流出造成的基坑安全隐患。

3、本实用新型中的钢桩在施工中可以采用打入的方式进行施工，施工速度快，工期短；在基坑回填完成后，钢桩可以拔出回收二次利用，极大的减少了施工成本。

4、本实用新型中的钢桩打入施工时，如果能直接打入则直接打入；如果地层较密实，不能直接打入时，则可以先钻孔松土再打入；锚杆的钻孔施工时可以根据地质条件适当调整钻孔工法，沙土层较为密实时可以采用螺旋钻钻孔，当沙土层较为松散易塌孔时，应改为泥浆护壁回转钻进，施工过程简单。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

图1是本实用新型中沙漠基坑支护体系的结构示意图。

图2是本实用新型中沙漠基坑支护体系设置在沙漠基坑中的正面结构示意图。

图3是本实用新型中沙漠基坑支护体系设置在沙漠基坑中的侧面结构示意图。

图4是图3中A节点放大结构示意图。

附图标记：1-钢桩、2-挡土板、3-钢围檩、4-锚杆、5-沙漠基坑、6-锚头、7-垫块。

具体实施方式

本实施例的地质情况概述如下。

1、 0~2m，浅棕色细沙，粉细砂。

2、2~5m， 级配较好的细沙，含粉土。

3、5~19m， 浅棕色中砂，含粉土，级配良好，非常密实，含粘性颗粒，与盐酸反应强烈。

4、19~25m， 略带白色的含胶块的砂岩。

地下水位相对高程-18米。

基坑支护常用方法及适用条件

。

根据本实施例中，基底标高为-11.0m，属于深基坑施工，受施工场地的限制，项目不能采用放坡开挖或者重力式挡土墙或者土钉墙方案；现场为沙质地质条件，在此地质条件下，不具备地下连续墙的施工的成槽条件，成槽开挖过程中将出现塌槽，无法施工，且成本极大；并且沙质条件下，排桩施工的成孔过程中同样存在困难，塌孔难以避免。

本实施例中的地质条件，采用“锚杆+工字钢桩+横插板挡土”的支护形式，钢桩施工能有效的避免上述问题，并且回填完成后，钢桩可以拔出回收，极大的降低了施工的成本；相对于其他的方案，钢桩+锚杆+横插挡土板体系具有施工工期短和成本低的优势。

如图1-4所示，这种沙漠基坑支护体系包括有钢桩1、挡土板2、钢围檩3和锚杆4；所述钢桩1有一组、沿着沙漠基坑5的侧壁间隔设置，钢桩1的下端插设在沙漠基坑5底部的砂土中，钢桩1的上端与沙漠基坑5的顶部平齐；在每根钢桩1上、沿竖向间隔开设有通孔；

所述挡土板2有若干组，其中每组挡土板2沿竖向连续连接在相邻两根钢桩1的外侧，在挡土板2上、对应钢桩1上通孔的位置处开设有穿孔；

所述钢围檩3有若干组，其中每组钢围檩3沿竖向间隔连接在挡土板2的外侧，在钢围檩3上、对应钢桩1上通孔的位置处开设有孔洞；

所述锚杆4有若干组，其中每组锚杆4与钢桩1相对应、且沿竖向间隔设置设置、并且在钢桩1上沿竖向间隔布置；所述锚杆4倾斜锚固在沙漠基坑5周围的砂土中；其中，锚杆4的外端依次穿过钢桩1、挡土板2和钢围檩3，且通过锚头6固定。

本实施例中，所述钢围檩3与挡土板2之间、对应锚杆4的位置有楔形的垫块7；所述锚杆4从垫块7中穿过。

本实施例中，所述钢桩1下端插在沙漠基坑5底部砂土中的深度为3.2m；相邻两根钢桩1之间的间距为1.3m。

当然在其他实施例中，所述钢桩1下端插在沙漠基坑5底部砂土中的深度可以在2.5m ~4m的范围内选取；相邻两根钢桩1之间的间距可以控制在1.2m~1.8m的范围内。

本实施例中，竖向相邻的两根钢围檩3之间的间距为2.5m ~4m；竖向相邻的两根锚杆4之间的间距与相邻两根钢桩1之间的间距相适应，为1.2m~1.8m。

本实施例中，所述锚杆4由外向内逐渐向下倾斜，并且倾斜角度为30°；锚杆4锚固在沙漠基坑5周围的砂土中的长度为：最上面的两排为7.5 m、最下排为10 m，剩余的几排控制在7m~10m的范围内即可。

当然在其他实施例中，所述锚杆4的倾斜角度可以控制在15°~40°的范围内。

这种沙漠基坑支护体系的施工方法，包括步骤如下。

施工准备：钢桩1采用H型工字钢桩，规格为298mm×149mm×5.5mm×8mm，间距为1.3m；根据基坑深度及设计要求桩身长度为16m与14m不等；设备选择：步履式长螺旋钻机，步履式液压震动打桩机。

步骤一，桩基的放线定位。

步骤二，钻设桩孔：根据设计图纸要求，确定钢桩1的位置，并清理桩位附近表面障碍物，钻孔时，专人进行测量，控制桩位的准确性。

步骤三，用打桩机打入钢桩1至设计的深度；打桩时，由第1锤开始至预定深度为止，不得中途停顿，以免因土壤与桩身密接而造成打设困难。

步骤四，开挖沙漠基坑5的第一层砂土。

步骤五，钻设锚杆孔。

步骤六，安装第一层砂土位置处对应的锚杆4：将锚杆4插设在锚杆孔中，锚杆4的外端钢桩1上的通孔中穿过，并在锚杆孔中灌浆。

步骤七，安装第一层砂土位置处对应的挡土板2：将挡土板2沿竖向连续连接在钢桩1之间，挡土板2上的穿孔对应套设在锚杆4上。钢桩1之间采用横插挡土板2的形式进行防护，挡土板2的厚度为42mm、76mm两个规格；其中当±0~-5.0m标高采用42mm厚的挡土板2，当-5.0m~基坑底标高采用76mm厚的挡土板2。当钢桩1施工完成后，进行土方开挖工作，当挖至-3.0m、-6.0m、-9.0m等时，进行挡土板2的安装，并用楔形的垫块7与挡土板2固定，起到支撑的作用。

步骤八，安装第一层砂土位置处对应的钢围檩3：将钢围檩3沿竖向间隔连接在挡土板2外侧，钢围檩3上的孔洞对应套设在锚杆4上。

步骤九，安装第一层砂土位置处对应的锚杆4的承压板及锚头6。

步骤十，第一层砂土位置处对应的锚杆4的张拉及锁定。

步骤十一，开挖下一层砂土，循环步骤六~步骤十中的施工方法直至沙漠基坑支护体系完成。

步骤十二，沙漠基坑5开挖完成后开始进行肥槽的分层回填。

步骤十三，回填至最底层钢围檩3的底部时拆除最底层的锚头6和钢围檩3。

步骤十四，继续回填至每一层钢围檩3的底部时，拆除对应一层的锚头6和钢围檩3直至回填全部完成。

步骤十五，拔出钢桩1。

本实施例中，开挖沙漠基坑5的每一层砂土的厚度为3m。

本实施例中，进行肥槽的分层回填时，每层回填砂土的厚度为300mm。

当然在其他实施例中，开挖沙漠基坑5的每一层砂土的厚度控制在2.5m~4m的范围内即可，进行肥槽的分层回填时，每层回填砂土的厚度可控制在250mm~350mm的范围内。

本实施例中，在步骤七和步骤八之间安装楔形的垫块7。

本实施例的步骤三中，用打桩机打入钢桩1至设计的深度时，直接锤击钢桩1进入密实沙层存在困难：此时可以先对桩位进行钻孔松土，以利于钢桩1锤击进入土层；为保证桩基稳定性，最终开挖高程以下部位仍需锤击方法入土，以免桩基根部土体不密实造成容易位移变形。

本实施例中，钻设锚杆孔时遇到松散沙层易塌孔：采用膨润土泥浆护壁，增强孔壁稳定性；在锚杆孔中灌浆时灌浆口不易封闭，灌浆无压力造成锚杆4的锚固端与土体粘接不良：采用无压力灌浆，用增大孔径的方法提高锚固端与土体的总粘接力。

本实施例中，钢桩1的设计长度最长为16m，垂直度偏差控制尤为关键；对桩位放样、桩机垂直度校正都必须严格控制，钢桩1打设至最后5m时，应特别注意阻止其横向移动，若有偏移时，须于打桩时予以校正；打设完成后之桩心位置、桩身垂直度与斜度偏差均应在规定许可差范围内，否则应拔起重打或废桩。在施工期间，每日均应派专人记载打桩纪录，记录内容至少应包括桩号、位置、打桩设备概叙述、桩位偏移量等。

本实施例中，步骤五钻设锚杆孔和步骤六安装对应的锚杆4的具体方法为。

根据设计要求，锚杆4采用直径为25mm的螺纹钢筋，长度分别为8.5m、8.5m、11m等（实际施工时锚杆4下料长度需要多1m，用于锚杆4张拉时穿过千斤顶用的，等张拉完毕与锚头6固定后，拆除千斤顶，将露在锚头6外面的多余的锚杆4锯断）；每三米高度设置一道，共三道，间距同钢桩1之间的间距；锚杆4的端头采用两个拼接好的200mm×100mm×8mm工字钢作为钢围檩3、在锚杆4的端部、位于锚头6与钢围檩3之间焊接8mm厚钢板作为垫板。

步骤1、施工准备：根据设计图纸要求，测量人员测定锚杆孔的孔位，打入标桩，注明锚孔编号，开钻前对钻机安装进行复测检查，钻机安装质量不仅影响钻孔质量，同时还会影响施工进度和人员安全，安装做到“正、平、稳、固”要求，确保钻机受力后不摇摆、不移位；钻机安装好后，进行全面质量检查，检查钻机方位、倾角、水平度和开孔钻头落点差；检查合格后再进行试车。

步骤2、钻机就位：锚杆孔位定出来，即可移钻机就位，保证施钻过程中钻机不会有较大的晃动而影响成孔施工，按照设计的锚杆倾角，用吊线法调整好钻杆的角度，再适当调整钻机的位置，使钻头对准所要施工的锚杆孔位，锚杆4倾角允许偏差为±1°。

步骤3、成孔：锚杆成孔采用选用锚杆钻孔机，钻孔直径为150mm，钻孔位置纵横向偏差均不得大于±50mm；钻孔深度超过设计长度不得小于200mm，且不得大于500mm；钻孔轴线的偏斜率不应大于锚杆4长度的2%；钻进过程中出现塌孔，可采用泥浆循环护壁成孔；每根锚杆4的钻孔必须详细做好钻孔施工记录；在钻进过程中，随时保证孔内排渣畅通，及时排出孔内岩渣；为防止钻进中排渣通道堵塞及卡钻，适当控制进尺速度；如遇到障碍物或异常情况应及时停钻，待情况清楚后再钻进或采取相应措施；钻孔后，所有的孔都将从底部由高压力的水流进行冲洗，水冲洗将持续直到回水畅通。

步骤4、锚杆4的安放：安放锚杆4时，防止杆体扭压、弯曲，锚杆4放入角度与钻孔保持一致；锚杆4安放时平顺缓缓推送，推送时，严禁上下左右抖动、来回扭转和串动，防止中途卡阻，造成安装失败；锚杆4安放应一次完成，若中途遇阻或无法下入，拉出扫孔后再下，不可强行下入；杆体插入孔内深度不小于锚杆4总长度的95%，杆体安放后不得随意敲击，不得悬挂重物。

步骤5、注浆：锚杆4注浆采用K250等级的普通波兰特水泥浆液，水灰比为0.45～0.5，选用BW-200/40灌浆泵进行泵送；将直径32mm的灌浆软管插入井眼，并在正常压力下将水泥浆泵送到钻孔中；灌浆过程应继续进行，直到干净整洁的水泥浆从钻孔自由流出；整个过程要连续，不得中断，并应在初凝前完成注浆后，在浆体强度未达到设计要求前，杆体不得承受外力或由外力引起的锚杆4移动。

本实施例中，步骤十中对锚杆4的张拉及锁定的具体方法如下。

（1）张拉设备的选择：液压千斤顶，高压油泵，百分表(0-50mm)，枕木，钢垫板，锚具，磁力表架，磁力表座和支架等。

（2）张拉具体步骤如下。

A、将待张拉锚杆4周围地面找平，清除岩渣，排除积水；在锚杆4的两侧各放置两根枕木（或厚铁板），枕木与锚杆4中心距不小于1.0m，消除千斤顶反力作用到锚杆4周围的岩体中对试验结果的影响；在枕木上放置槽钢，锚杆4两侧各一片，在槽钢上放置钢板；将千斤顶放在钢板上，用锚具与锚杆4锚紧。

B、在地面上放置两个对称的三脚架，以安装百分表读取上拔位移量，三角架离锚杆4中心距不小于1m，百分表安装在支架上，调试百分表位置，使百分表的下端能接触到安装在锚杆4自由段钢筋上的磁力表座；调整支架，百分表，磁力表座的位置，使百分表触端垂直于磁力表座平面。

C、加载:初始荷载宜取锚杆4的轴向拉力设计值的0.10倍，分级加荷值宜取锚杆4轴向拉力设计值的0.50、0.75、1.00、1.20、1.33、和1.50倍；每级荷载均应稳定5-10min，并记录位移增量，直至加荷至最大试验荷载并观测10min，待位移稳定后逐级卸载至0，然后加荷至设计荷载的110%进行锁定。

（3）不合格锚杆判定条件：锚杆4被拉断或锚杆4被拔出，或者最大荷载时位移超过允许值。

（4）不合格锚杆的处理。

a、锚杆验收不合格时，应增加锚杆试件数量，增加的锚杆试件应为不合格锚杆的3倍。

b、对不合格的锚杆，在具有二次高压注浆的条件下应进行注浆处理，然后再按验收试验标准进行试验。否则应按实际达到的试验荷载最大值的50%进行锁定。

c、按不合格锚杆占锚杆总量的百分率推算工程锚杆实际总抗力与设计总抗力的差值，并应按差值增补锚杆予以补偿。

本实施例中，在沙漠基坑支护体系施工完毕后，基坑支护现场监测应以仪器监测为主，以取得定量的数据，进行定量分析；同时，也应当重视以目测为主的巡视检查，巡视检查可以起到定性、补充的作用，可以避免片面地分析问题、处理问题。

本实施例中，基坑坡顶的水平位移和垂直位移观测点应沿基坑周边布置，一般在每边中部和端部均应布置观测点，且观测点间距不宜大于20m。

本实施例中，对沙漠基坑支护体系监测方法及精度要求如下。

（1）基坑顶水平位移：用经纬仪和前视固定点形成测量基线，观测点与基线距离变化；若现场通视条件受限，可采用全站仪建立坐标系统，通过直接观测点位坐标值来确定水平位移，观测点精度不宜低于1mm。

（2）基坑顶垂直位移：用水准仪测定观测点高程变化，观测点精度不宜低于1mm。

（3）围护结构（坡体）深层水平位移：在围护结构或基坑附近的土体中预埋测斜管，用测斜仪观测各深度处侧向位移；若以测斜管下部管端为相对基准点时，应保证管端嵌入到稳定土体中；若以测斜管上部管口为相对基准点时，每次观测均应测定管顶的水平位移；观测点精度不宜低于1mm。

（4）周围建（构）筑物沉降：用水准仪、经纬仪观测。

（5）地下管线水平位移和垂直位移：用水准仪、经纬仪观测。

本实施例中，对沙漠基坑支护体系的监测有：1、坡顶水平位移监测：基坑开挖深度在5m以内，可每周观测一次，基坑开挖至5m以下及基坑开挖完成后一周内，每2～3d观测一次；基坑开挖至基底后一周后无明显位移时，可适当延长观测周期，每10～15d观测一次；2、坡顶垂直位移及建筑物沉降观测：在基坑降水时和在基坑土开挖过程中应每天观测一次。混凝土底板浇完10d以后，可每2～3d观测一次，直至地下室顶板完工和水位恢复。此后可每周观测一次至回填土完工；3、当出现下列情况之一时，应进一步加强监测，缩短监测时间间隔，加密观测次数，并及时向施工、监理和设计人员报告监测结果。

①监测项目的监测值达到报警标准。

②监测项目的监测值变化量较大或速率加快。

③基坑及周围环境中大量积水、长时间连续降雨、市政管线出现泄漏。

④基坑附近地面荷载突然加大。

⑤临近的建筑物或地面突然出现大量沉降、不均匀沉降或严重开裂等。

本工程基坑顶的位移观测点沿基坑顶边共设置30个观测点，间距每10m设置一个。

上述实施例并非具体实施方式的穷举，还可有其它的实施例，上述实施例目的在于说明本实用新型，而非限制本实用新型的保护范围，所有由本实用新型简单变化而来的应用均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种沙漠基坑支护体系，其特征在于：包括有钢桩（1）、挡土板（2）、钢围檩（3）和锚杆（4）；所述钢桩（1）有一组、沿着沙漠基坑（5）的侧壁间隔设置；其中，钢桩（1）的下端插设在沙漠基坑（5）底部的砂土中，钢桩（1）的上端与沙漠基坑（5）的顶部平齐；在每根钢桩（1）上、沿竖向间隔开设有通孔；

所述挡土板（2）有若干组，其中每组挡土板（2）沿竖向连续连接在相邻两根钢桩（1）的外侧，在挡土板（2）上、对应钢桩（1）上通孔的位置处开设有穿孔；

所述钢围檩（3）有若干组，其中每组钢围檩（3）沿竖向间隔连接在挡土板（2）的外侧，在钢围檩（3）上、对应钢桩（1）上通孔的位置处开设有孔洞；

所述锚杆（4）有若干组，其中每组锚杆（4）与钢桩（1）相对应设置、并且在钢桩（1）上沿竖向间隔布置；所述锚杆（4）倾斜锚固在沙漠基坑（5）周围的砂土中；其中，锚杆（4）的外端依次穿过钢桩（1）、挡土板（2）和钢围檩（3），且通过锚头（6）固定。

2.根据权利要求1所述的沙漠基坑支护体系，其特征在于：所述钢围檩（3）与挡土板（2）之间、对应锚杆（4）的位置有楔形的垫块（7）；所述锚杆（4）从垫块（7）中穿过。

3.根据权利要求2所述的沙漠基坑支护体系，其特征在于：所述钢桩（1）下端插在沙漠基坑（5）底部砂土中的深度为2.5m ~4m；相邻两根钢桩（1）之间的间距为1.2m~1.8m。

4.根据权利要求3所述的沙漠基坑支护体系，其特征在于：竖向相邻的两根钢围檩（3）之间的间距为2.5m ~4m；竖向相邻的两根锚杆（4）之间的间距与相邻两根钢桩（1）之间的间距相适应，为1.2m~1.8m。

5.根据权利要求4所述的沙漠基坑支护体系，其特征在于：所述锚杆（4）由外向内逐渐向下倾斜，并且倾斜角度为15°~40°；其中，锚杆（4）锚固在沙漠基坑（5）周围的砂土中的长度为7m~10m。