CN209958408U - 利用排桩抵抗地下水浮力的地下结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用排桩抵抗地下水浮力的地下结构，包括地下结构和在地下结构周围均布设置的排桩，排桩与地下结构之间设有卡压结构，即抗拔排榫和抗拔压顶；抗拔排榫和抗拔压顶分别设置排桩上，分别与地下结构底板和顶板位置向对应；本实用新型还公开了相应的施工方法。本实用新型充分利用了排桩与土体的摩擦力远大于排桩及地下结构受到的浮力的优点，通过设置卡压结构使排桩卡压住地下结构来提高地下结构抵抗地下水浮力的性能，本实用新型还充分利用了工程临时结构即排桩，降低了施工成本，提高了施工效率。

Description

利用排桩抵抗地下水浮力的地下结构

技术领域

本实用新型涉及地下结构施工技术领域。

背景技术

当建筑物（构筑物）基础较深，采用明挖法施工时，往往采用排桩确保基坑的稳定安全。当建筑物（构筑物）的结构底部处在地下水位以下时，则根据阿基米德定理，地下水对建筑物的地下结构会产生浮力，浮力的大小等于地下结构排开的地下水的重量。建筑物内部空间均较大，因此往往会出现建筑物的自重小于地下水浮力的情况。当建筑物的地下结构与土体之间的摩擦力加上建筑物自重不能抵抗浮力时，就需要采用特别的抵抗地下水浮力的结构。

建筑物高度越高，其地下结构就越深，受到的浮力就越大。高耸建筑物、海上的码头、大型船坞、悬索桥和斜拉桥的锚桩基础，以及地下水位较高处的建筑物，是需要考虑设置抵抗地下水浮力的结构的重点对象。

现有的抵抗地下水浮力的成熟的技术思路是在地下结构的下方打抗浮桩并使桩与结构连接，由于桩的深度远超具有功能性（如地下车库）的地下结构，因此其与土体之间的摩擦力较大，能够帮助地下结构抵抗地下水的浮力。

现有的地下结构的施工中沿施工区域周围钻孔施工排桩以对施工区域形成围护。排桩深度远超地下结构。排桩打好且降水后，在施工区域逆作法开挖基坑，开挖后进行地下结构的施工。地下结构与排桩之间具有一定的空间用来进行施工操作，施工完毕排桩也就完成了其使命，在后续建筑物的使用周期内不再发挥作用。地下结构施工时，为抵抗地下水对建筑物产生的浮力，还要在建筑物建造前在地下结构下方的位置打抗浮桩，然后将桩顶端与地下结构的底端连接起来，从而防止建筑物在浮力的作用下发生位移。

现有的通过打桩抵抗地下水浮力的措施具有如下缺陷：一是增加施工成本（材料、机械、人工等）；二是延长工期；三是对优化现有的地下结构施工方法并无助益。

图1是现有地下结构抵抗地下水浮力的结构示意图。图1中标号1为地下结构侧墙，标号2为地下结构顶板，标号3为地下结构底板，标号4为用于抵抗地下水的浮力的桩，标号5为在施工区域周围设置的排桩。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种利用排桩抵抗地下水浮力的地下结构，能够在地下结构的整体施工中节省成本，缩短工期，使桩与地下结构之间形成一体化结构。

为实现上述目的，本实用新型的利用排桩抵抗地下水浮力的地下结构包括地下结构和在地下结构周围均布设置的排桩，地下结构包括顶板、底板、底板垫层和连接在顶板和底板之间的侧墙，

顶板上方的排桩连接有抗拔压顶，抗拔压顶的水平截面呈环形，抗拔压顶向下与顶板相压接；

底板处的排桩连接有抗拔排榫，抗拔排榫水平截面呈环形，抗拔排榫伸入底板处的侧墙；

抗拔压顶和抗拔排榫组成卡压结构，排桩通过卡压结构固定地下结构。

顶板上表面和侧墙外表面均设有防水层。

所述抗拔压顶与排桩之间设有植筋，所述抗拔排榫与排桩之间具有植筋。

所述抗拔压顶的顶面呈外高内低的斜面，所述抗拔排榫的顶面呈外高内低的斜面。

各排桩外露面处设有网喷混凝土层。

本实用新型具有如下的优点：

传统施工方法下基坑周边的起到围护作用的排桩在地下结构主体完成施工后，由于地下结构自身具有抵抗土体侧向挤压剪切力的作用，因此排桩就失去使用价值。

本实用新型通过调整地下结构周边的排桩与地下结构主体结构的关系，使排桩发挥其桩深、与土体之间的摩擦力远大于其所受到的浮力的特点，与地下结构主体部分连接为一体而发挥抵抗地下水浮力的作用。

采用本实用新型的结构和方法，节省了回填土方的步骤，避免了回填土方不实造成质量隐患的问题。

采用本实用新型的结构和方法，不再需要在地下结构底板下方另外向下打桩并将桩与底板相连接，从而提高施工效率，节约另外打桩所耗费的成本。

采用本实用新型的结构和方法，在浇筑地下结构主体部分时，不再需要支外模，节省了外模成本；同时不再需要在外模和内模之间穿设对拉螺栓以防模板散开或被混凝土胀开，因而浇筑完成后不再需要将对拉螺栓抽出，不会在地下结构侧墙上留下对拉螺栓孔，不需要在对拉螺栓孔处进行防水施工，避免对拉螺栓孔处因防水质量问题而导致地下结构侧墙渗漏水的隐患。

本实用新型中，连接钢筋与排桩、顶板和侧墙均紧密连接在一起，结构一体化程度高，提高了结构强度。本实用新型中，地下结构侧墙与周边起围护作用的排桩及网喷砼层紧密浇筑在一起，通过抗拔压顶和抗拔排榫牢固地对地下结构进行了限位，结构强度得到增强，能够充分利用排桩与土体的摩擦力远大于排桩受到的浮力的优点，大幅提高地下结构抵抗地下水浮力的性能。

附图说明

图1是现有地下结构抵抗地下水浮力的结构示意图；

图2是本实用新型的结构示意图；

图3是抗拔排榫与排桩的水平截面示意图；

图4是抗拔压顶与排桩的水平截面示意图；

图5是抗拔压顶、抗拔排榫与排桩相连接的结构示意图。

具体实施方式

实用新型中的地下结构指建筑物（构筑物）的地下结构。排桩指采用明挖法施工时用来围护基坑的排桩。

如图2至图5所示，本实用新型的利用排桩抵抗地下水浮力的地下结构包括地下结构和在地下结构周围均布设置的排桩5，地下结构包括顶板2、底板3、底板垫层和连接在顶板2和底板3之间的侧墙1，顶板2上方的排桩5连接有抗拔压顶6，抗拔压顶6的水平截面呈环形，抗拔压顶6向下与顶板2相压接；

底板3处的排桩5连接有抗拔排榫7，抗拔排榫7水平截面呈环形，抗拔排榫7伸入底板3处的侧墙1；抗拔压顶6和抗拔排榫7组成卡压结构，排桩5通过卡压结构固定地下结构。顶板2上表面和侧墙1外表面均设有防水层8。所述抗拔压顶6与排桩5之间设有植筋，所述抗拔排榫7与排桩5之间具有植筋。本实用新型中，各处防水层均可以是铺贴设置，也可以是喷涂设置，如铺贴自粘防水层，再如喷涂无机水性水泥密封防水剂形成防水层。其中，底板垫层为常规结构，图未示。

所述抗拔压顶6的顶面呈外高内低的斜面，所述抗拔排榫7的顶面呈外高内低的斜面。这种形状便于施工，便于支模浇筑，同时作为植筋的连接钢筋可以倾斜设置，能延长连接钢筋与浇筑的混凝土的连接长度，使得地下结构与排桩5之间连接得更为牢固。

各排桩5外露面（外露面即基坑开挖后各排桩5暴露在空气中的一面）处设有网喷混凝土层。设置网喷混凝土层为常规技术，图未示网喷混凝土层。

本实用新型还公开了上述利用排桩5抵抗地下水浮力的地下结构的施工方法，按以下步骤进行：

第一步骤是围绕预定的施工区域均布钻孔，钻孔位置与预定的地下结构的侧墙1相邻；然后向钻孔内下钢筋笼并灌注混凝土形成排桩5；排桩5底端低于预定的地下结构的深度；

第二步骤是打井降水；在预定的施工区域处打降水井并抽水，使施工区域的地下水位低于预定的施工深度；

第三步骤是采用逆作法分层开挖基坑，每开挖一层，在各排桩5外露面网喷混凝土并形成网喷混凝土层；第三步骤持续到基坑开挖至预定深度；

第四步骤是在基坑底部制作混凝土底板垫层；

第五步骤是植筋；

在预定的抗拔排榫7处的每根排桩5上植入连接钢筋，该处连接钢筋外露于排桩5上的部分位于预定的抗拔排榫7所占据的空间之内；

第六步骤是浇筑抗拔排榫7，安装抗拔排榫7钢筋骨架并与抗拔排榫7处的各排桩5上的连接钢筋相连接；安装用于浇筑抗拔排榫7的模板，浇筑混凝土制作抗拔排榫7；

第七步骤是进行防水施工并浇筑底板3；在网喷混凝土层的表面、抗拔排榫7上及底板垫层上设置防水层8，安装底板3钢筋骨架，安装侧墙1钢筋至高于底板3在50厘米以上，然后浇筑地下结构底板3以及与底板3相连接的50厘米高的侧墙1，浇筑时将抗拔排榫7包裹在内；

第八步骤是浇筑侧墙1；完成绑扎侧墙1钢筋并在底板3上架设满堂支架，安装用于浇筑侧墙1的内模并处理施工缝后，以设置有防水层的网喷混凝土层8为外模浇筑侧墙1混凝土至顶板2下方50厘米位置；

第九步骤是浇筑顶板2；绑扎顶板2钢筋，安装顶板2底模板，在第八步骤中的内模和外模之间使用混凝土浇筑剩余的侧墙1，在顶板2底模板上使用混凝土浇筑顶板2；浇筑好顶板2后，在顶板2上表面设置防水层8；

第十步骤是浇筑抗拔压顶6；在预定的抗拔压顶处的每根排桩上植入连接钢筋，该处连接钢筋外露于排桩上的部分位于预定的抗拔压顶所占据的空间之内；以网喷混凝土层为外模，以顶板2为底模，安装抗拔压顶6钢筋骨架并与抗拔压顶6处的各排桩5上的连接钢筋相连接；安装用于浇筑抗拔压顶6的模板，浇筑混凝土制作抗拔压顶6。

第三步骤中，在网喷混凝土层硬化之后，在网喷混凝土层上设置防水层；第四步骤中，在底板垫层硬化之后，在底板垫层上设置防水层。

本实用新型中，各种施工参数，如预定的施工区域位置，预定的降水井位置，预定的基坑深度等，均由设计单位（如设计院）在设计阶段确定。

以上实施例仅用以说明而非限制本实用新型的技术方案，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.利用排桩抵抗地下水浮力的地下结构，包括地下结构和在地下结构周围均布设置的排桩，地下结构包括顶板、底板、底板垫层和连接在顶板和底板之间的侧墙，其特征在于：

顶板上方的排桩连接有抗拔压顶，抗拔压顶的水平截面呈环形，抗拔压顶向下与顶板相压接；

底板处的排桩连接有抗拔排榫，抗拔排榫水平截面呈环形，抗拔排榫伸入底板处的侧墙；

抗拔压顶和抗拔排榫组成卡压结构，排桩通过卡压结构固定地下结构。

2.根据权利要求1所述的利用排桩抵抗地下水浮力的地下结构，其特征在于：顶板上表面和侧墙外表面均设有防水层。

3.根据权利要求1所述的利用排桩抵抗地下水浮力的地下结构，其特征在于：所述抗拔压顶与排桩之间设有植筋，所述抗拔排榫与排桩之间具有植筋。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的利用排桩抵抗地下水浮力的地下结构，其特征在于：所述抗拔压顶的顶面呈外高内低的斜面，所述抗拔排榫的顶面呈外高内低的斜面。

5.根据权利要求4所述的利用排桩抵抗地下水浮力的地下结构，其特征在于：各排桩外露面处设有网喷混凝土层。

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