CN211973510U - 一种钢板桩与树根桩复合基坑支护结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钢板桩与树根桩复合基坑支护结构，包括支护桩、冠梁、联系梁和预埋件；支护桩包括钢板桩和树根桩，钢板桩之间互扣形成用于支护基坑侧壁的钢板桩墙体；树根桩的数量为N个，N≥2，N个树根桩在迎土侧紧贴钢板桩墙体施工并以排状形式布置形成树根桩排。冠梁形成在树根桩排的顶部，冠梁的顶面设有一块预埋钢板；联系梁一般设置在布置有树根桩处且二者的数量相同，每个联系梁的一端与钢板桩固定连接，其另一端与对应的预埋钢板固定连接。本实用新型可有效解决传统钢板桩支护方案因地层穿透能力差、基坑支护深度浅、地质适应性差等因素而导致其适用范围小、实施困难、止水效果差等一系列问题。

Description

一种钢板桩与树根桩复合基坑支护结构

技术领域

本实用新型涉及一种基坑支护结构，具体涉及一种钢板桩与树根桩复合基坑支护结构。

背景技术

目前钢板桩因其经济、环保和施工便捷等优势在市政工程、工民建及水利等领域的基坑工程中广泛应用，钢板桩的长度一般为6m、9m和12m，更长的钢板桩则需拼接而成，钢板桩常用的沉桩方法主要有振动打设法、静力压桩法和锤击沉桩法，支护方式主要分为悬臂式和内支撑式，钢板桩之间可以互锁，故其在做挡土结构的同时还能兼做止水帷幕，其中，最具代表性的方案：申请号 CN201820506896.4、公开号CN208152052U公开的一种可控变形的钢板桩基坑支护结构。

由于静力压拔设备轻巧，施工时无噪音和振动，广泛用于钢板桩的沉桩，但该沉桩工艺主要适用于软土和粘性土，在密实砂土、碎石土、风化岩等硬质地层中沉桩困难；振动沉桩和锤击沉桩穿透能力相对较强，但是因其施工时会产生较大的噪音和振动，对周边环境影响大，目前已较少使用。在基坑支护工程中，钢板桩必须伸入基坑开挖面以下一定深度以满足嵌固要求，否则易因嵌固不足而引发基坑整体失稳或隆起破坏。在基坑土方开挖面以下有密实砂土、碎石土、风化岩等硬土层存在时，静压沉桩很难沉桩到位，易引发安全隐患；振动沉桩和锤击沉桩则常因施工时产生噪音和振动，在周边环境保护严格的地方一般不允许使用，即使允许使用，在硬质地层中为了使钢板桩沉桩到位，常常会加大沉桩的动力荷载，易导致桩头损坏、桩身变形、钢板桩锁扣不紧漏水等问题。此外，深厚软土地层亦会导致传统钢板桩支护方案可实施性差，如在一个项目中大部分采用单节钢板桩支护即可，但是局部因淤泥层较厚，单节钢板桩或多节钢板桩的长度无法满足基坑嵌固要求，常常导致整个项目或局部钢板桩支护方案无法实施。总之，客观的地质因素(如地质过硬或过软)常常会降低钢板桩支护方案的可行性。

钢板桩单节长度最长一般为12m，更长则需拼接，而拼接则易产生薄弱点给工程带来安全隐患，且钢板桩越长则沉桩和拔桩越困难，易导致桩身变形，桩与桩之间锁扣不紧而漏水，起不到兼做止水帷幕的作用，即钢板桩的尺寸和特性决定了其适用的基坑支护深度(一般用于6m以下的浅基坑工程)，即限制了其适用的范围。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种钢板桩与树根桩复合基坑支护结构，通过优化结构设计和引进新的桩型，它可有效解决传统钢板桩支护方案因地层穿透能力差、基坑支护深度浅、地质适应性差等因素而导致其适用范围小、实施困难、止水效果差等一系列的问题。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：

一种钢板桩与树根桩复合基坑支护结构，包括支护桩、冠梁、联系梁和预埋件；其特征在于：所述支护桩包括钢板桩和树根桩，钢板桩之间互扣形成用于支护基坑侧壁的钢板桩墙体；树根桩的数量为N个，N≥2，N个树根桩在迎土侧紧贴钢板桩墙体施工并以排状形式布置形成树根桩排；所述冠梁形成在所述树根桩排的顶部，所述冠梁的顶面上对应每个树根桩的位置设置有一块预埋钢板；所述联系梁的数量与所述树根桩的数量相同，每个所述联系梁的一端与钢板桩固定连接，其另一端与一块与之对应的预埋钢板固定连接；所述钢板桩和树根桩通过冠梁和联系梁的连接而形成整体，一起承担基坑侧壁的土压力，共同支护基坑工程。

一种可选的实施方式中，所述钢板桩为U形钢板桩、Z型钢板桩或W形钢板桩。

一种可选的实施方式中，所述树根桩包括混凝土桩身以及设置于混凝土桩身中的骨架，所述树根桩的直径为150-300mm。

一种可选的实施方式中，所述骨架为钢筋笼、钢管或型钢。

一种可选的实施方式中，当所述骨架为钢筋笼时，其纵向钢筋应锚入冠梁不小于35d，d为钢筋笼的纵向钢筋的直径；或者是，当所述骨架为钢管或型钢时，控制钢管或型钢穿过冠梁伸出不少于500mm；不论骨架为何种类型，同时要求树根桩应嵌入冠梁不少于100mm。

一种可选的实施方式中，所述树根桩与所述钢板桩墙体之间留有间距。更优选地，间距控制在200mm左右。

一种可选的实施方式中，当骨架为钢筋笼时，所述预埋钢板为完整的方形钢板；或者是，当骨架为钢管或型钢时，所述预埋钢板为方形钢板，其中间预留有供钢管或型钢从中穿过的通孔。

一种可选的实施方式中，所述预埋钢板的底面还焊接有用于埋入冠梁中的预埋钢筋，所述预埋钢筋的直径12-20mm，长度为200-300mm。

一种可选的实施方式中，所述联系梁为钢板或角钢，每个联系梁由2根角钢或2条钢板组成；每个所述联系梁的一端与钢板桩焊接或螺栓连接，其另一端与一块与之对应的预埋钢板焊接或螺栓连接。

一种可选的实施方式中，支护桩沿着基坑边布置，在基坑相对的两个侧壁或相邻的两个侧壁之间设置支撑。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

1、由于传统钢板桩沉桩工艺在密实砂土、碎石土、风化岩等硬土层穿透能力差，达不到基坑嵌固深度要求而易发生安全事故，或为了达到嵌固深度要求而加大沉桩动力荷载导致环境破坏、止水失效等一系列次生问题；且易因项目局部因淤泥层较厚，单节钢板桩或多节钢板桩的长度无法满足嵌固要求，常常导致整个项目或局部钢板桩支护方案无法实施。针对上述问题，本实用新型在钢板桩外设置一排稀疏的树根桩且通过冠梁和联系梁将二者联成整体，利用树根桩地层穿透能力强、易嵌固的特点来弥补钢板桩的嵌固不足，一方面可降低钢板桩的嵌固深度进而避开其在硬土层难施工及因施工产生的次生问题，另外一方可解决在软弱土中钢板桩很难满足基坑嵌固要求的问题；即利用树根桩来解决客观地质因素对传统钢板桩支护方案可行性的影响。

2、钢板桩的尺寸和特性决定了其适用的基坑支护深度(一般用于6m以下的浅基坑工程)，本实用新型通过在钢板桩外设置一排稀疏的树根桩后，可利用树根桩的嵌固作用来提升整个复合支护结构的嵌固效果，进而降低钢板桩自身的嵌固长度、增加其上部用于挡土的长度；同时钢板桩加树根桩的复合支护体系较原单独钢板桩支护体系在力学指标方面有大幅提升，其抗弯、抗剪承载力及控制变形能力均有大幅提升；故改进后的复合支护结构，以单节钢板桩支护方案为例，其支护深度由原6m左右可提升到8-10米，拓宽了传统钢板桩支护方案的适用范围。

3、本实用新型的骨架为钢筋笼时，其纵向钢筋应锚入冠梁不小于35d，d 为钢筋笼的纵向钢筋的直径；或者是，当骨架为钢管或型钢时，控制钢管或型钢穿过冠梁伸出不少于500mm；不论骨架为何种类型，同时要求树根桩应嵌入冠梁不少于100mm。这样设计，能够确保树根桩与冠梁之间形成整体结构，增加它们之间的连接强度。

4、本实用新型的树根桩排与所述钢板桩墙体之间留有间距，间距控制在 200mm左右，防止树根桩成孔时倾斜钻到钢板桩；树根桩之间采用稀疏布置，以降低支护成本，其间距根据项目实际情况而定。

5、本实用新型的骨架为钢筋笼时，所述预埋钢板为完整的方形钢板；或者是，当骨架为钢管或型钢时，所述预埋钢板为方形钢板，其中间预留有供钢管或型钢从中穿过的通孔；能够确保骨架与预埋钢板之间形成整体结构，增增加它们之间的连接强度。同时，所述预埋钢板的底面还焊接有用于埋入冠梁中的预埋钢筋，所述预埋钢筋的直径为12-20mm，长度为200-300mm；能够确保预埋钢板与冠梁之间形成整体结构，增加它们之间的连接强度。

附图说明

图1为实施例1的钢板桩与树根桩复合基坑支护结构的侧视结构示意图；

图2为图1中的B部放大结构示意图；

图3为图1中的C部放大结构示意图；

图4为实施例1的钢板桩与树根桩复合基坑支护结构的俯视结构示意图；

图5为实施例1的预埋钢板的俯视结构示意图；

图6为实施例1的预埋钢板的侧视结构示意图；

图7为实施例2的钢板桩与树根桩复合基坑支护结构的侧视结构示意图。

图中：100、支护桩；10、钢板桩；20、树根桩；21、混凝土桩身；22、骨架；30、冠梁；40、联系梁；50、预埋钢板；51、预埋钢筋；200、支撑。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施例方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。除特殊说明的之外，本实施例中所采用到的材料及设备均可从市场购得。所述实施例的实例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者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申请的限制。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非是另有精确具体地规定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连通”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中介媒介间相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1：

参照图1-6，一种钢板桩与树根桩复合基坑支护结构，包括支护桩100、冠梁30和联系梁40；支护桩100包括若干个钢板桩10和树根桩20；

若干个钢板桩10之间依次连接形成用于支护基坑侧壁的钢板桩墙体；

树根桩20的数量为N个，N≥2；N个树根桩在迎土侧紧贴钢板桩墙体施工并以排状形式布置形成树根桩排；

冠梁30形成在树根桩排的顶部，冠梁30的顶面上对应每个树根桩20的位置设置有一块预埋钢板50；

联系梁40的数量与树根桩20的数量相同，每个联系梁40的一端与钢板桩 10固定连接，其另一端与一块与之对应的预埋钢板50固定连接。

所述钢板桩10和树根桩20通过冠梁30和联系梁40的连接而形成整体，一起承担基坑侧壁的土压力，共同支护基坑工程。

作为一种优选的实施方式，钢板桩10为U形钢板桩、Z型钢板桩或W形钢板桩。图1是以U形的拉森钢板桩为例。钢板桩先施工，可采用振动打设法、静力压桩法和锤击沉桩法等工艺实施。

作为一种优选的实施方式，树根桩20包括混凝土桩身21以及设置于混凝土桩身21中的骨架22，树根桩的直径为150-300mm。树根桩采用小型钻机成孔，待孔完成后再在其内放骨架，然后灌注混凝土。

作为一种优选的实施方式，骨架22为钢筋笼、钢管或型钢，在现场制作，待钻机成孔后采用整根吊放。当骨架为钢筋笼时，其纵向钢筋应锚入冠梁不小于35d，d为纵向钢筋的直径；或者是，当骨架为钢管或型钢时，控制钢管或型钢穿过冠梁伸出不少于500mm；不论骨架为何种类型，同时要求树根桩应嵌入冠梁不少于100mm。这样设计，能够确保树根桩与冠梁之间形成整体结构，增加它们之间的连接强度。

作为一种优选的实施方式，树根桩与钢板桩墙体之间留有间距。更优选地，间距控制在200mm左右，防止树根桩成孔时倾斜钻到钢板桩；树根桩之间采用稀疏布置，以降低支护成本，其间距根据项目实际情况而定。

作为一种优选的实施方式，预埋钢板50选用厚10-20mm、500mm(长)X450mm (宽)的钢板；预埋钢板50的底面还焊接有用于埋入冠梁中的预埋钢筋51，预埋钢筋的直径12-20mm，长度为200-300mm。

作为一种优选的实施方式，当骨架为钢筋笼时，预埋钢板为完整的方形钢板；或者是，当骨架为钢管或型钢时，预埋钢板为方形钢板，其中间预留有供钢管或型钢从中穿过的通孔。能够确保骨架与预埋钢板之间形成整体结构，增加它们之间的连接强度。

作为一种优选的实施方式，冠梁的梁宽选用500mm左右，梁高选用300mm，在树根桩完成后采用现场支模浇筑方式施工。

作为一种优选的实施方式，每个联系梁的一端与钢板桩焊接或螺栓连接，其另一端与一块与之对应的预埋钢板焊接或螺栓连接。选用钢板或角钢作为联系梁，待钢板桩、冠梁完成后，其两端分别与钢板桩、预埋钢板焊接或螺栓连接。

本实用新型采用树根桩对传统钢板桩支护方案进行改进，由于树根桩采用小型钻机成孔，可穿透粘性土、密实砂土、碎石土、风化岩等各类地层，将之与钢板桩形成复合支护方案可有效解决传统钢板桩支护方案因地层穿透能力差而引发的施工困难、止水效果差及安全隐患等一系列问题。

钢板桩单节长度最长为12m，更长则需拼接，而拼接则易产生薄弱点给工程带来安全隐患，且钢板桩越长则沉桩和拔桩越困难，易导致桩身变形，桩与桩之间锁扣不紧而漏水，起不到兼做止水帷幕的作用；若不拼接，则传统钢板桩支护方案一般只能用于浅基坑工程的支护(一般用于6m以下的浅基坑工程)，否则易因嵌固比不够而引发基坑整体稳定性破坏、抗隆起破坏等安全事故。在钢板桩外设置一排稀疏的树根桩后，可利用树根桩的嵌固作用来提升整个复核支护结构的嵌固效果，进而可降低钢板桩自身的嵌固长度、增加其上部用于挡土的长度；同时钢板桩加树根桩的复合支护体系较原单独钢板桩支护体系在力学指标方面有大幅提升，其抗弯、抗剪承载力及控制变形能力均有大幅提升；故改进后的复合支护结构，以单节钢板桩支护方案为例，其支护深度由原6m左右可提升到8-10米，即在避免因拼接钢板桩而生产施工困难、止水效果差及安全隐患等情况下，拓宽了传统钢板桩支护方案的适用范围。

总之，钢板桩加微型桩复合支护结构有效提升了传统钢板桩支护方案的可行性和适用范围；该支护方案可用于许多原本需采用灌注桩、地连墙等高成本支护方案的基坑，可节约支护成本50％以上，即该支护方案还具有较强的经济性。

实施例2：

参照图7，本实施例的特点是：支护桩100沿着基坑边布置，在基坑相对的两个侧壁或相邻的两个侧壁之间设置支撑200。其它与实施例1相同。

其它实施例：

将联梁与钢板桩、预埋件的连接方式由焊接改为螺栓连接。或用灌注桩代替树根桩或用内插钢管、钢型钢的水泥土搅拌桩代替树根桩均能实现本发明，因此改变联梁与钢板桩、预埋件的连接方式及用其他桩型替换树根桩即为本发明的替代方案。虽然仅仅已经对本申请的某些部件和实施例进行了图示并且描述，但是在不实际脱离在权利要求书中的范围和精神的情况下，本领域技术人员可以想到许多修改和改变(例如，各个元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、安装布置、材料使用、颜色、取向等的变化)。

最后应说明的是：上述实施方式仅为本实用新型的优选实施例方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种钢板桩与树根桩复合基坑支护结构，包括支护桩、冠梁、联系梁和预埋件；其特征在于：所述支护桩包括钢板桩和树根桩，钢板桩之间互扣形成用于支护基坑侧壁的钢板桩墙体；树根桩的数量为N个，N≥2，N个树根桩在迎土侧紧贴钢板桩墙体施工并以排状形式布置形成树根桩排；所述冠梁形成在所述树根桩排的顶部，所述冠梁的顶面上对应每个树根桩的位置设置有一块预埋钢板；所述联系梁的数量与所述树根桩的数量相同，每个所述联系梁的一端与钢板桩固定连接，其另一端与一块与之对应的预埋钢板固定连接。

2.根据权利要求1所述的钢板桩与树根桩复合基坑支护结构，其特征在于，所述钢板桩为U形钢板桩、Z型钢板桩或W形钢板桩。

3.根据权利要求1所述的钢板桩与树根桩复合基坑支护结构，其特征在于，所述树根桩包括混凝土桩身以及设置于混凝土桩身中的骨架，所述树根桩的直径为150-300mm。

4.根据权利要求3所述的钢板桩与树根桩复合基坑支护结构，其特征在于，所述骨架为钢筋笼、钢管或型钢。

5.根据权利要求4所述的钢板桩与树根桩复合基坑支护结构，其特征在于，当所述骨架为钢筋笼时，其纵向钢筋应锚入冠梁不小于35d，d为钢筋笼的纵向钢筋的直径；或者是，当所述骨架为钢管或型钢时，控制钢管或型钢穿过冠梁伸出不少于500mm。

6.根据权利要求1所述的钢板桩与树根桩复合基坑支护结构，其特征在于，所述树根桩与所述钢板桩墙体之间留有间距。

7.根据权利要求4所述的钢板桩与树根桩复合基坑支护结构，其特征在于，当骨架为钢筋笼时，所述预埋钢板为完整的方形钢板；或者是，当骨架为钢管或型钢时，所述预埋钢板为方形钢板，其中间预留有供钢管或型钢从中穿过的通孔。

8.根据权利要求1所述的钢板桩与树根桩复合基坑支护结构，其特征在于，所述预埋钢板的底面还焊接有用于埋入冠梁中的预埋钢筋，所述预埋钢筋的直径12-20mm，长度为200-300mm。

9.根据权利要求1所述的钢板桩与树根桩复合基坑支护结构，其特征在于，所述联系梁为钢板或角钢；每个所述联系梁的一端与钢板桩焊接或螺栓连接，其另一端与一块与之对应的预埋钢板焊接或螺栓连接。

10.根据权利要求1所述的钢板桩与树根桩复合基坑支护结构，其特征在于，支护桩沿着基坑边布置，在基坑相对的两个侧壁或相邻的两个侧壁之间设置支撑。

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