CN212248261U - 利用钢板桩和混凝土预制桩的基坑支护结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种利用钢板桩和混凝土预制桩的基坑支护结构,包括支护排桩,支护排桩包括冠梁和多个间隔布置插入土体的支护桩,每个支护桩包括桩体,桩体的位于插入土体的一端为桩尖,另一端为桩尾;所有支护桩的桩尾均与冠梁固定;支护桩由间隔交替布置的钢板桩和混凝土预制桩构成,相邻两个混凝土预制桩之间布置1‑2个钢板桩,钢板桩与重力方向的夹角为α;混凝土预制桩与重力方向的夹角为β,0°≥α≥30°,0°≥β≥30°,α和β不同时为0°,从而使支护桩和冠梁形成刚架,改善了支撑效果,增加基坑的开挖深度。钢板桩在基础施工完成、回填后可拔出,土层中留有部分混凝土预制桩,在节约资源的同时较好地控制基坑后侧土体的位移。
Description
技术领域
本实用新型涉及建筑基坑支护,尤其涉及一种利用倾斜钢板桩和混凝土预制桩的基坑支护结构。
背景技术
桩排支护是目前国内应用最广泛的基坑支护形式之一。桩排结构与地下连续墙相比,具有施工工艺简单、成本低、平面布置灵活等诸多优点。间隔排列的桩排式支护适用于无地下水或允许坑外降水的情况,当设置止水帷幕或与其他混合式桩组成并排连续墙体时,也可用于软弱含水地层。
目前所采用的排桩多为竖直桩,其在进行基坑支护时有诸多缺点,影响了排桩的应用。首先,相同开挖深度的桩顶位移大,内力大,使桩后地面产生较大变形,危及周围环境。其次,当桩的强度不够时容易导致护坡桩折断而使基坑失稳。再次,采用竖直排桩使基坑可能开挖的深度较小,在开挖深度较大时,排桩很容易发生倾覆破坏,因此支护结构需要更大截面和插入深度。
相比于混凝土预制桩,基坑支护采用钢板桩具有以下优势:钢板桩施工简单,工期短;对于建设任务而言,能降低对空间的要求;钢板桩使用后可以重复使用。可以回收重复利用,节约资金。但是钢板桩的拔出过程会使桩后地面产生沉降,不利于基坑周围建筑物的保护。
实用新型内容
针对上述现有技术,本实用新型提出一种利用钢板桩和混凝土预制桩的基坑支护结构,使用倾斜钢板桩或是混凝土预制桩进行基坑支护,以期望有效控制坑外沉降的基坑支护。
为了解决上述技术问题,本实用新型提出的一种利用钢板桩和混凝土预制桩的基坑支护结构,包括支护排桩,所述支护排桩包括冠梁和多个间隔布置插入土体的支护桩,每个支护桩包括桩体,所述桩体的位于插入土体的一端为桩尖,另一端为桩尾;所有支护桩的桩尾均与冠梁固定;所述支护桩由间隔交替布置的钢板桩和混凝土预制桩构成,在相邻的两个混凝土预制桩之间布置1-2个钢板桩,所述钢板桩与重力方向的夹角为α;所述混凝土预制桩与重力方向的夹角为β,0°≥α≥30°,0°≥β≥30°,α和β不同时为0°。
进一步讲,本实用新型所述的利用钢板桩和混凝土预制桩的基坑支护结构,其中,夹角α和β的优选是:15°≥α≥20°,15°≥β≥20°。
夹角α和夹角β的关系有以下情形之一:
1)α>0°,β>0°,且α=β,所述钢板桩和混凝土预制桩均向基坑内侧倾斜;
2)α>0°,β>0°,且α不等于β,所述钢板桩和混凝土预制桩均向基坑内侧倾斜;
3)α=0°,β>0°,所述混凝土预制桩向基坑内侧倾斜;
4)α>0°,β=0°,所述钢板桩向基坑内侧倾斜。
本实用新型所述的利用钢板桩和混凝土预制桩的基坑支护结构,其中,所述支护桩沿待挖基坑边沿方向的长度为L,所述支护桩沿待挖基坑边沿方向的桩间距为H,L=2~2.5H。
所述冠梁(2)的横截面是边长为A的方形,A>0.6L。
所述冠梁(2)的横截面是矩形,该矩形的长边为B、短边为C,短边C的走向与重力方向重合,B>0.6L。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:
采用本实用新型的基坑支护结构进行基坑支护,可以改善基坑支护效果。可以更好的适用于软土地区超深、超大基坑的支护。且施工简单,工期缩短;使用倾斜桩或倾斜-竖直交替的桩能提供必要的安全性。使用钢板桩可以不受天气条件的制约;在使用钢板桩的过程中,能简化检查材料或系统性能的复杂程序保证其适应性、互换性良好。最重要的是,钢板桩可以回收重复利用,节约资金;使用倾斜钢板桩或是混凝土预制桩进行基坑支护,最后仅拔出钢板桩,混凝土预制桩留在土体中,从而可以很好地控制周边地表沉降,控制基坑变形。
附图说明
图1为基坑支护方法的示意图;
图2为本实用新型实施例一采用倾斜支护预制桩和倾斜钢板桩进行基坑支护的示意图;
图3为本实用新型实施例二采用倾斜支护预制桩和竖直钢板桩进行基坑支护的示意图;
图4为本实用新型实施例三采用倾斜支护钢板桩和竖直预制桩进行基坑支护的示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的说明,但下述实施例绝非对本实用新型有任何限制。
在开挖基坑前,通常需要使用支护桩对基坑进行支护,以避免基坑发生侧面坍塌,影响基坑的施工。图1为一种常用的基坑支护方法的示意图。参见图1,支护桩结构包括三根竖直的支护桩1,例如,这三根示意的支护桩1可以采用逐个压入的方式进入土体。图中支护桩1深入基坑底部3以下,以获得较高的支撑强度。例如,支护桩1位于基坑底部3之下的部分占支护桩1长度的1倍-3倍,以确保对基坑的有效支撑。在将支护桩1(图中示意了三根)例如压入土体后,可以将冠梁2与三个支护桩1的外侧固定连接。该冠梁2的侧面可以支撑基坑侧面。
本实用新型提出了一种利用钢板桩和混凝土预制桩的基坑支护结构,包括支护排桩,所述支护排桩包括冠梁2和多个间隔布置插入基坑底部3土体的支护桩,每个支护桩1包括桩体,所述桩体的位于插入基坑底部3土体的一端为桩尖,另一端为桩尾;所有支护桩的桩尾均与冠梁2固定;所述支护桩由间隔交替布置的钢板桩5和混凝土预制桩4构成,图2中,混凝土预制桩4的桩体的标记为41,桩尖的标记为42,桩尾的标记为43,钢板桩5的桩体的标记为51,桩尖的标记为52,桩尾的标记为53,在相邻的两个混凝土预制桩4之间布置1-2个钢板桩5(图2、图3和图4中示出的均是布置有1个钢板桩5),所述钢板桩5与重力方向的夹角为α;所述混凝土预制桩4与重力方向的夹角为β,0°≥α≥30°,0°≥β≥30°,α和β不同时为0°,倾斜角度的夹角优选的是:15°≥α≥20°,15°≥β≥20°。
夹角α和夹角β的关系有以下情形之一:
1)如图2所示,实施例一中,α>0°,β>0°,且α=β,所述钢板桩5和混凝土预制桩4均向基坑内侧倾斜;
2)α>0°,β>0°,且α不等于β,所述钢板桩5和混凝土预制桩4均向基坑内侧倾斜;
3)如图3所示,实施例二中,α=0°,β>0°,所述钢板桩5插入基坑底部3土地的方向是与重力方向重合的,所述混凝土预制桩4向基坑内侧倾斜;
4)如图4所示,实施例三中,α>0°,β=0°,所述混凝土预制桩4插入基坑底部3土地的方向是与重力方向重合的,所述钢板桩向基坑内侧倾斜。
所述支护桩(包括钢板桩5和混凝土预制桩4)沿待挖基坑边沿方向的长度为L,所述支护桩沿待挖基坑边沿方向的桩间距为H,L=2~2.5H。所述冠梁2的横截面可以是方形或是矩形,若是边长为A的方形,则A>0.6L。若是长边为B、短边为C的矩形,当短边C的走向与重力方向重合时,B>0.6L。
采用本实用新型提出的基坑支护结构及其方法最终形成的支护形式,相对于图1所示的传统的悬臂支护形式,通过使部分支护桩(钢板桩5或是混凝土预制桩4)倾斜地设置,可以与重力方向支护桩(钢板桩5或是混凝土预制桩4)和冠梁2形成刚架,改善了支撑效果,增加基坑的开挖深度。另外,利用本实用新型的基坑支护结构进行基坑支护过程中,由于所应用的钢板桩在基础施工完成、回填后只拔出钢板桩,土层中留有部分混凝土预制桩,钢板桩以回收利用,在节约资源的同时较好地控制基坑后侧土体的位移。既有良好的经济效益,又有很好地控制变形的能力。
此外,支护施工中,可以采用压入的方式使支护桩进入相应土体。在第一根支护桩位置压入混凝土预制桩后,间隔1-2根桩的距离压入下一根混凝土预制桩,在两根混凝土预制桩之间压入1-2根钢板桩。本实用新型中支护桩(包括混凝土预制桩和钢板桩)的数量可以根据基坑的尺寸、压桩条件、土层结构等来确定,本实用新型对此不做限制。
上述利用钢板桩和混凝土预制桩的基坑支护结构的基坑支护方法,步骤如下:
步骤一、根据场地条件和计算分析,在倾斜角度α及β范围内确定最优的支护桩倾斜角度,并对桩长、桩间距、桩的尺寸与桩身强度进行选择;
步骤二、开挖沟槽:根据基坑围护边线用挖机开挖沟槽,并清除地下障碍物,开挖沟槽土体应及时处理,以保证冠梁、连梁的正常施工。
步骤三、排桩的施工,包括:
1)施工准备工作。对于钢板桩,在打入前将其桩尖处的凹槽口封闭,避免泥土挤入,锁口处涂以黄油或其它油脂;对于年久失修,锁口变形,锈蚀严重的钢板桩,应进行整修矫正,弯曲变形的桩,可用油压千斤顶顶压或火烘等方法进行矫正。
2)测量定位放线:由测量员放出支护桩围护的轴线,每隔一定距离设置导向桩,导向桩直接使用钢板桩充当,然后挂绳线作为导线,打桩时利用导线控制支护桩的轴线。
3)准备桩帽及送桩:打桩机吊起支护桩,人工扶正就位,定位误差<20mm,按照步骤一确定的倾斜角度对支护桩桩体进行控制;根据步骤一确定的倾斜角度并结合下返深度及设备高度分别计算桩位线、入土线及对位线;桩位复核无误后,利用斜桩静压机顺序施工;在打桩过程中,用两台经纬仪监测并控制以保证支护桩的倾斜角度。
4)压桩:单桩逐根连续施打,每次下压桩深入土中为1.5~2.0m,然后松夹、上升;再压,再夹;如此反复进行,将一节桩压下。当一节桩压至距地面80~100cm时,可进行接桩或放入送桩器,将桩压至设计标高;在打设第一根钢板桩和第二根钢板桩及打设第一根混凝土预制桩和第二根混凝土预制桩过程中,每打入1m测量一次位置和方向,以便起到导向样板作用。对于钢板桩打至预定深度后立即用钢筋或钢板与围檩支架电焊作临时固定;桩底深度为基坑开挖深度的2~2.5倍。可以采用跳桩施工方法,按照沿待挖基坑边沿方向每连续布置1~2根钢板桩即压入下一根混凝土预制桩;重复上述压桩步骤,直至将所有钢板桩和混凝土预制桩压入土体;
步骤四、隔水帷幕施工;在倾斜排桩施工的同时进行隔水帷幕的施工,位置沿基坑边外侧距离倾斜排桩桩顶0.5~1m处,且隔水帷幕的搅拌桩桩底标高与倾斜排桩桩底标高相同。
具体过程如下:
1)定位:深层搅拌机到达指定桩位,对中。
2)预搅下沉:待深层搅拌机的冷却水循环正常后,启动搅拌机电机,放松搅拌机吊索使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉。
3)制备水泥浆:待深层搅拌机下沉到一定深度时,即开始按设计确定的配合比搅拌水泥浆,待压浆前将水泥浆倒入集料斗中。
4)提升喷浆搅拌:深层搅拌机下沉到设计深度后,开启灰浆泵将水泥浆压入地基中,且边喷浆、边旋转,同时严格按照设计确定的提升速度提升深层搅拌机。
5)重复上、下搅拌:深层搅拌机提升至设计深度的顶面标高时,集料斗中的水泥浆应正好排空。为时软土和水泥浆搅拌均匀,可再次将搅拌机边旋转边沉入土中,至设计加固深度后在将搅拌机提升出地面。
6)清洗:清洗全部管路中残存的水泥浆,并将粘附在搅拌头的软土清洗干净。
7)移位:将深层搅拌机移至下一桩位,重复上述步骤。
步骤五、冠梁施工,具体过程如下:
1)冠梁土方采用机械分区开挖,先开挖第一层土方至支护桩设计桩顶标高,清除余土后开始破除桩头浮浆至设计标高,桩芯顶面的混凝土要凿毛处理,清除桩顶浮渣,如设计标高桩头砼强度达不到设计要求,须继续破除直至砼质量达到设计要求,不足标高段冠梁砼时一同浇筑成型。
2)桩间土人工整平至冠梁底标高,并夯填实密实。
3)桩头破除后即可按冠梁剖面配筋进行钢筋制作。钢筋下料、绑扎误差确保满足设计及施工规范要求。对冠梁分段浇筑的结合部位应预留钢筋。
4)对冠梁标高进行校核并安装模板。模板支护时须确保模板稳定、牢固,以防浇筑砼时模板变形,模板截面尺寸按冠梁剖面制作。
5)完成钢筋工程。纵筋最好采用HRB335级或HRB400级钢筋,箍筋及拉结筋应采用HPB300级和HRB335级钢筋。侧面纵筋直径不应小于20mm,间距不应大于200mm;顶底面纵筋直径不应小于20mm,间距不应大于300mm;箍筋直径不应小于8mm,间距不应大于250mm;拉结筋直径应采用6~12mm,间距不应大于500mm。
6)完成混凝土浇筑及养护。混凝土强度等级不应低于C25,排桩主筋锚入冠梁不应小于35d(d为钢筋直径)。
对于分层开挖的基坑,针对不同的排桩支护形式,在冠梁施工后,重复步骤一至步骤五的施工过程,直至开挖至基坑底部3;然后,进行步骤六和步骤七。
步骤六、对基坑坑底进行清理、整平,并进行下一步的施工作业;
步骤七、拔除钢板桩:采用履带拨桩机配合振动锤拔桩;基础施工完成、回填后即可将钢板桩拔除。具体过程如下:
1)拆除冠梁。
2)震动。先用打桩机夹住钢板桩头部振动1min~2min,使钢板桩周围的土松动,产生“液化”减少土对桩的摩擦力。
3)振拔。拔桩时注意桩机的负荷情况,发现上拔困难或拔不出来时,应停止拔桩,先振动1min~2min后再往下锤0.5~1.0m再往上振拔,如此反复可将钢板桩拔出来。
尽管上面结合附图对本实用新型进行了描述,但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下,在不脱离本实用新型宗旨的情况下,还可以做出很多变形,这些均属于本实用新型的保护之内。
Claims (6)
1.一种利用钢板桩和混凝土预制桩的基坑支护结构,包括支护排桩,所述支护排桩包括冠梁和多个间隔布置插入土体的支护桩,每个支护桩包括桩体,所述桩体的位于插入土体的一端为桩尖,另一端为桩尾;所有支护桩的桩尾均与冠梁固定;其特征在于:
所述支护桩由间隔交替布置的钢板桩和混凝土预制桩构成,在相邻的两个混凝土预制桩之间布置1-2个钢板桩,所述钢板桩与重力方向的夹角为α;所述混凝土预制桩与重力方向的夹角为β,0°≥α≥30°,0°≥β≥30°,α和β不同时为0°。
2.根据权利要求1所述的利用钢板桩和混凝土预制桩的基坑支护结构,其特征在于,15°≥α≥20°,15°≥β≥20°。
3.根据权利要求1或2所述的利用钢板桩和混凝土预制桩的基坑支护结构,其特征在于,夹角α和夹角β的关系有以下情形之一:
1)α>0°,β>0°,且α=β,所述钢板桩和混凝土预制桩均向基坑内侧倾斜;
2)α>0°,β>0°,且α不等于β,所述钢板桩和混凝土预制桩均向基坑内侧倾斜;
3)α=0°,β>0°,所述混凝土预制桩向基坑内侧倾斜;
4)α>0°,β=0°,所述钢板桩向基坑内侧倾斜。
4.根据权利要求1或2所述的利用钢板桩和混凝土预制桩的基坑支护结构,其特征在于,所述支护桩沿待挖基坑边沿方向的长度为L,所述支护桩沿待挖基坑边沿方向的桩间距为H,L=2~2.5H。
5.根据权利要求1或2所述的利用钢板桩和混凝土预制桩的基坑支护结构,其特征在于,所述冠梁的横截面是边长为A的方形,A>0.6L。
6.根据权利要求1或2所述的利用钢板桩和混凝土预制桩的基坑支护结构,其特征在于,所述冠梁的横截面是矩形,该矩形的长边为B、短边为C,短边C的走向与重力方向重合,B>0.6L。
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CN111287193A (zh) * | 2020-02-19 | 2020-06-16 | 天津大学 | 利用钢板桩和混凝土预制桩的基坑支护结构及其支护方法 |
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- 2020-02-19 CN CN202020184904.5U patent/CN212248261U/zh active Active
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