CN216515729U - 组合式抗浮地下支护结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种组合式抗浮地下支护结构。所述支护结构包括水泥土搅拌桩、冠梁、抗浮锚杆和H型钢，所述冠梁置于水泥土搅拌桩的顶面，且宽度大于水泥土搅拌桩的直径，在冠梁底面内侧设有高于水泥土搅拌桩的上凹区域；所述抗浮锚杆的端部设有扩大头锚固段，所述H型钢的内侧设有多个直径与抗浮锚杆直径相匹配的固定环，所述抗浮锚杆穿过多个固定环与H型钢连接，抗浮锚杆的扩大头锚固段位于H型钢下端，并与H型钢整体插入水泥土搅拌桩内，其H型钢的上端伸出冠梁，抗浮锚杆的上端通过锚固件锚固在冠梁的顶部。本实用新型中整体结构简单，施工方便，其整体结构抗浮效果好，能够保证地下建筑结构的安全性与稳定性。

Description

组合式抗浮地下支护结构

技术领域

本实用新型涉及地下空间开发技术领域，具体地说涉及一种用于地下圆筒式结构施工中由异形冠梁和锚杆组合而成的组合式抗浮地下支护结构。

背景技术

随着我国城市化进程的快速发展，我国城市土地资源，特别是大中城市的土地资源越来越紧缺，逐渐成为城市经济发展的重要制约因素之一，因此空间资源开发利用方向也越来越向地下发展，开始大规模开发利用地下空间，地下多层大型地下室、地下人防工程以及地铁、地下公共管网等。但是地下空间开发经常会遇到地下水位较高的地区，当地下室的埋深超过地下水位时，将在结构物基础底面出现浮力，地下结构排开地下水所产生的浮力一般可以由结构自重以及抗浮体系产生的抗力来平衡；随着埋深的增加，地下建筑物的抗浮问题也就越来越突出，此时仅靠结构的自重不足以抵消地下水的上浮力，结构会存在向上浮动、变形及开裂的风险，导致地下室底板隆起破坏，甚至导致地下建筑物被整体浮起破坏，因此，在地下结构的施工过程中需要对抗浮性能提出更高的要求。

在传统的抗浮设计中，通常采用抗浮锚杆、抗拔桩、压顶梁等单一抗浮措施，其中抗浮桩是通过桩身与周围土体产生的摩阻力抵消地下水对地下结构产生的上浮力；抗浮锚杆是通过锚杆和土层的摩擦阻力平衡上浮力；上述抗浮措施单独使用，其抗浮能力较弱，难以完全抵消地下水的上浮力，可能会导致地下结构整体上浮致使结构发生破坏，最终影响其正常使用。除此之外，由于锚杆抗拔力与锚杆锚固长度成正比，为了增加其抗浮力，就会使用增加抗浮锚杆的长，对于较长的锚杆，大大增加了施工难度，而且很难保证注浆质量；而且传统抗浮锚杆仅依靠锚杆与桩体的粘结摩擦力来承受拉力以达到抗浮的效果，但当锚杆受到较大的浮力时，易导致锚杆与桩体发生脱离，致使抗浮锚杆失效。

发明内容

本实用新型针对现有技术存在的问题，提供了一种施工简单、占地面积小的组合式抗浮地下支护结构，且该结构能保证地下结构抗浮受力的稳定性，结构整体安全可靠。对于用地紧张、空间狭小的城市密集区或地下水较高的地块具有推广应用的价值。

为了达到上述技术效果，本实用新型提供了一种组合式抗浮地下支护结构，所述支护结构包括水泥土搅拌桩、冠梁、抗浮锚杆和H型钢，所述冠梁置于水泥土搅拌桩的顶面，且宽度大于水泥土搅拌桩的直径，在冠梁底面内侧设有高于水泥土搅拌桩的上凹区域；所述抗浮锚杆的端部设有扩大头锚固段，所述H型钢的内侧设有多个直径与抗浮锚杆直径相匹配的固定环，所述抗浮锚杆穿过多个固定环与H型钢连接，且抗浮锚杆的扩大头锚固段位于H型钢下端，所述抗浮锚杆与H型钢整体插入水泥土搅拌桩内，H型钢的上端伸出冠梁，抗浮锚杆的上端通过锚固件锚固在冠梁的顶部。

本实用新型较优的技术方案：所述支护结构还包括设置在水泥土搅拌桩内侧的内衬墙，所述内衬墙的顶面高于水泥土搅拌桩的顶面，并与冠梁底面上凹区域连接；在水泥土搅拌桩与内衬墙的接触面开设有多个向内凹陷条带状凹槽，多个凹槽间隔500～1000mm布设，并与内衬墙整体浇筑形成多个连接部，且水泥土搅拌桩桩体与内衬墙结合面进行凿毛处理，凿毛深度为20～30mm。

本实用新型较优的技术方案：所述抗浮锚杆的扩大头锚固段包括中心钢管、焊接在中心钢管上的多块钢板和焊接在中心钢管底端的锥形端头板，抗浮锚杆下端穿过中心钢管与锥形端头板连接；在最上方的钢板上表面设有定位槽，所述H型钢的下端嵌入定位槽内。

本实用新型较优的技术方案：所述抗浮锚杆的锚固件包括锚垫板和锚具，在冠梁顶部预留有锚定凹槽，锚定凹槽下方混凝土中设置有附加钢筋，在锚杆张拉结束后，锚定凹槽采用微膨胀混凝土填充抹平。

本实用新型较优的技术方案：所述固定环沿着H型钢沿长度方向焊接在H 型钢中间横板上，多个固定环的间距为1000～2000mm。

本实用新型较优的技术方案：所述H型钢顶标高高于冠梁顶标高500mm，在H型钢的顶部设有吊环，在H型钢的表面涂覆有减摩剂涂层；所H型钢在内衬墙施工完成后拔出，并在拔出H型钢的空隙中注入水泥浆液与抗浮锚杆形成整体式锚固结构。

本实用新型较优的技术方案：所述冠梁通过连接钢筋与内衬墙连接，连接钢筋为异形冠梁预留钢筋；所述冠梁宽度方向两端各超出水泥土搅拌桩和内衬墙外缘100～200mm，水泥土搅拌桩区域的冠梁底标高低于内衬墙区域的冠梁底标高300～500mm。

本实用新型较优的技术方案：所述钢板为圆形钢板，设有2～4片。

本实用新型的锚杆系统受到拉拔力时，除锚杆侧摩擦力起到抗拔作用外，扩大头锚固段结构阻力也会起到抗拔作用，以此来提高锚杆的稳固性，解决了锚杆不能承受较大的拉应力的问题。扩大头锚固段一方面可以增大锚杆与水泥搅拌桩的接触面积，增加锚杆的粘结摩擦力，从而对向上浮动的水泥土搅拌桩提供阻力。另一方面可减少锚杆锚固段应力集中现象，避免锚杆锚固段应力过大，导致水泥土搅拌桩局部发生开裂剥落，更有利于控制水泥土搅拌桩的质量。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型中地下圆筒式结构采用异形冠梁与抗浮锚杆组成的联合抗浮体系，极大地提高了结构的抗浮能力，解决了传统抗浮锚杆、抗拔桩、压顶梁等单一抗浮措施中抗浮能力较弱的问题，保证地下建筑结构的安全性与稳定性。

2.本实用新型中锚杆体系由锚杆本体和扩大头锚固段组成，当锚杆系统受到拉拔力时，除锚杆侧摩擦力起到抗拔作用外，扩大头锚固段结构阻力也会起到抗拔作用，以此来提高锚杆杆体的稳固性，解决了锚杆不能承受较大的拉应力的问题。另外，扩大头锚固段也可减少锚杆锚固段应力集中现象，避免水泥土搅拌桩局部应力过大发生开裂，进而影响到锚杆的抗浮性能。

3.本实用新型的抗浮结构中的锚杆通过H型钢进行安装，并在H型钢拔除后形成的孔隙可通过水泥浆液填充，水泥浆渗入桩体孔隙后凝固，有效将锚杆与水泥土搅拌桩连为一体，提高了锚杆与水泥土搅拌桩的整体性，且密实水泥浆浆体还可有效防止锚杆的锈蚀，极大地提高抗浮锚杆的耐久性；H型钢在施工过程中可以增加水泥浆搅拌桩的强度，可以与水泥搅拌桩作为基坑临时支护，并在内部结构施工完成拨出，拔出后的H型钢经过整形保养，可循环使用，减少钢铁等资源消耗，提高资源利用率，降低施工成本。

4.本实用新型的水泥土搅拌桩桩体设有向内凹陷的条带状凹槽，且内衬墙与搅拌桩结合面进行凿毛处理，条带状凹槽与内衬墙整体浇筑，大大增强了结合面的粘结强度；并且通过预留钢筋将冠梁与内衬墙钢筋绑扎在一起形成一个整体，避免内衬墙因粘结不牢或自重较大发生开裂脱落，提高地下结构的整体稳定性与安全性。

本实用新型中整体结构简单，施工方便，且施工工程中对周围土体扰动较小，工期短，造价较低；其整体结构抗浮效果好，能够保证地下建筑结构的安全性与稳定性，对于用地紧张、空间狭小的城市密集区或地下水较高的地块具有推广应用的价值。

附图说明

图1是本实用新型中的结构示意图；

图2是本实用新型中的抗浮锚杆示意图；

图3是本实用新型中的抗浮锚杆锚头示意图；

图4是本实用新型中抗浮锚杆扩大头锚固段示意图；

图5是本实用新型中抗浮锚杆定位卡槽示意图；

图6是本实用新型中冠梁、水泥土搅拌桩与内衬墙连接示意图；

图7是本实用新型中H型钢与抗浮锚杆连接示意图；

图8是本实用新型中结构的施工流程示意图。

图中：1—水泥土搅拌桩，2—冠梁，2-1—锚定凹槽，3—内衬墙，4—条带状凹槽，5—抗浮锚杆，6—钢板，6-1—定位卡槽，7—中心钢管，8—端头板，9—H型钢，9-1—定位圆环，10—附加钢筋，11—锚垫板，12—吊孔，13 —锚具，14—连接钢筋。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。附图1至8均为实施例的附图，采用简化的方式绘制，仅用于清晰、简洁地说明本实用新型实施例的目的。以下对在附图中的展现的技术方案为本实用新型的实施例的具体方案，并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或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实用新型的限制。

实施例中提供的一种组合式抗浮地下支护结构，如图1、图3和图6所示，包括水泥土搅拌桩1、冠梁2、内衬墙3、抗浮锚杆5和H型钢9，所述冠梁2 置于水泥土搅拌桩1和内衬墙3的顶面，所述冠梁2为宽度大于水泥土搅拌桩 1的直径，标底内侧设有高于水泥土搅拌桩1的上凹区域的异形冠梁，冠梁2 施工是预留连接钢筋14，内衬墙3的顶面位于冠梁2底面上凹区域，并通过连接钢筋14与冠梁2连接；所述冠梁2宽度方向两端各超出水泥土搅拌桩1和内衬墙3外缘100～200mm，水泥土搅拌桩1区域的冠梁2底标高低于内衬墙3区域的冠梁2底标高300～500mm。所述内墙是在水泥土搅拌桩1、冠梁2、抗浮锚杆5和H型钢9施工完成后，进行施工的，并在水泥土搅拌桩1与内衬墙3的接触面开设有多个向内凹陷条带状凹槽4，多个凹槽4间500～1000mm 布设，多个凹槽4与内衬墙3整体浇筑形成多个连接部，且内衬墙3浇筑前，水泥土搅拌桩1桩体与内衬墙3结合面进行凿毛处理，凿毛深度为20～30mm。

实施例中提供的一种组合式抗浮地下支护结构，如图2至图5所示，所述抗浮锚杆5的端部设有扩大头锚固段，所述扩大头锚固段包括中心钢管7、焊接在中心钢管7上的2～4块圆形钢板6和焊接在钢管7底端的锥形端头板8，抗浮锚杆5下端穿过中心钢管7与锥形端头板8连接，在最上方的钢板6上表面设有定位槽6-1；所述H型钢9的内侧设有多个直径与抗浮锚杆5直径相匹配的固定环9-1，固定环9-1的直径略大于抗浮锚杆5直径，抗浮锚杆5可以自由穿出固定环9-1；多个固定环9-1沿着H型钢9沿长度方向焊接在H型钢9中间横板上，间距为1000～2000mm。如图7所示，所述抗浮锚杆5穿过多个固定环9-1与H型钢9连接，抗浮锚杆5的扩大头锚固段位于H型钢9下端，所述H型钢9的下端嵌入定位槽6-1内，抗浮锚杆5与H型钢9整体插入水泥土搅拌桩1内，其H型钢9的上端伸出冠梁2顶500mm，在H型钢9的顶部设有吊环12；在H型钢9插入之前，其表面涂覆有减摩剂涂层；并在内衬墙3施工完成后拔出，将H型钢9拔出，然后在拔出H型钢9的空隙中注入水泥浆液与抗浮锚杆5形成整体式锚固结构。如图3所示，所述抗浮锚杆5 的上端通过锚固件锚固在冠梁2的顶部，锚固件包括锚垫板11和锚具13，在冠梁2顶部预留有锚定凹槽2-1，锚定凹槽2-1下方混凝土中设置有附加钢筋10，在锚杆张拉结束后，锚定凹槽2-1采用微膨胀混凝土填充抹平。

下面结合具体实施例对本实用新型的施工过程进一步说明，实施例针对某个地下圆筒式结构进行施工，其施工流程如图8所示，具体步骤如下：

步骤一：施工前先查明场地范围内的地下管线，周边建、构筑物情况，迁改地下管线，清理地面障碍物，平整场地。然后进行测量放线，根据放样出的地下结构中心线开挖环形工作沟槽，沟槽宽度根据支护结构厚度确定。

步骤二：工作沟槽两侧铺设导向定位型钢，按设计要求在导向定位型钢上做出钻孔位置和H型钢9的插入位置。根据加固土体强度、水泥掺量等指标，通过工艺试验和配合比试验得出水泥浆配合比。待水泥土搅拌桩机钻杆下沉到搅拌桩1的设计桩顶标高时，开动水泥浆泵，边注浆、边搅拌、边下沉，使水泥浆和原地基土充分拌和。待搅拌机下沉到设计深度后，再次开启水泥浆泵，边喷浆、边旋转搅拌钻头，喷浆、喷气搅拌提升至桩顶标高。

步骤三：H型钢和抗浮锚杆的插入。在插入H型钢9和抗浮锚杆5前，涂刷H型钢减摩剂，以便H型钢9顺利拔除回收。H型钢9沿长度方向焊接有间距1000～2000mm的圆环9-1，抗浮锚杆5沿H型钢长度方向穿过圆环9-1 并绷直，通过定位卡槽6-1将H型钢9与锚杆5连接在一起，以此来定位锚杆 5并保证其垂直度。通过静压桩机将H型钢9及抗浮锚杆5插入尚未初凝的水泥土搅拌桩中，形成圆环状内插H型钢的水泥土搅拌桩复合支护体系。

步骤四：开挖水泥土搅拌桩两侧土方，开挖沟槽宽度及深度以满足冠梁模板支设为宜。剔除桩间虚土及桩顶浮浆，清理土方至异形冠梁2设计底标高，并对异形冠梁2底标高以上的H型钢9使用油毛毡片进行包裹，包裹高度高出异形冠梁2顶标高100mm，随后支撑模板，绑扎常规钢筋及附加钢筋10，预留好连接钢筋14和锚定凹槽2-1后，浇筑异形冠梁2的混凝土并养护成型。

步骤五：开挖土方至-6m，通过开槽机在水泥土搅拌桩1的桩体上间隔设置条带状凹槽4，并在间隔区域进行凿毛处理，凿毛深度为20～30mm。然后单侧架立内衬墙模板，浇筑内衬墙3并使墙顶与异形冠梁2通过连接钢筋14连接，待内衬墙3混凝土强度达到设计要求后，继续开挖下一层土方至-9m并施做内衬墙3，重复上述步骤直至底板封底，至此完成地下圆筒主体结构施工。

步骤六：待地下圆筒主体结构施工完成后，使用起吊机通过圆形吊孔12 拔出H型钢9，在凹槽2-1中安装锚垫板11和锚具13并进行抗浮锚杆5的预应力张拉锁定，随后在拔出H型钢9后留下的孔隙里自下而上注入水泥浆液，孔口溢浆后缓慢提升注浆管，然后进行二次注浆，直至孔口浆体饱满无空洞。通过此方法可使水泥浆填充密实，解决传统自上向下灌注时易出现气泡、空腔等问题。最后采用微膨胀混凝土对凹槽2-1进行填充抹平，至此完成抗浮体系施工。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，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和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (8)

1.一种组合式抗浮地下支护结构，其特征在于：所述支护结构包括水泥土搅拌桩(1)、冠梁(2)、抗浮锚杆(5)和H型钢(9)，所述冠梁(2)置于水泥土搅拌桩(1)的顶面，且宽度大于水泥土搅拌桩(1)的直径，在冠梁(2)底面内侧设有高于水泥土搅拌桩(1)的上凹区域；所述抗浮锚杆(5)的端部设有扩大头锚固段，所述H型钢(9)的内侧设有多个直径与抗浮锚杆(5)直径相匹配的固定环(9-1)，所述抗浮锚杆(5)穿过多个固定环(9-1)与H型钢(9)连接，且抗浮锚杆(5)的扩大头锚固段位于H型钢(9)下端，所述抗浮锚杆(5)与H型钢(9)整体插入水泥土搅拌桩(1)内，H型钢(9)的上端伸出冠梁(2)，抗浮锚杆(5)的上端通过锚固件锚固在冠梁(2)的顶部。

2.根据权利要求1所述的一种组合式抗浮地下支护结构，其特征在于：所述支护结构还包括设置在水泥土搅拌桩(1)内侧的内衬墙(3)，所述内衬墙(3)的顶面高于水泥土搅拌桩(1)的顶面，并与冠梁(2)底面上凹区域连接；在水泥土搅拌桩(1)与内衬墙(3)的接触面开设有多个向内凹陷的条带状凹槽(4)，多个条带状凹槽(4)间隔500～1000mm布设，并与内衬墙(3)整体浇筑形成多个连接部，且水泥土搅拌桩(1)桩体与内衬墙(3)结合面进行凿毛处理，凿毛深度为20～30mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种组合式抗浮地下支护结构，其特征在于：所述抗浮锚杆(5)的扩大头锚固段包括中心钢管(7)、焊接在中心钢管(7)上的多块钢板(6)和焊接在中心钢管(7)底端的锥形端头板(8)，抗浮锚杆(5)下端穿过中心钢管(7)与锥形端头板(8)连接；在最上方的钢板(6)上表面设有定位槽(6-1)，所述H型钢(9)的下端嵌入定位槽(6-1)内。

4.根据权利要求1或2所述的一种组合式抗浮地下支护结构，其特征在于：所述抗浮锚杆(5)的锚固件包括锚垫板(11)和锚具(13)，在冠梁(2)顶部预留有锚定凹槽(2-1)，锚定凹槽(2-1)下方混凝土中设置有附加钢筋(10)，在锚杆张拉结束后，锚定凹槽(2-1)采用微膨胀混凝土填充抹平。

5.根据权利要求1或2所述的一种组合式抗浮地下支护结构，其特征在于：所述固定环(9-1)沿着H型钢(9)沿长度方向焊接在H型钢(9)中间横板上，多个固定环(9-1)的间距为1000～2000mm。

6.根据权利要求2所述的一种组合式抗浮地下支护结构，其特征在于：所述H型钢(9)顶标高高于冠梁(2)顶标高500mm，在H型钢(9)的顶部设有吊环(12)，在H型钢(9)的表面涂覆有减摩剂涂层；所H型钢(9)在内衬墙(3)施工完成后拔出，并在拔出H型钢(9)的空隙中注入水泥浆液与抗浮锚杆(5)形成整体式锚固结构。

7.根据权利要求2所述的一种组合式抗浮地下支护结构，其特征在于：所述冠梁(2)通过连接钢筋(14)与内衬墙(3)连接，连接钢筋(14)为冠梁预留钢筋；所述冠梁(2)宽度方向两端各超出水泥土搅拌桩(1)和内衬墙(3)外缘100～200mm，水泥土搅拌桩(1)区域的冠梁(2)底标高低于内衬墙(3)区域的冠梁(2)底标高300～500mm。

8.根据权利要求3所述的一种组合式抗浮地下支护结构，其特征在于：所述钢板(6)为圆形钢板，设有2～4片。

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