一种基坑支护结构及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种基坑支护结构及其施工方法，属于建筑工程支护技术领域，包括围护桩、斜拉体系、锚固桩、支撑杆、腰梁、双向油缸、钢丝绳、冠梁、滑块、限位梁；斜拉体系包括倾斜复合桩和锚杆，本技术方案的具体施工步骤为：施工准备，施工围护桩，施工斜拉体系，施工冠梁，施工锚固桩，基坑开挖，开挖槽沟，施工滑块、腰梁、限位梁和支撑杆，续开挖并动态调整支护结构，施工结束。本发明专利技术实现了随着基坑逐步开挖而动态调整支护强度，使得围护桩的受力更加合理化，达到了将支护深度加深，并且多数结构均可回收重复利用，节省成本的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种基坑支护结构及其施工方法
本专利技术涉及建筑工程支护
，特别涉及到一种基坑支护结构及其施工方法。
技术介绍
对于软土地区开挖深度5m范围内的基坑工程，目前现有支护技术中使用的围护结构形式一般采用水泥土重力式围护墙、型钢水泥土搅拌墙、放坡开挖、斜抛撑支护等技术。水泥土重力式围护墙特征是该挡土结构由纵横多列连续搭接的“格栅状”水泥土桩组成，一般坑内无支撑，便于快速挖土，兼有挡土和止水的双重功能，但是，位移控制能力较弱、施工质量难以控制、经济性一般。型钢水泥土搅拌墙是在连续搭接的三轴水泥土桩内插入型钢形成的复合挡土隔水结构。具有适用土质范围较广，对周围环境影响小、防渗性能好、适用土层范围广等优点。但对于5m以内的基坑每米造价较高，且施工要求较高，水泥土桩成桩质量不易控制。放坡开挖是一种采用留设斜向土坡的基坑开挖方式，具有工期较短，造价低的优点，缺点是放坡坡比要求较大，需同时满足边坡稳定要求和上口宽度要求，且对周边环境影响较大。斜抛撑支护是在基坑底部设置中心岛，采用钢管、型钢等杆件将冠梁与中心岛连接，开挖过程中杆件下方的土体暂时不开挖的方式，具有造价低，对周围环境影响小的特点，但是预留土体对施工造成影响，中心岛影响底板的浇筑。综上所述，浅基坑的支护方式仍不够完善，并且目前多数建筑都建造两层地下室，基本超出了浅基础的范围，上述的方案则不再适用，但采用深基坑常用的支护方式，不但造价高，对周边环境的影响也较大，因此，本专利技术在此基础上提出了一种基坑用斜桩支护体系来解决上述问题。<br>
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提出了一种基坑支护结构及其施工方法，克服了现有技术的不足。通过在基坑内外分别设置锚固桩、斜拉体系使得整个支护系统更加稳定，并且设置有滑块和双向油缸，可以随着基坑逐步开挖而动态调整支护强度，且基坑内侧支撑杆支撑在围护桩的中间部位，降低了斜撑杆的长度，即增大了斜撑杆的稳定性，另外，通过斜撑杆的支撑，围护桩的挠度明显降低，使得围护桩的受力更加合理化，采用本专利技术的基坑围护结构可以将支护深度加深，并且多数结构均可回收重复利用，节省成本。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基坑支护结构，其特征在于：包括围护桩、斜拉体系、锚固桩、支撑杆、腰梁、双向油缸、钢丝绳、冠梁、滑块、限位梁；所述斜拉体系包括倾斜复合桩和锚杆，所述围护桩顶端浇筑有冠梁，基坑外侧土体内施工有斜拉体系，斜拉体系中锚杆的端部与冠梁内的钢筋连接，所述滑块卡在围护桩表面，且滑块在围护桩表面移动，所述围护桩临近基坑一侧设置有腰梁，腰梁将相邻围护桩表面的滑块连接，滑块与腰梁之间通过焊接连接，腰梁上通过螺栓连接有双向油缸，所述限位梁锚固在围护桩靠近基坑的一侧，且位于腰梁上部，基坑内侧土体内施工有锚固桩，支撑杆均通过铰接与腰梁和锚固桩连接，钢丝绳一端锚固在围护桩端部，一端与双向油缸连接，所述支撑杆上安装有轴力传感器，钢丝绳和锚杆上均安装有拉压传感器。优选地，所述斜拉体系中的复合桩为水泥土桩和预应力混凝土桩复合，水泥土桩内掺入有玄武岩纤维，预应力混凝土桩为管桩、空心方桩、竹节桩中任意一种，预应力混凝土桩的上下端用钢板封堵，钢板上预留锚杆孔，预应力混凝土桩的空腔内填充混凝土、砂浆、水泥浆中一种，锚杆锚固在预应力混凝土空腔内，锚杆的锚固长度为预应力混凝土桩长度的2/3~3/4，锚杆锚固段之外的部分包裹有隔离层，隔离层为防水胶带、黄油、PVC管、软胶管中的任意一种。优选地，所述围护桩为预制混凝土构件，围护桩为管桩、空心方桩中的任意一种。优选地，所述锚固桩为复合桩，复合桩的外芯是水泥土桩，内芯是预应力混凝土桩，预应力混凝土桩为管桩、空心方桩、竹节桩中任意一种；所述围护桩端部横截面处设置滑轮或弧形钢板，钢丝绳自锚固处绕过滑轮或弧形钢板后与双向油缸连接。优选地，所述支撑杆为双拼工字钢、H型钢、钢管、钢筋混凝土中一种或一种以上的组合。优选地，所述滑块为半圆管型或槽钢型，滑块的选型与围护桩的选型对应，若围护桩为管桩，滑块为半圆管型，若围护桩为空心方桩，滑块为槽钢型。一种基坑支护结构的施工方法，其特征在于，采用一种基坑支护结构进行施工，具体施工步骤如下：步骤一：施工准备施工前，制备两个与斜拉体系中预应力混凝土桩直径相同的圆形铁板，将锚杆的一端焊接在圆形铁板的中心，并将锚杆锚固段以外部分设置隔离层，将锚杆未焊接圆形铁板的一端插入并穿过预应力混凝土桩的空腔，保证锚杆的中轴线与预应力混凝土桩的中轴线重合，将预应力混凝土桩下端部采用焊接有锚杆的圆形铁板封堵，采用混凝土、砂浆、水泥浆中一种进行灌浆，待空腔内的填充材料初凝后进行补浆，之后将预应力混凝土桩的上端采用圆形铁板封堵；将钢丝绳锚固在围护桩桩端，将轴力传感器、拉压传感器分别安装在对应的构件上；步骤二：施工围护桩采用静压法或锤击法将围护桩植入设计位置，确保钢丝绳在基坑内一侧，围护桩内放入钢筋笼，并浇灌混凝土，预留出与冠梁连接的构造筋；步骤三：施工斜拉体系采用钻机施工水泥土桩，并在施工水泥土桩时，均匀掺入玄武岩纤维，将步骤一中制备好的预应力混凝土桩和锚杆结合体植入进水泥土桩内；步骤四：施工冠梁将锚杆的顶端与围护桩的构造筋连接，固定冠梁模板，并绑扎钢筋，在模板内浇筑混凝土形成冠梁；步骤五：施工锚固桩采用桩机在设计位置处形成水泥土桩，采用静压桩机将预应力混凝土桩植入至水泥土桩内；步骤六：基坑开挖待锚杆和锚固桩及冠梁达到设计强度，开始对锚杆进行预张拉，预张拉力为锚杆设计拉力的20%-60%，然后进行土方开挖，通过锚杆上的拉压传感器监测锚杆的拉力，当拉压传感器的监测值达到锚杆拉力设计值的70%时，停止开挖；步骤七：开挖槽沟采用开槽设备形成三角形沟槽，沟槽最深处达设计基坑底面，沟槽深度从锚固桩到围护桩逐渐降低，将锚固桩位于沟槽底部之上的部分破除，并回收预应力混凝土桩，锚固桩裸露出沟槽底面0.3~0.5m；步骤八：施工滑块、腰梁、限位梁和支撑杆根据围护桩选取滑块，将滑块与腰梁焊接完毕，并将双向油缸安装在冠梁之上，双向油缸连接钢丝绳；在围护桩靠近基坑一侧上锚固有限位梁，限位梁位于滑块的上部；在腰梁和锚固桩中的预应力混凝土桩上分别安装铰支座，将支撑杆连接在两个铰支座上，并将滑块卡在围护桩上，采用双向油缸张拉钢丝绳，使围护桩、滑块、腰梁、支撑杆、锚固桩形成一个整体；步骤九：继续开挖并动态调整支护结构随着继续开挖至基坑底面，围护桩所受的土压力将逐渐增加，通过双向油缸张拉钢丝绳，张拉过程中监测钢丝绳上的拉力传感器，确保拉力传感器的监测值小于钢丝绳的极限承载力，动态调整支护结构的方法如下：（1）安装完毕支撑杆后，通过双向油缸张拉钢丝绳，进而带动滑块运动，从而支撑杆的轴力增大，当支撑杆轴力传感器的监测值达到支撑杆的60%时，锁定双向油缸进而保持滑块的位置不动；（2）当锚杆上拉压传感器的监测值达到锚杆拉力设计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基坑支护结构，其特征在于：包括围护桩、斜拉体系、锚固桩、支撑杆、腰梁、双向油缸、钢丝绳、冠梁、滑块、限位梁；所述斜拉体系包括倾斜复合桩和锚杆，所述围护桩顶端浇筑有冠梁，基坑外侧土体内施工有斜拉体系，斜拉体系中锚杆的端部与冠梁内的钢筋连接，所述滑块卡在围护桩表面，且滑块可在围护桩表面移动，所述围护桩临近基坑一侧设置有腰梁，腰梁将相邻围护桩表面的滑块连接，滑块与腰梁之间通过焊接连接，腰梁上通过螺栓连接有双向油缸，所述限位梁锚固在围护桩靠近基坑的一侧，且位于腰梁上部，基坑内侧土体内施工有锚固桩，支撑杆均通过铰接与腰梁和锚固桩连接，钢丝绳一端锚固在围护桩端部，一端与双向油缸连接，所述支撑杆上安装有轴力传感器，钢丝绳和锚杆上均安装有拉压传感器。/n

【技术特征摘要】
1.一种基坑支护结构，其特征在于：包括围护桩、斜拉体系、锚固桩、支撑杆、腰梁、双向油缸、钢丝绳、冠梁、滑块、限位梁；所述斜拉体系包括倾斜复合桩和锚杆，所述围护桩顶端浇筑有冠梁，基坑外侧土体内施工有斜拉体系，斜拉体系中锚杆的端部与冠梁内的钢筋连接，所述滑块卡在围护桩表面，且滑块可在围护桩表面移动，所述围护桩临近基坑一侧设置有腰梁，腰梁将相邻围护桩表面的滑块连接，滑块与腰梁之间通过焊接连接，腰梁上通过螺栓连接有双向油缸，所述限位梁锚固在围护桩靠近基坑的一侧，且位于腰梁上部，基坑内侧土体内施工有锚固桩，支撑杆均通过铰接与腰梁和锚固桩连接，钢丝绳一端锚固在围护桩端部，一端与双向油缸连接，所述支撑杆上安装有轴力传感器，钢丝绳和锚杆上均安装有拉压传感器。


2.根据权利要求1所述的一种基坑支护结构，其特征在于，所述斜拉体系中的复合桩为水泥土桩和预应力混凝土桩复合，水泥土桩内掺入有玄武岩纤维，预应力混凝土桩为管桩、空心方桩、竹节桩中任意一种，预应力混凝土桩的上下端用钢板封堵，钢板上预留锚杆孔，预应力混凝土桩的空腔内填充混凝土、砂浆、水泥浆中一种，锚杆锚固在预应力混凝土空腔内，锚杆的锚固长度为预应力混凝土桩长度的2/3~3/4，锚杆锚固段之外的部分包裹有隔离层，隔离层为防水胶带、黄油、PVC管、软胶管中的任意一种。


3.根据权利要求1所述的一种基坑支护结构，其特征在于，所述围护桩为预制混凝土构件，围护桩为管桩、空心方桩中的任意一种；所述围护桩端部横截面处设置滑轮或弧形钢板，钢丝绳自锚固处绕过滑轮或弧形钢板后与双向油缸连接。


4.根据权利要求1所述的一种支坑围护结构，其特征在于，所述锚固桩为复合桩，复合桩的外芯是水泥土桩，内芯是预应力混凝土桩，预应力混凝土桩为管桩、空心方桩、竹节桩中任意一种。


5.根据权利要求1所述的一种基坑支护结构，其特征在于，所述支撑杆为双拼工字钢、H型钢、钢管、钢筋混凝土中一种或一种以上的组合。


6.根据权利要求1所述的一种基坑支护结构，其特征在于，所述滑块为半圆管型或槽钢型，滑块的选型与围护桩的选型对应，若围护桩为管桩，滑块为半圆管型，若围护桩为空心方桩，滑块为槽钢型。


7.一种基坑支护结构的施工方法，其特征在于，采用权利要求1所述的一种基坑支护结构进行施工，具体施工步骤如下：
步骤一：施工准备
施工前，制备两个与斜拉体系中预应力混凝土桩直径相同的圆形铁板，将锚杆的一端焊接在圆形铁板的中心，并将锚杆锚固段以外部分设置隔离层，将锚杆未焊接圆形铁板的一端插入并穿过预应力混凝土桩的空腔，保证锚杆的中轴线与预应力混凝土桩的中轴线重合，将预应力混凝土桩下端部采用焊接有锚杆的圆形铁板封堵，采用混凝土、砂浆、水泥浆中一种进行灌浆，待空腔内的填充材料初凝后进行补浆，之后将预应力混凝土桩的上端采用圆形铁板封堵；将钢丝绳锚固在围护桩桩端，将轴力传感器、拉压传感器分别安装在对应的构件上；
步骤二：施工围护桩
采用静压法或锤击法将围护桩植入设计位置，确保钢丝绳在基坑内一侧，围护桩内放入钢筋笼，并浇灌混凝土，预留出与...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋伟杰，朱庆凯，李建平，吴梦龙，刘光磊，武思宇，王思敬，
申请(专利权)人：北京中岩大地科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11