用于臨近既有地下結(jié)構(gòu)的基坑樁錨支護體系及其施工方法與流程

本發(fā)明屬于土木工程基坑支護技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于臨近既有地下結(jié)構(gòu)的基坑樁錨支護體系及其施工方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著城市建設(shè)進程的加快，土地資源日益緊張，地面、地下可利用空間越來越少，很多擬建建筑見縫插針，被迫在既有建筑旁并且距離既有建筑很近處進行修建，所以在充分利用土地的同時亦引發(fā)以下諸多問題：

1、由于新開工的建筑基坑緊鄰既有建筑，導(dǎo)致新建建筑基坑的邊坡支護方法很難選取，既不能采取放坡開挖，又不能使用土釘墻支護、樁錨支護。

2、如果采取傳統(tǒng)的樁(墻)錨支護，由于坑后土體空間的限制(因既有建筑基礎(chǔ)的限制，或臨近建筑物有地下室，坑后土體寬度有限)，所以錨桿角度較大，支護效果較差，并且有的基坑根本無法施工錨桿。此種情況下，采用內(nèi)支撐雖然方案上可行，但其實施成本較高，工序繁雜、施工工期較長，對土方開挖和結(jié)構(gòu)主體施工影響嚴(yán)重。

3、有些基坑施工環(huán)境為上方具有較厚雜填土，同時又臨近既有地下結(jié)構(gòu)，如采用傳統(tǒng)樁錨支護結(jié)構(gòu)，則需增大樁長度，施工成本過大，同時錨索又無法錨固于穩(wěn)定地層。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述傳統(tǒng)的樁(墻)錨支護受坑后土體寬度有限，錨索角度大，支護效果不佳，并且有的基坑根本無法施工錨索，造成基坑變形過大或施工困難或無法錨定等問題，本發(fā)明要找到一種既能克服外界空間的限制，又具有較好的支護效果、且工程材料消耗相對較小、施工成本相對較低、施工工期相對較短、技術(shù)經(jīng)濟性相對較高的用于臨近既有地下結(jié)構(gòu)的基坑樁錨支護體系及其施工方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：用于臨近既有地下結(jié)構(gòu)的基坑樁錨支護體系，包括前排鋼管樁、后排鋼管樁、后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿、前排樁冠梁、后排樁冠梁、橫向連接鋼筋、前排錨具、后排錨具、墊塊、斜鐵、前排預(yù)應(yīng)力錨桿和腰梁；

所述的前排鋼管樁有多根、設(shè)置在基坑坑壁處，所述的后排鋼管樁有多根、設(shè)置在基坑坑壁與既有地下結(jié)構(gòu)之間，所述的后排鋼管樁與前排鋼管樁的連線相互平行；

所述的前排鋼管樁頂部均與前排樁冠梁連接，所述的后排鋼管樁頂部均與后排樁冠梁連接，所述的前排樁冠梁與后排樁冠梁通過橫向連接鋼筋連接；所述的前排鋼管樁腰部均與腰梁連接；

所述的前排預(yù)應(yīng)力錨桿安裝在相鄰的兩根前排鋼管樁之間的腰梁上，前排預(yù)應(yīng)力錨桿的外端與前排錨具固定，在前排錨具與腰梁之間設(shè)置斜鐵和墊塊，前排預(yù)應(yīng)力錨桿的內(nèi)端插入基坑坑壁內(nèi)，前排預(yù)應(yīng)力錨桿的軸線與水平面之間具有15°～25°的夾角；

所述的后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿通過后排鋼管樁頂部插入基坑坑壁內(nèi)，后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿的外端與后排錨具固定。

進一步地，所述的前排預(yù)應(yīng)力錨桿的軸線與后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿的軸線不在同一個平面內(nèi)。

進一步地，所述的后排鋼管樁與前排鋼管樁沿基坑坑壁水平方向交叉設(shè)置。

進一步地，所述的后排鋼管樁沿基坑坑壁水平方向的位置位于兩個前排鋼管樁之間的中心位置。

進一步地，所述的前排預(yù)應(yīng)力錨桿安裝在兩個前排鋼管樁之間的中心位置的腰梁上。

進一步地，所述的后排鋼管樁長度為1～2m，后排鋼管樁連線與前排鋼管樁連線的距離大于1.5m。

進一步地，所述的前排樁冠梁與后排樁冠梁均采用槽鋼，槽鋼開口向下，槽鋼寬度為前排鋼管樁直徑的110％。

進一步地，所述的后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿與前排預(yù)應(yīng)力錨桿的桿體材料為鋼絞線、鋼筋或鋼絲束。

用于臨近既有地下結(jié)構(gòu)的基坑樁錨支護體系的施工方法，包括以下步驟：

A、施工前準(zhǔn)備

清理場地，挖除表面松動土層，對樁孔進行測量定位、放樣。前后排樁位呈梅花形布置，所述的后排鋼管樁樁位沿基坑坑壁水平方向的位置位于兩個前排鋼管樁樁位之間的中心位置，前后排樁間距不小于1.5m。

B、鋼管樁施工

按照步驟A確定好的樁位施做前排鋼管樁和后排鋼管樁：架設(shè)樁機安裝樁機移動到位、吊樁、插樁、錘擊下沉、接樁、錘擊至設(shè)計深度、沉樁完成、鋼管樁內(nèi)灌注混凝土。

C、安裝前排樁冠梁

前排樁冠梁采用槽鋼，槽鋼開口向下，槽鋼寬度為前排鋼管樁直徑的110％。

D、安裝后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿

后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿的桿體材料為鋼絞線、鋼筋或鋼絲束，后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿注漿完畢安裝后排樁冠梁，后排樁冠梁采用槽鋼，所用槽鋼頂部預(yù)制用于后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿穿過的孔洞，槽鋼開口向下，槽鋼寬度為后排鋼管樁直徑的110％，待后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿注漿養(yǎng)護至設(shè)計強度對后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿進行張拉鎖定。

E、連接前后排冠梁

前排樁冠梁和后排樁冠梁間采用橫向連接鋼筋焊接連接，橫向連接鋼筋沿基坑坑壁水平方向呈W形分布。

F、開挖基坑

待具備基坑開挖條件后沿前排鋼管樁豎向進行基坑開挖，開挖至錨桿設(shè)計深度下方，進行前排預(yù)應(yīng)力錨桿及腰梁的施工；所述前排預(yù)應(yīng)力錨桿在設(shè)計深度應(yīng)偏離相鄰兩個前排鋼管樁樁間的中心位置18-22cm，避免與后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿交叉破壞后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿的注漿。

G、結(jié)束

待步驟F中安設(shè)的前排預(yù)應(yīng)力錨桿養(yǎng)護至設(shè)計強度，繼續(xù)向下開挖基坑至設(shè)計深度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明依靠后排鋼管樁內(nèi)設(shè)置的豎向預(yù)應(yīng)力錨桿，可大幅度減小地下空間的占用，充分利用建筑紅線以內(nèi)有限的地面和空間，發(fā)揮投資效益，適用于周圍緊鄰的既有建筑物和重要交通道路。當(dāng)附近有重要建筑物或管線時，可通過增大鋼管樁截面直徑或增加預(yù)應(yīng)力錨桿數(shù)量或增加預(yù)應(yīng)力錨桿錨固長度確?；硬怀霈F(xiàn)位移過大的情況。

2、本發(fā)明適用于基坑緊鄰既有建筑物結(jié)構(gòu)，且既有建筑物下方常常伴有地下結(jié)構(gòu)，同時基坑土質(zhì)條件差，上層以雜填土為主，下層為風(fēng)化巖層，豎向預(yù)應(yīng)力錨桿錨固于穩(wěn)定地層，可以大大節(jié)省后排鋼管樁用量，同時提供良好錨固力，前排鋼管樁的預(yù)應(yīng)力錨桿錨固與穩(wěn)定巖層，即可以提供錨固力，同時增加整體結(jié)構(gòu)抗傾覆性。

3、本發(fā)明后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿與設(shè)置在前排鋼管樁的預(yù)應(yīng)力錨桿有效地增大了支護結(jié)構(gòu)的抗傾覆安全系數(shù)，并且可適當(dāng)減小前排樁的嵌固深度及后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿的錨固長度，降低了施工成本，縮短了施工工期。

4、本發(fā)明采用鋼管樁、錨桿組合支護，其后排采用短鋼管樁形式，節(jié)省了大量鋼材，比采用灌注樁降低成本，有效的降低了工程的造價、比采用灌注樁施工工期短，取得了顯著的經(jīng)濟成效。鋼管樁結(jié)合錨桿支護保證基坑不會出現(xiàn)大的沉降和滑坡。

5、本發(fā)明采用鋼管樁代替灌注樁進行支護，解決灌注樁設(shè)備占用場地、污染環(huán)境的特點，施工便捷，工藝簡單，可有效提高工效，質(zhì)量可控，基坑工程風(fēng)險大幅降低。

6、本發(fā)明采用槽鋼冠梁，通過將橫向連接鋼筋焊接在前后冠梁之上，取代了傳統(tǒng)的鋼筋混凝土冠梁，避免了鋼筋混凝土的養(yǎng)護時間，有效提高了施工進度。

7、本發(fā)明充分利用發(fā)揮預(yù)應(yīng)力錨索可張拉優(yōu)勢，控制變形，增強支護效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明立面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明設(shè)置在前排鋼管樁的預(yù)應(yīng)力錨桿施工位置示意圖。

圖3為本發(fā)明平面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明前排鋼管樁與后排鋼管樁連接示意圖。

圖5為本發(fā)明錨索內(nèi)置于后排鋼管樁內(nèi)示意圖

圖6為為本發(fā)明預(yù)應(yīng)力錨桿立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、前排鋼管樁，2、后排鋼管樁，3、后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿，4、前排樁冠梁，5、后排樁冠梁，6、橫向連接鋼筋，7、前排錨具，8、墊塊，9、斜鐵，10、前排預(yù)應(yīng)力錨桿，11、腰梁，12、后排錨具。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行進一步地說明。如圖1-6所示用于臨近既有地下結(jié)構(gòu)的基坑樁錨支護體系，包括前排鋼管樁1、后排鋼管樁2、后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿3、前排樁冠梁4、后排樁冠梁5、橫向連接鋼筋6、前排錨具7、后排錨具12、墊塊8、斜鐵9、前排預(yù)應(yīng)力錨桿10和腰梁11；

所述的前排鋼管樁1有多根、設(shè)置在基坑坑壁處，所述的后排鋼管樁2有多根、設(shè)置在基坑坑壁與既有地下結(jié)構(gòu)之間，所述的后排鋼管樁2與前排鋼管樁1的連線相互平行；

所述的前排鋼管樁1頂部均與前排樁冠梁4連接，所述的后排鋼管樁2頂部均與后排樁冠梁5連接，所述的前排樁冠梁4與后排樁冠梁5通過橫向連接鋼筋6連接；所述的前排鋼管樁1腰部均與腰梁11連接；

所述的前排預(yù)應(yīng)力錨桿10安裝在相鄰的兩根前排鋼管樁1之間的腰梁11上，前排預(yù)應(yīng)力錨桿10的外端與前排錨具7固定，在前排錨具7與腰梁11之間設(shè)置斜鐵9和墊塊8，前排預(yù)應(yīng)力錨桿10的內(nèi)端插入基坑坑壁內(nèi)，前排預(yù)應(yīng)力錨桿10的軸線與水平面之間具有15°～25°的夾角；

所述的后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿3通過后排鋼管樁2頂部插入基坑坑壁內(nèi)，后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿3的外端與后排錨具12固定。

進一步地，所述的前排預(yù)應(yīng)力錨桿10的軸線與后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿3的軸線不在同一個平面內(nèi)。

進一步地，所述的后排鋼管樁2與前排鋼管樁1沿基坑坑壁水平方向交叉設(shè)置。

進一步地，所述的后排鋼管樁2沿基坑坑壁水平方向的位置位于兩個前排鋼管樁1之間的中心位置。

進一步地，所述的前排預(yù)應(yīng)力錨桿10安裝在兩個前排鋼管樁1之間的中心位置的腰梁11上。

進一步地，所述的后排鋼管樁2長度為1～2m，后排鋼管樁2連線與前排鋼管樁1連線的距離大于1.5m。

進一步地，所述的前排樁冠梁4與后排樁冠梁5均采用槽鋼，槽鋼開口向下，槽鋼寬度為前排鋼管樁1直徑的110％。

進一步地，所述的后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿3與前排預(yù)應(yīng)力錨桿10的桿體材料為鋼絞線、鋼筋或鋼絲束。

用于臨近既有地下結(jié)構(gòu)的基坑樁錨支護體系的施工方法，包括以下步驟：

A、施工前準(zhǔn)備

清理場地，挖除表面松動土層，對樁孔進行測量定位、放樣。前后排樁位呈梅花形布置，所述的后排鋼管樁2樁位沿基坑坑壁水平方向的位置位于兩個前排鋼管樁1樁位之間的中心位置，前后排樁間距不小于1.5m。

B、鋼管樁施工

按照步驟A確定好的樁位施做前排鋼管樁1和后排鋼管樁2：架設(shè)樁機安裝樁機移動到位、吊樁、插樁、錘擊下沉、接樁、錘擊至設(shè)計深度、沉樁完成、鋼管樁內(nèi)灌注混凝土。

C、安裝前排樁冠梁4

前排樁冠梁4采用槽鋼，槽鋼開口向下，槽鋼寬度為前排鋼管樁1直徑的110％。

D、安裝后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿3

后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿3的桿體材料為鋼絞線、鋼筋或鋼絲束，后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿3注漿完畢安裝后排樁冠梁5，后排樁冠梁5采用槽鋼，所用槽鋼頂部預(yù)制用于后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿3穿過的孔洞，槽鋼開口向下，槽鋼寬度為后排鋼管樁2直徑的110％，待后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿3注漿養(yǎng)護至設(shè)計強度對后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿3進行張拉鎖定。

E、連接前后排冠梁

前排樁冠梁4與后排樁冠梁5間采用橫向連接鋼筋6焊接連接，橫向連接鋼筋6沿基坑坑壁水平方向呈W形分布。

F、開挖基坑

待具備基坑開挖條件后沿前排鋼管樁1豎向進行基坑開挖，開挖至錨桿設(shè)計深度下方，進行前排預(yù)應(yīng)力錨桿10及腰梁11的施工；所述前排預(yù)應(yīng)力錨桿10在設(shè)計深度應(yīng)偏離相鄰兩個前排鋼管樁1樁間的中心位置18-22cm，避免與后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿3交叉破壞后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿3的注漿。

G、結(jié)束

待步驟F中安設(shè)的前排預(yù)應(yīng)力錨桿10養(yǎng)護至設(shè)計強度，繼續(xù)向下開挖基坑至設(shè)計深度。

工程實例：

對地質(zhì)條件相對較差的深基坑工程，通常采用樁錨支護體系，本例基坑深11m，采用鋼管樁單根總長15m、樁徑0.219m、樁間距0.8m，基坑緊鄰居民樓，且有兩層地下室結(jié)構(gòu)，地下土體上層以雜填土為主，下層為風(fēng)化石英巖，如圖1所示。

平整和清理場地，測量定位放線；標(biāo)出樁心位置，并用石灰撒圈標(biāo)出樁徑大小和位置；標(biāo)出打樁順序和樁機開行路線，并在樁機開行部位上鋪墊碎石。

充分做好施工前準(zhǔn)備工作，先施做前排鋼管樁1，再施做后排鋼管樁2，前后排鋼管樁采用跳槽施工。鋼管樁的施工順序是：樁機安裝—樁機移動就位—吊樁—插樁—錘擊下沉—接樁—錘擊至設(shè)計深度—內(nèi)切鋼管樁—沉樁完成鋼管樁內(nèi)灌注混凝土，之后架設(shè)前后排鋼管樁冠梁。為防止樁頭在錘擊時損壞，打樁前，要在樁頭頂部放置特制樁帽，其上直接經(jīng)受錘擊應(yīng)力的部位，放置硬木制減震墊塊。

待后排鋼管樁2內(nèi)混凝土養(yǎng)護到指定強度，施工后排鋼管樁2內(nèi)后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿3，測量定位—標(biāo)出后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿3桿施工位置—鉆孔—錨索制作—錨索安裝—錨固注漿—錨索張拉施加預(yù)應(yīng)力—封孔注漿，如圖5所示。

之后將橫向連接鋼筋6焊接于前后排冠梁之上，焊接位置位于冠梁槽鋼與鋼管樁圓弧切點的外側(cè)，增大焊接面積，以提高焊接強度，如圖4所示。

待具備基坑開挖條件后，沿樁邊分層開挖基坑至設(shè)計深度，每次開挖3米后，架設(shè)前排鋼管樁1的腰梁11，之后施工在前排鋼管樁1的前排預(yù)應(yīng)力錨桿10，測量定位—標(biāo)出前排預(yù)應(yīng)力錨桿10施工位置—鉆孔—錨索制作—錨索安裝—錨固注漿—錨索張拉施加預(yù)應(yīng)力—封孔注漿。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其它的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不出以限制本發(fā)明，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何細(xì)微修改、等同替換和改進，均應(yīng)包括在本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍之內(nèi)。