一種異形截面支護(hù)樁封閉式圍護(hù)體系及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種封閉式基坑圍護(hù)體系及其施工方法，特別是一種抗彎剛度較大的異形截面支護(hù)粧的圍護(hù)體系及其施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前的深基坑工程多以變形控制為主，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的截面抗彎剛度和承載能力是制約支護(hù)結(jié)構(gòu)體系支護(hù)性能的重要因素，也是影響工程造價(jià)的重要因素。增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)的抗彎剛度可以減少支護(hù)體系的變形，有利于基坑周邊環(huán)境保護(hù)，對(duì)于特定支護(hù)體系整體剛度要求的條件下，圍護(hù)結(jié)構(gòu)抗彎剛度的增加，為減少撐錨構(gòu)件的設(shè)置，方便施工，節(jié)約材料，縮短工期等創(chuàng)造了條件，從而可以顯著降低工程造價(jià)。
[0003]當(dāng)前基坑工程實(shí)踐中，排粧是應(yīng)用較為普遍的基坑圍護(hù)形式之一。但目前基坑工程實(shí)踐中，受制于成孔設(shè)備和成孔工藝，排粧支護(hù)基坑工程中灌注粧的截面通常為圓形。由材料知識(shí)可知，截面材料布置距離截面主軸越遠(yuǎn)，截面慣性矩越大，截面的抗彎剛度就越大，同等條件下截面的抗彎承載力也越高。顯然，相同截面材料用量條件下，圓形截面所獲得的抗彎剛度有限，使用圓形截面灌注粧存在明顯材料浪費(fèi)。傳統(tǒng)現(xiàn)場成孔灌注粧中，為方便施工，截面配筋多沿圓形截面周長均勻配筋，而使得部分鋼筋不能在截面抗彎中有效發(fā)揮作用，造成浪費(fèi)。
[0004]對(duì)于地下水位較高地區(qū)需要隔水的基坑工程，通常在排粧支護(hù)結(jié)構(gòu)后面設(shè)置單獨(dú)的封閉式隔水帷幕，隔水帷幕一般為水泥土攪拌粧、旋噴粧等。設(shè)置單獨(dú)封閉式止水帷幕時(shí)，需要沿基坑外圍整體封閉設(shè)置，工程造價(jià)較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種異形截面支護(hù)粧封閉式圍護(hù)體系及其施工方法，要解決基坑工程中，用作擋土結(jié)構(gòu)的圓形截面灌注粧抗彎剛度和抗彎承載力不高等技術(shù)問題，以及高地下水位地區(qū)，設(shè)置封閉式止水帷幕工程造價(jià)高等缺陷，同時(shí)也為變形控制嚴(yán)格地區(qū)的深大基坑工程提供一種經(jīng)濟(jì)適用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種異形截面支護(hù)粧封閉式圍護(hù)體系，沿基坑周邊布置，包括間隔交替設(shè)置的一排異形截面支護(hù)粧和水泥土粧，所述異形截面支護(hù)粧為鋼筋混凝土灌注粧，該粧體分為垂直基坑邊壁的腹板、平行基坑邊壁的迎坑側(cè)咬合翼緣和平行基坑邊壁的迎土側(cè)翼緣，所述異形截面支護(hù)粧通過迎坑側(cè)咬合翼緣的翼緣端頭分別咬合連接該異形截面支護(hù)粧兩側(cè)的水泥土粧，形成封閉式圍護(hù)體系。
[0007]所述水泥土粧沿平行基坑邊壁方向?yàn)閱瘟谢捇蛳嗷ヒШ线B接的至少兩列粧。
[0008]所述水泥土粧沿垂直基坑邊壁的方向設(shè)置為兩排以上，迎坑側(cè)咬合翼緣的翼緣端頭與最靠近迎坑側(cè)的一排水泥土粧搭接咬合。
[0009]所述腹板、迎坑側(cè)咬合翼緣和迎土側(cè)翼緣構(gòu)成橫截面呈工字形的異形截面支護(hù)粧，所述迎坑側(cè)咬合翼緣與迎土側(cè)翼緣沿平行基坑邊壁方向的寬度相同或不同，所述腹板沿垂直基坑邊壁方向的橫截面的高度大于腹板沿平行基坑邊壁方向的橫截面的寬度。
[0010]所述腹板分為伸出迎坑側(cè)咬合翼緣的迎坑側(cè)外邊緣的前腹板和位于迎坑側(cè)咬合翼緣和迎土側(cè)翼緣之間的后腹板，所述前腹板、迎坑側(cè)咬合翼緣、后腹板和迎土側(cè)翼緣構(gòu)成橫截面呈土字形或士字型的異形截面支護(hù)粧，所述迎坑側(cè)咬合翼緣與迎土側(cè)翼緣沿平行基坑邊壁方向的寬度相同或不同，所述后腹板沿垂直基坑邊壁方向的橫截面的高度大于后腹板沿平行基坑邊壁方向的橫截面的寬度。
[0011]所述基坑設(shè)置有與內(nèi)支撐或錨桿相連接的腰梁，前腹板的外邊緣與水泥土粧的外邊緣平齊。
[0012]異形截面支護(hù)粧封閉式圍護(hù)體系的施工方法，施工步驟如下:
步驟一，根據(jù)擬建場地的水文地質(zhì)條件和基坑開挖深度，進(jìn)行封閉式圍護(hù)體系的計(jì)算分析，選擇異形截面支護(hù)粧的截面形式，并確定異形截面支護(hù)粧的截面幾何尺寸、配筋以及粧間距，確定水泥土粧的粧徑、與迎坑側(cè)咬合翼緣的搭接寬度、設(shè)置的列數(shù)和排數(shù)以及施工設(shè)備與施工工藝；
步驟二，沿基坑周邊測量放線，標(biāo)識(shí)出圍護(hù)體系的位置；
步驟三，在施工圍護(hù)體系的起始位置處，先施工第一異形截面支護(hù)粧兩側(cè)的水泥土粧，分別為第一水泥土粧和第二水泥土粧；
步驟四，在第一水泥土粧和第二水泥土粧凝結(jié)硬化之前，施工第一異形截面支護(hù)粧，并且保證迎坑側(cè)咬合翼緣與先施工的水泥土粧的搭接咬合長度每側(cè)均不小于10cm ;
步驟五，沿基坑周邊繼續(xù)施工第三水泥土粧；
步驟六，在第二水泥土粧和第三水泥土粧之間施工第二異形截面支護(hù)粧，并保證迎坑側(cè)咬合翼緣與水泥土粧的每側(cè)搭接咬合長度均不小于10cm ;
步驟七，依次重復(fù)步驟五和步驟六，直至施工完成全部的封閉式圍護(hù)體系。
[0013]所述步驟四中的第一異形截面支護(hù)粧為雙管振沉法施工，首先綁扎異形截面支護(hù)粧的異形鋼筋籠，其次需要施工與異形截面支護(hù)粧相適應(yīng)的異形截面粧孔，然后將已綁扎好的鋼筋籠吊放入對(duì)應(yīng)的粧孔中，并灌注混凝土成粧。
[0014]所述步驟四和步驟五同時(shí)進(jìn)行。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下特點(diǎn)和有益效果:
本發(fā)明的異形截面支護(hù)粧，用作封閉式圍護(hù)體系的擋土結(jié)構(gòu)。首先與傳統(tǒng)圓形截面基坑支護(hù)灌注粧相比，同等截面面積條件下本發(fā)明的支護(hù)粧可以獲得較大的抗彎剛度和抗彎承載力；其次與傳統(tǒng)圓形截面基坑支護(hù)灌注粧相比，需要獲得相同的截面抗彎剛度時(shí)，可以減小本發(fā)明支護(hù)粧的截面面積或增加粧間距，從而大幅節(jié)約混凝土材料，降低工程造價(jià)。再次與傳統(tǒng)圓形截面基坑支護(hù)灌注粧相比，可以通過調(diào)整本發(fā)明的支護(hù)粧的截面高寬比、截面翼緣位置與尺寸等，獲得數(shù)倍于圓形截面的截面慣性矩，從而可以獲得數(shù)倍于圓粧的抗彎剛度，顯著提高圍護(hù)體系的抗彎剛度，減小支護(hù)體系的變形，有利于基坑周邊環(huán)境保護(hù)。
[0016]本發(fā)明的異形截面支護(hù)粧有明確的受壓和受拉區(qū)，與傳統(tǒng)圓形截面基坑支護(hù)灌注粧沿圓周截面均勻配筋相比，本發(fā)明的支護(hù)粧均可將縱向受力鋼筋集中地布置在遠(yuǎn)離截面主軸的受拉區(qū)，能夠充分發(fā)揮鋼筋和混凝土材料的承載性能，提高截面抗彎承載力，從而節(jié)約材料，降低工程造價(jià)。
[0017]本發(fā)明提出的異形截面支護(hù)粧封閉式圍護(hù)體系是通過異形截面支護(hù)粧的前翼緣咬合先施工的水泥土粧構(gòu)成封閉的圍護(hù)體系，與目前已有的圓截面灌注粧咬合水泥土粧形成封閉圍護(hù)體系相比，通過翼緣矩形截面搭接咬合水泥土粧，咬合處的繞流路徑更長，止水效果更好，不需要另設(shè)封閉式止水帷幕，顯著降低了工程造價(jià)。
[0018]本發(fā)明提出的異形截面支護(hù)粧封閉式圍護(hù)體系，在同樣圍護(hù)體系變形控制要求條件下，圍護(hù)體系剛度的顯著提高，可以減小支撐剛度，增加支撐水平間距，增加支撐豎向間距，甚至可以減少支撐道數(shù)，從而可以節(jié)約材料、方便施工、縮短工期以及降低工程造價(jià)等。
【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0020]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一的工字形基坑支護(hù)粧的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是使用圖1中支護(hù)粧的咬合水泥粧基坑圍護(hù)體系示意圖。
[0022]圖3是本發(fā)明實(shí)施例二的土字形基坑支護(hù)粧的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖4是使用圖3中支護(hù)粧的咬合水泥粧基坑圍護(hù)體系示意圖。
[0024]圖5是本發(fā)明實(shí)施例三的士字形基坑支護(hù)粧的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖6是使用圖5中支護(hù)粧的咬合水泥粧基坑圍護(hù)體系示意圖。
[0026]附圖標(biāo)記:1 一異形截面支護(hù)粧、1.1 一腹板、1.la —前腹板、1.lb 一后腹板、1.2 一迎坑側(cè)咬合翼緣、1.3 一迎土側(cè)翼緣、la —第一異形截面支護(hù)粧、lb —第二異形截面支護(hù)粧、2 —水泥土粧、2a —第一水泥土粧、2b —第二水泥土粧、2c —第三水泥土粧。
【具體實(shí)施方式】
[0027]實(shí)施例一參見圖1-2所示，這種異形截面支護(hù)粧封閉式圍護(hù)體系，沿基坑周邊布置，圖中A側(cè)為迎坑側(cè)，B側(cè)為迎土側(cè)。這種異形截面支護(hù)粧封閉式圍護(hù)體系包括間隔交替并咬合為封閉式的一排異形截面支護(hù)粧1和水泥土粧2，所述異形截面支護(hù)粧1為鋼筋混凝土灌注粧，承擔(dān)水土壓力，是由垂直基坑邊壁的腹板1.1、平行基坑邊壁的迎坑側(cè)咬合翼緣1.2和平行基坑邊壁的迎土側(cè)翼緣1.3組成。
[0028]所述腹板1.1沿垂直基坑邊壁方向的橫截面的高度m大于腹板沿平行基坑邊壁方向的橫截面的寬度η。
[0029]所述迎坑側(cè)咬合翼緣1.2與