一種組合雙排樁支護體系及其施工方法
【專利摘要】一種組合雙排樁支護體系及其施工方法，所述支護體系包括有前排樁、前排樁樁頂冠梁、后排樁、后排樁樁頂冠梁和連系梁，所述前排樁為平行間隔設置的一排鋼筋混凝土樁，所述后排樁為型鋼水泥土攪拌樁墻，所述連系梁為雙肢連系梁；所述型鋼水泥土攪拌樁墻中的內(nèi)插型鋼為H型鋼，并且H型鋼的上端部外露在后排樁樁頂冠梁的上方；所述前排樁與后排樁之間還設有淺層加固水泥土樁，并且淺層加固水泥土樁與型鋼水泥土攪拌樁墻整體搭接連接在一起。本支護體系即克服了需截水基坑工程中普通雙排樁支護結構需增設止水帷幕的缺陷，又克服了型鋼水泥土攪拌樁墻剛度低的缺陷，實現(xiàn)了支護結構擋土與隔水的統(tǒng)一，大大地降低了支護工程造價。
【專利說明】一種組合雙排粧支護體系及其施工方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種建筑基坑支護體系及其施工方法。
【背景技術】
[0002]懸臂式型鋼水泥土攪拌樁墻(也稱SMW工法)和前后排均為鋼筋混凝土樁的普通雙排樁支護結構是近些年來在基坑工程中應用越來越多的支護形式。
[0003]所述懸臂式型鋼水泥土攪拌樁墻多用于軟土、粉土、細砂等非堅硬地質(zhì)條件下，是一種在水泥土攪拌樁內(nèi)插入H型鋼而形成的復合擋土隔水結構，具有高截水性、經(jīng)濟、施工污染小、對周圍環(huán)境影響小等特點，而且在地下室施工完成后，可以將型鋼水泥土攪拌樁墻中的H型鋼拔出，然后予以回收和再利用，不僅可以節(jié)約資源，也避免了圍護體在地下室施工完畢后永久遺留于地下、成為后續(xù)其它地下工程施工的障礙物。型鋼水泥土攪拌樁墻的缺點是，由于型鋼水泥土攪拌樁墻的主要抗側力元件為型鋼，因此剛度較低，抗側移剛度不足，不利于控制變形，并且對于較深的基坑，型鋼水泥土攪拌樁墻還需與內(nèi)支撐或錨桿(錨索)聯(lián)合使用，施工不方便，效率低。
[0004]所述普通雙排樁支護結構由前排鋼筋混凝土樁、后排鋼筋混凝土樁、前后排樁壓頂冠梁和連系梁構成，該支護結構利用前后排樁和連系梁形成空間門架，具有抗側移剛度大的特點，且坑內(nèi)無需設置內(nèi)撐或錨索，所以極大地方便了施工，可縮短施工工期。普通雙排樁支護結構的缺點是，對于需要截水的基坑工程，由于前后排分離式鋼筋混凝土樁無法形成止水帷幕，所以需要另設止水帷幕，因此增加了施工工序和工程造價。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種組合雙排樁支護體系及其施工方法，要解決在需要截水的基坑工程中，采用普通雙排樁支護結構工程造價太高，采用懸臂式型鋼水泥土攪拌樁墻又不能滿足基坑工程安全和變形控制要求的問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:一種組合雙排樁支護體系，包括有前排樁、前排樁樁頂冠梁、后排樁、后排樁樁頂冠梁和連系梁，其特征在于:所述前排樁為平行間隔設置的一排鋼筋混凝土樁，所述后排樁為型鋼水泥土攪拌樁墻，所述連系梁為雙肢連系梁；所述型鋼水泥土攪拌樁墻中的內(nèi)插型鋼為H型鋼，并且H型鋼的上端部外露在后排樁樁頂冠梁的上方；所述前排樁與后排樁之間還設有淺層加固水泥土樁，并且淺層加固水泥土樁與型鋼水泥土攪拌樁墻整體搭接連接在一起。
[0007]所述淺層加固水泥土樁可由前排淺層加固水泥土樁和后排淺層加固水泥土樁兩排樁組成，并且前排淺層加固水泥土樁與后排淺層加固水泥土樁整體搭接連接在一起。
[0008]所述淺層加固水泥土樁的樁間距可與前排樁的樁間距相同。
[0009]所述型鋼水泥土攪拌樁墻中的內(nèi)插型鋼的間距可以是前排樁的樁間距的一倍、兩
倍或三倍。
[0010]所述H型鋼的上端部上可設有型鋼起吊孔。[0011]所述雙肢連系梁的兩肢之間的凈距可為H型鋼的翼緣寬度加上60mm。
[0012]所述H型鋼的上端部在冠梁上方的外露的長度可為不小于500mm。
[0013]所述前排樁中的前排樁主筋可在樁頂錨入到前排樁樁頂冠梁中，并且錨固長度不小于1.5倍的受拉錨固長度。
[0014]所述連系梁中的縱向主筋可錨入到前排樁樁頂冠梁和后排樁樁頂冠梁中，并且錨固長度不小于1.5倍的受拉錨固長度。
[0015]一種應用一種組合雙排樁支護體系的施工方法，其特征在于施工步驟如下:步驟一、根據(jù)擬建場地的水文地質(zhì)條件、基坑工程幾何參數(shù)、基坑工程隔水、抗?jié)B穩(wěn)定性要求，計算出施工一種組合雙排樁支護體系所需要的各個技術參數(shù)；步驟二、根據(jù)擬建工程場地條件及周邊環(huán)境條件，選擇具體位置，用三軸水泥土攪拌樁機開始施工一段后排樁的水泥土攪拌樁和一段淺層加固水泥土樁，在該段已施工的后排樁的水泥土攪拌樁凝結硬化前、三軸水泥土攪拌樁機移位施工下一段后排樁的水泥土攪拌樁時，開始內(nèi)插型鋼插入水泥土攪拌樁施工工序，內(nèi)插型鋼插入水泥土攪拌樁施工工序在相應位置處的水泥土攪拌樁施工完成30分鐘內(nèi)開展，型鋼露出的高度需滿足上穿后排樁樁頂冠梁以及拔出預留高度要求；步驟三、不斷重復步驟二，直至按設計要求施工完成所有的后排樁、內(nèi)插型鋼和淺層加固水泥土樁；步驟四、施工前排樁、前排樁樁頂冠梁、后排樁樁頂冠梁和連系梁；步驟五、待后排樁滿足抗?jié)B要求時，開展基坑工程降水，待一種組合雙排樁支護體系各部分均滿足強度要求時，開展基坑土方開挖；步驟六、基坑開挖到設計深度后，開始地下結構施工；步驟七、地下結構施工出地坪，結構與基坑坑壁之間的空隙回填壓實后，拔除內(nèi)插型鋼，內(nèi)插型鋼留下的空隙注漿封填。
[0016]與現(xiàn)有技術相比本發(fā)明具有以下特點和有益效果:本發(fā)明是一種集擋土隔水功能于一體的新型基坑支護結構形式，尤其適合用于軟土、粉土、細砂等地質(zhì)條件下需要隔水的深基坑工程，屬地基基礎領域。
[0017]本發(fā)明由位于前排的前排鋼筋混凝土樁和前排樁樁頂冠梁，位于后排的后排型鋼水泥土攪拌樁墻和后排樁墻頂冠梁(即后排樁樁頂冠梁)，以及前后排樁間的雙肢連系梁組成，是一種空間門架式支護結構體系，可承擔水土壓力荷載，具有抗側移剛度大的優(yōu)點，可有效地控制基坑的側移變形。
[0018]普通雙排樁支護結構的計算和實測結果表明，前排樁受壓，后排樁受拉，本發(fā)明充分利用了雙排樁的這一受力特點，將抗壓能力好的鋼筋混凝土樁作為前排樁，將抗拉性能好的H型鋼作為后排樁，充分發(fā)揮了材料的性能。
[0019]本發(fā)明充分利用了普通雙排樁支護結構和型鋼水泥土攪拌樁墻兩者的優(yōu)點，即克服了需截水基坑工程中普通雙排樁支護結構需增設止水帷幕的缺陷，又克服了型鋼水泥土攪拌樁墻剛度低的缺陷。
[0020]本發(fā)明用型鋼水泥土攪拌樁墻取代普通雙排樁支護結構中的后排鋼筋混凝土樁，型鋼水泥土攪拌樁墻具有止水、隔水、防滲功能，因此解決了基坑工程的隔水問題，克服了普通雙排樁需要增設止水帷幕的缺陷，實現(xiàn)了支護結構擋土與隔水的統(tǒng)一，所以無需另設止水帷幕，大大地降低了支護工程造價，減少了施工工序，節(jié)約了施工工期。
[0021]本發(fā)明中的后排型鋼水泥土攪拌樁墻中的H型鋼，在地下結構施工出地坪，結構與基坑間空隙回填后，即可拔出回收再利用，極大地降低了支護工程造價，節(jié)約了資源，也避免了給后續(xù)其他緊鄰地下工程的施工造成障礙。
[0022]本發(fā)明還克服了型鋼水泥攪拌樁墻抗側移剛度不足的缺陷，對于一般深基坑工程，無需在坑內(nèi)設置內(nèi)支撐或錨桿(錨索)，極大地方便了基坑內(nèi)土方開挖和地下結構施工，提高了施工效率。
[0023]本發(fā)明在前排鋼筋混凝土樁和后排型鋼水泥土攪拌樁墻之間設置淺層加固水泥土樁(淺層加固水泥土攪拌樁)，這樣設計提高了前排樁和后排樁墻間協(xié)同工作剛度，同時也提高了前排樁和后排樁之間主動區(qū)土體的強度，降低了作用于支護結構上的荷載，有利于支護結構的受力和穩(wěn)定。
[0024]本發(fā)明在靠近用地紅線的一側(即后排)用型鋼水泥土攪拌樁墻取代普通的鉆孔灌注而成的鋼筋混凝土樁，可以顯著地降低鉆孔灌注樁成孔施工對基坑周邊環(huán)境的不利影響。具體來說，型鋼水泥土攪拌樁墻在施工時采用三軸攪拌樁機就地切削土體，并使土體與水泥漿液充分拌合形成水泥土，用低壓持續(xù)注入的水泥漿液置換處于流動狀態(tài)的水泥土，保持地下水泥土總量平衡，所以無需鉆孔，不存在普通雙排樁施工時的塌孔現(xiàn)象，因此可以減少對周圍土體的擾動，降低對周邊管線、地下建筑構等的危害，有效地保護周邊環(huán)境。
[0025]本發(fā)明先施工靠近用地紅線一側(即后排)的型鋼水泥土攪拌樁墻，后施工位于前排的鋼筋混凝土樁，先施工的型鋼水泥土攪拌樁墻在后施工的鋼筋混凝土樁與周邊環(huán)境介質(zhì)之間形成隔離帷幕，降低了鋼筋混凝土樁成孔施工所誘發(fā)土體損傷對周圍環(huán)境介質(zhì)的不利影響，有效地保護了周邊環(huán)境。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]下面結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的說明。
[0027]圖1為本發(fā)明的立體布置示意圖。
[0028]圖2為本發(fā)明雙排樁支護力學計算模型示意圖。
[0029]圖3為本發(fā)明的俯視示意圖。
[0030]圖4為本發(fā)明的樁體布置俯視示意圖。
[0031]附圖標記:1 一前排樁、2 —前排樁樁頂冠梁、3 —后排樁、4 一內(nèi)插型鋼、5 —后排樁樁頂冠梁、6 —連系梁、7 —淺層加固水泥土樁、7.1 一前排淺層加固水泥土樁、7.2 一后排淺層加固水泥土樁、8 —型鋼起吊孔。
【具體實施方式】
[0032]實施例參見圖1-4所示，這種組合雙排樁支護體系，包括有前排樁1、前排樁樁頂冠梁2、后排樁3、后排樁樁頂冠梁5和連系梁6。
[0033]所述前排樁I為平行間隔設置的一排鋼筋混凝土樁，所述后排樁3為型鋼水泥土攪拌樁墻，所述連系梁6為雙肢連系梁(便于型鋼水泥土攪拌樁墻中的型鋼拔除)。
[0034]所述型鋼水泥土攪拌樁墻中的內(nèi)插型鋼4為H型鋼，并且H型鋼的上端部外露在后排樁樁頂冠梁5的上方。本實施例中，H型鋼的上端部上還設有型鋼起吊孔8，并且H型鋼在樁頂冠梁上的外露長度為不小于500mm。
[0035]所述前排樁I與后排樁3之間還設有淺層加固水泥土樁7，并且淺層加固水泥土樁7與型鋼水泥土攪拌樁墻整體搭接連接在一起。淺層加固水泥土樁7僅需要在支護體系上部設置。
[0036]所述淺層加固水泥土樁7的排數(shù)和搭接寬度可根據(jù)前、后排樁間距確定。本實施例中，淺層加固水泥土樁7由前排淺層加固水泥土樁7.1和后排淺層加固水泥土樁7.2兩排樁組成，并且前排淺層加固水泥土樁與后排淺層加固水泥土樁7.2整體搭接連接在一起。當然，在其它實施例中，淺層加固水泥土樁7也可以只有一排樁，也可以是三排樁或更多排樁.本實施例中，淺層加固水泥土樁7之間的樁間距與前排樁I之間的樁間距相同，在其它實施例中，淺層加固水泥土樁7的樁間距與前排樁I的樁間距也可以不相同。
[0037]本實施例中，型鋼水泥土攪拌樁墻中的型鋼的間距是前排樁I的樁間距的一倍，即型鋼水泥土攪拌樁墻中的型鋼的間距與前排樁I的樁間距相同。在其它實施例中，型鋼水泥土攪拌樁墻中的型鋼的間距是前排樁I的樁間距的兩倍或三倍。
[0038]所述雙肢連系梁的兩肢之間的凈距a為H型鋼的翼緣寬度b加上約60mm。
[0039]所述前排樁I中的前排樁主筋在樁頂錨入到前排樁樁頂冠梁2中，并且錨固長度不小于1.5倍的受拉錨固長度。
[0040]所述連系梁6中的縱向主筋錨入到前排樁樁頂冠梁2和后排樁樁頂冠梁5中，并且錨固長度不小于1.5倍的受拉錨固長度。
[0041]本發(fā)明在進行強度、穩(wěn)定和變形計算時，按由前排樁1、前排樁樁頂冠梁2、型鋼
4、后排型鋼水泥土攪拌樁墻頂冠梁5、雙肢連系梁6組成的雙排樁進行計算求得，并根據(jù)設計要求確定前排樁的直徑、配筋、嵌固深度和水平向間距，以及型鋼水泥土攪拌樁墻中的型鋼的型號，雙肢連續(xù)梁的截面尺寸、混凝土等級和配筋。
[0042]所述型鋼水泥土攪拌樁墻中的水泥土樁的長度由型鋼長度和基坑止水、防滲共同決定(由型鋼長度和基坑止水、防滲要求確定的大者取值)，型鋼水泥土攪拌樁墻中的水泥土樁的樁身強度需滿足止水和強度計算要求。
[0043]這種應用一種組合雙排樁支護體系的施工方法，其施工步驟如下。
[0044]步驟一、根據(jù)擬建場地的水文地質(zhì)條件、基坑工程幾何參數(shù)、基坑工程隔水、抗?jié)B穩(wěn)定性要求，計算出施工一種組合雙排樁支護體系所需要的各個技術參數(shù)。具體來說，先根據(jù)擬建場地的水文地質(zhì)條件和基坑工程幾何參數(shù)，進行支護結構強度、支護體系穩(wěn)定性及變形計算，確定前排樁I的直徑、混凝強度等級、截面配筋、嵌固深度以及水平間距等，型鋼4的型號和長度，連系梁6的截面尺寸、混凝土等級和配筋等。然后根據(jù)基坑工程隔水、抗?jié)B穩(wěn)定性要求和型鋼4的計算長度，確定后排樁3的長度。后排樁3的樁身強度應滿足計算要求，滲透系數(shù)滿足止水要求。
[0045]步驟二、根據(jù)擬建工程場地條件及周邊環(huán)境條件，選擇具體位置，用三軸水泥土攪拌樁機開始施工一段后排樁3的水泥土攪拌樁和一段淺層加固水泥土樁7，在該段已施工的后排樁3的水泥土攪拌樁凝結硬化前、三軸水泥土攪拌樁機移位施工下一段后排樁3的水泥土攪拌樁時，開始內(nèi)插型鋼4插入水泥土攪拌樁施工工序，內(nèi)插型鋼4插入水泥土攪拌樁施工工序在相應位置處的水泥土攪拌樁施工完成30分鐘內(nèi)開展，型鋼露出的高度需滿足上穿后排樁樁頂冠梁5以及拔出預留高度要求。
[0046]步驟三、不斷重復步驟二，直至按設計要求施工完成所有的后排樁3、內(nèi)插型鋼4和淺層加固水泥土樁7。[0047]步驟四、施工前排樁1、前排樁樁頂冠梁2、后排樁樁頂冠梁5和連系梁6。具體來說，施工前排樁I (前排樁I的樁頂主筋預留長度需滿足錨固要求)的同時，隨前排樁施工分步進行排樁樁頂冠梁2、后排樁樁頂冠梁5和連系梁6的施工，排樁樁頂冠梁2、后排樁樁頂冠梁5和連系梁6的施工過程是，先綁扎前排樁樁頂冠梁的鋼筋、后排樁樁頂冠梁的的鋼筋、以及連系梁的鋼筋，然后進行混凝土整體澆注。
[0048]步驟五、待后排樁3滿足抗?jié)B要求時，開展基坑工程降水，待一種組合雙排樁支護體系各部分均滿足強度要求時，開展基坑土方開挖。
[0049]步驟六、基坑開挖到設計深度后，開始地下結構施工。
[0050]步驟七、地下結構施工出地坪，結構與基坑坑壁之間的空隙回填壓實后，拔除內(nèi)插型鋼(即型鋼水泥土攪拌樁墻中的型鋼在使用完成后回收)，內(nèi)插型鋼留下的空隙注漿封填。
[0051]本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對本發(fā)明構思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍也及于本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明構思所能夠想到的等同技術手段。
【權利要求】
1.一種組合雙排樁支護體系，包括有前排樁(I)、前排樁樁頂冠梁(2)、后排樁(3)、后排樁樁頂冠梁(5 )和連系梁(6 )，其特征在于: 所述前排樁(I)為平行間隔設置的一排鋼筋混凝土樁，所述后排樁(3)為型鋼水泥土攪拌樁墻，所述連系梁(6)為雙肢連系梁； 所述型鋼水泥土攪拌樁墻中的內(nèi)插型鋼(4)為H型鋼，并且H型鋼的上端部外露在后排樁樁頂冠梁(5)的上方； 所述前排樁(I)與后排樁(3)之間還設有淺層加固水泥土樁(7)，并且淺層加固水泥土樁(7)與型鋼水泥土攪拌樁墻整體搭接連接在一起。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種組合雙排樁支護體系，其特征在于:所述淺層加固水泥土樁(7 )由前排淺層加固水泥土樁(7.1)和后排淺層加固水泥土樁(7.2)兩排樁組成，并且前排淺層加固水泥土樁與后排淺層加固水泥土樁(7.2)整體搭接連接在一起。
3.根據(jù)權利要求1所述的鋼筋混凝土樁組合型鋼水泥土攪拌樁墻的雙排樁支護體系，其特征在于:所述淺層加固水泥土樁(7)的樁間距與前排樁(I)的樁間距相同。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種組合雙排樁支護體系，其特征在于:所述型鋼水泥土攪拌樁墻中的內(nèi)插型鋼(4)的間距是前排樁(I)的樁間距的一倍、兩倍或三倍。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種組合雙排樁支護體系，其特征在于:所述H型鋼的上端部上設有型鋼起吊孔(8)。
6.根據(jù)權 利要求1所述的一種組合雙排樁支護體系，其特征在于:所述雙肢連系梁的兩肢之間的凈距(a)為H型鋼的翼緣寬度(b)加上60mm。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種組合雙排樁支護體系，其特征在于:所述H型鋼的上端部在冠梁上方的外露的長度為不小于500mm。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種組合雙排樁支護體系，其特征在于:所述前排樁(I)中的前排樁主筋在樁頂錨入到前排樁樁頂冠梁(2)中，并且錨固長度不小于1.5倍的受拉錨固長度。
9.根據(jù)權利要求1所述的一種組合雙排樁支護體系，其特征在于:所述連系梁(6)中的縱向主筋錨入到前排樁樁頂冠梁(2)和后排樁樁頂冠梁(5)中，并且錨固長度不小于1.5倍的受拉錨固長度。
10.一種應用上述權利要求1-9中任意一項所述的一種組合雙排樁支護體系的施工方法，其特征在于施工步驟如下: 步驟一、根據(jù)擬建場地的水文地質(zhì)條件、基坑工程幾何參數(shù)、基坑工程隔水、抗?jié)B穩(wěn)定性要求，計算出施工一種組合雙排樁支護體系所需要的各個技術參數(shù)； 步驟二、根據(jù)擬建工程場地條件及周邊環(huán)境條件，選擇具體位置，用三軸水泥土攪拌樁機開始施工一段后排樁(3)的水泥土攪拌樁和一段淺層加固水泥土樁(7)，在該段已施工的后排樁(3)的水泥土攪拌樁凝結硬化前、三軸水泥土攪拌樁機移位施工下一段后排樁(3)的水泥土攪拌樁時，開始內(nèi)插型鋼(4)插入水泥土攪拌樁施工工序，內(nèi)插型鋼(4)插入水泥土攪拌樁施工工序在相應位置處的水泥土攪拌樁施工完成30分鐘內(nèi)開展，型鋼露出的高度需滿足上穿后排樁樁頂冠梁(5)以及拔出預留高度要求； 步驟三、不斷重復步驟二，直至按設計要求施工完成所有的后排樁(3)、內(nèi)插型鋼(4)和淺層加固水泥土樁(7);步驟四、施工前排樁(I)、前排樁樁頂冠梁(2)、后排樁樁頂冠梁(5)和連系梁(6)；步驟五、待后排樁(3)滿足抗?jié)B要求時，開展基坑工程降水，待一種組合雙排樁支護體系各部分均滿足強度要求時，開展基坑土方開挖； 步驟六、基坑開挖到設計深度后，開始地下結構施工； 步驟七、地下結構施工出地坪，結構與基坑坑壁之間的空隙回填壓實后，拔除內(nèi)插型鋼，內(nèi)插型鋼留 下的空隙注漿封填。
【文檔編號】E02D17/04GK103758134SQ201410033020
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月24日 優(yōu)先權日:2014年1月24日
【發(fā)明者】秦會來 申請人:中國建筑股份有限公司