CN100516378C - 采用横隔式预应力混凝土管桩对建筑基坑进行支护的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用横隔式预应力混凝土管桩对建筑基坑进行支护的方法，它包括以下施工步骤：A.计算确定横隔式预应力混凝土管桩(12)内横隔(1、1.1、1.2、1.3、1.4)的轴向位置及该管桩(12)的直径、长度；B.制作该管桩(12)；C.测量放线确定该管桩(12)的桩位；D.静压沉该管桩(12)；E.焊接桩顶锚固筋，制作安装钢筋混凝土压顶环梁(7)及支撑(8)；它还可包括放坡、在该管桩(12)的内、外侧打水泥搅拌桩(9、10)、在该管桩(12)内加灌混凝土(5)。该方法适用范围广、能确保工程质量、施工进度快、基坑支护的工程造价相对低、基本无噪音和振动污染。

Description

采用横隔式预应力混凝土管桩对建筑基坑进行支护的方法

技术领域

本发明涉及一种对建筑基坑进行支护的方法，具体讲是一种采用横隔式预应力混凝土管桩对建筑基坑进行支护的方法。

背景技术

目前，对建筑基坑支护的主要方法有：放坡开挖法、采用土钉墙或水泥搅拌桩形成重力式挡土墙法、采用沉管灌注桩或钻孔灌注桩法以及采用普通的预应力混凝土管桩法等。放坡开挖法的优点是施工方便、施工进度快、工程造价低，经济效益好，但是其适用范围小，只适用于开挖深度不大并土质条件较好的基坑，且要求周边必须有放坡的空地；采用土钉墙或水泥搅拌桩形成重力式挡土墙的方法，其施工进度慢、造价高、变形较难控制即影响工程质量及基坑的安全度且当基坑开挖深度较大时不适用；采用沉管灌注桩或钻孔灌注桩法，其适用范围广，但是基坑支护造价高、施工进度慢、原材料损耗大、泥浆或振动的噪音污染环境；而普通预应力混凝土管桩法因为其施工方便、速度快等优点已在基坑支护中得到广泛的运用，但是其抗弯承载力低、抗侧移刚度差，其基坑的安全度欠佳，特别是其在基坑周边布置的水平间距较密，从而增加了预应力管桩的数量并提高了支护造价。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺点，提供一种适用范围广、能确保工程质量、基坑的安全度好、施工进度快、基坑支护的工程造价相对低、基本无噪音和振动污染的采用横隔式预应力混凝土管桩对建筑基坑进行支护的方法。

本发明的技术方案是，提供一种采用横隔式预应力混凝土管桩对建筑基坑进行支护的方法，它包括以下施工步骤：

A、计算确定基坑围护桩即横隔式预应力混凝土管桩的直径、长度和横隔式预应力混凝土管桩内的横隔的轴向位置；

B、制作横隔式预应力混凝土管桩；

C、测量放线确定横隔式预应力混凝土管桩的桩位；

D、静压沉横隔式预应力混凝土管桩；

E、焊接桩顶锚固筋，制作安装钢筋混凝土压顶环梁及支撑。

所述计算确定横隔式预应力混凝土管桩的直径、长度和横隔式预应力混凝土管桩内的横隔的轴向位置，指根据基坑的地质报告、基坑实际挖深与施工荷载计算横隔式预应力混凝土管桩的弯距(弯距的计算软件目前在市场已经相当成熟，有“理正”、“启明星”等通用的计算软件，并绘制弯距图，依据弯距图)，然后确定横隔式预应力混凝土管桩的直径、长度和其内的横隔的轴向位置，在弯距的最大处附近加密横隔；在弯距较小处稀疏横隔。

所述横隔式预应力混凝土管桩优选以下参数：所述横隔式预应力混凝土管桩直径为400～800mm，如可根据计算按“标准图2002浙G22”的标准采用400、500、550、600、800mm这五种规格中的一种。横隔式预应力混凝土管桩单节长度≤15m。所述在弯距的最大处附近加密横隔指以下述图中B点即坑底处的横隔为中点，两端横隔与该中点横隔的间距为800mm～1200mm；所述在弯距较小处稀疏横隔指，上端横隔与相邻的更上端的横隔的间距为1800mm～2200mm；下端横隔与相邻的更下端的横隔的间距为1800mm～2200mm；更下端的横隔与相邻的再下端的横隔的间距为1800mm～2200mm；再下端的横隔与相邻的再更下端的横隔的间距为1800mm～2200mm；再以下的管段因弯距值小且沉桩时有土柱顶塞而不设横隔。

所述制作横隔式预应力混凝土管桩，包括以下工艺步骤：

a、预制环状的钢筋混凝土横隔，预留横隔连接筋；

b、制作横隔式预应力混凝土管桩的钢筋笼；

c、将横隔连接筋绑扎于横隔式预应力混凝土管桩的钢筋笼的主筋上；

d、安装两端板及其锚筋；

e、将横隔式预应力混凝土管桩的钢筋笼和两端板安装在横卧的下半个钢模内；

f、浇注横隔式预应力混凝土管桩的混凝土；将横隔式预应力混凝土管桩的上半个钢模与下半个钢模合拢并固紧；

g、采用先张法张拉横隔式预应力混凝土管桩的预应力筋；

h、对横隔式预应力混凝土管桩进行离心成型、蒸养、放张预应力筋、拆模得成品。

所述横隔的径向厚度优选为70～120mm；所述横隔的中心孔的直径优选为100～200mmmm。所述横隔径向嵌入管壁的深度优选为20～40mm。

所述制作横隔式预应力混凝土管桩，还可包括以下工艺步骤：所述横隔还可为加有钢纤维或工程纤维(市面有售)的钢筋混凝土或金属制作并与横隔式预应力混凝土管状桩体的钢筋混凝土成一整体的环状体横隔。也可先制作多个环状体横隔的钢筋笼，再将环状体横隔的钢筋笼按设计的轴向间隔距离固定连接如焊接或扎接在管状桩体的钢筋笼的主筋上，再在浇注管状桩体的混凝土的同时浇注环状体横隔的混凝土或加有钢纤维或工程纤维的混凝土。

所述横隔式预应力混凝土管桩外管壁之间的水平间距优选为180～220mm。

本发明采用横隔式预应力混凝土管桩对建筑基坑进行支护的方法，还可包括放坡，即在基坑周围有空地放坡时，一般都放坡，以降低围护桩顶的设计标高与围护桩外侧的主动土的压力。

本发明的方法还可包括在横隔式预应力混凝土管桩的内侧打水泥搅拌桩，即当基坑底部土层特别软弱如地质报告中阐述其为流塑的淤泥时。在基坑围护桩的内侧打水泥搅拌桩，增加被动土的压力，防止围护桩下部产生往基坑内侧移的现象。

本发明的方法还可包括在横隔式预应力混凝土管桩内加灌混凝土，即根据计算，管桩承受的弯距绝对值较大时，可在设置横隔的基础上现场加灌混凝土。

本发明的方法还可包括在横隔式预应力混凝土管桩外侧打水泥搅拌桩，即根据设计计算，当基坑四周布置的横隔式预应力混凝土管桩之间的净间距大于220mm(即不在优选范围内)时，且桩外侧的土质很差如地质报告中阐述其为流塑淤泥时，可在横隔式预应力混凝土管桩外侧打水泥搅拌桩，以防止水土从围护桩之间漏入基坑内。

本发明采用横隔式预应力混凝土管桩对建筑基坑进行支护的方法与现有技术相比，具有以下显著优点和有益效果：

1、安全可靠：由于采用横隔式预应力混凝土管桩，且横隔的布置根据基坑的地质报告、基坑实际挖深与施工荷载的精确计算，使横隔布置准确，与普通预应力混凝土管桩相比大幅度提高了基坑围护管桩的抗弯承载力和抗侧移刚度(已有计算公式证明，并且经室内模拟基坑支护荷载的结构试验，提高承载力约20％，提高抗侧移刚度约20％)，能确保建筑基坑支护的工程质量。

2、节省基坑支护结构造价：在基坑支护中采用横隔式预应力混凝土管桩相比于现有技术的沉管灌注桩、钻孔灌注桩等大幅度节省了工程造价(如在相同软土及挖深的条件下，挖深6m的基坑采用沉管灌注桩加内支撑，经预算造价为3891元/m；钻孔灌注桩加内支撑造价为5298元/m；而本发明造价为3468元/m)；采用横隔式预应力混凝土管桩，与普通预应力混凝土管桩相比，由于增加了抗弯承载力与抗侧移刚度，使其在基坑周边布置的水平间距加大，从而降低了预应力混凝土管桩的数量并降低基坑支护工程造价，即基坑支护的工程造价相对低(如同一基坑，经计算确定采用直径为600mm的普通预应力混凝土管桩，其外管壁之间的水平间距必须≤150mm，支护结构才能达到承载力要求。而经计算采用相同直径的横隔式预应力混凝土管桩外管壁之间的水平间距可放大到200mm，支护结构同样能达到承载力的要求。假设基坑支护周长为100m，采用普通预应力混凝土管桩需133根，而采用横隔式预应力混凝土管桩只需125根，减少了8根，降低了支护结构的工程造价4万元以上)。

3、施工方便，基坑支护工程施工进度快：由于本发明的方法一般不需现场浇注，且对施工没有特殊技术要求、所以其施工工艺简便，施工进度快，劳动效率高；另外，本发明的方法对开挖深度及土质条件的好坏没有严格的要求，所以其适用范围广。

4、社会效益与环境效益明显：本发明采用静压式沉桩，特别是其施工过程也基本无其它噪音和振动污染，也无其它如泥浆污染及空气污染等环境污染，有利于环境保护；另外，所用的钢筋、水泥、砂及石子等材料也相对较少，完全符合节能要求。

作为改进，只要条件允许，一般都对基坑周围进行放坡，这样可降低横隔式预应力管桩的桩顶设计标高，从而达到可降低预应力管桩承受的弯距，在相同条件下提高了基坑的安全度。也可以通过调整预应力管桩的间距来减少横隔式预应力管桩的数量来进一步降低工程造价，节省成本。

作为进一步改进，在需要时，本发明方法还可包括在横隔式预应力混凝土管桩的内侧或外侧打水泥搅拌桩，或在横隔式预应力混凝土管桩内加灌混凝土，以更加提高基坑的安全度。

附图说明

图1是本发明的方法采用的横隔式预应力混凝土管桩的剖视结构示意图。

图2是沿图1中E-E线的剖视结构示意图。

图3是沿图1中F-F线的剖视局部(B点处)放大示意图。

图4是本发明的方法的基坑围护俯视示意图。

图5是本发明的方法采用基本工艺步骤的施工示意图。

图6是本发明的方法采用基本工艺步骤加放坡的施工示意图。

图7是本发明的方法采用基本工艺步骤加放坡加在管桩的内侧打水泥搅拌桩的施工示意图。

图8是本发明的方法采用基本工艺步骤加放坡加在管桩内加灌混凝土的施工示意图。

图9是本发明的方法采用基本工艺步骤加放坡加在管桩的外侧打水泥搅拌桩的施工示意图。

图中所示1、1.1、1.2、1.3、1.4、横隔，2、管桩壁，3、端板，4、横隔连接筋，5、管桩内的混凝土，6、弯距，7、压顶环梁，8、(坑内)支撑，9、管桩内侧的水泥搅拌桩，10、管桩外侧的水泥搅拌桩，11、坑底、12、横隔式预应力混凝土管桩，13、放坡段，14、自然地面，，B、弯距最大处。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。

如图1～图9所示。

某基坑围护工程，基坑开挖面为18m×24m，基坑开挖深度为6m。采用横隔式预应力混凝土管桩对建筑基坑进行支护。

实施例1

如图1～图5所示。本实施例是基于基坑周边无空地进行放坡或根据实际情况不需放坡时的支护施工步骤。

其施工步骤如下：

A、计算确定基坑围护桩即横隔式预应力混凝土管桩12的直径和长度以及横隔式预应力混凝土管桩12内横隔的轴向位置：根据基坑的地质报告、基坑实际挖深与施工荷载计算横隔式预应力管桩12的弯距(弯距线)6，然后按国标《先张法预应力混凝土管桩》03SG409或省标《先张法预应力混凝土管桩》2002浙G22选定截面型号即确定横隔式预应力混凝土管桩12的直径和横隔式预应力混凝土管桩的长度，再确定横隔式预应力混凝土管桩12内的横隔的轴向位置。本实施例采用以下参数：所述横隔式预应力混凝土管桩12的直(外)径为600mm，横隔式预应力混凝土管桩12的长度为15m。在弯距6的最大处加密横隔即以坑底面11也即B点处的横隔1为中点，两端横隔1.1与横隔1的间距为1000mm；在弯距较小处稀疏横隔，即上端横隔1.1与相邻的更上端的横隔1.2的间距为2000mm；下端横隔1.1与相邻的更下端的横隔1.2的间距为2000mm；更下端的横隔1.2与相邻的再下端的横隔1.3的间距为2000mm；再下端的横隔1.3与相邻的再更下端的横隔1.4的间距为2000mm；再以下的管段因弯距值小且沉桩时有土柱顶塞而不设横隔。

B、制作横隔式预应力混凝土管桩12，包括以下工艺步骤：

a、预制钢筋混凝土横隔1、1.1、1.2、1.3、1.4：

将横隔钢筋绑扎后放入专用钢模，并预留横隔连接筋4；浇注混凝土制作出横隔1、1.1、1.2、1.3、1.4的钢筋混凝土预制块，混凝土的型号与管桩所用混凝土的型号相同，所述横隔1、1.1、1.2、1.3、1.4的径向厚度均为100mm；所述横隔1、1.1、1.2、1.3、1.4的直(外)径均为460mm；所述横隔1、1.1、1.2、1.3、1.4的中心孔的直径均为200mm。

b、制作横隔式预应力混凝土管桩的钢筋笼：

绑扎管桩钢筋笼，先安装预应力纵筋，再安装螺栓箍。钢筋笼的直径为530mm。

c、将横隔经连接筋4绑扎于管桩钢筋笼的主筋即纵筋或螺栓箍上，所述横隔1、1.1、1.2、1.3、1.4径向嵌入管壁2的深度为30mm。

d、安装两端板3及其锚筋(如按“标准图2002浙G22”的标准施工)。

e、将管状桩体的钢筋笼和两端板3安装在横卧的下半个钢模内；

f、浇注横隔式预应力混凝土管桩12的混凝土，采用浇灌机对混凝土均匀布料，将横隔式预应力混凝土管桩12的上半个钢模与下半个钢模合拢并固紧；

g、采用先张法张拉管状桩体的预应力筋(如按“标准图2002浙G22”的标准施工)；

h、对横隔式预应力混凝土管桩12进行离心成型、蒸养、放张预应力筋、拆模得成品。

(以上制作横隔式预应力混凝土管桩12的工艺步骤除步骤a、b、c外，其余步骤均为现有技术，所以不再详细展开讲。)

横隔式预应力混凝土管桩12编号后用汽车运输至工地，并按要求摆放。

C、测量放线确定横隔式预应力混凝土管桩12的桩位，即由计算得到的承载力确定管桩的间距并结合施工图进行测量放线来确定横隔式预应力混凝土管桩12的桩位。本实施例横隔式预应力混凝土管桩1的外管壁之间的水平间距为200mm。

D、静压沉横隔式预应力混凝土管桩12：静压沉桩时以设计标高控制沉桩，沉桩次序先中间，后往两侧延伸，用经纬仪控制管桩的垂直度，用水准仪控制送桩器标高。

E、焊接桩顶锚固筋，制作安装钢筋混凝土压顶环梁7及支撑8(如按“标准图2002浙G22”的标准施工)。

实施例2

参见图6，在实施例1的采用横隔式预应力混凝土管桩对建筑基坑进行支护的方法的基础上，根据周围环境判断若有放坡的空地，一般都对基坑周围进行放坡，从自然地面14开始，以1∶1的坡度放坡，图中标记13所示为放坡段。经过放坡后，可降低横隔式预应力混凝土管桩12的桩顶设计标高，从而可降低横隔式预应力混凝土管桩12承受的弯距。在相同条件下提高了基坑的安全度。也可以增加横隔式预应力混凝土管桩12的间距来减少横隔式预应力管桩12的数量来降低造价，节省成本。其它施工方法同实施例1。

实施例3

参见图7，在实施例2的采用横隔式预应力混凝土管桩对建筑基坑进行支护的方法的基础上，还包括在横隔式预应力混凝土管桩12的内侧打水泥搅拌桩9。

本实施例相比于实施例2中的基坑内土更加软弱即地质报告中所述为流塑状的淤泥，使基坑外侧主动土压力较大时，可在基坑内侧(图7中的左侧)打水泥搅拌桩9，以增加被动土压力，防止围护桩下部内侧产生往基坑内侧移的现象即行业内所称的“踢脚现象”。其它施工方法同实施例2。在主动土压力相等时，采取基坑内侧打搅拌桩以后，与其它围护结构形式相比没有增加其费用。与实施例2相比，造价虽然稍有提高，但是提高了基坑支护结构的安全度，更确保了基坑开挖的安全。

实施例4

参见图8，在实施例2的采用横隔式预应力混凝土管桩对建筑基坑进行支护的方法的基础上，还包括在横隔式预应力混凝土管桩12内加灌混凝土5。

本实施例中，计算所得横隔式预应力混凝土管桩12承受的弯距6远大于实施例2的弯距6时，如当计算所得横隔式预应力混凝土管桩12承受的弯距6远大于管桩自身的抗裂弯距时(每批管桩的抗裂弯距预先均有计算)，可在施工方法的静压沉管桩以后，在横隔的基础上现场加灌混凝土5。其它施工方法同实施例2。本实施例与实施例2相比，虽然造价有所提高，但是提高的不多，却使基坑围护的安全度得到了较大幅度的提高。

实施例5

参见图4、图9，在实施例2的采用横隔式预应力混凝土管桩对建筑基坑进行支护的方法的基础上，还包括在横隔式预应力混凝土管桩12外侧(图4中所示的上侧，图9中所示的右侧)打水泥搅拌桩10。

本实施例中，根据设计计算，基坑四周布置的横隔式预应力混凝土管桩12之间的净间距大于250mm时，且桩外侧的土质很差如地质报告中所述为流塑状的淤泥，可在横隔式预应力混凝土管桩12外侧打水泥搅拌桩10，形成止水帷幕防止水土从围护桩之间漏入基坑内。其它施工方法同实施例2。本实施例与实施例2相比，虽然造价有所提高，但是提高的不多，却使基坑支护的环境安全度得到了大幅度的提高。

本发明采用横隔式预应力混凝土管桩对建筑基坑进行支护的方法还可在基坑不同的实际情况下，以实施例1为基本方法，重新选取组合实施例2、3、4、5中任何实施例，得到更有效更经济的基坑围护方式。造价方面虽有所提高，但是均比现有技术的方法低得多，其基坑支护结构的安全度却远大于现有技术。

Claims (10)

1、一种采用横隔式预应力混凝土管桩对建筑基坑进行支护的方法，其特征在于：它包括以下施工步骤：

A、计算确定横隔式预应力混凝土管桩(12)的直径、长度和横隔式预应力混凝土管桩(12)内的横隔(1、1.1、1.2、1.3、1.4)的轴向位置；

B、制作横隔式预应力混凝土管桩(12)；

C、测量放线确定横隔式预应力混凝土管桩(12)的桩位；

D、静压沉横隔式预应力混凝土管桩(12)；

E、焊接桩顶锚固筋，制作安装钢筋混凝土压顶环梁(7)及支撑(8)。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述计算确定横隔式预应力混凝土管桩(12)的直径、长度和横隔式预应力混凝土管桩(12)内的横隔(1、1.1、1.2、1.3、1.4)的轴向位置，指根据基坑的地质报告、基坑实际挖深与施工荷载计算横隔式预应力混凝土管桩(12)的弯距(6)，然后确定横隔式预应力混凝土管桩(12)的直径、长度和横隔(1、1.1、1.2、1.3、1.4)的轴向位置，在弯距(6)的最大处(B)附近加密横隔；在弯距较小处稀疏横隔。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述横隔式预应力混凝土管桩(12)直径为400～800mm；横隔式预应力混凝土管桩(12)单节长度≤15m；所述在弯距(6)的最大处(B)附近加密横隔指以弯距的最大处(B)的横隔(1)为中点，两端的上端横隔和下端横隔(1.1)与弯距的最大处的横隔(1)的间距为800mm～1200mm；所述在弯距较小处稀疏横隔指，上端横隔(1.1)与相邻的更上端的横隔(1.2)的间距为1800mm～2200mm；下端横隔(1.1)与相邻的更下端的横隔(1.2)的间距为1800mm～2200mm；更下端的横隔(1.2)与相邻的再下端的横隔(1.3)的间距为1800mm～2200mm；再下端的横隔(1.3)与相邻的再更下端的横隔(1.4)的间距为1800mm～2200mm；再以下的管段因弯距值小且沉桩时有土柱顶塞而不设横隔。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述制作横隔式预应力混凝土管桩(12)，包括以下工艺步骤：

a、预制钢筋混凝土横隔(1、1.1、1.2、1.3、1.4)，预留横隔连接筋(4)；

b、制作横隔式预应力混凝土管桩(12)的钢筋笼；

c、将横隔(1、1.1、1.2、1.3、1.4)经连接筋(4)绑扎于横隔式预应力混凝土管桩(12)的钢筋笼的主筋上；

d、安装两端板(3)及其锚筋；

e、将横隔式预应力混凝土管桩(12)的钢筋笼和两端板(3)安装在横卧的下半个钢模内；

f、浇注横隔式预应力混凝土管桩(12)的混凝土；将上半个钢模与下半个钢模合拢并固紧；

g、采用先张法张拉横隔式预应力混凝土管桩(12)的预应力筋；

h、对横隔式预应力混凝土管桩(12)进行离心成型、蒸养、放张预应力筋、拆模得成品。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述横隔(1、1.1、1.2、1.3、1.4)的径向厚度为70～120mm；所述横隔(1、1.1、1.2、1.3、1.4)的中心孔的直径为100～200mm；所述横隔(1、1.1、1.2、1.3、1.4)径向嵌入管壁(2)的深度为20～40mm。

6、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述横隔式预应力混凝土管桩(12)外管壁之间的水平间距为180～220mm。

7、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：它还包括放坡。

8、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：它还包括在横隔式预应力混凝土管桩(12)的内侧打水泥搅拌桩(9)。

9、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：它还包括在横隔式预应力混凝土管桩(12)内加灌混凝土(5)。

10、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：它还包括在横隔式预应力混凝土管桩(12)外侧打水泥搅拌桩(10)。

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