CN103410156B - 一种可回收直立式钢管前撑围护结构及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于基坑工程技术领域，具体涉及一种可回收直立式钢管前撑围护结构及其应用方法，其特征在于所述围护结构包括压顶圈梁、水泥土搅拌墙以及至少三组钢管；所述水泥土搅拌墙位于中间位置且与所述压顶圈梁垂直设置，三组所述钢管的一端分别与所述压顶圈梁连接固定，三组所述钢管中，位于中间位置的中组钢管与所述压顶圈梁垂直设置且位于所述水泥土搅拌墙内部，另外两组钢管分别位于所述中组钢管的内、外两侧，并与所述中组钢管呈角度设置。本发明的优点是，结构安装和拆卸简单，便于施工、可循环利用，绿色环保；造价低，推广便利；兼有加筋抗滑、挡土、止水多重作用，围护范围内土体的抗滑能力、抵抗变形能力显著提高。

Description

一种可回收直立式钢管前撑围护结构及其应用方法

技术领域

本发明属于基坑工程技术领域，具体涉及一种用于软土基坑的可回收直立式钢管前撑围护结构及其应用方法。

背景技术

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。

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，所述水泥土桩是以水泥系材料为固化剂，通过搅拌机械采用喷浆施工将固化剂和地基土强行搅拌，形成连续搭接的、有一定厚度和嵌固深度的加固体挡墙，依靠墙体自重、墙底摩阻力和墙前基坑开挖面以下土体的被动土压力稳定墙体，以满足围护墙的整体稳定、抗倾稳定、抗滑稳定和控制墙体变形等要求。其优点是：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。缺点在于位移控制能力较弱、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***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、环保节能、适用土层范围广、工期短、投资省等优点。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，其特征是在无支护措施下，通过加大挖土上口宽度，同时采取分级放坡、护坡、降水等维持边坡稳定的辅助措施，可防止土壁崩塌，保持开挖过程中边坡稳定，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。

综上所述，目前的基坑支护结构还无法回收重复利用，以降低施工成本。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种可回收直立式钢管前撑围护结构及其应用方法，该围护结构通过在基坑边线外一定距离设置由压顶圈梁、水泥土搅拌墙以及至少三组钢管组成的装配式结构，以达到增强基坑坑壁稳定性以及围护结构可回收循环利用的目的。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种可回收直立式钢管前撑围护结构，涉及软土基坑，其特征在于所述围护结构包括压顶圈梁、水泥土搅拌墙以及至少三组钢管；所述水泥土搅拌墙位于中间位置且与所述压顶圈梁垂直设置，三组所述钢管的一端分别与所述压顶圈梁连接固定，三组所述钢管中，位于中间位置的中组钢管与所述压顶圈梁垂直设置且位于所述水泥土搅拌墙内部，另外两组钢管分别位于所述中组钢管的内、外两侧，并与所述中组钢管呈角度设置。

每组所述钢管至少由一排钢管构成。

所述水泥土搅拌墙由连续搭接的两排双轴搅拌桩构成，在所述水泥土搅拌墙中具有所述中组钢管。

所述中组钢管包括两排钢管，每排钢管均由长、短钢管交替间隔布置构成。

所述的连接固定是指所述压顶圈梁上具有至少一组定位孔，三组所述钢管中，外组钢管伸入与之对应的所述定位孔中，通过螺栓及垫板与所述压顶圈梁固定，其余两组所述钢管与所述压顶圈梁为一体结构。

一种涉及上述可回收直立式钢管前撑围护结构的应用方法，其特征在于至少包括如下步骤：在基坑边线退后一定距离处施作所述水泥土搅拌墙，将所述中组钢管垂直插于所述水泥土搅拌墙内部，并将其顶端一定长度预留于所述水泥土搅拌墙之外；将内组钢管斜向深入基坑内侧土体直至基坑底部一定深度，通过一注浆钢管向所述内组钢管底端注浆以形成锚固体，所述斜向具体指朝向所述基坑的开挖方向；浇筑所述压顶圈梁以使所述中组钢管和内组钢管的顶端与其构成一体结构，同时在其上至少预留一组定位孔；将外组钢管穿过所述压顶圈梁上的定位孔并斜向深入土体，其底端与土体中的地锚相连接，其顶端通过螺栓及垫板与所述压顶圈梁固定，所述斜向具体指背向所述基坑的开挖方向；开槽直立开挖所述水泥土搅拌墙内侧的土体，并在坑底及时浇筑配筋垫层，所述基坑内土体之后放坡开挖。

所述水泥土搅拌墙的施作深度大于所述基坑的开挖深度。

所述外组钢管斜向深入土体的深度大于所述基坑的开挖深度。

本发明的优点是，兼备加筋、挡土、止水多重作用，约束了土体变形，增强了基坑坑壁稳定性，可直立开挖，避免了常规放坡开挖方法占用场地面大的问题，同时大幅减小常规水泥土重力式围护墙和型钢水泥土搅拌墙体量，克服其施工速度慢，造价高，墙体质量不易控制等缺点，可广阔应用于软土地区7m以内基坑工程；利用钢管结构能够方便拔除的特点，施工完毕后可回收，一次性投入，循环利用，经济性可大大增强。

附图说明

图1为本发明中围护结构的整体示意图；

图2为本发明中压顶圈梁的平面示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-2，图中标记1-12分别为：压顶圈梁1、水泥土搅拌墙2、中组长钢管3、中组短钢管4、外组钢管5、地锚6、螺栓及垫块7、定位孔8、内组钢管9、注浆钢管10、锚固体11、配筋垫层12。

实施例：如图1、2所示，本实施例具体涉及一种用于软土基坑的可回收直立式钢管前撑围护结构及其应用方法，该围护结构由压顶圈梁1、水泥土搅拌墙2、外组钢管5、中组钢管3和4、内组钢管9、配筋垫层12组合形成，兼备加筋、挡土、止水多重作用，约束了土体变形，增强了基坑坑壁稳定性，可直立开挖，避免了常规放坡开挖方法占用场地面大的问题，同时大幅减小常规水泥土重力式围护墙和型钢水泥土搅拌墙体量，克服其施工速度慢，造价高，墙体质量不易控制等缺点；利用钢管结构能够方便拔除的特点，施工完毕后可回收，一次性投入，循环利用，经济性可大大增强。

如图1、2所示，压顶圈梁1为现浇钢筋混凝土结构，具体沿地面上的基坑边线布置，在其靠外侧位置预留有一组定位孔8。

如图1、2所示，水泥土搅拌墙2同样布置于基坑开挖边线外侧一定距离，且垂直于压顶圈梁1设置，它具体是由连续搭接的两排双轴水泥土搅拌桩组成的墙体，具备挡土和止水双重作用，其深入土体的长度约为基坑开挖深度的两倍左右。为了增强水泥土搅拌墙2横向抗剪、抗弯能力，并提高墙体在基坑开挖阶段抵抗变形的能力，在水泥土搅拌墙2内部每排水泥土搅拌桩内按一定间距垂直交替均匀间隔内插中组长钢管3和中组短钢管4，构成两排钢管，其中中组长钢管3的直径大于或等于中组短钢管4的直径，中组长钢管3***长度延伸至水泥土搅拌墙2的墙底，中组短钢管4***长度延伸至基坑开挖深度处，两者的顶端均预留一定距离的钢管露出于墙体，以与后续浇筑的压顶圈梁1一体浇筑固定。长、短结合的钢管可增强水泥土搅拌桩抗剪、抗弯能力，同时具有一定经济性。

如图1所示，内组钢管9作为内部支撑，提高围护墙体抗倾覆能力，并约束土体变形，该内组钢管9的排数为一排，当然根据墙体和基坑土体的实际情况也可选择多排，其位于基坑内土体中且在压顶圈梁1下方，朝向基坑开挖方向每隔一定水平间距斜向布置，其顶端与压顶圈梁1一体浇筑固定，底端连接注浆钢管10且位于坑底以下土体之中，通过注浆在其底端形成锚固体11，以增强内组钢管9底端土体的约束能力，以提高基坑稳定性。

如图1、2所示，外组钢管5用于防止土体滑移，增强土体强度，其排数为至少一排，位于基坑外土体，且在压顶圈梁1的下方，背向基坑开挖方向每隔一定水平间距斜向布置，其顶端伸入压顶圈梁1上的预留定位孔8内，并通过螺栓及垫块7固定于压顶圈梁1上，构成装配式结构以利回收。外组钢管5底端连接地锚6，通过地锚6与深层土体的紧固作用，增强外组钢管5的抗拔和抗滑能力。

值得注意的是，水泥土搅拌墙2的宽度和深度，中组长钢管3、中组短钢管4、外组钢管5、内组钢管9的水平间距，外组钢管5的排数、长度和倾角，内阻钢管9的长度和倾角，均需依据地基土体性质确定，并满足基坑安全稳定性计算要求。需要确定的是，无论是水泥土搅拌墙，还是中组长钢管3、中组短钢管4、外组钢管5，以及内组钢管9，其深入土体的深度均大于基坑开挖的深度，这样做的目的可以有效确保基坑开挖深度内的土体得到有效支护和增强，以避免开挖深度范围内发生基坑失稳现象。

如图1、2所示，上述可回收直立式钢管前撑围护结构施工方法具体包括如下步骤：

①基坑开挖之前，在基坑边线退后一定距离进行水泥土搅拌墙2的施工，期间，为增强墙体的抗剪、抗弯及抵抗变形能力，将中组长钢管3和中组短钢管4按一定水平间距垂直交替均匀间隔***墙体内部，同时中组长钢管3和中组短钢管4的顶部预留一定长度外露于水泥土搅拌墙2之外，排数同样为两排；

②将内组钢管9朝向基坑开挖方向，按一定水平间隔排列，斜向打入（压入）土体，直至坑底以下，其底端连接注浆钢管10，通过注浆形成锚固体11，以增强钢管和土体之间的锚固力；

③在基坑边线外一定距离，即水泥土搅拌墙2上方开槽浇筑钢筋混凝土结构的压顶圈梁1，期间与中组长钢管3、中组短钢管4及内组钢管9的顶端一体现浇筑固定，同时在其外侧部分预留一组定位孔8；

④将外组钢管5穿过压顶圈梁1上预留的定位孔8，背向基坑的开挖方向，按一定水平间隔排列，斜向打入（压入）土体，外组钢管5的底端连接地锚6，通过地锚6与深层土体的紧固作用，增强外组钢管5的抗拔和抗滑能力；外组钢管5主要起加筋抗滑作用，并增强土体抗剪和抵抗变形的能力，确保基坑放坡时边坡整体稳定性，其采用的长度、水平间距、水平倾角、排数需依据地基土体性质确定，并满足基坑稳定性计算要求；其打入（压入）施工完毕后，顶端利用螺栓及垫块7与压顶圈梁1锁紧固定；

⑤由于上述结构对土体抗滑、抗剪、变形能力的增强，基坑可直立式开槽开挖，开挖至底时，及时浇筑配筋垫层12，坑内土体进行放坡开挖；

⑥当基坑内基础施工完毕后，可拆卸并回收上述钢管，以重复利用于下一基坑工程。

从本实施例中可以看出，利用上述可回收直立式钢管前撑围护结构，可发挥加筋、挡土、止水作用，约束了土体变形，增强围护结构抵抗变形能力，提高其安全稳定性，解决了常规放坡开挖方法中坡比过大、占用场地面大，以及其它直立式围护体体量大、造价高的问题。同时，采用可回收重复利用的预制构件，现场装配施工速度快，且易拆除，具备绿色环保、经济的优点。

Claims (8)

1.一种可回收直立式钢管前撑围护结构，涉及软土基坑，其特征在于所述围护结构包括压顶圈梁、水泥土搅拌墙以及至少三组钢管；所述水泥土搅拌墙位于中间位置且与所述压顶圈梁垂直设置，三组所述钢管的一端分别与所述压顶圈梁连接固定，三组所述钢管中，位于中间位置的中组钢管与所述压顶圈梁垂直设置且位于所述水泥土搅拌墙内部，另外两组钢管分别位于所述中组钢管的内、外两侧，并与所述中组钢管呈角度设置，内组钢管底端连接注浆钢管且位于坑底以下土体之中，通过注浆在其底端形成锚固体，外组钢管底端同土体中的地锚相连接。

2.根据权利要求1所述的一种可回收直立式钢管前撑围护结构，其特征在于每组所述钢管至少由一排钢管构成。

3.根据权利要求1所述的一种可回收直立式钢管前撑围护结构，其特征在于所述水泥土搅拌墙由连续搭接的两排双轴搅拌桩构成，在所述水泥土搅拌墙中具有所述中组钢管。

4.根据权利要求1或3所述的一种可回收直立式钢管前撑围护结构，其特征在于所述中组钢管包括两排钢管，每排钢管均由长、短钢管交替间隔布置构成。

5.根据权利要求1所述的一种可回收直立式钢管前撑围护结构，其特征在于所述的连接固定是指所述压顶圈梁上具有至少一组定位孔，三组所述钢管中，外组钢管伸入与之对应的所述定位孔中，通过螺栓及垫板与所述压顶圈梁固定，其余两组所述钢管与所述压顶圈梁为一体结构。

6.涉及权利要求1-5中任一项所述的一种可回收直立式钢管前撑围护结构的应用方法，其特征在于至少包括如下步骤：在基坑边线退后一定距离处施作所述水泥土搅拌墙，将所述中组钢管垂直插于所述水泥土搅拌墙内部，并将其顶端一定长度预留于所述水泥土搅拌墙之外；将内组钢管斜向深入基坑内侧土体直至基坑底部一定深度，通过一注浆钢管向所述内组钢管底端注浆以形成锚固体，所述斜向具体指朝向所述基坑的开挖方向；浇筑所述压顶圈梁以使所述中组钢管和内组钢管的顶端与其构成一体结构，同时在其上至少预留一组定位孔；将外组钢管穿过所述压顶圈梁上的定位孔并斜向深入土体，其底端与土体中的地锚相连接，其顶端通过螺栓及垫板与所述压顶圈梁固定，所述斜向具体指背向所述基坑的开挖方向；开槽直立开挖所述水泥土搅拌墙内侧的土体，并在坑底及时浇筑配筋垫层，之后所述基坑内土体放坡开挖。

7.根据权利要求6所述的一种可回收直立式钢管前撑围护结构的应用方法，其特征在于所述水泥土搅拌墙的施作深度大于所述基坑的开挖深度。

8.根据权利要求6所述的一种可回收直立式钢管前撑围护结构的应用方法，其特征在于所述外组钢管斜向深入土体的深度大于所述基坑的开挖深度。