CN109440782A - 自带冠梁的拼装式混凝土板桩基坑支护结构及其施工方法 - Google Patents

自带冠梁的拼装式混凝土板桩基坑支护结构及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及自带冠梁的拼装式混凝土板桩基坑支护结构及其施工方法，包括由若干预制直线型混凝土构件和若干个预制转角型混凝土构件围成的矩形状支护本体，直线型混凝土构件的左、右侧面竖设有凹榫A和凸榫A；转角型混凝土构件的第一折边于远离第二折边的一侧面竖设有凹榫B，转角型混凝土构件的第二折边于远离第一折边的一侧面竖设有凸榫B，凹榫A、凸榫A、凹榫B及凸榫B的形状相适应；同一侧的直线型混凝土构件与转角型混凝土构件的上部之间贯穿有钢绞线。该自带冠梁的支护结构在现场拼装就位后，通过预应力锚索将各个冠梁连成一体，并配合型钢水平支撑，形成第一道水平支撑，相比传统现浇混凝土冠梁的复杂工序，具有高效便捷的显著优点。

Description

自带冠梁的拼装式混凝土板桩基坑支护结构及其施工方法
技术领域：
本发明涉及一种自带冠梁的拼装式混凝土板桩基坑支护结构及其施工方法。
背景技术：
基坑支护体系通常包含竖向支护体系和水平支撑体系两大部分。竖向支护体系直接承受周围地层的水平向土压力，其常见形式包括混凝土（或型钢）板桩、地连墙、灌注桩等；水平支撑体系对竖向支护体系起支承或锚固作用，改善其受力状态，其常见形式包括混凝土（或型钢）冠梁（或腰梁）、混凝土（或型钢）支撑等。
基坑开挖及支护的常规顺序是：1）首先施作竖向支护体系；2）然后施作第一道冠梁和水平支撑；3）随着基坑开挖，依次施作后续第二道（第三道、第四道等）腰梁和水平支撑。通常第一道冠梁需要较大的刚度和较好的整体性，一般采用混凝土现浇；后续第二道（第三道、第四道等）腰梁从施工便利考虑，一般采用型钢拼接。
现场浇筑的混凝土冠梁具有刚度大、整体性好的优点，但同时也存在工序复杂、施工工期长的缺点。
发明内容：
本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种自带冠梁的拼装式混凝土板桩基坑支护结构及其施工方法，不仅结构合理，而且高效便捷。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种自带冠梁的拼装式混凝土板桩基坑支护结构，包括由若干个预制直线型混凝土构件和若干个预制转角型混凝土构件围成的封闭状支护本体，所述预制直线型混凝土构件的左、右侧面中部分别竖设有凹榫A和凸榫A；所述预制转角型混凝土构件的第一折边于远离第二折边的一侧面中部竖设有凹榫B，预制转角型混凝土构件的第二折边于远离第一折边的一侧面中部竖设有凸榫B，所述凹榫A、凸榫A、凹榫B以及凸榫B的形状相适应。
进一步的，所述若干个预制直线型混凝土构件和若干个预制转角型混凝土构件围成的支护本体为矩形状；位于同一侧的预制直线型混凝土构件与预制转角型混凝土构件的上部之间均贯穿有钢绞线，形成预应力锚索。
进一步的，所述预制直线型混凝土构件包括直线型冠梁及垂直连设于直线型冠梁底面中部的直线型板桩；所述凹榫A设置在直线型冠梁与直线型板桩的左侧面上，所述凸榫A设置在直线型冠梁与直线型板桩的右侧面上；所述预制转角型混凝土构件的第一折边与第二折边之间的夹角为90°，预制转角型混凝土构件包括转角型冠梁及垂直连设与转角型冠梁底面中部的转角型板桩；所述凹榫B设置在转角型冠梁的第一折边与转角型板桩的第一折边上，所述凸榫B设置在转角型冠梁的第二折边与转角型板桩的第二折边上。
进一步的，所述直线型冠梁沿其长度方向设有以利于钢绞线贯穿的孔道A，位于支护本体长度方向和宽度方向的直线型冠梁上的孔道A在竖向错位分布；所述转角型冠梁的第一折边和第二折边沿其长度方向分别设有以利于钢绞线贯穿的孔道B，转角型冠梁第一折边和第二折边上的孔道B在竖向错位分布并分别与其同侧的孔道A同轴设置。
进一步的，所述孔道A为两个，两个孔道A对称设于直线型冠梁的轴心线左右两侧；所述转角型冠梁的第一折边和第二折边上的孔道B均为两个，转角型冠梁第一折边和第二折边上的两个孔道B分别设于其轴心线的左右两侧。
进一步的，所述钢绞线的两端分别通过锚具固定。
进一步的，所述支护本体的上端沿长度方向并排设有若干道水平型钢支撑，所述水平型钢支撑与支护本体的宽度方向相平行，水平型钢支撑两端分别与位于其同侧的直线型冠梁的中部固联。
本发明采用的另一种技术方案是：一种自带冠梁的拼装式混凝土板桩基坑支护结构的施工方法，包含如下步骤：
步骤S1：在工厂预先制作好预制直线型混凝土构件和转角型混凝土构件，直线型冠梁上预留孔道A，转角型冠梁的第一折边和第二折边分别预留孔道B，孔道A和孔道B用于后续预应力锚索张拉；
步骤S2：将预制直线型混凝土构件的直线型板桩和预制转角型混凝土构件的转角型板桩按预定位置依次打入基坑的地层中，预制直线型混凝土构件的直线型冠梁和预制转角型混凝土构件的转角型冠梁露出地表，相邻的直线型混凝土构件通过凸榫A和凹榫A相连，相邻的直线型混凝土构件与转角型混凝土构件通过凸榫A和凹榫B或者凹榫A和凸榫B相连，初步形成封闭的基坑竖向支护结构；
步骤S3：在位于同一侧的直线型冠梁上的孔道A和转角型冠梁上的孔道B之间贯穿钢绞线，钢绞线的两端部张拉后用锚具进行锁定，共同形成了预应力锚索，将各独立的冠梁连成一体；
步骤S4：沿基坑的长度方向布设若干道与基坑的短边方向相平行的水平型钢支撑，水平型钢支撑两端分别与位于其同侧的直线型冠梁的中部固联，形成了基坑的第一道水平支撑结构；
步骤S5：进行后续开挖工序。
与现有技术相比，本发明具有以下效果：本发明结构设计合理，自带冠梁的混凝土板桩在现场安插拼装就位后，可通过预应力锚索将各独立的冠梁连成一体，并可配合型钢水平支撑，迅速形成第一道水平支撑体系，相比于传统现浇混凝土冠梁的复杂工序（支模、绑钢筋、浇筑、养护等），具有施工快捷、质量可控、节约工期的显著优点，尤其适合作为开挖深度与开挖面积不大的中小型基坑支护体系。
附图说明：
图1是本发明实施例的立体构造示意图；
图2是本发明实施例中预制直线型混凝土构件的构造示意图；
图3是本发明实施例中预制转角型混凝土构件的构造示意图；
图4是本发明实施例中预应力锚索的构造示意图。
图中：
1-预制直线型混凝土构件；11-直线型冠梁；12-直线型板桩；13-凹榫A；14-孔道A；15-凸榫A；2-预制转角型混凝土构件；21-转角型冠梁；22-转角型板桩；23-凹榫B；24-孔道B；25-凸榫B；3-预应力锚索；31-钢绞线；32-锚具；4-型钢水平支撑。
具体实施方式:
为了更清楚地解释本发明，下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明，显而易见地，下面所列的附图仅仅是本发明的一些具体实施例。
如图1～4所示，本发明一种自带冠梁的拼装式混凝土板桩基坑支护结构，包括由若干个预制直线型混凝土构件1和若干个预制转角型混凝土构件2围成的封闭状支护本体，所述预制直线型混凝土构件1的左、右侧面中部分别竖设有凹榫A13和凸榫A15；所述预制转角型混凝土构件2的第一折边于远离第二折边的一侧面中部竖设有凹榫B23，预制转角型混凝土构件2的第二折边于远离第一折边的一侧面中部竖设有凸榫B25，所述凹榫A13、凸榫A15、凹榫B23以及凸榫B25的形状相适应，以便于相互之间进行拼装连接。
本实施例中，所述若干个预制直线型混凝土构件1和若干个预制转角型混凝土构件2围成的支护本体为矩形状；位于同一侧的预制直线型混凝土构件1与预制转角型混凝土构件2的上部之间均贯穿有钢绞线31，形成预应力锚索3。
本实施例中，所述预制直线型混凝土构件1包括直线型冠梁11及垂直连设于直线型冠梁11底面中部的直线型板桩12，直线型板桩12与直线型冠梁11相平行；所述凹榫A13设置在直线型冠梁11与直线型板桩12的左侧面上，所述凸榫A15设置在直线型冠梁11与直线型板桩12的右侧面上；所述预制转角型混凝土构件2的第一折边与第二折边之间的夹角为90°，预制转角型混凝土构件2包括转角型冠梁21及垂直连设与转角型冠梁底21面中部的转角型板桩22，转角型冠梁21的两折边分别与转角型板桩22的两折边相平行；所述凹榫B23设置在转角型冠梁21的第一折边与转角型板桩22的第一折边上，所述凸榫B25设置在转角型冠梁21的第二折边与转角型板桩22的第二折边上。
本实施例中，所述直线型冠梁11沿其长度方向设有以利于钢绞线31贯穿的孔道A14，位于支护本体长度方向和宽度方向的直线型冠梁11上的孔道A14在竖向错位分布；所述转角型冠梁21的第一折边和第二折边沿其长度方向分别设有以利于钢绞线31贯穿的孔道B24，转角型冠梁21第一折边和第二折边上的孔道B24在竖向错位分布并分别与其同侧的孔道A14同轴设置。
本实施例中，所述孔道A14为两个，两个孔道A14对称设于直线型冠梁11的轴心线左右两侧；所述转角型冠梁21的第一折边和第二折边上的孔道B24均为两个，转角型冠梁21第一折边和第二折边上的两个孔道B24分别设于其轴心线的左右两侧。
本实施例中，所述钢绞线31的两端分别通过锚具32固定。
本实施例中，所述支护本体的上端沿长度方向并排设有若干道水平型钢支撑4，所述水平型钢支撑4与支护本体的宽度方向相平行，水平型钢支撑4两端分别与位于其同侧的直线型冠梁11的中部固联。
具体实施过程：（1）工厂预制十个预制直线型混凝土构件1和四个和转角型混凝土构件2，预制直线型混凝土构件1的长度为2m，直线型冠梁11的截面为0.5m×0.5m的方形状，直线型板桩12的厚度为0.2m、高度为5.5m，凸榫A15和凹榫A13的截面尺寸为50mm×100mm，直线型冠梁11上预留直径为20mm的孔道A14；预制转角型混凝土构件2的长度为1m+1m，转角型冠梁21的截面尺寸为0.5m×0.5m的方形状，转角型板桩22的厚度为0.2m、高度为5.5m，凸榫B25和凹榫B23的截面尺寸为50mm×100mm，同时转角型冠梁21上预留直径为20mm的孔道B24；（2）将十个直线型混凝土构件1和四个转角型混凝土构2件按预定位置依次打入地层中，各构件之间通过凹榫和凸榫拼装连接，直线型混凝土构件1和转角型混凝土构件2的板桩进入地层，冠梁露出地表，初步形成封闭的基坑竖向支护体系；（3）将八根15.20mm型号的钢绞线31穿入预留孔道A14和孔道B24，在钢绞线31端部张拉后用M15-N锚具32将其锁定，共同形成了预应力锚索3，将各独立的冠梁连成一体；（4）在基坑的中部布设一道截面尺寸为300mm×300mm×10mm的方钢水平支撑4，该水平支撑与基坑的短边方向平行且两端与直线型冠梁的中部固定为一体，迅速形成了基坑的第一道水平支撑体系；（5）第一道水平支撑体系完成后，可进行后续开挖等工序。
本发明采用的另一种技术方案是：一种自带冠梁的拼装式混凝土板桩基坑支护结构的施工方法，包含如下步骤：
步骤S1：在工厂预先制作好预制直线型混凝土构件和转角型混凝土构件，直线型冠梁上预留孔道A，转角型冠梁的第一折边和第二折边分别预留孔道B，孔道A和孔道B用于后续预应力锚索张拉；
步骤S2：将预制直线型混凝土构件的直线型板桩和预制转角型混凝土构件的转角型板桩按预定位置依次打入基坑的地层中，预制直线型混凝土构件的直线型冠梁和预制转角型混凝土构件的转角型冠梁露出地表，相邻的直线型混凝土构件通过凸榫A和凹榫A相连，相邻的直线型混凝土构件与转角型混凝土构件通过凸榫A和凹榫B或者凹榫A和凸榫B相连，初步形成封闭的基坑竖向支护结构；
步骤S3：在位于同一侧的直线型冠梁上的孔道A和转角型冠梁上的孔道B之间贯穿钢绞线，钢绞线的两端部张拉后用锚具进行锁定，共同形成了预应力锚索，将各独立的冠梁连成一体；
步骤S4：沿基坑的长度方向布设若干道与基坑的短边方向相平行的水平型钢支撑，水平型钢支撑两端分别与位于其同侧的直线型冠梁的中部固联，形成了基坑的第一道水平支撑结构；
步骤S5：进行后续开挖工序。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种自带冠梁的拼装式混凝土板桩基坑支护结构，其特征在于：包括由若干个预制直线型混凝土构件和若干个预制转角型混凝土构件围成的封闭状支护本体，所述预制直线型混凝土构件的左、右侧面中部分别竖设有凹榫A和凸榫A；所述预制转角型混凝土构件的第一折边于远离第二折边的一侧面中部竖设有凹榫B，预制转角型混凝土构件的第二折边于远离第一折边的一侧面中部竖设有凸榫B，所述凹榫A、凸榫A、凹榫B以及凸榫B的形状相适应。
2.根据权利要求1所述的自带冠梁的拼装式混凝土板桩基坑支护结构，其特征在于：所述若干个预制直线型混凝土构件和若干个预制转角型混凝土构件围成的支护本体为矩形状；位于同一侧的预制直线型混凝土构件与预制转角型混凝土构件的上部之间均贯穿有钢绞线，形成预应力锚索。
3.根据权利要求2所述的自带冠梁的拼装式混凝土板桩基坑支护结构，其特征在于：所述预制直线型混凝土构件包括直线型冠梁及垂直连设于直线型冠梁底面中部的直线型板桩；所述凹榫A设置在直线型冠梁与直线型板桩的左侧面上，所述凸榫A设置在直线型冠梁与直线型板桩的右侧面上；所述预制转角型混凝土构件的第一折边与第二折边之间的夹角为90°，预制转角型混凝土构件包括转角型冠梁及垂直连设与转角型冠梁底面中部的转角型板桩；所述凹榫B设置在转角型冠梁的第一折边与转角型板桩的第一折边上，所述凸榫B设置在转角型冠梁的第二折边与转角型板桩的第二折边上。
4.根据权利要求3所述的自带冠梁的拼装式混凝土板桩基坑支护结构，其特征在于：所述直线型冠梁沿其长度方向设有以利于钢绞线贯穿的孔道A，位于支护本体长度方向和宽度方向的直线型冠梁上的孔道A在竖向错位分布；所述转角型冠梁的第一折边和第二折边沿其长度方向分别设有以利于钢绞线贯穿的孔道B，转角型冠梁第一折边和第二折边上的孔道B在竖向错位分布并分别与其同侧的孔道A同轴设置。
5.根据权利要求4所述的自带冠梁的拼装式混凝土板桩基坑支护结构，其特征在于：所述孔道A为两个，两个孔道A对称设于直线型冠梁的轴心线左右两侧；所述转角型冠梁的第一折边和第二折边上的孔道B均为两个，转角型冠梁第一折边和第二折边上的两个孔道B分别设于其轴心线的左右两侧。
6.根据权利要求3所述的自带冠梁的拼装式混凝土板桩基坑支护结构，其特征在于：所述钢绞线的两端分别通过锚具固定。
7.根据权利要求3所述的自带冠梁的拼装式混凝土板桩基坑支护结构，其特征在于：所述支护本体的上端沿长度方向并排设有若干道水平型钢支撑，所述水平型钢支撑与支护本体的宽度方向相平行，水平型钢支撑两端分别与位于其同侧的直线型冠梁的中部固联。
8.一种自带冠梁的拼装式混凝土板桩基坑支护结构的施工方法，其特征在于：包括采用如权利要求1～7任一项所述的自带冠梁的拼装式混凝土板桩基坑支护结构，包含如下步骤：
步骤S1：在工厂预先制作好预制直线型混凝土构件和转角型混凝土构件，直线型冠梁上预留孔道A，转角型冠梁的第一折边和第二折边分别预留孔道B，孔道A和孔道B用于后续预应力锚索张拉；
步骤S2：将预制直线型混凝土构件的直线型板桩和预制转角型混凝土构件的转角型板桩按预定位置依次打入基坑的地层中，预制直线型混凝土构件的直线型冠梁和预制转角型混凝土构件的转角型冠梁露出地表，相邻的直线型混凝土构件通过凸榫A和凹榫A相连，相邻的直线型混凝土构件与转角型混凝土构件通过凸榫A和凹榫B或者凹榫A和凸榫B相连，初步形成封闭的基坑竖向支护结构；
步骤S3：在位于同一侧的直线型冠梁上的孔道A和转角型冠梁上的孔道B之间贯穿钢绞线，钢绞线的两端部张拉后用锚具进行锁定，共同形成了预应力锚索，将各独立的冠梁连成一体；
步骤S4：沿基坑的长度方向布设若干道与基坑的短边方向相平行的水平型钢支撑，水平型钢支撑两端分别与位于其同侧的直线型冠梁的中部固联，形成了基坑的第一道水平支撑结构；
步骤S5：进行后续开挖工序。
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