CN115030183A - 一种桩墙咬合支护结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种桩墙咬合支护结构及其施工方法，该桩墙咬合支护结构包括多个咬合桩和地下连续墙，咬合桩和地下连续墙呈交替排列；咬合桩的内部具有桩钢筋笼，桩钢筋笼包括位于中部的矩形钢筋笼以及对称固定在所述矩形钢筋笼的一对相对侧壁上的弧形钢筋笼；咬合桩的两侧通过铣槽施工形成有内凹的槽口，地下连续墙通过槽口与咬合桩形成卯榫结构。本发明通过将桩钢筋笼设计为矩形钢筋笼和弧形钢筋笼组成的结构，可以有效地避免铣槽施工过程中因形成槽口导致桩钢筋笼遭遇切割破坏等现象的发生，能够保证桩钢筋笼具有良好完整性的前提下，使槽口具有足够的长度，增加咬合桩和地下连续墙之间的连接长度，提高支护结构的整体性和稳定性。
Description
技术领域
本发明属于基坑工程支护技术领域，涉及一种桩墙咬合支护结构及其施工方法。
背景技术
在基坑工程支护够中，地下连续墙支护结构是较为常用的支护结构之一。地下连续墙具有施工震动小、噪音低、墙身刚度大、整体性好、形式多样化的特点，在应用中适用于不同土质，且可用于逆作法施工，广泛应用于实际工程中，不仅具有防水、防渗、深基坑围护等功能，也可作为承受水平力的基础等优点，但因地下连续墙厚度难以满足超大开挖深度侧向抗力需求，在地下连续墙围护结构施工完成后，随逐层开挖工序施作植筋并进行二次浇筑，工序复杂且受混凝土养护龄期控制，存在施工工期长、造价高等问题。
在基坑工程中，桩基础支护结构是其重要组成形式之一。桩基础具有承载力高、沉降小、沉降速率慢、便于机械化施工等一系列优点。桩基础主要有圆形截面桩、矩形截面桩、异性桩三种类型。在同样用料的情况下，异形截面桩及矩形桩比传统圆形截面桩不仅因较大的桩周面积而具有更大的侧摩阻力，且因较大的截面惯性矩具有更好的抵抗水平荷载的能力，但目前由于圆形截面桩之间的咬合结构相邻混凝土排桩间部分圆周镶嵌形成具有良好防渗作用的整体连续防水、挡土围护结构，且限于现场施工技术现状，虽然圆形截面桩基础的抵抗水平荷载的能力相对较差，但是在实际中仍然通过增加桩径等形式提高水平抵抗能力后应用于实际工程中，这提高了支护体系建设的成本。
目前，关于地下连续墙和钻孔灌注桩的相关技术，大多采用支护结构主体施工完成后进行结构补强或防水，没有考虑选择主体结构在浇筑时同步完成，降低了支护结构施工效率；另外现有的支护结构没有综合利用地下连续墙和钻孔灌注桩各自的特点，缺少将地下连续墙和钻孔灌注桩结合在一起的相关技术。随着交通技术的不断发展，重大工程建设将对基础的建设环境及其几何尺寸往更大更深的要求发展，这对基坑工程的支护结构及施工方法提出了新的要求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种桩墙咬合支护结构及其施工方法，该桩墙咬合支护结构能够充分利用钻孔灌注桩和地下连续墙的结构特点，确保桩墙咬合接缝的有效性及结构的完整性，提出具有高防水性、稳定性好的桩-墙咬合复合支护结构体系，并为支护结构的施工提供了现场实施方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种桩墙咬合支护结构，包括多个咬合桩和地下连续墙，所述咬合桩和地下连续墙呈交替排列；所述咬合桩的内部具有桩钢筋笼，所述桩钢筋笼包括位于中部的矩形钢筋笼以及对称固定在所述矩形钢筋笼的一对相对侧壁上的弧形钢筋笼；所述矩形钢筋笼的横截面为矩形，所述弧形钢筋笼的横截面为弧形；所述咬合桩朝向地下连续墙的两个侧面通过铣槽施工形成有内凹的槽口，所述槽口的宽度与地下连续墙的宽度相适配，所述地下连续墙通过槽口与咬合桩形成卯榫结构。优选的，所述弧形钢筋笼的横截面所在弧形的弦长等于与其相接的矩形钢筋笼的边长。
本发明还提供了上述所述的桩墙咬合支护结构的施工方法，包括以下步骤：
(1)桩基放样后，埋设钢护筒，采用旋挖钻桩基成孔，完成桩孔施工；
(2)完成桩钢筋笼的加工并使其垂直下放，随后浇筑桩身混凝土，完成咬合桩的施工；进一步的，在桩钢筋笼的加工时，竖向主筋连接采用直螺纹机械接头连接；主筋接头应错开1m以上长度设置，每个断面接头数量不能超过50％。
(3)在咬合桩桩身混凝土处于末初凝状态下时，完成地下连续墙导沟、预制导墙、成槽以及泥浆制备的施工，然后根据施工要求划分槽段，进行槽体施工；优选的，槽段的划分共分为六个区域，分别为位于槽段中部的中部区域和位于中部区域两侧的槽口区域，所述槽口区域对应的位置为咬合桩侧部在铣槽施工前用于形成的槽口所在区域；所述中部区域包括位于上层的第一区域、位于第一区域下方中部的预留土层区域以及位于第一区域下方且分别位于预留土层区域两侧的第二区域和第三区域；槽段开挖过程中，按照第一区域、第二区域、第三区域、预留土层区域和槽口区域的顺序依次开挖成槽。为防止在施工中个别槽段接缝出现薄弱环节，槽体施工完成后通过槽体声测和基坑开挖前的抽水试验确定是否对部分槽体接头采取接缝补强措施。具体为采用高喷注浆方法对接缝进行处理，即在墙体接缝外侧30～40cm处钻一个高喷孔，而后进行二重管法高压旋喷注浆，高喷补强技术比地下连续墙补强具有施工方便，不需要开挖即可完成。
(4)完成地下连续墙钢筋笼的下放，并浇筑混凝土完成地下连续墙的施工。
上述施工过程中，钢筋笼的垂直度是桩墙咬合施工顺利实施的一个重要指标，否则会对后期桩-墙结构的受力产生影响。本发明提出了两种方法对桩墙施工的垂直度进行控制，具体为：
(1)桩钢筋笼垂直度控制方法
为确保钢筋笼下放的垂直度，本发明提出两种实施方法，如下：
方法1：限位块法
在桩钢筋笼的下放过程中，采用限位块法保证桩钢筋笼下放的垂直度，具体步骤如下：在桩孔成型之后，在钢护筒的上部对称安装结构相同的一对限位块，其高度为3-5m，两个限位块的相对面为竖直平面，两个竖直平面之间的距离与矩形钢筋笼的尺寸相适配，矩形钢筋笼沿着两个限位块之间的区域进行下方；通过限位块对桩钢筋笼的限位作用以确保在下放过程中桩钢筋笼满足垂直度控制要求；桩钢筋笼下放完成后拆除限位块即可。
方法2：外包层法
在桩钢筋笼的下放过程中，采用外包层法保证桩钢筋笼下放的垂直度，具体步骤如下：在桩钢筋笼的外周侧包覆形成纤维层，使纤维层的外周轮廓与桩孔的内径相适配；从而通过纤维层的限位作用使桩钢筋笼垂直下方。
(2)连续墙钢筋笼垂直度控制方法
地下连续墙钢筋笼下放垂直度的控制方法为限位块法，具体实施方法参照桩钢筋笼下放限位块法。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明通过将桩钢筋笼设计为矩形钢筋笼和弧形钢筋笼组成的结构，可以有效地避免铣槽施工过程中因形成槽口导致桩钢筋笼遭遇切割破坏等现象的发生，能够保证桩钢筋笼具有良好完整性的前提下，使槽口具有足够的长度，增加咬合桩和地下连续墙之间的连接长度；此外，地下连续墙通过槽口与咬合桩形成卯榫结构，使桩基础与地连墙基础之间互相结合、互相支撑，保证了桩基础与地连墙之间的弯矩、剪力传递，提高了桩墙咬合的连接节点强度及其协同作用，增强了桩墙结构咬合支护体系的整体性。本发明提供的桩墙咬合支护结构具有高防水性、稳定性好的优点。
(2)本发明提供的桩墙咬合支护结构施工方法，解决桩墙不同步施工连接缝咬合问题，提高了支护体系的施工效率，同时也确保支护体系的可靠性；施工过程中，通过对钢筋笼的垂直度控制，确保桩墙咬合接缝的有效性及结构的完整性，确保桩墙咬合施工的顺利进行，为支护结构的施工提供了现场实施方法。
附图说明
图1为本发明提供的桩墙咬合支护结构的结构示意图；
图2为咬合桩与地下连续墙连接结构的横截面剖面图；
图3为图2中咬合桩的横截面剖面图；
图4为现有技术中咬合桩与地下连续墙的连接形式；
图5为采用限位块法时桩钢筋笼的下放过程示意图；
图6为外包层法时桩钢筋笼的下放过程示意图；
图7为地下连续墙槽段划分的示意图；
附图标记：1-咬合桩，10-桩钢筋笼，101-矩形钢筋笼，102-弧形钢筋笼，2-地下连续墙，3-槽口，4-桩孔，5-限位块，6-纤维层，I-第一区域，II-第二区域，III-第三区域，IV-预留土层区域，V-槽口区域。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作更进一步的说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为本发明的限制。本发明中所述“第一”、“第二”、“第三”等不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参考图1至图3，一种桩墙咬合支护结构，包括多个咬合桩1和地下连续墙2，咬合桩1和地下连续墙2呈圆周交替排列；咬合桩1的内部具有桩钢筋笼10，桩钢筋笼10包括位于中部的矩形钢筋笼101以及对称固定在矩形钢筋笼的一对相对侧壁上的弧形钢筋笼102；矩形钢筋笼101的横截面为矩形，弧形钢筋笼102的横截面为弧形；进一步的，弧形钢筋笼102的横截面所在弧形的弦长等于与其相接的矩形钢筋笼的边长。咬合桩1朝向地下连续墙2的两个侧面通过铣槽施工形成有内凹的槽口3，槽口3的宽度与地下连续墙2的宽度相适配，地下连续墙2通过槽口3与咬合桩1形成卯榫结构。
目前钻孔灌注桩所使用的钢筋笼根据桩孔尺寸均设计为圆形截面，如图4所示，本工程中为确保桩墙咬合过程中铣槽施工的顺利实施，将桩钢筋笼截面设计为圆形+弧形的复合截面，从而有效地避免了铣槽过程中存在的诸如连接段距离短、铣槽过程中钢筋笼遭遇切割破坏等现象的发生。
本发明还提供了上述所述的桩墙咬合支护结构的施工方法，包括以下步骤：
依据施工计划对准备开孔的桩基孔位四周进行预处理，去除浮土，平整场地。桩基放样后，埋设钢护筒。对比本项目岩层信息，设置使用旋挖钻施工的孔位护筒埋深为4米，桩顶标高为+2.000m，平台标高为+5.000m，加上超灌80cm，混凝土灌入护筒内的深度最大为1.8米，采用180t履带吊可以提起。钢护筒埋设完成后在护筒背后与土体空隙内灌入C20混凝土用以固定护筒，并在地面连接处顺着护筒边铺设一圈50cm宽的环形混凝土垫层作为硬化，辅助下笼过程中放置台架。
根据所钻地层不同分为可用于风化基岩钻进的截齿式环状钻头及用于硬质基岩钻进的牙轮环状筒式钻头，先用Φ1.5m钻头钻进至孔深，然后用Φ2m钻头跟进，再用Φ2.8m钻头，最后用Φ3.5m钻头跟进，完成桩孔施工；为严格控制成孔垂直度，严格按照标准埋设钢护筒，主要为准确放样，保证钢护筒顶面位置偏差≤5cm，护筒斜度≤1％；钻机就位后精准对点，埋护筒时通过不同的外放引桩进行交汇控制，埋设完成后重新复核护筒中心点是否与桩心一致，每钻进1-2m要检查一次垂直度。
在钢筋笼加工时，竖向主筋连接采用直螺纹机械接头连接。主筋接头应错开1m以上长度设置，每个断面接头数量不能超过50％。由于钢筋笼接长时，钢筋不能转动，需通过转动套筒连接钢筋，考虑到现场整体对位困难，所以直螺纹套筒采用加长型，下放钢筋笼时需要严格控制钢筋笼的垂直度，桩钢筋笼下放后浇筑桩身混凝土，完成咬合桩的施工。其中：为确保桩钢筋笼下放的垂直度，本发明提出两种实施方法，如下：
方法1：限位块法
参考图5，在桩钢筋笼的下放过程中，采用限位块法保证桩钢筋笼下放的垂直度，具体步骤如下：在桩孔成型之后，在钢护筒的上部对称安装结构相同深度为4m的一对限位块6，两个限位块的相对面为竖直平面，两个竖直平面之间的距离与矩形钢筋笼的尺寸相适配，矩形钢筋笼沿着两个限位块之间的区域进行下方；通过限位块对桩钢筋笼的限位作用以确保在下放过程中桩钢筋笼满足垂直度控制要求；桩钢筋笼下放完成后拆除限位块即可。
方法2：外包层法
参考图6，在桩钢筋笼的下放过程中，采用外包层法保证桩钢筋笼下放的垂直度，具体步骤如下：在桩钢筋笼10的外周侧包覆形成纤维层6，使纤维层的外周轮廓与桩孔的内径相适配；从而通过纤维层的限位作用使桩钢筋笼垂直下方。
在咬合桩桩身混凝土处于末初凝状态下时，完成地下连续墙导沟、预制导墙、成槽以及泥浆制备的施工，然后根据施工要求划分槽段，进行槽体施工；参考图7，优选的，槽段的划分共分为六个区域，分别为位于槽段中部的中部区域和位于中部区域两侧的槽口区域(V)，槽口区域(V)对应的位置为咬合桩侧部在铣槽施工前用于形成的槽口所在区域；所述中部区域包括位于上层的第一区域(I)、位于第一区域(I)下方中部的预留土层区域(IV)以及位于第一区域(I)下方且分别位于预留土层区域(IV)两侧的第二区域(II)和第三区域(III)；槽段开挖过程中，首先对第一区域I进行开挖成槽，原因在于第一区域I深度范围内有槽壁稳定装置，同时也能确保成槽挖孔深度；其次对第二区域(II)、第三区域(III)进行开挖，保留单幅连续墙的中心出土体即预留土层区域IV，这个主要是为了保证洗槽机在连续墙开挖成槽时对槽口区域V进行开挖时，避免由于两侧桩身强度不一，而造成铣槽机出现偏移的现象。预留土层区域IV内预留的土层对铣槽机在成槽的过程中起到了导向的作用。另外一个就是，在下面入岩的时候，洗槽机有预留土层的洗轮导向，同样能避免铣槽机的偏移，保证地下连续墙成槽的精度。
成槽完成后进行地下连续墙钢筋笼的下放，并浇筑混凝土完成地下连续墙的施工。地下连续墙钢筋笼下放垂直度的控制方法为限位块法，具体实施方法参照桩钢筋笼下放限位块法。传统地下连续墙施工中，需要提前浇筑素混凝土导墙。本方案中由于先行施工的灌注桩，难以精准施作浇筑素混凝土导墙。基于限位块法施工垂直度控制工艺，可预制地下连续墙素混凝土导墙，单幅地下连续墙施工过程可以起到精准控制，导墙易安装与拆卸，提高施工效率。通过上述进行咬合桩与地下连续墙施工，形成桩墙咬合支护结构支护体系的俯视图如图1所示。本发明提供的桩墙咬合支护结构施工方法，解决桩墙不同步施工连接缝咬合问题，提高了支护体系的施工效率，同时也确保支护体系的可靠性；
显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (8)
1.一种桩墙咬合支护结构，其特征在于：包括多个咬合桩和地下连续墙，所述咬合桩和地下连续墙呈交替排列；所述咬合桩的内部具有桩钢筋笼，所述桩钢筋笼包括位于中部的矩形钢筋笼以及对称固定在所述矩形钢筋笼的一对相对侧壁上的弧形钢筋笼；所述矩形钢筋笼的横截面为矩形，所述弧形钢筋笼的横截面为弧形；所述咬合桩朝向地下连续墙的两个侧面通过铣槽施工形成有内凹的槽口，所述槽口的宽度与地下连续墙的宽度相适配，所述地下连续墙通过槽口与咬合桩形成卯榫结构。
2.根据权利要求1所述的桩墙咬合支护结构，其特征在于：所述弧形钢筋笼的横截面所在弧形的弦长等于与其相接的矩形钢筋笼的边长。
3.如权利要求1或2所述的桩墙咬合支护结构的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)桩基放样后，埋设钢护筒，采用旋挖钻桩基成孔，完成桩孔施工；
(2)完成桩钢筋笼的加工和下放，随后浇筑桩身混凝土，完成咬合桩的施工；
(3)在咬合桩桩身混凝土处于末初凝状态下时，完成地下连续墙导沟、预制导墙、成槽以及泥浆制备的施工，然后根据施工要求划分槽段，进行槽体施工；
(4)完成地下连续墙钢筋笼的下放，并浇筑混凝土完成地下连续墙的施工。
4.根据权利要求3所述的桩墙咬合支护结构的施工方法，其特征在于：步骤(2)中，在桩钢筋笼的下放过程中，采用限位块法保证桩钢筋笼下放的垂直度，具体步骤如下：在桩孔成型之后，在钢护筒的上部对称安装结构相同的一对限位块，两个限位块的相对面为竖直平面，两个竖直平面之间的距离与矩形钢筋笼的尺寸相适配，矩形钢筋笼沿着两个限位块之间的区域进行下方；通过限位块对桩钢筋笼的限位作用以确保在下放过程中桩钢筋笼满足垂直度控制要求；桩钢筋笼下放完成后拆除限位块即可。
5.根据权利要求4所述的桩墙咬合支护结构的施工方法，其特征在于：所述限位块的高度为3-5m。
6.根据权利要求3所述的桩墙咬合支护结构的施工方法，其特征在于：步骤(2)中，在桩钢筋笼的下放过程中，采用外包层法保证桩钢筋笼下放的垂直度，具体步骤如下：在桩钢筋笼的外周侧包覆形成纤维层，使纤维层的外周轮廓与桩孔的内径相适配；从而通过纤维层的限位作用使桩钢筋笼垂直下方。
7.根据权利要求3所述的桩墙咬合支护结构的施工方法，其特征在于：步骤(3)中，槽段的划分共分为六个区域，分别为位于槽段中部的中部区域和位于中部区域两侧的槽口区域(V)，所述槽口区域(V)对应的位置为咬合桩侧部在铣槽施工前用于形成的槽口所在区域；所述中部区域包括位于上层的第一区域(I)、位于第一区域(I)下方中部的预留土层区域(IV)以及位于第一区域(I)下方且分别位于预留土层区域(IV)两侧的第二区域(II)和第三区域(III)；槽段开挖过程中，按照第一区域(1)、第二区域(II)、第三区域(III)、预留土层区域(IV)和槽口区域(V)的顺序依次开挖成槽。
8.根据权利要求3所述的桩墙咬合支护结构的施工方法，其特征在于：为防止在施工中个别槽段接缝出现薄弱环节，槽体施工完成后通过槽体声测和基坑开挖前的抽水试验确定是否对部分槽体接头采取接缝补强措施。
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| CN202210748379.9A Active CN115030183B (zh) | 2022-06-29 | 2022-06-29 | 一种桩墙咬合支护结构及其施工方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116732970A (zh) * | 2023-08-14 | 2023-09-12 | 上海建工集团股份有限公司 | 一种预制薄钢桩拼装层叠式地下围护结构及方法 |
| WO2024145983A1 (zh) * | 2023-01-03 | 2024-07-11 | 中交路桥建设有限公司 | 一种采用桩柱式节点的网格状地下连续墙施工方法 |
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2022
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