一种复合钢管桩基坑支护结构及其施工方法与流程

本发明属于基坑支护技术领域，尤其涉及一种复合钢管桩基坑支护结构及其施工方法。

背景技术：

随着基础建设的快速发展，城市用地紧张，建筑物必然朝着“越高越深”发展，建筑物“越深”伴随着产生的基坑也越复杂。同时基坑由于受到周边建筑物以及地下结构等复杂环境因素影响，基坑施工空间也越来越小，这就要求支护结构需严格控制施工区域

基坑施工中，为保证基坑周边环境安全性，须对基坑采取支护加固措施。目前，在支护结构施工区域不受限制的前提下，大多采用排桩复合预应力锚索(杆)支护型式；但是在支护结构施工区域受限的情况下，钢管桩复合预应力锚索(杆)支护型式成为优先选择方式。

在支护结构施工区域受限且基坑周围环境复杂的情况下，不可避免会在紧邻基坑四周产生较大的外部荷载，但传统钢管桩复合预应力锚索(杆)支护型式受到基坑深度较深、外部荷载较大的影响，使得基坑抗侧力不满足相关规范要求。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种复合钢管桩基坑支护结构及其施工方法。

本发明是这样实现的，一种复合钢管桩基坑支护结构，该结构包括竖直且线性排列的若干钢管桩，钢管桩底部打入土层，管内浇筑自密实的混凝土，且各钢管桩顶部浇筑冠梁形成整体结构，所浇筑的冠梁在钢管桩靠基坑坑内的方向侧设有预留位置；在各钢管桩所围成的支护范围内逐层开挖基坑的过程中，对应每次新开挖的土层，在所述冠梁的预留位置处开始逐段浇筑出若干竖直排列的方形肋柱；其中，每完成一段方形肋柱的浇筑后，在该段方形肋柱上且靠基坑坑内方向侧设置横向放置的腰梁，各所述腰梁上设有若干腰梁锚孔，各所述腰梁锚孔内穿入一锚索或锚杆，施工锚索或锚杆，并利用锚具紧固锚索或锚杆及腰梁于方形肋柱上。

优选地，所述冠梁上也设有若干冠梁锚孔；各所述冠梁锚孔内穿入一锚索或锚杆，施工锚索或锚杆并配合锚具紧固。

优选地，一方形肋柱对应紧密贴靠在一钢管桩上，且两相邻方形肋柱之间设有两钢管桩。

优选地，所述方形肋柱侧面设有用于嵌入钢管桩的凹槽；沿所述方形肋柱的直线边缘均匀布置纵向受力筋，各纵向受力筋通过环形箍筋固定，该环形箍筋两端位于所述凹槽两相对侧且分别对接延长的斜线段箍筋，两斜线段箍筋的端部固定在与所述凹槽正对方向边缘的一纵向受力筋上，两斜线段箍筋与一靠近凹槽位置处的直线箍筋的中部交叉，该直线箍筋与两斜线段在各交叉位点处分别配合一纵向受力筋紧固，该直线箍筋两端分别固定在方形肋柱两相对直线边缘的纵向受力筋上。

优选地，两相邻所述钢管桩的间距不大于500mm，所述方形肋柱底部嵌入基坑底部土层的深度不小于500mm。

本发明进一步公开了一种复合钢管桩基坑支护结构的施工方法，该方法包括以下步骤：

(1)将竖直且线性排列的若干钢管桩按设计要求打入土层，管内浇筑自密实混凝土，该钢管桩贴紧在基坑开挖边线；

(2)将钢管桩顶部施工冠梁，将钢管桩顶部与冠梁内部钢筋连接形成整体骨架，并且冠梁在钢管桩靠基坑坑内的方向侧设有预留位置；

(3)冠梁上均布有若干冠梁锚孔；各所述冠梁锚孔内穿入一锚索或锚杆，施工锚索或锚杆并配合锚具紧固；

(4)在各钢管桩所围成的支护范围内开挖基坑，在由上至下每开挖一层土体后，以续接的方式在所述冠梁的预留位置处开始逐段浇筑出方形肋柱；其中，开挖一层土体后，在对应该土层的方形肋柱的浇筑段处施工腰梁以及锚索或锚杆，腰梁横向设置且均布有若干腰梁锚孔，各所述腰梁锚孔内穿入一锚索或锚杆，施工锚索或锚杆，并利用锚具紧固锚索或锚杆及腰梁于方形肋柱上。

相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：本发明通过在基坑支护加固过程中，打入钢管桩、施工冠梁并预留方形肋柱位置、施工方形肋柱，施工腰梁及锚索或锚杆，重复步骤直至到达设计底部，进而达成基坑支护加固的目的，能有效提高基坑支护结构的抗侧力性能，保证基坑的正常使用寿命，既安全又降低工程造价，简化工艺，技术简单，占用施工区域小，便于应用及推广。

附图说明

图1是本发明复合钢管桩基坑支护结构的正面结构示意图；

图2是本发明复合钢管桩基坑支护结构的侧面结构示意图；

图3是本发明支护结构中方形肋柱内的布筋示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1～3所示，其中，图1是本发明复合钢管桩基坑支护结构的正面结构示意图；图2是本发明复合钢管桩基坑支护结构的侧面结构示意图；图3是本发明支护结构中方形肋柱内的布筋示意图。

一种复合钢管桩基坑支护结构，该结构包括竖直且线性排列的若干钢管桩1，钢管桩1底部打入土层2，管内浇筑自密实的混凝土，且各钢管桩1顶部浇筑冠梁3形成整体结构，所浇筑的冠梁3在钢管桩1靠基坑坑内的方向侧设有预留位置；在各钢管桩1所围成的支护范围内逐层开挖基坑的过程中，对应每次新开挖的土层2，在所述冠梁3的预留位置处开始逐段浇筑出若干竖直排列的方形肋柱4；其中，每完成一段方形肋柱4的浇筑后，在该段方形肋柱4上且靠基坑坑内方向侧设置横向放置的腰梁5，各所述腰梁5上设有若干腰梁锚孔6，各所述腰梁锚孔6内穿入一锚索或锚杆7，施工锚索或锚杆7，并利用锚具(图中省略标号)紧固锚索或锚杆7及腰梁5于方形肋柱4上。

在本发明实施例中，为确保结构在初始施工时的稳定性，所述冠梁3上也设有若干冠梁锚孔8；各所述冠梁锚孔8内穿入一锚索或锚杆7，施工锚索或锚杆7并配合锚具紧固。可以理解的是，锚索或锚杆7在基坑坑侧土体内施工的过程为，向基坑坑侧土体内钻孔，成孔后将锚索或锚杆7放入成孔中，并按设计要求进行注浆，待注浆体强度达到设计要求后，利用锚具在腰梁锚孔6或冠梁锚孔8位置处紧固锚索或锚杆7。

在本发明实施例中，从结构的最优稳定性、支护强度等因素考虑，具体的，一方形肋柱4对应紧密贴靠在一钢管桩1上，且两相邻方形肋柱4之间设有两钢管桩1。

在本发明实施例中，考虑到方形肋柱4为侧向受力构件，为保证整个方形肋柱4的受力整体性，具体的，所述方形肋柱4侧面设有用于嵌入钢管桩1的凹槽4-1；沿所述方形肋柱4的直线边缘均匀布置纵向受力筋4-2，各纵向受力筋4-2通过环形箍筋4-3固定，该环形箍筋4-3两端位于所述凹槽4-1两相对侧且分别对接延长的斜线段箍筋4-4，两斜线段箍筋4-4的端部固定在与所述凹槽4-1正对方向边缘的一纵向受力筋4-2上，两斜线段箍筋4-4与一靠近凹槽4-1位置处的直线箍筋4-5的中部交叉，该直线箍筋4-5与两斜线段在各交叉位点处分别配合一纵向受力筋4-2紧固，该直线箍筋4-5两端分别固定在方形肋柱4两相对直线边缘的纵向受力筋4-2上。方形肋柱4的布筋和结构设计，能使方形肋柱4的受力位置集中在方形肋柱4凹槽4-1侧处，能极大增强方形肋柱4的受力强度，增加支护结构的整体稳定性。

在本发明实施例中，沿待开挖的基坑边线向土层2打入各钢管桩1后，再对钢管桩1内浇筑自密实的混凝土以及各钢管桩1顶部浇筑冠梁3形成整体结构，在此基础上，对基坑进行开挖，并且每开挖设定深度的土层2后，完成支护施工，包括对该土层2对应长度的该段方形肋柱4的施工、腰梁5及锚索或锚杆7的施工，重复该过程，直至方形肋柱4完成从冠梁3到基坑底部设计深度的施工以及腰梁5与锚索或锚杆7的施工，进而达成基坑支护加固的目的。

为便于对本发明支护结构的准确理解，结合本发明实施例所公开的复合钢管桩1基坑支护结构的施工方法进行说明。

本发明复合钢管桩基坑支护结构的施工方法包括以下步骤：

(1)将竖直且线性排列的若干钢管桩1按设计要求打入土层2，管内浇筑自密实混凝土，该钢管桩1贴紧在基坑开挖边线；

(2)将钢管桩1顶部施工冠梁3，将钢管桩1顶部与冠梁3内部钢筋连接形成整体骨架，并且冠梁3在钢管桩1靠基坑坑内的方向侧设有预留位置；

(3)冠梁3上均布有若干冠梁锚孔8；各所述冠梁锚孔8内穿入一锚索或锚杆7，施工锚索或锚杆7并配合锚具紧固；

(4)在各钢管桩1所围成的支护范围内开挖基坑，在由上至下每开挖一层土体后，以续接的方式在所述冠梁3的预留位置处开始逐段浇筑出方形肋柱4；其中，开挖一层土体后，在对应该土层2的方形肋柱4的浇筑段处施工腰梁5以及锚索或锚杆7，腰梁5横向设置且均布有若干腰梁锚孔6，各所述腰梁锚孔6内穿入一锚索或锚杆7，施工锚索或锚杆7，并利用锚具紧固锚索或锚杆7及腰梁5于方形肋柱4上。

本发明正是通过这种方式能有效提高基坑支护结构的抗侧力性能，保证基坑的正常使用寿命，既安全又降低工程造价，简化工艺，技术简单，占用施工区域小，便于应用及推广。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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