本發(fā)明屬于土木工程基坑支護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于臨近既有地下結(jié)構(gòu)的基坑樁錨支護(hù)體系及其施工方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著城市建設(shè)進(jìn)程的加快，土地資源日益緊張，地面、地下可利用空間越來(lái)越少，很多擬建建筑見(jiàn)縫插針，被迫在既有建筑旁并且距離既有建筑很近處進(jìn)行修建，所以在充分利用土地的同時(shí)亦引發(fā)以下諸多問(wèn)題：

1、由于新開(kāi)工的建筑基坑緊鄰既有建筑，導(dǎo)致新建建筑基坑的邊坡支護(hù)方法很難選取，既不能采取放坡開(kāi)挖，又不能使用土釘墻支護(hù)、樁錨支護(hù)。

2、如果采取傳統(tǒng)的樁(墻)錨支護(hù)，由于坑后土體空間的限制(因既有建筑基礎(chǔ)的限制，或臨近建筑物有地下室，坑后土體寬度有限)，所以錨桿角度較大，支護(hù)效果較差，并且有的基坑根本無(wú)法施工錨桿。此種情況下，采用內(nèi)支撐雖然方案上可行，但其實(shí)施成本較高，工序繁雜、施工工期較長(zhǎng)，對(duì)土方開(kāi)挖和結(jié)構(gòu)主體施工影響嚴(yán)重。

3、有些基坑施工環(huán)境為上方具有較厚雜填土，同時(shí)又臨近既有地下結(jié)構(gòu)，如采用傳統(tǒng)樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)，則需增大樁長(zhǎng)度，施工成本過(guò)大，同時(shí)錨索又無(wú)法錨固于穩(wěn)定地層。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述傳統(tǒng)的樁(墻)錨支護(hù)受坑后土體寬度有限，錨索角度大，支護(hù)效果不佳，并且有的基坑根本無(wú)法施工錨索，造成基坑變形過(guò)大或施工困難或無(wú)法錨定等問(wèn)題，本發(fā)明要找到一種既能克服外界空間的限制，又具有較好的支護(hù)效果、且工程材料消耗相對(duì)較小、施工成本相對(duì)較低、施工工期相對(duì)較短、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性相對(duì)較高的用于臨近既有地下結(jié)構(gòu)的基坑樁錨支護(hù)體系及其施工方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：用于臨近既有地下結(jié)構(gòu)的基坑樁錨支護(hù)體系，包括前排鋼管樁、后排鋼管樁、后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿、前排樁冠梁、后排樁冠梁、橫向連接鋼筋、前排錨具、后排錨具、墊塊、斜鐵、前排預(yù)應(yīng)力錨桿和腰梁；

所述的前排鋼管樁有多根、設(shè)置在基坑坑壁處，所述的后排鋼管樁有多根、設(shè)置在基坑坑壁與既有地下結(jié)構(gòu)之間，所述的后排鋼管樁與前排鋼管樁的連線相互平行；

所述的前排鋼管樁頂部均與前排樁冠梁連接，所述的后排鋼管樁頂部均與后排樁冠梁連接，所述的前排樁冠梁與后排樁冠梁通過(guò)橫向連接鋼筋連接；所述的前排鋼管樁腰部均與腰梁連接；

所述的前排預(yù)應(yīng)力錨桿安裝在相鄰的兩根前排鋼管樁之間的腰梁上，前排預(yù)應(yīng)力錨桿的外端與前排錨具固定，在前排錨具與腰梁之間設(shè)置斜鐵和墊塊，前排預(yù)應(yīng)力錨桿的內(nèi)端插入基坑坑壁內(nèi)，前排預(yù)應(yīng)力錨桿的軸線與水平面之間具有15°～25°的夾角；

所述的后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿通過(guò)后排鋼管樁頂部插入基坑坑壁內(nèi)，后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿的外端與后排錨具固定。

進(jìn)一步地，所述的前排預(yù)應(yīng)力錨桿的軸線與后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿的軸線不在同一個(gè)平面內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述的后排鋼管樁與前排鋼管樁沿基坑坑壁水平方向交叉設(shè)置。

進(jìn)一步地，所述的后排鋼管樁沿基坑坑壁水平方向的位置位于兩個(gè)前排鋼管樁之間的中心位置。

進(jìn)一步地，所述的前排預(yù)應(yīng)力錨桿安裝在兩個(gè)前排鋼管樁之間的中心位置的腰梁上。

進(jìn)一步地，所述的后排鋼管樁長(zhǎng)度為1～2m，后排鋼管樁連線與前排鋼管樁連線的距離大于1.5m。

進(jìn)一步地，所述的前排樁冠梁與后排樁冠梁均采用槽鋼，槽鋼開(kāi)口向下，槽鋼寬度為前排鋼管樁直徑的110％。

進(jìn)一步地，所述的后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿與前排預(yù)應(yīng)力錨桿的桿體材料為鋼絞線、鋼筋或鋼絲束。

用于臨近既有地下結(jié)構(gòu)的基坑樁錨支護(hù)體系的施工方法，包括以下步驟：

A、施工前準(zhǔn)備

清理場(chǎng)地，挖除表面松動(dòng)土層，對(duì)樁孔進(jìn)行測(cè)量定位、放樣。前后排樁位呈梅花形布置，所述的后排鋼管樁樁位沿基坑坑壁水平方向的位置位于兩個(gè)前排鋼管樁樁位之間的中心位置，前后排樁間距不小于1.5m。

B、鋼管樁施工

按照步驟A確定好的樁位施做前排鋼管樁和后排鋼管樁：架設(shè)樁機(jī)安裝樁機(jī)移動(dòng)到位、吊樁、插樁、錘擊下沉、接樁、錘擊至設(shè)計(jì)深度、沉樁完成、鋼管樁內(nèi)灌注混凝土。

C、安裝前排樁冠梁

前排樁冠梁采用槽鋼，槽鋼開(kāi)口向下，槽鋼寬度為前排鋼管樁直徑的110％。

D、安裝后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿

后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿的桿體材料為鋼絞線、鋼筋或鋼絲束，后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿注漿完畢安裝后排樁冠梁，后排樁冠梁采用槽鋼，所用槽鋼頂部預(yù)制用于后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿穿過(guò)的孔洞，槽鋼開(kāi)口向下，槽鋼寬度為后排鋼管樁直徑的110％，待后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿注漿養(yǎng)護(hù)至設(shè)計(jì)強(qiáng)度對(duì)后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿進(jìn)行張拉鎖定。

E、連接前后排冠梁

前排樁冠梁和后排樁冠梁間采用橫向連接鋼筋焊接連接，橫向連接鋼筋沿基坑坑壁水平方向呈W形分布。

F、開(kāi)挖基坑

待具備基坑開(kāi)挖條件后沿前排鋼管樁豎向進(jìn)行基坑開(kāi)挖，開(kāi)挖至錨桿設(shè)計(jì)深度下方，進(jìn)行前排預(yù)應(yīng)力錨桿及腰梁的施工；所述前排預(yù)應(yīng)力錨桿在設(shè)計(jì)深度應(yīng)偏離相鄰兩個(gè)前排鋼管樁樁間的中心位置18-22cm，避免與后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿交叉破壞后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿的注漿。

G、結(jié)束

待步驟F中安設(shè)的前排預(yù)應(yīng)力錨桿養(yǎng)護(hù)至設(shè)計(jì)強(qiáng)度，繼續(xù)向下開(kāi)挖基坑至設(shè)計(jì)深度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明依靠后排鋼管樁內(nèi)設(shè)置的豎向預(yù)應(yīng)力錨桿，可大幅度減小地下空間的占用，充分利用建筑紅線以內(nèi)有限的地面和空間，發(fā)揮投資效益，適用于周?chē)o鄰的既有建筑物和重要交通道路。當(dāng)附近有重要建筑物或管線時(shí)，可通過(guò)增大鋼管樁截面直徑或增加預(yù)應(yīng)力錨桿數(shù)量或增加預(yù)應(yīng)力錨桿錨固長(zhǎng)度確?；硬怀霈F(xiàn)位移過(guò)大的情況。

2、本發(fā)明適用于基坑緊鄰既有建筑物結(jié)構(gòu)，且既有建筑物下方常常伴有地下結(jié)構(gòu)，同時(shí)基坑土質(zhì)條件差，上層以雜填土為主，下層為風(fēng)化巖層，豎向預(yù)應(yīng)力錨桿錨固于穩(wěn)定地層，可以大大節(jié)省后排鋼管樁用量，同時(shí)提供良好錨固力，前排鋼管樁的預(yù)應(yīng)力錨桿錨固與穩(wěn)定巖層，即可以提供錨固力，同時(shí)增加整體結(jié)構(gòu)抗傾覆性。

3、本發(fā)明后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿與設(shè)置在前排鋼管樁的預(yù)應(yīng)力錨桿有效地增大了支護(hù)結(jié)構(gòu)的抗傾覆安全系數(shù)，并且可適當(dāng)減小前排樁的嵌固深度及后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿的錨固長(zhǎng)度，降低了施工成本，縮短了施工工期。

4、本發(fā)明采用鋼管樁、錨桿組合支護(hù)，其后排采用短鋼管樁形式，節(jié)省了大量鋼材，比采用灌注樁降低成本，有效的降低了工程的造價(jià)、比采用灌注樁施工工期短，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)成效。鋼管樁結(jié)合錨桿支護(hù)保證基坑不會(huì)出現(xiàn)大的沉降和滑坡。

5、本發(fā)明采用鋼管樁代替灌注樁進(jìn)行支護(hù)，解決灌注樁設(shè)備占用場(chǎng)地、污染環(huán)境的特點(diǎn)，施工便捷，工藝簡(jiǎn)單，可有效提高工效，質(zhì)量可控，基坑工程風(fēng)險(xiǎn)大幅降低。

6、本發(fā)明采用槽鋼冠梁，通過(guò)將橫向連接鋼筋焊接在前后冠梁之上，取代了傳統(tǒng)的鋼筋混凝土冠梁，避免了鋼筋混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，有效提高了施工進(jìn)度。

7、本發(fā)明充分利用發(fā)揮預(yù)應(yīng)力錨索可張拉優(yōu)勢(shì)，控制變形，增強(qiáng)支護(hù)效果。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明立面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明設(shè)置在前排鋼管樁的預(yù)應(yīng)力錨桿施工位置示意圖。

圖3為本發(fā)明平面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明前排鋼管樁與后排鋼管樁連接示意圖。

圖5為本發(fā)明錨索內(nèi)置于后排鋼管樁內(nèi)示意圖

圖6為為本發(fā)明預(yù)應(yīng)力錨桿立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、前排鋼管樁，2、后排鋼管樁，3、后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿，4、前排樁冠梁，5、后排樁冠梁，6、橫向連接鋼筋，7、前排錨具，8、墊塊，9、斜鐵，10、前排預(yù)應(yīng)力錨桿，11、腰梁，12、后排錨具。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步地說(shuō)明。如圖1-6所示用于臨近既有地下結(jié)構(gòu)的基坑樁錨支護(hù)體系，包括前排鋼管樁1、后排鋼管樁2、后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿3、前排樁冠梁4、后排樁冠梁5、橫向連接鋼筋6、前排錨具7、后排錨具12、墊塊8、斜鐵9、前排預(yù)應(yīng)力錨桿10和腰梁11；

所述的前排鋼管樁1有多根、設(shè)置在基坑坑壁處，所述的后排鋼管樁2有多根、設(shè)置在基坑坑壁與既有地下結(jié)構(gòu)之間，所述的后排鋼管樁2與前排鋼管樁1的連線相互平行；

所述的前排鋼管樁1頂部均與前排樁冠梁4連接，所述的后排鋼管樁2頂部均與后排樁冠梁5連接，所述的前排樁冠梁4與后排樁冠梁5通過(guò)橫向連接鋼筋6連接；所述的前排鋼管樁1腰部均與腰梁11連接；

所述的前排預(yù)應(yīng)力錨桿10安裝在相鄰的兩根前排鋼管樁1之間的腰梁11上，前排預(yù)應(yīng)力錨桿10的外端與前排錨具7固定，在前排錨具7與腰梁11之間設(shè)置斜鐵9和墊塊8，前排預(yù)應(yīng)力錨桿10的內(nèi)端插入基坑坑壁內(nèi)，前排預(yù)應(yīng)力錨桿10的軸線與水平面之間具有15°～25°的夾角；

所述的后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿3通過(guò)后排鋼管樁2頂部插入基坑坑壁內(nèi)，后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿3的外端與后排錨具12固定。

進(jìn)一步地，所述的前排預(yù)應(yīng)力錨桿10的軸線與后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿3的軸線不在同一個(gè)平面內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述的后排鋼管樁2與前排鋼管樁1沿基坑坑壁水平方向交叉設(shè)置。

進(jìn)一步地，所述的后排鋼管樁2沿基坑坑壁水平方向的位置位于兩個(gè)前排鋼管樁1之間的中心位置。

進(jìn)一步地，所述的前排預(yù)應(yīng)力錨桿10安裝在兩個(gè)前排鋼管樁1之間的中心位置的腰梁11上。

進(jìn)一步地，所述的后排鋼管樁2長(zhǎng)度為1～2m，后排鋼管樁2連線與前排鋼管樁1連線的距離大于1.5m。

進(jìn)一步地，所述的前排樁冠梁4與后排樁冠梁5均采用槽鋼，槽鋼開(kāi)口向下，槽鋼寬度為前排鋼管樁1直徑的110％。

進(jìn)一步地，所述的后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿3與前排預(yù)應(yīng)力錨桿10的桿體材料為鋼絞線、鋼筋或鋼絲束。

用于臨近既有地下結(jié)構(gòu)的基坑樁錨支護(hù)體系的施工方法，包括以下步驟：

A、施工前準(zhǔn)備

清理場(chǎng)地，挖除表面松動(dòng)土層，對(duì)樁孔進(jìn)行測(cè)量定位、放樣。前后排樁位呈梅花形布置，所述的后排鋼管樁2樁位沿基坑坑壁水平方向的位置位于兩個(gè)前排鋼管樁1樁位之間的中心位置，前后排樁間距不小于1.5m。

B、鋼管樁施工

按照步驟A確定好的樁位施做前排鋼管樁1和后排鋼管樁2：架設(shè)樁機(jī)安裝樁機(jī)移動(dòng)到位、吊樁、插樁、錘擊下沉、接樁、錘擊至設(shè)計(jì)深度、沉樁完成、鋼管樁內(nèi)灌注混凝土。

C、安裝前排樁冠梁4

前排樁冠梁4采用槽鋼，槽鋼開(kāi)口向下，槽鋼寬度為前排鋼管樁1直徑的110％。

D、安裝后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿3

后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿3的桿體材料為鋼絞線、鋼筋或鋼絲束，后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿3注漿完畢安裝后排樁冠梁5，后排樁冠梁5采用槽鋼，所用槽鋼頂部預(yù)制用于后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿3穿過(guò)的孔洞，槽鋼開(kāi)口向下，槽鋼寬度為后排鋼管樁2直徑的110％，待后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿3注漿養(yǎng)護(hù)至設(shè)計(jì)強(qiáng)度對(duì)后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿3進(jìn)行張拉鎖定。

E、連接前后排冠梁

前排樁冠梁4與后排樁冠梁5間采用橫向連接鋼筋6焊接連接，橫向連接鋼筋6沿基坑坑壁水平方向呈W形分布。

F、開(kāi)挖基坑

待具備基坑開(kāi)挖條件后沿前排鋼管樁1豎向進(jìn)行基坑開(kāi)挖，開(kāi)挖至錨桿設(shè)計(jì)深度下方，進(jìn)行前排預(yù)應(yīng)力錨桿10及腰梁11的施工；所述前排預(yù)應(yīng)力錨桿10在設(shè)計(jì)深度應(yīng)偏離相鄰兩個(gè)前排鋼管樁1樁間的中心位置18-22cm，避免與后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿3交叉破壞后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿3的注漿。

G、結(jié)束

待步驟F中安設(shè)的前排預(yù)應(yīng)力錨桿10養(yǎng)護(hù)至設(shè)計(jì)強(qiáng)度，繼續(xù)向下開(kāi)挖基坑至設(shè)計(jì)深度。

工程實(shí)例：

對(duì)地質(zhì)條件相對(duì)較差的深基坑工程，通常采用樁錨支護(hù)體系，本例基坑深11m，采用鋼管樁單根總長(zhǎng)15m、樁徑0.219m、樁間距0.8m，基坑緊鄰居民樓，且有兩層地下室結(jié)構(gòu)，地下土體上層以雜填土為主，下層為風(fēng)化石英巖，如圖1所示。

平整和清理場(chǎng)地，測(cè)量定位放線；標(biāo)出樁心位置，并用石灰撒圈標(biāo)出樁徑大小和位置；標(biāo)出打樁順序和樁機(jī)開(kāi)行路線，并在樁機(jī)開(kāi)行部位上鋪墊碎石。

充分做好施工前準(zhǔn)備工作，先施做前排鋼管樁1，再施做后排鋼管樁2，前后排鋼管樁采用跳槽施工。鋼管樁的施工順序是：樁機(jī)安裝—樁機(jī)移動(dòng)就位—吊樁—插樁—錘擊下沉—接樁—錘擊至設(shè)計(jì)深度—內(nèi)切鋼管樁—沉樁完成鋼管樁內(nèi)灌注混凝土，之后架設(shè)前后排鋼管樁冠梁。為防止樁頭在錘擊時(shí)損壞，打樁前，要在樁頭頂部放置特制樁帽，其上直接經(jīng)受錘擊應(yīng)力的部位，放置硬木制減震墊塊。

待后排鋼管樁2內(nèi)混凝土養(yǎng)護(hù)到指定強(qiáng)度，施工后排鋼管樁2內(nèi)后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿3，測(cè)量定位—標(biāo)出后排豎向預(yù)應(yīng)力錨桿3桿施工位置—鉆孔—錨索制作—錨索安裝—錨固注漿—錨索張拉施加預(yù)應(yīng)力—封孔注漿，如圖5所示。

之后將橫向連接鋼筋6焊接于前后排冠梁之上，焊接位置位于冠梁槽鋼與鋼管樁圓弧切點(diǎn)的外側(cè)，增大焊接面積，以提高焊接強(qiáng)度，如圖4所示。

待具備基坑開(kāi)挖條件后，沿樁邊分層開(kāi)挖基坑至設(shè)計(jì)深度，每次開(kāi)挖3米后，架設(shè)前排鋼管樁1的腰梁11，之后施工在前排鋼管樁1的前排預(yù)應(yīng)力錨桿10，測(cè)量定位—標(biāo)出前排預(yù)應(yīng)力錨桿10施工位置—鉆孔—錨索制作—錨索安裝—錨固注漿—錨索張拉施加預(yù)應(yīng)力—封孔注漿。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其它的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不出以限制本發(fā)明，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何細(xì)微修改、等同替換和改進(jìn)，均應(yīng)包括在本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。