本發(fā)明涉及基坑支護技術(shù)領(lǐng)域，具體來說涉及一種裝配式基坑支護結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

基坑支護是為保護地下主體結(jié)構(gòu)施工和基坑周邊環(huán)境的安全，對基坑采用的臨時性支擋、加固、保護與地下水控制的措施。在很多建設(shè)領(lǐng)域，例如在明挖地鐵隧道中，需要首先進行坑道開挖，對開挖基坑進行臨時性支護后，再對基坑底部進行結(jié)構(gòu)施工，施工結(jié)束后，需要對臨時性支擋結(jié)構(gòu)進行拆除。在一些特殊施工情況下，例如在管道搶修中，工期緊張，任務繁重，施工場地受限，并且大型工程機械難以展開作業(yè)，存在臨時交通、周邊管線和桿線等環(huán)境干擾因素，與此同時，管道基坑受力極易發(fā)生變化，帶來施工安全性的威脅。

目前，常用的基坑支護方法是首先降低地下水位，對邊坡進行支護。其中，邊坡支護是確保安全施工的關(guān)鍵技術(shù)，主要有放坡開挖技術(shù)、型鋼支護技術(shù)、連續(xù)墻支護技術(shù)、混凝土灌注樁支護技術(shù)、土釘墻支護技術(shù)、錨桿(索)支護技術(shù)等，而這些基坑支護形式目前存在很多不足之處。

地下連續(xù)墻在復雜地質(zhì)條件下，如在砂性土地層中施工地下連續(xù)墻，往往較難解決地下連續(xù)墻成槽施工過程中的槽壁穩(wěn)定問題及槽壁坍塌引起的混凝土澆筑質(zhì)量問題，從而產(chǎn)生表面露筋及孔洞、墻體及接頭局部滲漏、墻體鋼筋籠結(jié)構(gòu)損傷等墻身質(zhì)量缺陷，影響地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)的安全性和防水效果。并且，地下連續(xù)墻成槽和槽壁支護過程均采用泥漿，澆筑混凝土后需將泥漿排出，產(chǎn)生大量的廢泥漿需處理，不僅造成嚴重的環(huán)境污染，并且還會導致成本的增加。同時，地下連續(xù)墻水下澆筑的施工特性決定了施工現(xiàn)場難以保證墻體的施工質(zhì)量，這也是現(xiàn)澆地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)無法改進或彌補的質(zhì)量缺陷。地下連續(xù)墻的造價高，結(jié)構(gòu)完成后拆除困難，這也是它的弊端之一。

放坡開挖技術(shù)、土釘墻支護技術(shù)和排樁支護技術(shù)容易受到地下水上涌或者降水的影響，導致基坑四周坡面因受到流水的滲透與沖刷而泥土松散不穩(wěn)定，嚴重的可能引發(fā)地面沉降或變形，進而出現(xiàn)一系列的安全隱患，影響工程建設(shè)的質(zhì)量。同時，建成后回填土方較大。

混凝土灌注樁支護技術(shù)樁間縫隙易造成水土流失，特別是高水位軟粘土質(zhì)地區(qū)。防水防滲性能差，拆除困難。

上述幾種基坑支護技術(shù)，均存在一項乃至多項缺陷，例如，成本高，安裝難，工期長，防水差，防滲差，拆除難，不能循環(huán)使用。因此，工程界亟需尋找一種能夠替代和克服以上多種缺陷的新型基坑支護結(jié)構(gòu)，但目前這一行業(yè)困境尚未得到很好地解決。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，克服現(xiàn)有基坑支護技術(shù)中存在成本高、安裝難、工期長、防水差、防滲差、拆除難、不能循環(huán)使用的問題，同時克服裝配式構(gòu)件整體整體剛度和抗變形能力差的問題，提供一種可以在施工現(xiàn)場裝配式基坑支護結(jié)構(gòu)。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種裝配式基坑支護結(jié)構(gòu)，由預制鋼混樁和預制箱型構(gòu)件拼裝而成，其特征在于，各個預制構(gòu)件通過橫向接頭和豎向接頭拼裝，拼裝后通過螺栓加固，裝配后對預制構(gòu)件接頭處預留防滲注漿孔進行壓密注漿，同時，通過對墻體內(nèi)預留防滲注漿孔進行墻底壓密注漿來充滿墻底的接觸空隙，從而形成同時具有整體結(jié)構(gòu)剛度及抗?jié)B性能的整體基坑支護結(jié)構(gòu)，其中，

所述的預制箱型構(gòu)件包括至少一種標準件，標準件為能夠拼接的模塊化幾何尺寸，在標準片的橫向和縱向接頭處均錯開設(shè)置有梯形榫頭11和梯形榫槽12；

所述預制鋼混樁包括-前部41、后部42和樁頭43，前部的兩側(cè)均錯開設(shè)置有梯形榫頭412和梯形榫槽413，預制鋼混樁和預制箱型構(gòu)件的榫頭與榫槽尺寸相互配合；在后部42的靠近前部41位置設(shè)置有卡托421，在裝配成支護結(jié)構(gòu)后，卡托421用以支撐位于相鄰位置的預制箱型構(gòu)件。

優(yōu)選地，所述的標準件包括厚度相同的三種，第一種的截面是正方形，第二種的截面是第一種標準件的一半，第三種的截面是第一種標準件的兩倍。所述裝配式基坑支護結(jié)構(gòu)安裝形式分為三種，分別為豎向接頭錯縫安裝、橫向接頭錯縫安裝、橫豎向接頭錯縫安裝。所述的標準件和預制鋼混樁預留的防滲注漿孔，其截面形式為半圓形，當相鄰構(gòu)件拼裝完成后，兩個防滲注漿孔組合為一個圓形通道。所述的標準件和預制鋼混樁的外部為鋼板，內(nèi)部填充有混凝土，并對各個構(gòu)件接頭處鋼板進行加厚加強。

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：

1.本發(fā)明現(xiàn)場施工可操作性好；

2.構(gòu)件連接質(zhì)量可靠；

3.防水防滲性能好；

4.裝配作業(yè)效率高，安裝快速，拆卸簡易；

5.預制箱型構(gòu)件能有效節(jié)約工程材料，大幅降低預制構(gòu)件重量，同時不影響構(gòu)件剛度，相比傳統(tǒng)基坑支護結(jié)構(gòu)更易保證結(jié)構(gòu)的整體性和施工質(zhì)量，保證抗變形能力，降低基坑支護成本，工程實施效果良好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝配式基坑支護結(jié)構(gòu)標準片a示意圖；

圖2為本發(fā)明裝配式基坑支護結(jié)構(gòu)標準片a側(cè)視圖；

圖3為本發(fā)明裝配式基坑支護結(jié)構(gòu)標準片a剖面圖；

圖4為本發(fā)明裝配式基坑支護結(jié)構(gòu)標準片b示意圖；

圖5為本發(fā)明裝配式基坑支護結(jié)構(gòu)標準片c示意圖；

圖6為本發(fā)明裝配式基坑支護結(jié)構(gòu)預制鋼混樁示意圖；

圖7為本發(fā)明裝配式基坑支護結(jié)構(gòu)預制鋼混樁剖面圖；

圖8為本發(fā)明裝配式基坑支護結(jié)構(gòu)預制鋼混樁正視圖；

圖9為本發(fā)明裝配式基坑支護結(jié)構(gòu)預制鋼混樁側(cè)視圖；

圖10的(a)(b)(c)分別為本發(fā)明裝配式基坑支護結(jié)構(gòu)采用的三種螺栓示意圖；

圖11為本發(fā)明裝配式基坑支護結(jié)構(gòu)橫向錯縫安裝三維示意圖；

圖12為本發(fā)明裝配式基坑支護結(jié)構(gòu)橫向錯縫安裝示意圖；

圖13為本發(fā)明裝配式基坑支護結(jié)構(gòu)橫向錯縫安裝剖面圖；

圖14為本發(fā)明裝配式基坑支護結(jié)構(gòu)縱向錯縫安裝示意圖；

圖15為本發(fā)明裝配式基坑支護結(jié)構(gòu)橫縱向錯縫安裝示意圖；

在圖1～11中包括有：

1-標準片a

11-梯形榫頭、12-梯形榫槽、13-防滲注漿孔、14-預留長螺栓孔、15-螺栓防轉(zhuǎn)榫槽、16預留短螺栓孔、17-鋼板、18-混凝土

2-標準片b

21-梯形榫頭、22-梯形榫槽、23-防滲注漿孔、24-螺栓孔、25-螺栓防轉(zhuǎn)榫槽

3-標準片c

31-梯形榫頭、32-梯形榫槽、33-防滲注漿孔、34-螺栓孔、35-螺栓防轉(zhuǎn)榫槽

4-預制鋼混樁

41-預制鋼混樁前部、42-預制鋼混樁后部、43-預制鋼混樁頭、44-鋼板、45-混凝土、411-梯形榫頭、412-梯形榫槽、413-防滲注漿孔、414-加勁肋、415-預留深螺栓孔、416-預留淺螺栓孔、421卡托、422-加勁肋

5-長直螺栓

51-六角螺帽、52-螺栓防轉(zhuǎn)榫頭、53-六角螺母、54-絲杠

6-直螺栓

61-六角螺帽、62-絲杠

7-封口螺栓

71-圓頭螺帽、72-一字槽、73-絲杠

8-土體

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本實施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。

現(xiàn)結(jié)合上述各附圖例，進一步闡述本發(fā)明。

如圖1～圖5所示，一方面，考慮到運輸拼裝的簡單化、各個土層開挖深度，希望采用尺寸較小的標準片；另一方面，為了降低標準片單位面積的制造成本，減少容易造成漏水等弱點的接頭數(shù)、接頭總長度及螺栓數(shù)，及為了拼裝次數(shù)的減少而縮短工期等，希望采用較大的標準片。考慮到實際工程，在較多基坑開挖過程中，土層開挖情況等等，提出了三種標準片設(shè)計，分別為預制標準片a1尺寸為1000mm×1000mm×500mm、標準片b2尺寸為1000mm×500mm×500mm、標準片c3尺寸為1000mm×2000mm×500mm。本案例提出三種標準片設(shè)計，但不僅僅局限于這三種，可根據(jù)實際工程和施工現(xiàn)場實際情況，結(jié)合吊裝機械等確定出適合項目工程的標準片尺寸。

同時，考慮到每種標準片方便安裝，將所有標準片制作為箱型標準片，在不影響每種標準片剛度、抗變形能力以及接頭剛度的情況下，內(nèi)部挖槽以減輕重量。

如圖2所示，考慮到標準片拼裝和實際土層開挖情況，在標準片a1橫向和縱向接頭處設(shè)置梯形榫頭11和梯形榫槽12。梯形榫槽12深度為50mm，寬度為220mm，梯形榫頭11頂部寬度為160mm。無論是邊開挖邊支護，還是開挖完成后支護，均需接頭處平整干凈。

考慮到標準片在拼裝過程中為了防止土顆粒進入從而影響拼裝，所以設(shè)置標準片的上部為梯形榫頭11，下部為梯形榫槽12。本實施例設(shè)置標準片a1左側(cè)為梯形榫頭11，右側(cè)為梯形榫槽12。標準片b2和標準片c3與標準片a1在接頭位置設(shè)計相同。這樣的設(shè)置，不僅能夠保證拼裝過程中接頭處平整干凈，同時滿足了不同尺寸標準片的拼裝要求，為不同尺寸的標準片拼裝提供了方法。

如圖3所示，標準片a1制作形式為外部為鋼板17，內(nèi)部填充為混凝土18，面層處鋼板17厚度為2mm，考慮到接頭處受力較大，設(shè)置接頭處鋼板17厚度為5mm。同時設(shè)置預留長螺栓孔14和預留短螺栓孔16，兩種螺栓孔直徑均為30mm，考慮到安裝整體剛度以及防水防滲性能，同時為了便于安裝，預留長螺栓孔14和預留短螺栓孔16設(shè)置位置在梯形榫頭11及梯形榫槽12處。螺栓成對設(shè)置，可有效抵抗標準片受到的彎矩作用。這樣的設(shè)置可以滿足在施工途中及完成后的荷載不會損害其安全性能與耐久性能，同時，可以確實可靠地進行拼裝，且可以保持拼裝后的形狀。

為了確?；友b配式支護結(jié)構(gòu)防水防滲性，標準片a1構(gòu)件均設(shè)置防滲注漿孔13，防滲注漿孔13截面形式為半圓形，當相鄰構(gòu)件拼裝完成后，兩個防滲注漿孔13組合為一個圓形通道，在整個裝配式支護結(jié)構(gòu)完成后，可以通過向其壓入防滲砂漿，或者在拼裝前設(shè)置橡膠止水帶，從而達到整個墻面的防水防滲性。這樣，在受到平常荷載及地震影響時，即使產(chǎn)生了一定的接頭變形量，也可以保證所需的止水性能。同時，在受到施工過程中支護土壓力等臨時荷載的作用時，具有確實可靠的止水性能。

如圖6～圖9所示，預制鋼混樁4縱向?qū)挾葹?00mm，橫向?qū)挾葹?000mm，橫向分為預制鋼混樁前部41和預制鋼混樁后部42，在深度方向的長度可以根據(jù)開挖基坑進行制作，本實施例預制鋼混樁4長度為8000mm。在使用本發(fā)明裝配式基坑支護結(jié)構(gòu)，在基坑開挖前，需要將預制鋼混樁4壓入預先設(shè)置的土層中，預制鋼混樁前部41設(shè)置有梯形榫頭411和梯形榫槽412，并且設(shè)置有預埋長螺栓孔415和預埋短螺栓孔416，兩種螺栓孔在梯形榫頭411和梯形榫槽412預埋深度不同，榫頭處預埋深度為135mm，榫槽處設(shè)置深度為85mm，同時設(shè)置有防滲注漿孔413。同時，為了標準片構(gòu)件安裝快速以及安裝位置準確，在預制鋼混樁后部42上設(shè)置了卡托421，卡托421寬度為100mm。

同時，考慮到在側(cè)向土壓力下，支護結(jié)構(gòu)受力更加合理，預制鋼混樁4的梯形榫頭411、梯形榫槽412、防滲注漿孔413設(shè)置在預制鋼混樁前部41，進而同時對基坑內(nèi)的結(jié)構(gòu)施工形成一個平整的支護平面。

如圖7所示，預制鋼混樁4外部為鋼板44，內(nèi)部填充為混凝土45，接頭處鋼板厚度為5mm，除預制鋼混樁前部41接頭外，其他部位鋼板設(shè)置厚度為2mm。同時，為提高樁整體剛度以及抗變形能力，在預制鋼混樁4內(nèi)部設(shè)置加勁肋414。整個預制鋼混樁4在長度方向截面固定，設(shè)置預制鋼混樁頭43，預制鋼混樁頭43尺寸長度為1000mm，從而滿足預制鋼混樁4順利打入土體8的要求。

如圖10所示，本發(fā)明裝置提供了3種螺栓設(shè)計，分別為長直螺栓5、直螺栓6、封口螺栓7。

長直螺栓5用于標準片構(gòu)件之間的拼裝，其尺寸長度為415mm，設(shè)置六角螺母51和六角螺帽52，高度為30mm，螺栓直徑為30mm；絲杠54長度尺寸為100mm；在螺帽51處設(shè)置螺栓防轉(zhuǎn)榫頭52，其尺寸厚度為10mm，長度為40mm，從而有利于在安裝過程中防止長直螺栓5轉(zhuǎn)動打滑。螺栓防轉(zhuǎn)榫頭52與標準片a1中螺栓防轉(zhuǎn)榫槽14相配合對應。

直螺栓6用于標準片與預制鋼混樁4之間的拼裝，其尺寸長度為265mm，設(shè)置六角螺帽61，高度為30mm，螺栓直徑為30mm；絲杠62長度為100mm。

封口螺栓7用于預制鋼混樁4，其尺寸長度為64mm，絲杠72尺寸長度為50，設(shè)計采用圓頭螺帽71，并在螺帽上設(shè)置一字槽72，槽深度為5.8mm，寬度為3mm，在打樁之前，安裝在預制鋼混樁4上，防止土體8進入，可避免土顆粒污染預埋長螺栓孔415和預埋短螺栓孔416。

如圖11～圖15,所示，本實施例提供了三種支護結(jié)構(gòu)拼裝形式，分別為橫向錯縫拼裝、縱向錯縫拼裝、橫縱向錯縫拼裝。錯縫拼裝有利于提高基坑支護結(jié)構(gòu)抗剪和抗變形能力，提高安全性，有利于結(jié)構(gòu)防水防滲，提高結(jié)構(gòu)整體剛度。

實施例中展示的每相鄰樁之間凈距為4m，但實際工程不局限于本案例，可根據(jù)土體8類型、開挖形式、開挖深度、具體受力等荷載情況來確定拼裝類型及預制鋼混樁4布置數(shù)量和位置。

應用本實施例的可拆卸基坑裝配式支護結(jié)構(gòu)時，首先，根據(jù)開挖深度、土體8性質(zhì)、受力狀況等確定預制鋼混樁4的尺寸長度，經(jīng)工廠制造，運送到施工現(xiàn)場。標準片可以在現(xiàn)場或者在預制工廠制造。在施工現(xiàn)場，首先安裝旋入封口螺栓7至樁體上預埋長螺栓孔415和預埋短螺栓孔416處。然后，使用打樁機將預制鋼混樁4打入指定位置和深度。完成打樁過程后，進行基坑開挖。土層開挖一般是分層開挖，開挖達到一層標準片深度時，清理樁體預埋長螺栓孔415和預埋短螺栓孔416接頭處，使其保持表面干凈整潔后，旋出封口螺栓7。隨后，安裝標準片a1，使其梯形榫頭11對準預制鋼混樁4的梯形榫槽412處，垂直插入，隨即進行螺栓連接，取四個直螺栓6，旋入標準片a1與預制鋼混樁4的四個預留螺栓孔412中，即固定標準片a1至預制鋼混樁4，本標準片安裝完畢。

在上一塊標準片完成后，安裝相鄰標準片。同樣，使標準片的梯形榫頭11對準相鄰標準片梯形榫槽12，垂直插入，隨即進行螺栓連接，取四個長直螺栓5，首先將長直螺栓5插入螺栓孔14，將螺栓防轉(zhuǎn)榫頭52對準插入螺栓防轉(zhuǎn)榫槽15，隨后安裝六角螺母53。而每層最后安裝的標準片，須將土層向下超挖一個標準片的深度，在待安裝標準片位置下方，將待安裝標準片的榫槽和榫頭對準上方已安裝標準片的榫頭和榫槽，由下向上插入，隨即安裝螺栓，第一層的最后一個標準片需要四個長直螺栓5，同樣的操作，用于螺栓連接相鄰標準片，同樣需要四個直螺栓6，用于標準片與預制鋼混樁4之間的螺栓連接，螺栓安裝完成后，第一層標準片安裝完畢。

隨即進行下一層土層開挖，開挖完成后，同樣的操作，進行下一層的標準片安裝，在第二層以后的標準片安裝中，在每個標準片上部，需要使用四個長直螺栓5與上一層標準片進行螺栓連接。隨后的安裝采用的均是相同的操作，直至安裝至開挖基坑底部。

整個支護結(jié)構(gòu)安裝完成后，在最后安裝標準片的防滲注漿孔13處進行壓密注漿。用壓密注漿機在最后安裝的標準片底部，對準防滲注漿孔13向其中壓入防水防滲性能較好的柔性漿液，使?jié){液由下而上對標準片和樁體形成的防滲注漿孔13進行填充注滿。待觀察到頂層標準片的防滲注漿孔13通道溢出漿液時停止注漿，及達到防滲效果。

本實施例的可拆卸基坑裝配式支護結(jié)構(gòu)進行拆除時，遵循先拆除一層標準片結(jié)構(gòu)，后回填一層土，由下而上進行拆除和回填，這樣可保證基坑支護結(jié)構(gòu)和土體8穩(wěn)定，進而保證施工過程的安全性。

本發(fā)明創(chuàng)造并不局限于上述實施方式,熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做出等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。