一种多级大排距桩组合支护结构及其基坑开挖方法与流程

本发明涉及岩土工程技术领域，具体为一种多级大排距桩组合支护结构及其基坑开挖方法。

背景技术：

工程建设的基坑工程中，部分基坑应环境条件限制，只能直立开外，也只能采取一级支护结构，如悬臂式排桩、锚拉桩甚至是内支撑；有些基坑工程，因征地方位较大或绿地比例较大，或地下结构设计就是不同的层数、层高不同造成基坑开挖的深度不同，因此，在建设期间可采取多种支护结构甚至是多级支护结构，如分级坡率法、多级支护结构，以降低每道支护结构的荷载和较少边坡变形，通常采用单级分别支护，且桩之间的排距基本控制在3-6倍的桩直径范围内，一则各级之间独立承担各级的荷载，缺少整体效应，浪费了对变形控制的有利作用；二则各级之间缺少相互联合作用，并未能发挥相互之间的制约或协助抵抗荷载作用，队受力合理性不利；三则因各级分别支护，变形较大，无形中形成不同深度位置的地基改变，给后期处理造成困难或增加费用，同时导致基础沉降变大。

技术实现要素：

本发明意在提供一种多级大排距桩组合支护结构及其基坑开挖方法，解决现有多级支护结构的各级之间独立承担各级的荷载，缺少整体效应，不能有效控制基坑地基变形的问题。

本发明提供基础方案是：一种多级大排距桩组合支护结构，包括从设计基坑边缘向坑内标高递减的多级支护结构，每级支护结构均包括冠梁和若干并行间隔排列的支护桩，且位于同一级的支护桩顶部通过冠梁固定连接，所述支护桩与本级基坑侧壁土体抵接，所述支护桩的下部嵌固于本级底部岩土体中，所述冠梁还设有桩顶连接件，所述桩顶连接件用于与高一级支护结构之间的连接，形成对本级支护结构产生抗拉力，对高一级支护结构提供支撑力。

基础方案的有益效果是：(1)由于采取桩顶连接件使上下级支护桩之间形成有效连结，形成对下级支护桩的拉力约束、对上级支护桩的支撑作用，使支护桩受力更合理，降低了本级支护桩施作对与其相邻级支护桩之间地基的扰动，使基坑侧壁土体及地基稳定性得到有效控制。(2)由于各级支护桩之间相互作用，可有效调整无支撑或少支撑支护桩的内力分配，相对减少钢筋配置数量，节约基坑支护费用。

进一步，所述桩顶连接件包括承压构件和受拉杆件，所述承压构件采用钢筋混凝土梁或钢筋混凝土板，所述受拉杆件采用钢筋或钢绞线，所述承压构件一端钢筋与本级支护桩顶冠梁钢筋整体绑扎成形且预留承压构件钢筋骨架绑扎的搭接长度，所述承压构件另一端钢筋通过预埋在高一级支护桩中的连结钢筋或植筋固定在高一级支护结构的支护桩上，所述冠梁预留有穿线孔，所述受拉杆件靠近本级冠梁侧设置有锚具，所述受拉杆件钢筋穿过锚具，并通过穿线孔与通过预埋在高一级支护桩中的连结钢筋或植筋固定，且完成后承压构件浇注与冠梁同强度等级的混凝土，所述受拉杆件钢筋位于穿线孔内的部分包裹有隔离材料，所述受拉杆件通过预埋钢筋或钢绞线固定在高一级支护结构的支护桩上，待承压构件混凝土浇注完成后进行张拉锁定。

通过上述设置，承压构件两端连接牢固，受拉杆件采用钢筋或钢绞线，受拉杆件上设置有锚具可施加预应力，进一步增强各级之间相互作用的效果，且更有利于变形控制。

进一步，所述冠梁预留的穿线孔直径不小于受拉杆件外径30mm。

通过上述设置，方便受拉杆件穿入，穿线孔设有预留量，用以方便填充隔离材料。

进一步，所述承压构件均为预应力后张法结构。

通过上述设置，使承压构件产生预压应力，可提高承压构件的性能，延长使用寿命。

进一步，所述相邻两级支护结构之间的平台宽度不小于高一级支护桩桩径的六倍。

通过上述设置，使支护结构的整体结构刚性更好。

进一步，所述支护桩采用单排桩或双排桩，桩形为圆形或h形。

通过上述设置，根据地形和设计不同选用单排悬臂桩或h型双排桩，在保证结构稳固的情况下节约了材料，降低了成本。

进一步，本发明应用于一种多级大排距桩组合支护结构的基坑开挖方法如下：

s101、基坑开挖第一层土方前，按施工方案浇筑本级支护桩，并可预埋低一级承压构件和受拉杆件所需的钢筋或钢绞线，然后浇筑本级冠梁；

s102、采用分层盆式开挖土方至本级基坑设计深度，按施工方案施作低一级支护桩、预埋承压构件和受拉杆件的连结件；

s103、根据施工方案对本级台阶面进行场地平整和基坑降水；

s104、人工开挖承压构件本级冠量的基槽，绑扎冠梁钢筋笼及承压构件的钢筋笼且在冠梁钢筋笼中预留受拉杆件穿线孔；

s104、与上一级支护桩预埋件连结受拉杆件的钢筋或钢绞线并包裹隔离材料；

s105、绑扎承压构件钢筋笼并与高一级支护桩预埋件连接，浇注本级冠梁、承压构件混凝土；

s106、承压构件混凝土达到设计强度后利用安装在本级冠梁内侧锚具张拉受拉杆件并锁定；

s107、根据开挖计划，重复上述步骤直至基坑挖至最后一级坑底设计标高，最后浇筑垫层和底板。

附图说明

图1为本发明一种多级大排距桩组合支护结构的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：支护桩1、h型双排桩101、单排悬臂桩102、冠梁2、桩顶连接件3、承压构件301、受拉杆件302、锚具4。

实施例如图1所示，一种多级大排距桩组合支护结构，包括从设计基坑边缘向坑内标高递减的多级支护结构，每级支护结构均包括冠梁2和若干并行间隔排列的支护桩1，且相邻两级支护结构之间的平台宽度等于高一级支护桩1桩径的六倍，这样设置使本支护结构的结构刚性更好，位于同一级的支护桩1的顶部通过冠梁2固定连接，支护桩1与本级基坑的侧壁土体抵接，支护桩1的下部嵌固于本级底部岩土体中。

冠梁2还设置有多个桩顶连接件3，桩顶连接件3用于与高一级支护结构之间的连接，并对本级支护结构产生抗拉力，对高一级支护结构提供支撑力。桩顶连接件3包括承压构件301和受拉杆件302，承压构件301和受拉杆件302按实际施工受力情况交替设置，承压构件301采用钢筋混凝土梁或钢筋混凝土板，钢筋混凝土梁或钢筋混凝土板均采用预应力后张法结构，使承压构件301产生预压应力，可提高承压构件301的性能，延长承压构件301的使用寿命，受拉杆件302则采用钢筋或钢绞线。

承压构件301的左端钢筋与本级支护桩顶冠梁2的钢筋整体绑扎成形且预留承压构件301钢筋骨架绑扎的搭接长度，承压构件301的右端钢筋通过预埋在高一级支护桩1中的连结钢筋或植筋固定在高一级支护结构的支护桩1上，冠梁2预留有穿线孔，穿线孔孔径比受拉杆件302的外径大30mm，受拉杆件302靠近本级冠梁2侧设置有锚具，受拉杆件302钢筋穿过锚具4，并通过穿线孔与通过预埋在高一级支护桩中的连结钢筋或植筋固定，且完成后承压构件301浇注与冠梁2同强度等级的混凝土，受拉杆件302钢筋位于穿线孔内的部分包裹有隔离材料，受拉杆件302的右端通过预埋钢筋或钢绞线固定在高一级支护结构的支护桩1上，待承压构件301混凝土浇注完成后进行张拉锁定。其通过锚具4对受拉杆件302施加预应压力，增强各级支护结构相互作用的效果，且更有利于基坑变形控制。

支护结构的标高平台宽度为w，支护结构的标高平台与低一级支护结构的标高平台的高差为d，当w＜1.5d时，支护桩1采用h型双排桩101，当w≥1.5d时，支护桩1采用单排悬臂桩102，根据地形和设计不同而灵活使用，在保证结构稳固的情况下节约了材料，降低了成本。

采用多级大排距桩组合支护结构的基坑开挖方法，基坑开挖第一层土方前，按施工方案浇筑本级支护桩1，并可预埋低一级承压构件301和受拉杆件302所需的钢筋或钢绞线，然后浇筑本级冠梁2，采用分层盆式开挖土方至本级基坑设计深度，按施工方案施作低一级支护桩1、预埋承压构件301和受拉杆件302的连结件，然后根据施工方案对本级台阶面进行场地平整和基坑降水，人工开挖承压构件301本级冠量的基槽，绑扎冠梁2钢筋笼及承压构件301的钢筋笼且在冠梁2钢筋笼中预留受拉杆件302的穿线孔，与上一级支护桩1预埋件连结受拉杆件302的钢筋或钢绞线并包裹隔离材料，绑扎承压构件301钢筋笼并与高一级支护桩1预埋件连接，浇注本级冠梁2、承压构件301混凝土，承压构件301混凝土达到设计强度后利用安装在本级冠梁2内侧的锚具4张拉受拉杆件302并锁定，根据开挖计划，重复上述步骤直至基坑挖至最后一级坑底设计标高，最后浇筑垫层和底板。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。