一种杂填土基坑用竹筋支护体系及其施工方法与流程

本发明涉及到一种杂填土基坑施工方法，尤其是一种城市生活及建筑垃圾堆积成的杂填土基坑开挖后用竹筋支护体系及其施工方法。

背景技术：

随着城市化进程的加快，过去作为生活垃圾、建筑垃圾及工业废料的堆放场地已逐渐成为城市建设用地，这些场地通常覆盖着一层厚度不均的杂填土，且这些杂填土具有成分复杂、结构松散、压缩性高及稳定性差等特征。在杂填土地区开挖基坑进行工程建设，传统的锚喷支护结构体系(其锚杆及基坑侧壁的格网均采用钢筋制作而成)并不能发挥其支护效果，从而导致基坑失稳，基坑支护结构通常仅用作临时支护，锚喷支护中材料利用率低，支护成本高，且钢材属于高耗能、高污染型建材。

我国是竹材产量大国，在环境日益恶化，人们越来越崇尚“低碳”生活的今天，采用“绿色”建筑材料意义非常深远。常用的楠竹、毛竹其抗拉强度可达370mpa以上，相当于hrb400钢材抗拉强度设计值，而其抗压强度可达40mpa以上(强度为c30的混凝土其抗压强度设计值仅为14.3mpa)，完全能满足杂填土基坑支护结构力学性能的要求，使用竹筋最大的难题在于耐久性问题，但对于基坑这类临时性工程结构，使用年限一般不超过1年，且本发明中的竹筋被混凝土包裹，可有效克服竹筋在短期内的腐蚀及降解等问题。因此在杂填土基坑支护结构中，采用竹筋代替钢筋具有可行性。

关于竹筋在基坑中的应用，与本发明最为接近的已有技术为一项中国专利，专利名称为“一种基坑支护用复合竹筋锚喷支护及其施工方法”，公布号为“cn103362131a”，公布日为“2013年10月23日”，其公开了一种基坑支护用复合竹筋锚喷支护及其施工方法，此竹筋锚喷结构包括面板，还包括竹锚杆、竹筋、竹钉和端钢筋等。该技术采用的是锚喷支护结构形式，但只是简单的将竹筋代替钢筋，结构及施工过程相对较为复杂，而且对结构松散、压缩性高的杂填土，锚杆由于锚固力非常低，极易拔出，因此该类支护形式并不能达到理想的效果。

另外，关于竹筋混凝土桩，与本发明最为接近的已有技术为一项中国专利，专利名称为“一种竹筋混凝土桩”，公布号为“cn104018492a”，公布日为“2014年09月03日”，其公开了一种竹筋混凝土桩，桩体中的受力骨架为竹筋笼，竹筋笼的受力筋为直径100mm的毛竹，箍筋为竹片。该技术中由于竹筋笼的受力筋为整根毛竹，施工时竹筋笼受到较大浮力，难以下沉，给施工带来困难，受力筋内、外两侧均设置了箍筋，制作竹筋笼较为复杂，且对于杂填土基坑，单独的竹筋混凝土桩并不能实现其支护效果。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单、施工材料环保、成本低廉、同时能适应杂填土特征要求的基坑用竹筋支护体系及其施工方法。

为了实现上述技术目的，本发明提供的一种杂填土基坑用竹筋支护体系，包括基坑、喷射混凝土层、竹筋混凝土桩和竹筋混凝土冠梁；

所述的喷射混凝土层喷射于基坑侧壁上，所述的竹筋混凝土桩的下部置于基坑侧壁底部开挖成型的桩孔中，所述的竹筋混凝土冠梁置于竹筋混凝土桩的顶部且顶面与基坑侧壁开挖出的台阶平齐，竹筋混凝土桩及竹筋混凝土冠梁是通过浇筑混凝土以成型并连接。

所述的一种杂填土基坑用竹筋支护体系，还包括竹筋格网，所述的竹筋格网铺设于基坑侧壁上，并通过竹筋u型锚钉固定于杂填土基坑的侧壁上，竹筋格网是由多根竹片通过竹丝相互绑扎而成的具有方形网格的格网，所述的喷射混凝土层喷射于竹筋格网上。

所述的一种杂填土基坑用竹筋支护体系，所述的竹筋u型锚钉的锚尖端部设有球状嵌固体，所述的圆形嵌固体通过注浆管注入水泥浆液形成。

所述的一种杂填土基坑用竹筋支护体系，还包括泄水管，所述的泄水管设置于基坑侧壁上，一端埋入基坑侧壁内，另一端伸出至基坑侧壁外，泄水管由圆形竹筒制作而成。

所述的一种杂填土基坑用竹筋支护体系，所述的竹筋混凝土桩和竹筋混凝土冠梁均是采用放置预制的竹筋笼后浇筑混凝土制成。

所述的一种杂填土基坑用竹筋支护体系，所述的竹筋混凝土桩采用柱状竹筋笼制成，所述的柱状竹筋笼是由多根竹片均匀分布形成柱体的侧壁，并用竹片做箍筋包裹制成。

所述的一种杂填土基坑用竹筋支护体系，所述的竹筋混凝土冠梁采用长方体竹筋笼制成，所述的长方体竹筋笼由多根竹片均匀分布形成长方体的侧壁，并用竹片做箍筋包裹制成。

一种杂填土基坑用竹筋支护体系施工方法，包括以下步骤：

步骤(1)、将竹子加工成所需宽度和厚度的竹片，使用经加工后的竹片制作竹筋格网、竹筋u型锚钉、柱状竹筋笼及长方体竹筋笼，取圆形竹筒制作泄水管；

步骤(2)、开挖土体至基坑台阶处；

步骤(3)、在杂填土基坑侧壁上铺设竹筋格网，并用竹筋u型锚钉将其固定，在杂填土基坑侧壁上钻孔安装泄水管；

步骤(4)、在基坑侧壁上喷射混凝土；

步骤(5)、沿着基坑侧壁底部开挖桩孔，当桩孔开挖至原状土以下3～5m，将柱状竹筋笼吊放至开挖后的桩孔之中，并浇筑混凝土，形成竹筋混凝土桩；

步骤(6)、重复步骤(5)直至基坑周围所有的竹筋混凝土桩均浇筑完成，然后在竹筋混凝土桩上部沿竹筋桩轴向设置长方体竹筋笼，并将柱状竹筋笼与长方体竹筋笼通过竹丝捆绑在一起，安装冠梁模板并浇筑混凝土形成竹筋混凝土冠梁，竹筋混凝土冠梁的顶部与基坑台阶平齐；

步骤(7)、沿竹筋混凝土桩的内侧继续开挖基坑，直至达到基坑的底部，并在竹筋混凝土桩间的土体表面喷射一层混凝土。

所述的一种杂填土基坑用竹筋支护体系施工方法，所述的步骤(1)中，，竹筋格网是由多根竹片通过竹丝相互绑扎而成的具有方形网格的格网，所述的柱状竹筋笼是由多根竹片均匀分布形成柱体的侧壁，并用竹片做箍筋包裹制成，所述的长方体竹筋笼由多根竹片均匀分布形成长方体的侧壁，并用竹片做箍筋包裹制成

所述的一种杂填土基坑用竹筋支护体系施工方法，所述的步骤(3)中，用竹筋u型锚钉固定竹筋格网后，还包括利用注浆管在u型锚钉的端部注入水泥浆液，用以形成嵌固体的步骤。

本发明的技术效果在于：

本发明中，采用竹材代替钢筋，可充分发挥支护体系的效用，也适应建筑业朝着低碳、节能、环保以及可持续性方向发展的要求，竹筋支护体系能够在满足杂填土基坑工程稳定性的前提下节约投资，同时还可降低拆除临时混凝土支护结构的难度、缩短工期。

附图说明

图1为本发明竹筋格网布置图；

图2为本发明竹筋u型锚钉示意图；

图3为本发明泄水管示意图；

图4为本发明柱状竹筋笼示意图；

图5为本发明长方体竹筋笼示意图；

图6为本发明杂填土基坑用竹筋支护体系剖面结构示意图；

图7为本发明杂填土基坑用竹筋支护体系完工后的示意图；

其中1为竹筋格网，2为竹筋u型锚钉，31为钉身，32为钉尖，4为竹节，51为柱状竹筋笼受力筋，52为长方体竹筋笼受力筋，6为箍筋，7为嵌固体，8为喷射混凝土，9为竹筋混凝土桩，10为竹筋混凝土冠梁，11为截水沟，12为杂填土，13为原状土，14为泄水管，15为基坑侧壁，16为基坑台阶，17为基坑底部。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明

实施例1：

步骤(1)、将龄期不低于三年的毛竹或楠竹，加工成所需宽度和厚度的竹片，使用经加工后的竹片制作竹筋格网1、竹筋u型锚钉2、柱状竹筋笼及长方体竹筋笼，利用直径为2cm的竹筒制作泄水管14；

步骤①、用于编织竹筋格网的竹片宽度为5mm，厚度为6mm；竹筋u型锚钉的钉尖32长为250cm，钉身31长为3cm；为了固定牢固，在柱状竹筋笼和长方体竹筋笼上都预设了受力筋，制作柱状竹筋笼受力筋51及长方体竹筋笼受力筋52的竹片宽度为15mm，厚度为7mm，制作柱状竹筋笼箍筋6及长方体竹筋笼箍筋6的竹片宽度为5mm，厚度为3mm；

步骤②、利用竹片编织竹筋格网1，制作柱状竹筋笼及长方体竹筋笼：竹筋格网1每一格网片尺寸为22cm×22cm，竹片通过竹藤捆绑在一起，竹筋格网1的总尺寸同开挖区基坑侧壁15的面积；柱状竹筋笼的侧壁圆周由10根竹片均匀分布形成，圆周用竹片做箍筋6包裹，箍筋6的间距为10cm，柱状竹筋笼的直径比竹筋混凝土桩9的直径少10cm，其目的是为了在浇筑时，混凝土能够包裹住竹筋笼，以使竹筋笼不外露。柱状竹筋笼的长度同竹筋混凝土桩9的长度；长方体竹筋笼由8根竹片均匀分布在方形的四周上，用竹片做箍筋6包裹，箍筋6的间距为10cm，长方体竹筋笼的边长比竹筋混凝土冠梁10的边长少10cm，其目的同样是为了在浇筑时，混凝土能够包裹住竹筋笼，以使竹筋笼不外露。长方体竹筋笼的长度同竹筋混凝土冠梁10的长度。

步骤③、采用圆形竹筒打通中间竹节4制作直径为2cm，长度为18cm的泄水管14。

步骤(2)、在杂填土12中开挖排水沟11，并开挖土体至基坑台阶16处；

步骤(3)、在杂填土基坑侧壁15上铺设竹筋格网，用竹筋u型锚钉2将其固定，并在杂填土基坑侧壁15上钻孔安装泄水管14，泄水管用于排出基坑侧壁内水分；

步骤(4)、利用注浆管在竹筋u型锚钉2的端部注入一定量的水泥浆液，用以形成嵌固体7，嵌固体7的直径为20cm，其作用是为了固定竹筋u型锚钉，以防止竹筋u型锚钉从基坑侧壁上脱落；

步骤(5)、在基坑侧壁15上喷射厚度为12cm的混凝土8；

步骤(6)、沿着基坑侧壁15底部利用旋挖钻机开挖桩孔，桩孔直径为100cm，桩孔间距为200cm，当桩孔开挖至原状土内3m时，将柱状竹筋笼吊放至开挖后的桩孔之中，并浇筑混凝土，形成竹筋混凝土桩9，竹筋混凝土桩9的下半部分埋入至桩孔之中，上半部分伸出至桩孔外；

步骤(7)、重复步骤(6)直至基坑周围所有的竹筋混凝土桩9均浇筑完成，然后在竹筋混凝土桩9上部沿桩轴向设置长方体竹筋笼，将柱状竹筋笼上部预留的受力筋与长方体竹筋笼受力筋通过竹丝捆绑在一起，安装冠梁模板并浇筑混凝土形成竹筋混凝土冠梁10，竹筋混凝土冠梁10的顶面与基坑侧壁开挖出的台阶平齐；

步骤(8)、沿竹筋混凝土桩的内侧继续开挖基坑，直至达到基坑的底部17，并在竹筋混凝土桩9间的土体表面喷射一层10cm厚的混凝土层8。

实施例2：

步骤(1)、将龄期不低于三年的毛竹或楠竹，加工成所需宽度和厚度的竹片，使用经加工后的竹片制作竹筋格网1、竹筋u型锚钉2、柱状竹筋笼及长方体竹筋笼，利用直径为3cm的竹筒制作泄水管14；

步骤①、用于编织竹筋格网的竹片宽度为6mm，厚度为7mm；竹筋u型锚钉2的钉尖32长为300cm，钉身31长为2cm；制作柱状竹筋笼受力筋51及长方体竹筋笼受力筋52的竹片宽度为20mm，厚度为8mm，制作柱状竹筋笼箍筋6及长方体竹筋笼箍筋6的竹片宽度为6mm，厚度为4mm；

步骤②、利用竹片编织竹筋格网1，制作柱状竹筋笼及长方体竹筋笼：竹筋格网1每一格网片尺寸为25cm×25cm，竹片通过竹藤捆绑在一起，竹筋格网1的总尺寸同开挖区基坑侧壁15面积；柱状竹筋笼由12根竹片均匀分布在圆周上，圆周用竹片做箍筋6包裹，箍筋6的间距为15cm，柱状竹筋笼的直径比竹筋混凝土桩9的直径少10cm，柱状竹筋笼的长度同竹筋混凝土桩9的长度；长方体竹筋笼由10根竹片均匀分布在方形的四周上，用竹片做箍筋6包裹，箍筋6的间距为12cm，长方体竹筋笼的边长比竹筋混凝土冠梁10的边长少10cm，长方体竹筋笼的长度同竹筋混凝土冠梁10的长度。

步骤③、采用圆形竹筒打通中间竹节4制作直径为3cm，长度为20cm的泄水管14。

步骤(2)、在杂填土12上部开挖排水沟，并开挖土体至基坑台阶16处；

步骤(3)、在杂填土基坑侧壁15上铺设竹筋格网，用竹筋u型锚钉2将其固定，并在杂填土基坑侧壁15上钻孔安装泄水管14；

步骤(4)、利用注浆管在u型锚钉2的端部注入一定量的水泥浆液，用以形成嵌固体7，嵌固体7的直径为25cm；

步骤(5)、在基坑侧壁15上喷射厚度为15cm的混凝土8；

步骤(6)、沿着基坑侧壁15底部利用旋挖钻机开挖桩孔，桩孔直径为80cm，桩孔间距为220cm，当桩孔开挖至原状土13内3.5m时，将柱状竹筋笼吊放至开挖后的桩孔之中，并浇筑混凝土,形成竹筋混凝土桩9，竹筋混凝土桩9的下半部分埋入至桩孔之中，上半部分伸出至桩孔外；

步骤(7)、重复步骤(6)直至基坑周围所有的竹筋混凝土桩9均浇筑完成，然后在竹筋混凝土桩9上部沿桩轴向设置长方体竹筋笼，并将柱状竹筋笼上部预留的受力筋与长方体竹筋笼受力筋通过竹丝捆绑在一起，安装冠梁模板并浇筑混凝土形成竹筋混凝土冠梁10，竹筋混凝土冠梁10的顶面与基坑侧壁开挖出的台阶平齐；

步骤(8)、沿竹筋混凝土桩的内侧继续开挖基坑，直至达到基坑的底部17，并在竹筋混凝土桩9间的杂填土表面喷射一层6cm厚的混凝土层8。