一种用于基坑支护的集束桩垛结构的制作方法

本实用新型涉及深基坑支护工程技术领域，具体的说是一种用于基坑支护的集束桩垛结构。

背景技术：

随着城市建设的不断发展，城市用地日益紧张，土地特别稀缺，为了有效的利用士地，高层建筑、超高层建筑、地下建筑等对空间利用率更高的建筑应运而生。但高层建筑抗震性和整体稳定性较差，而这恰恰是地下空间建筑的优势，因此合理开发地下空间已经成为城市建筑发展的一个趋势。基坑工程的数量越来越多，基坑开挖的深度越来越深，单个基坑的开挖面积也越来越大，基坑工程与周边环境的关系越来越密切，基坑开挖与城市建设密集、地下管线众多、建设场地狭小、周围环境要求高等不利因素的矛盾也越来越突出，对周边环境保护的要求越来越高，基坑工程也变得越来越复杂。如此一来，不仅使得基坑工程的造价不断攀升，也给基坑工程的实施带了诸多技术上的难题。

对于采用单排悬臂支护桩的宽大基坑，因基坑每侧支护周长较长会导致基坑中部支护桩的实际水平位移大于单元计算的水平位移，偏于不安全，对周边环境保护不利。由于物权法的实施，很多城市要求锚杆不能超出红线导致锚杆在基坑工程中的使用受限，因此为了控制宽大基坑长边中部的侧向变形，只能通过增设水平支撑或加大支护桩的截面尺寸来实现，前者会影响土方的开挖进度和上部结构的施工从而延误工期而且并无显著的经济性，后者会大大地增加了基坑支护的造价，极度浪费了国家和社会的资源，与当今全社会提倡的低碳环保理念背道而驰。

技术实现要素：

本实用新型根据现有技术的不足提供一种用于基坑支护的集束桩垛结构，在宽大基坑长边中部每隔一定距离增设集束桩垛，用于控制宽大基坑长边中部单排悬臂支护桩的侧向变形，既能实现无撑化又不必增大支护桩的截面尺寸，加快了施工进度，节省了工期，很大程度上降低了基坑的建设成本及运营成本。

本实用新型较优的技术方案：所述一种用于基坑支护的集束桩垛支护结构，其特征在于：所述集束桩垛支护结构包括沿着基坑长边方向布置多个集束桩垛结构，每个集束桩垛结构是由多根前排悬臂支护桩和1～2根后排扶臂桩组成，且后排的每根扶臂桩分别与对应的前排悬臂支护桩通过横梁连接；每个集束桩垛结构的多根前排悬臂支护桩连成一排，且相邻两根前排悬臂支护桩的间距相等，连为一排的多根前排悬臂支护桩的桩顶通过冠梁连为一体。

本实用新型较优的技术方案：所述相邻两个集束桩垛结构之间的间距S与相邻两根前排悬臂支护桩的间距S0的比值为15～25。

本实用新型较优的技术方案：所述每个集束桩垛结构的前排悬臂支护桩与对应的后排扶臂桩的中心距Sd为1.5～3.5倍的前排悬臂支护桩桩径。

本实用新型较优的技术方案：所述每个集束桩垛结构的后排扶臂桩设有两根时，两根后排扶臂桩之间的间距与前排悬臂支护桩的间距相等。

本实用新型较优的技术方案：所述的每个集束桩垛结构的前排悬臂支护桩的桩径D大于后排扶臂桩的桩径d，其差值为50mm～200mm。

本实用新型较优的技术方案：所述集束桩垛支护结构前排悬臂支护桩桩顶冠梁的高度H不得小于700mm，宽度L应大于前排悬臂支护桩桩径400mm，且两侧应对称各伸出前排桩边缘(L-D)/2。

根据结构力学知识及常规的设计经验可知：在其他条件一定的前提下，悬臂单排桩支护结构中，支护桩的刚度越大，变形越小；当其刚度超过一定数值后，变形基本保持不变，且无论刚度增加多大，其变形始终大于双排桩支护结构的变形。其原因在于如下两个方面：

(1)支护桩的变形包括土压力及外部荷载作用产生的刚体转动变形及支护桩自身的弯曲变形两部分，当其刚度足够大时，支护桩自身的弯曲变形很小，几乎忽略不计，而刚体转动变形仅跟土压力及外部荷载有关，当土压力及外部荷载一定时，若刚度足够大，则变形为常数。

(2)双排桩支护结构的变形之所以始终小于单排悬臂桩支护结构，主要在于前后排桩通过桩顶横梁连接，形成门式钢架结构，其不仅增加了支护桩的刚度(前后排刚度叠加)，桩顶横梁还对前、后排桩桩顶的转角进行限制，对转角的限制导致其桩顶变形大幅减少。

本实用新型的集束桩垛支护结构在形式上是一种后排桩间距较大、弱化双排桩支护结构，同时也是一种桩垛区域支护桩刚度增强的悬臂单排桩支护结构，其受力特性介于两者中间。

本实用新型在宽大基坑长边中部每隔一定距离增设集束桩垛，用于控制宽大基坑长边中部单排悬臂支护桩的侧向变形，既能实现无撑化又不必增大支护桩的截面尺寸，加快了施工进度，节省了工期，很大程度上降低了基坑的建设成本及运营成本。

附图说明

图1为本实用新型的桩体平面图；

图2为图1中的A-A剖视图。

图中：1—前排悬臂支护桩，2—后排扶臂桩，3—横梁，4—冠梁。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。如图1、图2所示的一种用于基坑支护的集束桩垛支护结构，其结构特征在于：所述一种用于基坑支护的集束桩垛支护结构，其特征在于：所述集束桩垛支护结构包括沿着基坑长边方向布置多个集束桩垛结构，每个集束桩垛结构是由多根前排悬臂支护桩1和1～2根后排扶臂桩2组成，所述每个集束桩垛结构的后排扶臂桩2设有两根时，两根后排扶臂桩2之间的间距与前排悬臂支护桩1的间距相等。且后排的每根扶臂桩2分别与对应的前排悬臂支护桩1通过横梁3连接；每个集束桩垛结构的多根前排悬臂支护桩1连成一排，且相邻两根前排悬臂支护桩1的间距相等，连为一排的多根前排悬臂支护桩1的桩顶通过冠梁4连为一体。所述相邻两个集束桩垛结构之间的间距S与相邻两根前排悬臂支护桩1的间距S0的比值为15～25。所述每个集束桩垛结构的前排悬臂支护桩1与对应的后排扶臂桩2的中心距Sd为1.5～3.5倍的前排悬臂支护桩1桩径。所述的每个集束桩垛结构的前排悬臂支护桩1的桩径D大于后排扶臂桩2的桩径d，其差值为50mm～200mm。

本实用新型具体是施工时：首先按照常规的基坑支护结构的施工方法施工基坑长边的前排悬臂支护桩，之后在平行于基坑长边方向布置的单排悬臂支护桩后，每隔一定距离布置1～2根扶臂桩，扶臂桩与对应的前排支护桩通过横梁连接形成整体的集束桩垛支护结构体系。所述的集束桩垛结构体系内前排桩桩径D与后排桩桩径d可不同，可适当减小后排桩桩径，后排桩桩径d与前排桩桩径D的差值控制在50mm～200mm之间为宜。所述的集束桩垛支护结构体系内前排桩桩顶冠梁的高度H不得小于700mm，宽度L应大于前排桩桩径400mm且两侧应对称各伸出前排桩边缘(L-D)/2。所述的两个相邻集束桩垛支护结构的间距S与前排桩间距S0的比值为10～25。

本实用新型在宽大基坑长边中部每隔一定距离增设集束桩垛，用于控制宽大基坑长边中部单排悬臂支护桩的侧向变形，既能实现无撑化又不必增大支护桩的截面尺寸，加快了施工进度，节省了工期，很大程度上降低了基坑的建设成本及运营成本。