基坑支护桩抗浮结构的制作方法

1.本实用新型属于土木工程技术领域，具体地说，是涉及一种基坑支护桩抗浮结构。


背景技术：

2.随着城市建设快速发展及地下空间的开发利用，深基坑工程逐渐增多。为满足地下结构施工需要及保障基坑周边环境安全，通常设置基坑支护桩对基坑侧壁土体进行支挡或加固。对工程建设而言，支护桩虽然属于临时支护构件，但考虑到工程进度、回收可行性、回收成本等因素的影响，这些支护桩待地下结构施工完成后即被闲置。
3.此外，由于地下水会对侵入其内部的物体产生一个上浮力，所以深基坑工程往往涉及结构抗浮。现行工程中抗浮结构通常单独设计和实施，其大多通过在地下室底板布置大量抗拔构件等来解决地下工程抗浮问题，而对于基坑支护桩往往不能合理有效利用，而且闲置的支护桩将会增加抗浮构件的施工难度，影响施工质量和进度。为此学者们研发了利用支护桩的抗浮结构，例如通过植筋在支护桩上设置限位器平衡部分水浮力，利用已有支护桩抗浮。但一方面凿桩植筋施工费用较高、质量不可靠且可能会造成支护桩位于限位器两侧的部位受力不均，降低支护承载力；另一方面，由于建筑使用功能的要求，部分地下结构底标高不统一时，支护桩无法通过限位器抵抗水浮力。


技术实现要素：

4.针对上述不足，本实用新型提供了一种基坑支护桩抗浮结构，该结构利用基坑支护桩内原有钢筋兼作抗拔锚杆钢筋，实现一桩多用，不仅解决了基坑支护桩被闲置后的工程资源浪费问题，还能够发挥支护桩的有效抗浮作用，且构造简单，施工方便。
5.为了实现上述目的，本实用新型的基坑支护桩抗浮结构包括基坑、支护桩以及筏板基础层，所述筏板基础层沿所述基坑的表面设置，所述基坑包括基坑底面和基坑侧壁，所述支护桩沿所述基坑侧壁设置，所述支护桩包括第一支护钢筋，所述第一支护钢筋与所述抗拔锚接钢筋相连接，并将所述抗拔锚接钢筋锚入所述筏板基础层内。
6.上述的基坑支护桩抗浮结构的一实施方式中，所述筏板基础层与所述支护桩顶面之间具有刚度协调褥垫层，所述第一支护钢筋与所述抗拔锚接钢筋于所述刚度协调褥垫层内相连接。
7.上述的基坑支护桩抗浮结构的一实施方式中，所述刚度协调褥垫层内填充有碎石和/或砂砾。
8.上述的基坑支护桩抗浮结构的一实施方式中，所述支护桩还包括第二支护钢筋，所述第二支护钢筋的顶部位于所述刚度协调褥垫层内。
9.上述的基坑支护桩抗浮结构的一实施方式中，所述第二支护钢筋的顶部包覆水泥砂浆保护层。
10.上述的基坑支护桩抗浮结构的一实施方式中，还包括聚氯乙烯套管，所述聚氯乙烯套管位于所述刚度协调褥垫层内并套接在所述第一支护钢筋与所述抗拔锚接钢筋连接
区段处，在所述聚氯乙烯套管内浇筑水泥浆。
11.上述的基坑支护桩抗浮结构的一实施方式中，所述刚度协调褥垫层与所述筏板基础层之间具有筏板垫层。
12.上述的基坑支护桩抗浮结构的一实施方式中，所述基坑还包括基坑侧底面，所述刚度协调褥垫层的顶面与所述基坑侧底面平齐。
13.上述的基坑支护桩抗浮结构的一实施方式中，还包括抗拔锚杆，所述抗拔锚杆连接在所述筏板基础层与所述基坑之间。
14.上述的基坑支护桩抗浮结构的一实施方式中，所述基坑还包括基坑底面，所述抗拔锚杆连接在所述筏板基础层与所述基坑底面之间。
15.本实用新型的有益作用在于，本实用新型的基坑支护桩抗浮结构利用基坑支护桩内原有钢筋兼作抗拔锚杆钢筋，对基坑支护桩加以再利用，使临时支护结构发挥出永久抗浮作用，避免了工程资源的大量浪费。
16.另一方面在某种程度上统一了基坑支护桩和抗浮锚杆单独设计、实施的工程现状。既保护了支护桩原有的结构，又减少了地下室周边一定范围的抗拔锚杆数量，从而极大降低了施工风险和难度，节约了工程投入成本。
17.同时，本实用新型通过在基坑支护桩顶部设置褥垫层，削弱基坑支护桩位置的刚度影响，减小了基础底面的应力集中，协调了基础变形。
18.以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。
附图说明
19.图1为本实用新型的基坑支护桩抗浮结构的结构示意图；
20.图2为本实用新型的基坑支护桩抗浮结构的应用示意图。
21.其中，附图标记
22.10：基坑支护桩抗浮结构
23.20：建筑物
24.100：基坑
25.100a：支护桩顶面
26.100b：基坑侧壁
27.100c：基坑侧底面
28.100d：基坑底面
29.200：支护桩
30.210：第一支护钢筋
31.220：第二支护钢筋
32.300：筏板基础层
33.400：抗拔锚杆
34.500：抗拔锚接钢筋
35.600：刚度协调褥垫层
36.700：水泥砂浆保护层
37.800：聚氯乙烯套管
38.900：水泥浆
39.1000：筏板垫层
具体实施方式
40.下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本实用新型的目的、方案及应用价值，但并非作为本实用新型所附权利要求保护范围的限制。
41.在本技术方案的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是焊接，也可以是机械连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
42.如图1和图2所示，本实用新型的基坑支护桩抗浮结构10包括基坑100、支护桩200以及筏板基础层300。其中，筏板基础层300沿基坑100的表面设置。结合图2，筏板基础层300与基坑100之间设有多个抗拔锚杆400，抗拔锚杆400作为抵抗筏板基础层300上建筑物20位移的抗浮措施。
43.基坑100包括支护桩顶面100a和基坑侧壁100b，支护桩200沿基坑100的基坑侧壁100b设置，支护桩200包括第一支护钢筋210。第一支护钢筋210至少为一根，如图1所示，图1标示出两根第一支护钢筋210。需要说明的是，第一支护钢筋210的数量本实用新型没有限定，根据实施情况进行设置即可。本实用新型的基坑支护桩抗浮结构10还包括抗拔锚接钢筋500，支护桩200的第一支护钢筋210与抗拔锚接钢筋500相连接，并将抗拔锚接钢筋500锚入筏板基础层300内。
44.本实用新型利用基坑100内支护桩200原有钢筋兼作抗拔锚杆钢筋，不仅对支护桩合理再利用，使临时支护结构发挥出永久抗浮作用，提升支护桩承担地下结构的浮力荷载的性能，并且使基坑支护桩和抗浮锚杆统一设计、实施，实现了一桩多用，同时降低了施工风险和难度，也节约了成本。
45.如图1所示，筏板基础层300与基坑100的支护桩顶面100a之间具有刚度协调褥垫层600，第一支护钢筋210与抗拔锚接钢筋500于刚度协调褥垫层600内相连接。刚度协调褥垫层600内填充有碎石和/或砂砾。在工程大量采用抗拔锚杆400的情况下，本实用新型通过在基坑100的支护桩顶面100a设置刚度协调褥垫层600，保证了桩、土共同承担荷载，削弱基坑100中支护桩200所在位置处的刚度影响，减小基础底面的应力集中，使基础变形协调。
46.如图2所示，基坑100还包括基坑侧底面100c和基坑底面100d，刚度协调褥垫层600的顶面与基坑侧底面100c平齐。筏板基础层300在基坑侧底面100c以及刚度协调褥垫层600的顶部，以承载建筑物20。抗拔锚杆400为多个，连接在筏板基础层300与基坑100的基坑侧底面100c以及基坑底面100d之间。
47.本实用新型利用基坑支护桩兼作抗拔锚杆，解决了地下结构底板标高不统一，部分地下室结构高于支护桩顶标高时，利用支护桩平衡水浮力的问题。
48.支护桩200还包括第二支护钢筋220，第二支护钢筋220的顶部位于刚度协调褥垫层600内。第二支护钢筋220的顶部包覆水泥砂浆以形成水泥砂浆保护层700。
49.上述的第一支护钢筋210为支护桩200内若干平行于桩身轴线均匀布置的钢筋，并露出在支护桩200外。上述的第二支护钢筋220为支护桩200内除第一支护钢筋210以外的钢筋，并在支护桩顶面100a处截断处理。
50.本实用新型的基坑支护桩抗浮结构10还包括聚氯乙烯套管800，聚氯乙烯套管800位于刚度协调褥垫层600内，并套接在第一支护钢筋210与抗拔锚接钢筋500相连接区段处。在聚氯乙烯套管800内浇筑水泥浆900，水泥浆900锚固体与抗拔钢筋浇筑为一体，提高了第一支护钢筋210与抗拔锚接钢筋500的耐腐蚀性及耐久性。
51.本实用新型为支护桩顶部与基础底板通过水泥浆锚固体、抗拔锚接钢筋、褥垫层连接，其结合了抗拔锚杆、抗拔桩及cfg桩的作用机理，既提高了基础的抗浮能力，又解决了基础底板应力集中问题，使基础变形更加协调。
52.如图1所示，本实用新型的一实施例中，刚度协调褥垫层600与筏板基础层300之间具有筏板垫层1000。
53.本实用新型的基坑支护桩抗浮结构10的施工方法的一实施例包括以下步骤：
54.1.根据基坑支护工程标准，在基坑100内设置支护桩200，并对支护桩200的桩身抗拔承载力进行承担浮力作用工况的验算。
55.2.凿除筏板垫层1000以下例如300mm范围内的桩头，将抗拔锚接钢筋500的一端与支护桩200的第一支护钢筋210连接，抗拔锚接钢筋500的另一端锚入混凝土制的筏板基础层300内，并对兼做抗拔锚杆的第一支护钢筋210的抗拉强度进行承担浮力作用工况的验算。
56.3.截断支护桩内部第二支护钢筋220，并在第二支护钢筋220的顶部抹水泥砂浆以形成水泥砂浆保护层700。
57.4.在抗拔锚接钢筋500与第一支护钢筋210的连接区段处安装聚氯乙烯套管800。
58.5.于聚氯乙烯套管800内浇筑m30水泥浆，待水泥浆达到强度后，回填碎石形成刚度协调褥垫层600并夯实。
59.通过以上步骤使得支护桩200与抗拔锚杆400二者有机结合，既可以提供足够的支护承载力，又可以提供有效抗拔力。
60.上述的抗拔锚杆抗拔承载力需同时满足式(1)及式(2)要求。
61.抗拔锚杆钢筋的抗拉强度设计值：n1≤f
yas
ꢀꢀꢀꢀ
式(1)
62.式(1)中，n1为抗拔锚杆拉力设计值，单位n；as为抗拔锚杆钢筋总面积，单位mm2；fy为钢筋强度设计值，单位n/mm2。
63.基坑支护桩抗拔承载力:n2≤1/2∑λiq
sik
uili+g
p
ꢀꢀꢀ
式(2)
64.式(2)中，n2为基坑支护桩抗拔力，单位kn；λi为抗拔系数；q
sik
为支护桩侧表面第i层土的抗压极限侧阻力标准值，单位kpa；ui为支护桩身周长，单位m；li为支护桩长度，单位m；g
p
为支护桩自重，地下水位以下取浮重度。
65.当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。