用于紧邻既有建筑基坑的新型斜桩竖锚支护结构的制作方法
【专利摘要】一种用于紧邻既有建筑基坑的新型斜桩竖锚支护结构，包括有斜护坡桩和桩顶冠梁，所述斜护坡桩在基坑边缘处设置有一排，相邻两根斜护坡桩之间设置有桩顶竖向预应力锚杆，并且桩顶竖向预应力锚杆的下部锚固在稳定土层中，桩顶竖向预应力锚杆的上部与所述桩顶冠梁柔性连接；相邻两根斜护坡桩之间还设置有桩身竖向预应力锚杆，并且桩身竖向预应力锚杆的下部锚固在稳定土层中，桩身竖向预应力锚杆的上部与腰梁柔性连接，腰梁又与所述斜护坡桩刚性连接。本实用新型首先可以完全不占用红线外的地下空间，对边坡后施工环境要求极小，其次可以充分利用深部土层提供的较高的锚固力，优化了整个支护结构，具有广泛的应用价值。
【专利说明】用于紧邻既有建筑基坑的新型斜粧竖锚支护结构
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种建筑基坑支护体系。
【背景技术】
[0002]建筑基坑支护设计施工中，常见的有(复合)土钉支护、桩(墙)锚支护、桩(墙)撑支护等支护型式及其中两种或两种以上支护型式的组合，目前绝大部分工程项目的基坑支护采用上述支护型式。
[0003]近年来，随着城市建设进程的加快，市区内建筑急剧增多，建筑密度愈来愈高，土地资源越来越紧张，地面、地下可利用空间越来越少，很多拟建建筑见缝插针，被迫在既有建筑旁并且距离既有建筑很近处进行修建，所以在充分利用土地的同时亦引发以下诸多问题:
[0004](1)由于新开工的建筑基坑紧邻既有建筑，导致新建建筑基坑的边坡支护方法很难选取，既不能采取放坡开挖，又不能进行(复合)土钉支护。
[0005](2)如果采取桩锚支护或墙锚支护等措施，由于坡后土体空间的限制(因既有建筑基础的限制，坡后土体宽度有限)，所以锚杆角度较大，支护效果较差，并且有的边坡根本无法施工锚杆，此种情况下，采用内支撑虽然方案上可行，但其实施成本较高，工序繁杂、施工工期较长，对土方开挖和结构主体施工影响严重。
[0006](3)近年来，双排桩技术得到了一定的发展，在紧邻既有建筑基坑边坡支护中具有一定优势，但双排桩支护成本较高，基坑支护深度也有一定限制，支护安全系数较低，后排桩施作受边坡后环境影响较大。
[0007]就目前情况看，已经完成或在建的诸多紧邻既有建筑的基坑边坡工程，其支护效果都不甚理想，边坡变形较大，特别是坡顶变形，此类基坑事故时有发生，所以针对上述各种类型支护结构自身的缺陷，暂未发现既能用于地下空间受限的紧邻既有建筑基坑并具有较好的支护效果，又能兼具施工方便、工序简单和成本低的新型支护型式。
实用新型内容
[0008]本实用新型的目的是提供一种操作方便、工序简单、成本较低、而且具有较好支护效果的用于紧邻既有建筑基坑的新型斜桩竖锚支护结构，解决应用在地下空间受限的紧邻既有建筑基坑中支护结构支护效果差、施工繁琐、工序复杂和成本高的技术难题。
[0009]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:一种用于紧邻既有建筑基坑的新型斜桩竖锚支护结构，包括有斜护坡桩和桩顶冠梁，所述斜护坡桩在基坑边缘处设置有一排，并且斜护坡桩的底部伸入在基底下土层中，所述桩顶冠梁与斜护坡桩的顶部刚性连接，其特征在于:相邻两根斜护坡桩之间设置有桩顶竖向预应力锚杆，并且桩顶竖向预应力锚杆的下部锚固在稳定土层中，桩顶竖向预应力锚杆的上部与所述桩顶冠梁柔性连接；相邻两根斜护坡桩之间还设置有桩身竖向预应力锚杆，并且桩身竖向预应力锚杆的下部锚固在稳定土层中，桩身竖向预应力锚杆的上部与腰梁柔性连接，腰梁又与所述斜护坡桩刚性连接。
[0010]所述桩顶竖向预应力锚杆的杆体材料可为钢绞线、钢筋或钢丝束，桩身竖向预应力锚杆的杆体材料可为钢绞线、钢筋或钢丝束。
[0011]所述桩顶冠梁上设有预设管件，所述桩顶竖向预应力锚杆的上部穿过预设管件、并通过桩顶锚具和桩顶垫板与桩顶冠梁柔性连接。
[0012]所述桩身竖向预应力锚杆的上部穿过腰梁、并通过桩身锚具和桩身垫板与腰梁柔性连接。
[0013]所述腰梁由两根型钢组成，所述桩身竖向预应力锚杆的上部由两根型钢之间的缝隙穿过。
[0014]所述斜护坡桩上设置有钢环筒，钢环筒上又焊接连接有牛腿支架，所述腰梁焊接并放置在牛腿支架上。
[0015]所述钢环筒焊接在斜护坡桩中的钢筋笼的外围，然后与斜护坡桩浇筑在一起。
[0016]所述斜护坡桩为矩形斜护坡桩或圆形斜护坡桩。
[0017]与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果:本实用新型在相邻两根斜护坡桩之间的稳定土层中设置桩顶竖向预应力锚杆和桩身竖向预应力锚杆，这样设计首先可以完全不占用红线外的地下空间，对边坡后施工环境要求极小；其次可以充分利用深部土层提供的较高的锚固力，优化了整个支护结构；第三，与仅设置桩顶竖向预应力锚杆的斜桩竖锚结构相比，改善了斜护坡桩桩身的受力情况，因此不仅适用于常规基坑，还适用于普通桩锚支护体系无法应用的紧邻既有建筑基坑，在解决紧邻既有建筑高大基坑边坡支护和深基坑紧急加固处理过程中，具有广泛的应用价值。
[0018]本实用新型是一种用于紧邻既有建筑的斜护坡桩+竖向锚杆支护结构型式，尤其适用于地下空间受限的紧邻既有建筑基坑，其在紧邻既有建筑深基坑支护中具有明显的优势，不但支护效果好，而且具有施工方便、工序简单、成本较低的优点，当然，本实用新型在常规的基坑边坡支护中也具有较好的支护效果。
[0019]本实用新型能够有效减小坡顶变形(桩顶变形)，可对斜护坡桩实施轴向预应力，斜护坡桩的轴向预应力的增加又可提高斜护坡桩的侧向抗力，本实用新型还提高了斜护坡桩的悬臂高度。所以综上所述，本实用新型通过设置桩顶竖向预应力锚杆和桩身竖向预应力锚杆，改变了斜桩桩身受力分布特点，改善了桩身受力状况，优化了桩身受力，使结构变得更加合理，因此在同等条件下，可适用于更深的基坑。
[0020]本实用新型采用了桩顶竖向预应力锚杆和一排或多排桩身竖向预应力锚杆，这样设计的好处是:1、与只设置桩顶竖向预应力锚杆相比，增设的桩身竖向预应力锚杆可以支护更深的基坑，或者用于深基坑紧急加固处理，适用于深度较大的紧邻既有建筑的基坑支护；2、与只设置桩顶竖向预应力锚杆相比，增设的桩身竖向预应力锚杆可以更有效的减小桩顶变形，增加斜桩轴向预应力，提高侧向抗力；3、与只设置桩顶竖向预应力锚杆相比，用于同样的基坑时，增设的桩身竖向预应力锚杆可以减小斜桩桩径，节省材料，降低成本。
[0021]本实用新型与双排桩支护结构相比，在不影响基坑安全系数的前提下，可以简化施工工序，节约工程材料，降低施工成本，缩短施工工期，与仅设置桩顶竖向预应力锚杆的斜桩竖锚结构相比，可以支护更深的紧邻既有建筑基坑，用于深基坑紧急加固处理。
[0022]本实用新型的所有施工工序均在地面施工，与传统的支护结构相比，避免了坑中的交叉施工，缩短了工期，简化了工序，提高了安全。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。
[0024]图1是本实用新型的立面结构示意图。
[0025]图2是图1的左视示意图。
[0026]图3是图1的俯视示意图。
[0027]图4是桩顶冠梁与桩顶竖向预应力锚杆的连接节点处的立面结构示意图。
[0028]图5是腰梁与桩身竖向预应力锚杆的连接节点处的立面结构示意图。
[0029]附图标记:1 一斜护坡桩、2 —桩顶冠梁、3 —桩顶竖向预应力锚杆、4 一桩顶锚具、
5—桩顶垫板、6 —预设管件、7 —既有建筑基础(或红线区域等)、8 —稳定土层、9 一桩身锚具、10 —基底下土层、11 一桩身竖向预应力锚杆、12 —腰梁、13 —型钢、14 一牛腿支架、15 一钢环筒、16 —桩身垫板。
【具体实施方式】
[0030]实施例参见图1-5所示，这种用于紧邻既有建筑基坑的新型斜桩竖锚(斜桩竖锚的英文为inclined pile vertical anchor,简称IPVA)支护结构，由斜护坡桩1、桩顶冠梁2 (为现浇梁，桩顶冠梁截面为矩形)、腰梁12、桩顶竖向预应力锚杆3和桩身竖向预应力锚杆11组成，所述斜护坡桩1在基坑边缘处设置有一排，并且斜护坡桩1的底部伸入在基底下土层10中(具体长度经计算确定)，所述桩顶冠梁2与斜护坡桩1的顶部刚性连接。所述斜护坡桩1为钢筋混凝土桩，是基坑边坡的围护结构，斜护坡桩1的桩顶及其主筋伸入桩顶冠梁2的高度要符合国家、行业标准。
[0031]所述桩顶竖向预应力锚杆3设置在相邻两根斜护坡桩1之间，桩顶竖向预应力锚杆3的下部锚固在稳定土层8中，桩顶竖向预应力锚杆3的上部与所述桩顶冠梁2柔性连接。桩顶冠梁2与斜护坡桩1的顶部刚性连接，可以给斜护坡桩1施加有利于斜护坡桩1稳定的力矩和预应力，即一方面将桩顶竖向预应力锚杆3的锚固力(矩)传递到斜护坡桩1上，另一方面将部分锚杆力传递给斜护坡桩1，对斜护坡桩1施加轴向预应力。
[0032]本实施例中，桩顶冠梁2上设有预设管件6，所述桩顶竖向预应力锚杆3的上部穿过预设管件6、并通过桩顶锚具4和桩顶垫板5与桩顶冠梁2柔性连接。
[0033]所述桩身竖向预应力锚杆11也设置在相邻两根斜护坡桩1之间，桩身竖向预应力锚杆11的下部锚固在稳定土层8中，桩身竖向预应力锚杆11的上部与腰梁12柔性连接，腰梁12又与所述斜护坡桩1刚性连接。
[0034]本实施例中，桩身竖向预应力锚杆11设置有一排，对应的腰梁12设置有一个，在其它实施例中，还可以设置两排、三排或更多排桩身竖向预应力锚杆11，对应的腰梁12也设置有两个、三个或更多个。
[0035]本实施例中，桩身竖向预应力锚杆11的上部穿过腰梁12、并通过桩身锚具9和桩身垫板16与腰梁12柔性连接。腰梁由两根型钢13组成，桩身竖向预应力锚杆11的上部由两根型钢13之间的缝隙穿过。
[0036]本实施例中，斜护坡桩1上设置有钢环筒15 (钢环筒焊接在斜护坡桩1的钢筋笼的外围，然后与斜护坡桩1浇筑在一起)，钢环筒15上焊接连接有牛腿支架14，所述腰梁12焊接并放置在牛腿支架14上。型钢13通过牛腿支架14固定在钢环筒上，一方面将桩身竖向预应力锚杆11的锚固力(矩)传递到斜护坡桩1上，另一方面将部分锚杆力传递给斜护坡桩1，对斜护坡桩1施加轴向预应力。
[0037]所述斜护坡桩1的截面形式为矩形或圆形，斜护坡桩1采用机械成孔或人工成孔。
[0038]所述桩顶竖向预应力锚杆3和桩身竖向预应力锚杆11的杆体材料为钢绞线、钢筋或钢丝束等常用材料，桩顶竖向预应力锚杆3和桩身竖向预应力锚杆11均分为锚固段和自由段，锚固段的起始位置及长度、锚杆的张拉锁定值经计算后确定，锚固段注浆材料为水泥浆或其它浆液。与桩顶竖向预应力锚杆3和桩身竖向预应力锚杆11对应的竖向预应力锚杆孔为机械成孔。
[0039]所述用于紧邻既有建筑基坑的新型斜桩竖锚支护结构的施工方法，其施工步骤如下:步骤一、施放斜护坡桩桩位点；步骤二、进行斜护坡桩1施工；步骤三、施工桩顶竖向预应力锚杆3 ;步骤四、施工桩顶冠梁2，使桩顶冠梁与斜护坡桩1刚性连接，使桩顶冠梁与桩顶竖向预应力锚杆3柔性连接；步骤五、当斜护坡桩1、桩顶竖向预应力锚杆3和桩顶冠梁2达到规定的设计强度后，对桩顶竖向预应力锚杆3进行张拉锁定；步骤六、腰梁以上基坑开挖，并根据监测的数据，视需要对桩顶竖向预应力锚杆3进行后续补张拉；步骤七、施工桩身竖向预应力锚杆11 ;步骤八、施工腰梁12，使腰梁与斜护坡桩1刚性连接，使腰梁与桩身竖向预应力锚杆11柔性连接，并对桩身竖向预应力锚杆11进行张拉锁定；步骤九、腰梁以下基坑开挖，并根据监测的数据，视需要对桩顶竖向预应力锚杆和桩身竖向预应力锚杆进行后续补张拉。
[0040]本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现型式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。
【权利要求】
1.一种用于紧邻既有建筑基坑的新型斜桩竖锚支护结构，包括有斜护坡桩(1)和桩顶冠梁(2)，所述斜护坡桩(1)在基坑边缘处设置有一排，并且斜护坡桩(1)的底部伸入在基底下土层(10)中，所述桩顶冠梁(2)与斜护坡桩(1)的顶部刚性连接，其特征在于:相邻两根斜护坡桩(1)之间设置有桩顶竖向预应力锚杆(3)，并且桩顶竖向预应力锚杆(3)的下部锚固在稳定土层(8)中，桩顶竖向预应力锚杆(3)的上部与所述桩顶冠梁(2)柔性连接；相邻两根斜护坡桩(1)之间还设置有桩身竖向预应力锚杆(11)，并且桩身竖向预应力锚杆(11)的下部锚固在稳定土层(8)中，桩身竖向预应力锚杆(11)的上部与腰梁(12)柔性连接，腰梁(12)又与所述斜护坡桩(1)刚性连接。
2.根据权利要求1所述的用于紧邻既有建筑基坑的新型斜桩竖锚支护结构，其特征在于:所述桩顶竖向预应力锚杆(3)的杆体材料为钢绞线、钢筋或钢丝束，桩身竖向预应力锚杆(11)的杆体材料为钢绞线、钢筋或钢丝束。
3.根据权利要求1所述的用于紧邻既有建筑基坑的新型斜桩竖锚支护结构，其特征在于:所述桩顶冠梁(2)上设有预设管件(6)，所述桩顶竖向预应力锚杆(3)的上部穿过预设管件(6 )、并通过桩顶锚具(4 )和桩顶垫板(5 )与桩顶冠梁(2 )柔性连接。
4.根据权利要求1所述的用于紧邻既有建筑基坑的新型斜桩竖锚支护结构，其特征在于:所述桩身竖向预应力锚杆(11)的上部穿过腰梁(12)、并通过桩身垫板(16)和桩身锚具(9)与腰梁(12)柔性连接。
5.根据权利要求4所述的用于紧邻既有建筑基坑的新型斜桩竖锚支护结构，其特征在于:所述腰梁由两根型钢(13)组成，所述桩身竖向预应力锚杆(11)的上部由两根型钢(13)之间的缝隙中穿过。
6.根据权利要求5所述的用于紧邻既有建筑基坑的新型斜桩竖锚支护结构，其特征在于:所述斜护坡桩(1)上设置有钢环筒(15)，钢环筒(15)上又焊接连接有牛腿支架(14)，所述腰梁焊接并放置在牛腿支架(14)上。
7.根据权利要求6所述的用于紧邻既有建筑基坑的新型斜桩竖锚支护结构，其特征在于:所述钢环筒(15)焊接在斜护坡桩(1)中的钢筋笼的外围，然后与斜护坡桩(1)浇筑在一起。
8.根据权利要求1所述的用于紧邻既有建筑基坑的新型斜桩竖锚支护结构，其特征在于:所述斜护坡桩(1)为矩形斜护坡桩或圆形斜护坡桩。
【文档编号】E02D17/02GK203559423SQ201320653907
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年10月23日 优先权日:2013年10月23日
【发明者】郭恒, 宋福渊, 马庆松, 胡贺祥, 油新华, 白晨光, 耿冬青 申请人:中国建筑股份有限公司