迷你桩复合式支挡结构及施工方法
【专利摘要】本发明公开了一种迷你桩复合式支挡结构及施工方法，该迷你桩复合式支挡结构包括冠梁、迷你桩、搅拌桩和注浆锚杆，将搅拌桩和迷你桩通过冠梁进行连接，并在搅拌桩内插入注浆钢管，既能起到止水作用，又能提高围护结构的抗弯性能。注浆锚杆增加了围护结构的支撑点，可进一步控制围护结构变形。
【专利说明】迷你粧复合式支挡结构及施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及地基基础领域，尤其涉及一种迷你桩复合式支挡结构及施工方法。
【背景技术】
[0002]为了减小土方开挖对周围环境的影响，目前，钢筋混凝土围护桩被广泛应用于基坑工程和边坡工程中，尽管其桩身强度很高，但对于单排桩而言，当用于支挡土体时，其抗弯刚度却比较有限，因此，很难对桩顶位移进行有效的控制。如为了增加抗弯性能而采用大直径桩甚至双排桩，自然带来工程造价的大幅提升，而桩身的强度性能并未得到充分发挥。另一方面，城市地下空间的开发利用还会受到施工场地条件的限制。这些因素都对传统的钢筋混凝土围护桩提出了挑战。
[0003]对于传统型混凝土迷你桩，由于其桩径较小且需预先放置钢筋，当采用混凝土导管进行灌注时施工难度较高且施工成本较高。传统迷你桩采用一根或几根高性能钢筋放置于钻孔中心，主要用于竖向抗压或抗拔，当钢筋处于中心位置时其桩身抗弯刚度较小。此夕卜，在一些富含地下水的工程中，为保证土方开挖顺利进行，需要在围护结构外圈形成止水帷幕，操作复杂。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对现有基坑围护技术中由于基坑周围施工场地受限，传统围护桩施工无法展开，而普通的迷你桩抗弯刚度小等缺点，提供一种迷你桩复合式支挡结构及施工方法。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:迷你桩复合式支挡结构，包括冠梁、迷你桩、搅拌桩和注浆锚杆，冠梁由冠梁箍筋与冠梁纵筋连接组成，所述迷你桩内沿桩中心对称布置两根迷你桩竖向钢筋和一根迷你桩钢管，两根迷你桩竖向钢筋和一根迷你桩钢管彼此之间的距离为0.6-0.9d，d为迷你桩桩径；两根迷你桩竖向钢筋和一根迷你桩钢管沿竖直方向间隔2-4 m用横向钢筋固定，迷你桩竖向钢筋、迷你桩钢管与横向钢筋组成钢筋笼，钢筋笼上浇筑水泥砂浆；搅拌桩由深层搅拌水泥土体和插入浇筑深层搅拌水泥土体的搅拌桩钢管组成；注浆锚杆由注浆锚杆钢筋和端部锚定钢板连接后，浇筑注浆体形成；迷你桩竖向钢筋、迷你桩钢管和搅拌桩钢管的顶端均与冠梁箍筋连接，使得迷你桩和搅拌桩均与冠梁相连；注浆锚杆钢筋分别与竖向钢筋和搅拌桩钢管相连，使得注浆锚杆分别与迷你桩和搅拌桩连接。
[0006]作为优选，所述搅拌桩内钢管长度不小于深层搅拌水泥土体的长度，所述水泥土搅拌桩的直径为D，相邻水泥土搅拌桩互相搭接在一起，搭接的宽度为0.2-0.4D。
[0007]迷你桩复合式支挡结构的施工方法，包括以下步骤:
1、在基坑周围开挖沟槽，开挖深度大于或等于冠梁的设计高度；
2、选定桩位位置，进行桩头定位，选择地质勘探钻机或锚杆钻机，通过小直径中空钻头进行钻孔，钻孔的同时采用泥浆护壁的方式保护桩孔，迷你桩的直径d为20cm-40cm ； 3、固定钢筋笼，两根的迷你桩竖向钢筋和一根迷你桩钢管沿竖直方向间隔2-4m用横向钢筋固定，迷你桩竖向钢筋、迷你桩钢管与横向钢筋组成钢筋笼；
4、将固定好的钢筋笼放入桩孔，钢筋笼上端预留出20-40cm以便与冠梁中钢筋相连接，两根的迷你桩竖向钢筋和一根迷你桩钢管与迷你桩中心的距离为迷你桩直径d的
0.4-0.45倍，同时，搅拌桩钢管端部进行滤过包裹以免堵塞；
5、用注浆管通过塑料管向桩孔内注入清水，当桩孔上部返出浆液浓度为l.0Og/Cm3-L 05 g/cm3时，停止注入清水，并向桩孔内灌入水泥砂浆，水泥砂浆强度为M20 ；
6、当砂浆填至设计高度后放置7天以上，进行压力注浆，水泥浆的水灰比为
0.5-1.0 (g/g)，当桩孔上部有水泥浆冒出时停止注浆；
7、搅拌桩施工:浇筑直径D为40-85cm深层搅拌水泥土体，与迷你桩净间距宜为0_2m，桩长应大于开挖深度至少3m，完成后将钢管插入未凝固的深层搅拌水泥土体，在压入前对钢管壁预留小孔进行包裹，以免小孔被水泥浆堵住，放置7天以上，对小孔进行压力注浆；
8、对倾斜的注浆锚杆进行施工，钻孔施工完成后将钢筋沿孔心插入并注入水泥浆液；
9、在迷你桩和搅拌桩施工结束后进行冠梁的施工，将迷你桩上部两根的迷你桩竖向钢筋和一根迷你桩钢管以及搅拌桩钢管与冠梁箍筋进行焊接，焊接完成后进行混凝土的浇筑及养护。
[0008]作为优选，步骤I中，冠梁顶部设在地表以下，冠梁以上土体采用局部放坡形式。
[0009]作为优选，步骤6和7中，注浆压力控制在l_5MPa。
[0010]本发明的有益效果是:本发明将搅拌桩和迷你桩通过冠梁进行连接，并在搅拌桩内插入注浆钢管，既能起到止水作用，又能提高围护结构的抗弯性能。如再使用注浆锚杆，则增加了围护结构的支撑点，可进一步控制围护结构变形，且不会造成开挖作业的不便。整体性能好以及抗弯刚度高，能够很好的控制基坑的变形以及具有良好的止水效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为迷你桩复合式支挡结构剖面示意图；
图2为迷你桩复合式支挡结构平面布置示意图；
图中，冠梁1、迷你桩2、搅拌桩3、注浆锚杆4、冠梁箍筋11、冠梁纵筋12、迷你桩竖向钢筋21、迷你桩钢管24、横向钢筋23、水泥砂浆22 ;搅拌桩钢管32、深层搅拌水泥土体31、注浆锚杆钢筋42、端部锚定钢板43、注浆体41。
【具体实施方式】
[0012]迷你桩复合式支挡结构，包括冠梁1、迷你桩2、搅拌桩3和注浆锚杆4，冠梁I由冠梁箍筋11与冠梁纵筋12连接组成，所述迷你桩2内沿桩中心对称布置两根迷你桩竖向钢筋21和一根迷你桩钢管24，两根迷你桩竖向钢筋21和一根迷你桩钢管24彼此之间的距离为0.6-0.9d，d为迷你桩桩径；两根迷你桩竖向钢筋21和一根迷你桩钢管24沿竖直方向间隔2-4 m用横向钢筋23固定，迷你桩竖向钢筋21、迷你桩钢管24与横向钢筋23组成钢筋笼，钢筋笼上浇筑水泥砂浆22 ;搅拌桩3由深层搅拌水泥土体31和插入浇筑深层搅拌水泥土体31的搅拌桩钢管32组成；注浆锚杆4由注浆锚杆钢筋42和端部锚定钢板43连接后，浇筑注浆体41形成；迷你桩竖向钢筋21、迷你桩钢管24和搅拌桩钢管32的顶端均与冠梁箍筋11连接，使得迷你桩2和搅拌桩3均与冠梁I相连；注浆锚杆钢筋42分别与竖向钢筋21和搅拌桩钢管32相连，使得注浆锚杆4分别与迷你桩2和搅拌桩3连接。
[0013]所述搅拌桩内钢管32长度不小于深层搅拌水泥土体31的长度，所述水泥土搅拌桩3的直径为D，相邻水泥土搅拌桩3互相搭接在一起，搭接的宽度为0.2-0.4D。
[0014]迷你桩复合式支挡结构的施工方法，包括以下步骤:
1、在基坑周围开挖沟槽，开挖深度大于或等于冠梁I的设计高度；
2、选定桩位位置，进行桩头定位，选择地质勘探钻机或锚杆钻机，通过小直径中空钻头进行钻孔，钻孔的同时采用泥浆护壁的方式保护桩孔，迷你桩2的直径d为20cm-40cm ；
3、固定钢筋笼，两根的迷你桩竖向钢筋21和一根迷你桩钢管24沿竖直方向间隔2-4m用横向钢筋23固定，迷你桩竖向钢筋21、迷你桩钢管24与横向钢筋23组成钢筋笼；
4、将固定好的钢筋笼放入桩孔，钢筋笼上端预留出20-40cm以便与冠梁I中钢筋相连接，两根的迷你桩竖向钢筋21和一根迷你桩钢管24与迷你桩2中心的距离为迷你桩直径d的0.4-0.45倍，同时，搅拌桩钢管32端部进行滤过包裹以免堵塞；
5、用注浆管通过塑料管向桩孔内注入清水，当桩孔上部返出浆液浓度为l.0Og/Cm3-L 05 g/cm3时，停止注入清水，并向桩孔内灌入水泥砂浆，水泥砂浆强度为M20 ；
6、当砂浆填至设计高度后放置7天以上，进行压力注浆，水泥浆的水灰比为
0.5-1.0 (g/g)，当桩孔上部有水泥浆冒出时停止注浆；
7、搅拌桩施工:浇筑直径D为40-85cm深层搅拌水泥土体31，与迷你桩净间距宜为0-2m，桩长应大于开挖深度至少3m，完成后将钢管32插入未凝固的深层搅拌水泥土体31，在压入前对钢管壁预留小孔进行包裹，以免小孔被水泥浆堵住，放置7天以上，对小孔进行压力注浆；
8、对倾斜的注浆锚杆4进行施工，钻孔施工完成后将钢筋沿孔心插入并注入水泥浆
液；
9、在迷你桩和搅拌桩施工结束后进行冠梁I的施工，将迷你桩2上部两根的迷你桩竖向钢筋21和一根迷你桩钢管24以及搅拌桩钢管32与冠梁箍筋11进行焊接，焊接完成后进行混凝土的浇筑及养护。
[0015]所述的步骤I中，冠梁I顶部设在地表以下，冠梁I以上土体采用局部放坡形式。
[0016]所述的步骤6和7中，注浆压力控制在l_5MPa。
[0017]下面结合附图1和附图2与【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述:
实施例1
如图1、图2所示，本发明迷你桩复合式支挡结构，包括冠梁1、迷你桩2、搅拌桩3和注浆锚杆4，冠梁I由冠梁箍筋11与冠梁纵筋12连接组成，所述迷你桩2内沿桩中心对称布置两根迷你桩竖向钢筋21和一根迷你桩钢管24，两根迷你桩竖向钢筋21和一根迷你桩钢管24彼此之间的距离为0.6-0.9d，d为迷你桩桩径；两根迷你桩竖向钢筋21和一根迷你桩钢管24沿竖直方向间隔2m用横向钢筋23固定，迷你桩竖向钢筋21、迷你桩钢管24与横向钢筋23组成钢筋笼，钢筋笼上浇筑水泥砂浆22 ;搅拌桩3由深层搅拌水泥土体31和插入浇筑深层搅拌水泥土体31的搅拌桩钢管32组成；注浆锚杆4由注浆锚杆钢筋42和端部锚定钢板43连接后，浇筑注浆体41形成；迷你桩竖向钢筋21、迷你桩钢管24和搅拌桩钢管32的顶端均与冠梁箍筋11连接，使得迷你桩2和搅拌桩3均与冠梁I相连；注浆锚杆钢筋42分别与竖向钢筋21和搅拌桩钢管32相连，使得注浆锚杆4分别与迷你桩2和搅拌桩3连接。
[0018]搅拌桩内钢管32长度不小于深层搅拌水泥土体31的长度，所述水泥土搅拌桩3的直径为D，相邻水泥土搅拌桩3互相搭接在一起，搭接的宽度为0.2D。
[0019]迷你桩复合式支挡结构的施工方法，包括以下步骤:
1、在基坑周围开挖沟槽，开挖深度大于或等于冠梁I的设计高度；
2、选定桩位位置，进行桩头定位，选择地质勘探钻机或锚杆钻机，通过小直径中空钻头进行钻孔，钻孔的同时采用泥浆护壁的方式保护桩孔，迷你桩2的直径d为20cm ；
3、固定钢筋笼，两根的迷你桩竖向钢筋21和一根迷你桩钢管24沿竖直方向间隔2m用横向钢筋23固定，迷你桩竖向钢筋21、迷你桩钢管24与横向钢筋23组成钢筋笼；
4、将固定好的钢筋笼放入桩孔，钢筋笼上端预留出20cm以便与冠梁I中钢筋相连接，两根的迷你桩竖向钢筋21和一根迷你桩钢管24与迷你桩2中心的距离为迷你桩直径d的
0.4-0.45倍，同时，搅拌桩钢管32端部进行滤过包裹以免堵塞；
5、用注浆管通过塑料管向桩孔内注入清水，当桩孔上部返出浆液浓度为l.0Og/Cm3-L 05 g/cm3时，停止注入清水，并向桩孔内灌入水泥砂浆，水泥砂浆强度为M20 ；
6、当砂浆填至设计高度后放置7天以上，进行压力注浆，水泥浆的水灰比为0.5 (g/g)，当桩孔上部有水泥浆冒出时停止注浆；
7、搅拌桩施工:浇筑直径D为40cm深层搅拌水泥土体31，与迷你桩净间距宜为0_2m，桩长应大于开挖深度为3m，完成后将钢管32插入未凝固的深层搅拌水泥土体31，在压入前对钢管壁预留小孔进行包裹，以免小孔被水泥浆堵住，放置7天以上，对小孔进行压力注浆；
8、对倾斜的注浆锚杆4进行施工，钻孔施工完成后将钢筋沿孔心插入并注入水泥浆
液；
9、在迷你桩和搅拌桩施工结束后进行冠梁I的施工，将迷你桩2上部两根的迷你桩竖向钢筋21和一根迷你桩钢管24以及搅拌桩钢管32与冠梁箍筋11进行焊接，焊接完成后进行混凝土的浇筑及养护。
[0020]所述的步骤I中，冠梁I顶部设在地表以下，冠梁I以上土体采用局部放坡形式。
[0021]所述的步骤6和7中，注浆压力控制在l_5MPa。
[0022]实施例2
如图1、图2所示，本发明迷你桩复合式支挡结构，包括冠梁1、迷你桩2、搅拌桩3和注浆锚杆4，冠梁I由冠梁箍筋11与冠梁纵筋12连接组成，所述迷你桩2内沿桩中心对称布置两根迷你桩竖向钢筋21和一根迷你桩钢管24，两根迷你桩竖向钢筋21和一根迷你桩钢管24彼此之间的距离为0.6-0.9d，d为迷你桩桩径；两根迷你桩竖向钢筋21和一根迷你桩钢管24沿竖直方向间隔4 m用横向钢筋23固定，迷你桩竖向钢筋21、迷你桩钢管24与横向钢筋23组成钢筋笼，钢筋笼上浇筑水泥砂浆22 ;搅拌桩3由深层搅拌水泥土体31和插入浇筑深层搅拌水泥土体31的搅拌桩钢管32组成；注浆锚杆4由注浆锚杆钢筋42和端部锚定钢板43连接后，浇筑注浆体41形成；迷你桩竖向钢筋21、迷你桩钢管24和搅拌桩钢管32的顶端均与冠梁箍筋11连接，使得迷你桩2和搅拌桩3均与冠梁I相连；注浆锚杆钢筋42分别与竖向钢筋21和搅拌桩钢管32相连，使得注浆锚杆4分别与迷你桩2和搅拌桩3连接。
[0023]所述搅拌桩内钢管32长度不小于深层搅拌水泥土体31的长度，所述水泥土搅拌桩3的直径为D，相邻水泥土搅拌桩3互相搭接在一起，搭接的宽度为0.4D。
[0024]迷你桩复合式支挡结构的施工方法，包括以下步骤:
1、在基坑周围开挖沟槽，开挖深度大于或等于冠梁I的设计高度；
2、选定桩位位置，进行桩头定位，选择地质勘探钻机或锚杆钻机，通过小直径中空钻头进行钻孔，钻孔的同时采用泥浆护壁的方式保护桩孔，迷你桩2的直径d为40cm ；
3、固定钢筋笼，两根的迷你桩竖向钢筋21和一根迷你桩钢管24沿竖直方向间隔4m用横向钢筋23固定，迷你桩竖向钢筋21、迷你桩钢管24与横向钢筋23组成钢筋笼；
4、将固定好的钢筋笼放入桩孔，钢筋笼上端预留出40cm以便与冠梁I中钢筋相连接，两根的迷你桩竖向钢筋21和一根迷你桩钢管24与迷你桩2中心的距离为迷你桩直径d的
0.4-0.45倍，同时，搅拌桩钢管32端部进行滤过包裹以免堵塞；
5、用注浆管通过塑料管向桩孔内注入清水，当桩孔上部返出浆液浓度为l.0Og/Cm3-L 05 g/cm3时，停止注入清水，并向桩孔内灌入水泥砂浆，水泥砂浆强度为M20 ；
6、当砂浆填至设计高度后放置7天以上，进行压力注浆，水泥浆的水灰比为1.0 (g/g)，当桩孔上部有水泥浆冒出时停止注浆；
7、搅拌桩施工:浇筑直径D为85cm深层搅拌水泥土体31，与迷你桩净间距宜为0_2m，桩长应大于开挖深度为3m，完成后将钢管32插入未凝固的深层搅拌水泥土体31，在压入前对钢管壁预留小孔进行包裹，以免小孔被水泥浆堵住，放置7天以上，对小孔进行压力注浆；
8、对倾斜的注浆锚杆4进行施工，钻孔施工完成后将钢筋沿孔心插入并注入水泥浆
液；
9、在迷你桩和搅拌桩施工结束后进行冠梁I的施工，将迷你桩2上部两根的迷你桩竖向钢筋21和一根迷你桩钢管24以及搅拌桩钢管32与冠梁箍筋11进行焊接，焊接完成后进行混凝土的浇筑及养护。
[0025]所述的步骤I中，冠梁I顶部设在地表以下，冠梁I以上土体采用局部放坡形式。
[0026]所述的步骤6和7中，注浆压力控制在l_5MPa。
【权利要求】
1.一种迷你桩复合式支挡结构，其特征在于，包括冠梁(I)、迷你桩(2)、搅拌桩(3)和注浆锚杆(4)，冠梁(I)由冠梁箍筋(11)与冠梁纵筋(12)连接组成，所述迷你桩(2)内沿桩中心对称布置两根迷你桩竖向钢筋(21)和一根迷你桩钢管(24 )，两根迷你桩竖向钢筋(21)和一根迷你桩钢管(24)彼此之间的距离为0.6-0.9d, d为迷你桩桩径；两根迷你桩竖向钢筋(21)和一根迷你桩钢管(24)沿竖直方向间隔2-4 m用横向钢筋(23)固定，迷你桩竖向钢筋(21)、迷你桩钢管(24)与横向钢筋(23)组成钢筋笼，钢筋笼上浇筑水泥砂浆(22);搅拌桩(3)由深层搅拌水泥土体(31)和插入浇筑深层搅拌水泥土体(31)的搅拌桩钢管(32)组成；注浆锚杆(4)由注浆锚杆钢筋(42)和端部锚定钢板(43)连接后，浇筑注浆体(41)形成；迷你桩竖向钢筋(21)、迷你桩钢管(24)和搅拌桩钢管(32)的顶端均与冠梁箍筋(11)连接，使得迷你桩(2)和搅拌桩(3)均与冠梁(I)相连；注浆锚杆钢筋(42)分别与竖向钢筋(21)和搅拌桩钢管(32)相连，使得注浆锚杆(4)分别与迷你桩(2)和搅拌桩(3)连接。
2.根据权利要求1所述的迷你桩复合式支挡结构，其特征在于:所述搅拌桩内钢管(32)长度不小于深层搅拌水泥土体(31)的长度，所述水泥土搅拌桩(3)的直径为D，相邻水泥土搅拌桩(3)互相搭接在一起，搭接的宽度为0.2-0.4D。
3.根据权利要求1所述的迷你桩复合式支挡结构的施工方法，其特征在于:包括以下步骤: a、在基坑周围开挖沟槽，开挖深度大于或等于冠梁(I)的设计高度； b、选定桩位位置，进行桩头定位，选择地质勘探钻机或锚杆钻机，通过小直径中空钻头进行钻孔，钻孔的同时采用泥浆护壁的方式保护桩孔，迷你桩(2)的直径d为20cm-40cm ； C、固定钢筋笼，两根的迷你桩竖向钢筋(21)和一根迷你桩钢管(24)沿竖直方向间隔2-4 m用横向钢筋(23)固定，迷你桩竖向钢筋(21)、迷你桩钢管(24)与横向钢筋(23)组成钢筋笼； d、将固定好的钢筋笼放入桩孔，钢筋笼上端预留出20-40cm以便与冠梁(I)中钢筋相连接，两根的迷你桩竖向钢筋(21)和一根迷你桩钢管(24)与迷你桩(2)中心的距离为迷你桩直径d的0.4-0.45倍，同时，搅拌桩钢管(32)端部进行滤过包裹以免堵塞； e、用注浆管通过塑料管向桩孔内注入清水，当桩孔上部返出浆液浓度为l.0Og/Cm3-L 05 g/cm3时，停止注入清水，并向桩孔内灌入水泥砂浆，水泥砂浆强度为M20 ； f、当砂浆填至设计高度后放置7天以上，进行压力注浆，水泥浆的水灰比为.0.5-1.0 (g/g)，当桩孔上部有水泥浆冒出时停止注浆； g、搅拌桩施工:浇筑直径D为40-85cm深层搅拌水泥土体(31)，与迷你桩净间距宜为0-2m，桩长应大于开挖深度至少3m，完成后将钢管(32)插入未凝固的深层搅拌水泥土体(31)，在压入前对钢管壁预留小孔进行包裹，以免小孔被水泥浆堵住，放置7天以上，对小孔进行压力注浆； h、对倾斜的注浆锚杆(4)进行施工，钻孔施工完成后将钢筋沿孔心插入并注入水泥浆液； .1、在迷你桩和搅拌桩施工结束后进行冠梁(I)的施工，将迷你桩(2)上部两根的迷你桩竖向钢筋(21)和一根迷你桩钢管(24)以及搅拌桩钢管(32)与冠梁箍筋(11)进行焊接，焊接完成后进行混凝土的浇筑及养护。
4.根据权利要求3所述的迷你桩复合式支挡结构施工方法，其特征在于:所述的步骤a中，冠梁(I)顶部设在地表以下，冠梁(1)以上土体采用局部放坡形式。
5.根据权利要求3所述的迷你桩复合式支挡结构施工方法，其特征在于:所述的步骤f和g中，注浆压力控制在l_5MPa。
【文档编号】E02D17/04GK103898916SQ201410139588
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年4月9日 优先权日:2014年4月9日
【发明者】俞峰, 刘念武, 刘伟国 申请人:浙江理工大学, 浙江新盛建设集团有限公司