本实用新型属于地基基础领域，特别是一种工字形截面桩和水泥桩联合的封闭支护体系。
背景技术：
当前的深基坑工程多以变形控制为主，围护结构的截面抗弯刚度对支护体系的变形量影响较大，因此也是影响工程造价的重要因素。排桩是目前应用较多的一种围护结构，受限于施工设备和施工工艺，排桩一般为圆形截面灌注桩。由材料力学的知识可知，同样截面面积条件下，也即同样混凝土材料用量条件下，工字形截面可以获得远高于圆形截面的截面抗弯刚度，可见，使用圆形截面灌注桩存在明显材料浪费。
对于地下水位较高，需要隔水的基坑工程，通常在排桩支护结构后面设置单独的封闭式隔水帷幕，隔水帷幕一般为水泥土搅拌桩、旋喷桩等。设置单独封闭式止水帷幕时，需要沿基坑外围整体封闭设置，工程造价较高且占用场地。为降低止水帷幕造价，工程界作了许多有益尝试，近期出现了采用圆形截面灌注桩咬合水泥土桩的围护结构形式，集止水挡土为一体，显著降低了工程造价。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种工字形截面支护桩与水泥土桩联合支护体系，要解决当前围护体系截面抗弯刚度不足的技术问题，要解决单独封闭式隔水帷幕所带来的工期长、造价高等技术问题，还要解决地下连续墙围护结构造价高、护壁泥浆污染环境等技术问题。。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种工字形截面支护桩与水泥土桩联合支护体系，包括间隔交替咬合连接的工字形截面灌注桩和前后至少设置一排的水泥土搅拌桩，
所述工字形截面灌注桩包括靠近迎坑侧的前翼缘、靠近迎土侧的后翼缘和连接前翼缘和后翼缘的腹板，所述前翼缘和后翼缘均沿基坑边壁方向，所述腹板垂直于基坑边壁方向，
所述前翼缘与腹板之间通过前侧内凹圆弧面连接，后翼缘与腹板之间通过后侧内凹圆弧面连接；所述水泥土搅拌桩为圆形桩，圆形桩通过咬合相邻两个前翼缘的端部封闭形成支护体系，
所述前侧内凹圆弧面的起点为前翼缘的后角点，所述前侧内凹圆弧面的终点为腹板的中部，所述后侧内凹圆弧面的起点为腹板的中部，所述后侧内凹圆弧面的终点为前翼缘的前角点，
沿前侧内凹圆弧面、前翼缘的后角点、前翼缘的侧端面、前翼缘的前角点和前翼缘的前端面顺次形成地下水绕流路径。
所述前侧内凹圆弧面和后侧内凹圆弧面的弧度相同。
所述前翼缘与后翼缘的厚度相同，两者的宽度相同或不同。
所述水泥土搅拌桩为两排以上，前翼缘与最靠近迎坑侧的水泥土搅拌桩咬合。
所述工字形截面灌注桩内的钢筋笼包括纵向钢筋、前翼缘箍筋、后翼缘箍筋和腹板箍筋，
所述腹板箍筋贯通前翼缘箍筋和后翼缘箍筋，腹板箍筋与前、后翼缘相交位置的第一纵筋和第二纵筋需分别绑扎于对应翼缘箍筋的前侧。
位于腹板箍筋中部的纵向钢筋之间还绑扎有拉结筋。
与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果：
本实用新型所提出的工字形截面灌注桩与水泥土桩联合应用的围护形式，由现场灌注成桩的工字形截面支护桩替代了传统的圆形截面灌注桩，在同样混凝土材料用量的条件下，工字形截面灌注桩可以获得数倍于圆形截面的截面惯性矩，从而可以获得数倍于传统圆桩的抗弯刚度，显著提高围护结构的抗弯刚度，减小支护体系的变形，有利于保护周边环境。
本实用新型由工字形截面灌注桩作为基坑工程的支护结构，与传统圆形截面桩相比，工字形截面可将纵向受力钢筋集中地布置在远离截面主轴的受拉区，利于钢筋性能发挥，提高截面抗弯承载力，节约材料用量；采用水泥土搅拌桩封闭支护桩之间的空间形成封闭式围护体系，不需要另设单独的封闭式止水帷幕，显著降低了工程造价。
本实用新型与目前已有的圆截面灌注桩咬合水泥土桩形成封闭围护体系相比，通过翼缘搭接咬合水泥土搅拌桩，咬合处的绕流路径更长，止水效果更好。
本实用新型为争取更大的抗弯刚度，改进了工字形截面的形状，显著提高了支护结构体系的整体刚度。在同样支护体系变形控制要求条件下，围护结构刚度的显著提高，为减小支撑刚度，增加支撑水平间距，增加支撑竖向间距，减少支撑道数等创造了条件，从而可以节约材料、方便施工、缩短工期以及显著降低工程造价等。
本实用新型所提出的工字形截面灌注桩与水泥土桩联合应用的围护形式，工字形截面灌注桩的腹板和翼缘之间为圆弧连接，有利于双套管法的成孔施工。在沉管的过程中可以采用多次起吊内套管卸土的措施，从而可以显著减小桩塞效应，降低沉管过程中的阻力，有利于成孔施工。
附图说明
下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。
图1 是工字形截面支护桩咬合水泥土桩护围护体系示意图。
图2 是第一种工字形截面灌注桩的截面形式。
图3 是第二种工字形截面灌注桩的截面形式。
图4 是第三种工字形截面灌注桩的截面形式。
图5是工字形截面灌注桩的截面配筋。
附图标记：1－工字形截面灌注桩、11－前翼缘、12－后翼缘、13－腹板、14－前侧内凹圆弧面、15－后侧内凹圆弧面、16－侧端面、17－前端面、2－水泥土搅拌桩、3－纵向钢筋、3a－第一纵筋、3b－第二纵筋、4－前翼缘箍筋、5－后翼缘箍筋、6－腹板箍筋、7－拉结筋。
具体实施方式
实施例参见图1-5所示，一种工字形截面支护桩与水泥土桩联合支护体系，包括间隔交替咬合连接的工字形截面灌注桩1和前后至少设置一排的水泥土搅拌桩2。图1中A为迎坑侧，B为迎土侧。
所述工字形截面灌注桩1包括靠近迎坑侧的前翼缘11、靠近迎土侧的后翼缘12和连接前翼缘11和后翼缘12的腹板13，所述前翼缘11和后翼缘12均沿基坑边壁方向，所述腹板13垂直于基坑边壁方向。
所述前翼缘11与腹板13之间通过前侧内凹圆弧面14连接，后翼缘12与腹板13之间通过后侧内凹圆弧面15连接；所述水泥土搅拌桩2为圆形桩，圆形桩通过咬合相邻两个前翼缘11的端部封闭形成支护体系。
所述前侧内凹圆弧面14的起点为前翼缘11的后角点，所述前侧内凹圆弧面14的终点为腹板13的中部，所述后侧内凹圆弧面15的起点为腹板13的中部，所述后侧内凹圆弧面15的终点为前翼缘11的前角点。
沿前侧内凹圆弧面14、前翼缘的后角点、前翼缘的侧端面16、前翼缘的前角点和前翼缘的前端面17顺次形成地下水绕流路径。
所述前侧内凹圆弧面14和后侧内凹圆弧面15的弧度相同。所述前翼缘11与后翼缘12的厚度相同，两者的宽度相同或不同。参见图2-4所示，根据前翼缘11与后翼缘12的尺寸不同，第一种前翼缘11和后翼缘12相同，第二种前翼缘11小于后翼缘12，第三种前翼缘11大于后翼缘12。
所述水泥土搅拌桩为两排以上，前翼缘与最靠近迎坑侧的水泥土搅拌桩咬合。所述工字形截面灌注桩内的钢筋笼包括纵向钢筋3、前翼缘箍筋4、后翼缘箍筋5和腹板箍筋6。
所述腹板箍筋6贯通前翼缘箍筋4和后翼缘箍筋5，腹板箍筋与前、后翼缘相交位置的第一纵筋3a和第二纵筋3b需分别绑扎于对应翼缘箍筋的前侧。
位于腹板箍筋中部的纵向钢筋之间还绑扎有拉结筋7。围护体系施工时，在施工起始位置处，先施工工字形截面支护桩两侧的水泥土搅拌桩，在水泥土桩凝结硬化前，施工水泥土桩中间的工字形截面灌注桩，随后依次施工水泥土搅拌桩、工字形截面灌注桩，最终形成封闭的围护体系。基坑开挖过程中水泥土搅拌桩部分与基坑土方一并挖除。
本实用新型的施工过程如下：
步骤一、根据拟建场地的水文地质条件、基坑开挖深度等，通过设计计算，确定工字形截面灌注桩的截面几何尺寸、配筋以及水平间距等参数；确定水泥土搅拌桩的形式（桩径、搭接宽度、列数、排数等）、施工设备与施工工艺。
步骤二、沿基坑周边测量放线，标识出围护体系的位置。
步骤三、在施工围护体系起始位置处，先施工工字形截面灌注桩两侧的水泥土搅拌桩。
步骤四、在水泥土搅拌桩凝结硬化之前，由双管振沉法施工水泥土搅拌桩之间的工字形截面灌注桩。将与工字形截面灌注桩相适应的内外中空双套管通过振动锤振动沉入地层中预定深度，然后拔出内套管取土成孔，外套管暂留地层中护壁，对于桩塞效应显著、沉管阻力较大的地层，在沉管的过程中可以采用多次起吊内套管卸土的措施。桩孔完成后，放置工字形钢筋笼，浇灌混凝土，浇灌混凝土的同时起拔外套管成桩，外套管的起拔速度要与混凝土的灌注速度相适应，保证外套管低端距混凝土浇筑面的距离不低于0.5m。要求工字形截面灌注桩的前翼缘与先施工的水泥土搅拌桩中最靠近基坑侧水泥土桩身搭接咬合，咬合长度每边均不小于15cm。
步骤五、施工下一位置处的水泥土搅拌桩。
步骤六、施工搅拌桩之间的工字形截面灌注桩。
步骤七、依次重复步骤五和步骤六，直至施工完成全部围护体系。