拱形布置的双排桩基坑围护结构体系及其应用的制作方法

本发明属于岩土工程基坑围护技术领域，涉及一种拱形布置的双排桩基坑围护结构体系及其应用。

背景技术

在软土地区基坑工程中，如何保证基坑的稳定性、控制基坑支护的变形、减少对周围环境的影响，已经越来越引起设计、施工和岩土工程科研人员的重视。双排桩围护结构是一种较为新颖的围护结构形式，由于其前后排桩合理的受力分担，具有较强的变形抵抗能力，目前已在软土地区已经有了一定的研究与应用。对于较小尺寸的基坑，传统双排桩维护体系的成本较重力坝高。对于大尺寸基坑，传统双排桩围护体系的抗变形能力相较于排桩结合水平支撑体系弱。目前也有部分工程采用双排桩结合水平支撑体系的施工方式。此种方式不仅成本高，基坑内的出土空间也被水平支撑所挤占，严重影响施工效率。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种拱形布置的双排桩基坑围护结构体系及其应用，该拱形布置的双排桩基坑围护结构体系能够在同等成本下提高传统双排桩支护形式的抗变形能力，并提高基坑出土效率。

为了实现上述目标，本发明提供了如下技术方案：

一种拱形布置的双排桩基坑围护结构体系，其结合搅拌桩和双排桩，适用于软土地区的基坑围护。

该拱形布置的双排桩基坑围护结构体系包括双排桩、格构式重力墙；其中，格构式重力墙包括多个搅拌桩或旋喷桩，多个搅拌桩或旋喷桩采用拱形格栅布置形成拱形的格构式重力墙；双排桩包括前排桩和后排桩，前排桩和后排桩采用拱形布置设置在格构式重力墙的内部；同时，前排桩、后排桩的对应桩体之间通过连梁连接，且前排桩和后排桩的顶部设置各自有冠梁。

本发明中，格构式重力墙可以采用双轴搅拌桩、或三轴搅拌桩、或五轴搅拌桩、或六轴搅拌桩、或旋喷桩对原状土体进行加固，作为双排桩围护结构与软土之间的传力媒介，双排桩在形成的格构式重力墙中钻孔并成桩。

双排桩分为靠近基坑内部的前排桩和远离基坑内部的后排桩，前排桩、后排桩的间距以及桩距可根据工程实际情况调整。

前排桩间通过一道冠梁联接，后排桩间通过另一道冠梁联接，前排桩、后排桩及其上的冠梁分别形成拱形结构，前排桩与对应的后排桩间通过连梁联接，整个双排桩形成一个相互联接的整体。

本发明中，搅拌桩和双排桩均采用拱形布置，搅拌桩和基坑内其他搅拌桩相连接，双排桩上的冠梁连接坑内支撑。

本发明中，双排桩的拱圈范围内不设置内支撑。

进一步，双排桩的拱圈的拱顶朝向基坑外部；前排桩、后排桩均分别拱形布置，且两者的拱圈的圆心为基坑内同一点，同时两者的拱圈的外形与格构式重力墙外形相吻合，具有整体一致性，有助于增强整体结构的稳定。

进一步，双排桩可采用钻孔灌注桩、方桩、管桩或预应力桩等。

本发明中，基坑内部支撑直接承受双排桩拱形结构所传递的轴力。

本发明中，基坑内部可在紧贴前排桩的位置预留部分土体以保证开挖变形的要求。

进一步，拱形双排桩与普通双排桩或单排桩的联接处，采用密集搅拌桩进行土体加固。

进一步，对于大跨度基坑，还可设有基坑内支撑。当基坑规模较大时，可在拱形结构两端设置钢筋混凝土支撑或钢支撑，将拱形结构的轴力分散传导至周边土体。

本发明提供的一种拱形布置的双排桩基坑围护结构体系，应用于地下结构基坑围护的施工过程，包括以下步骤：

s1：使用搅拌桩机或旋喷桩机在基坑周围的原状土内形成拱形格栅式格构式重力墙；

s2：待搅拌桩或旋喷桩形成强度后，使用钻机为前排桩和后排桩成孔，钻孔应呈拱形分布并位于搅拌桩桩体内；吊放钢筋笼灌注成桩或打入预制桩，形成前排桩和与前排桩并列设置的后排桩；

s3：浇筑前排桩和后排桩的冠梁，以及前排桩和后排桩间的连梁，形成双排桩整体。

s4：若基坑尺寸较大，可待基坑开挖至施做支撑的深度时，使用钢或混凝土的基坑内支撑对拱圈的两端进行支撑。

本发明提供的拱形布置的双排桩基坑围护结构体系，可应用在软土基坑，或对出土速度要求高，或对基坑内部支撑数量有严格要求的基坑；可根据情况应用于同一基坑的一条边，或多条边，应用于同一基坑的多条边时，各个拱形布置的双排桩基坑围护结构体系之间不连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

搅拌桩和双排桩均采用拱形布置，拱底与坑内支撑相连接，充分发挥拱形结构受压能力强的特点，提升基坑围护结构的刚度和安全性，实现基坑无内支撑或大跨度无内支撑，减少基坑内部支撑数量，降低造价，缩短施工工期。

通过对双排桩进行拱形布置和两端支撑，在同等成本条件下可有效提高双排桩的抗弯刚度，在同等抗弯要求下可降低施工成本，更有效地控制围护体变形。

利用了拱圈的自支撑作用，可有效减少基坑内部的支撑数量，为基坑出土以及建筑物的快速施工提供了方便。同时拱形结构可与少量内支撑结合，更有效地控制基坑边学，扩大本专利的应用范围。

附图说明

图1为本发明实施例提出的拱形布置的双排桩基坑围护结构体系的俯视结构示意图。

图2为本发明实施例提出的拱形布置的双排桩基坑围护结构体系沿格构式重力墙通过拱圈法线进行剖切后的剖视图；剖切在设置有前、后排桩的位置。

附图标记说明：

1——前排桩；2——后排桩；3——搅拌桩；4——压顶梁；5——连梁；6——基坑内支撑。

a——地面；b——基坑底面。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本发明专利的具体实施方式。

如图1至图2所示，本发明提供一种拱形布置的双排桩基坑围护结构体系及其应用。

拱形布置的双排桩基坑围护结构体系双排桩和格构式重力墙，双排桩包括靠近基坑内部的前排桩1和远离基坑内部的后排桩2。

其中，格构式重力墙采用搅拌桩3拱形布置，前排桩1和后排桩2同样采用拱形布置，并在格构式重力墙中钻孔成桩；前排桩1和后排桩2的对应桩体之间通过连梁5前后连接，前排桩1和后排桩2的顶部各自设置有自己的冠梁4，如此，整个双排桩形成一个相互联接的整体；且前排桩1和后排桩2顶部的冠梁4也呈拱形结构。

进一步，对于大跨度基坑，还可以在拱形结构两端设置基坑内支撑6，将拱形结构的轴力分散传导至周边土体；即从拱形冠梁4的两侧传导至角撑，从角撑传递至其旁边的土体。

图2中所示地面亦可以是放坡后的地面。

本发明提供的一种拱形布置的双排桩基坑围护结构体系，应用于地下结构基坑围护：

基坑施工时，使用双轴搅拌桩机或三轴搅拌桩机在基坑周围的原状土内形成拱形格栅式重力墙。搅拌桩3亦采用和前后排桩相同弧度的拱形布置。待搅拌桩3形成强度后，使用钻机为前排桩1和后排桩2成孔，钻孔应呈拱形分布并位于搅拌桩3桩体内。吊放钢筋笼灌注成桩或打入预制桩。形成前排桩1和与前排桩并列设置的后排桩2。前排桩1和后排桩2分别各自以冠梁4相连接；前排桩1和后排桩2间通过连梁5相连接，形成双排桩整体。

具体地，前排桩1、后排桩、2及搅拌桩3，重力墙在俯视方向观察均为拱形布置。

具体地，前排桩1和靠近基坑内部的搅拌桩布置的轴线所处同一拱圈，后排桩2和远离基坑内部的搅拌桩布置的轴线所处同一拱圈。

具体地，拱形双排桩的拱形范围内不设置内支撑。

具体地，拱形双排桩与普通双排桩或单排桩的联接处，可采用密集搅拌桩进行土体加固。

若基坑尺寸较大，可待基坑开挖至施做支撑的深度时，使用钢或混凝土的基坑内支撑6对拱圈的两端进行支撑。基坑内支撑6通过桁架结构或直接将拱形结构的轴力传递至基坑边缘的土体上。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非是对本发明范围的任何限定。任何熟悉该领域的普通技术人员根据上述揭示的技术内容做出的任何变更或修饰均应当视为等同的有效实施例，均属于本发明技术方案保护的范围。