一种双排桩结合大角度锚索的支护结构及施工方法与流程

本发明涉及土木技术领域，具体说涉及深基坑围护结构，特别涉及一种双排桩结合大角度锚索的支护结构。

背景技术：

目前，对于垂直开挖的深基坑围护工程中，特别是北方，最常用的是桩锚支护，单排桩加多层锚杆，该围护体系有如下几点局限性或缺陷：

1、由于城区周边建筑物地下建、构筑物影响，水平锚杆长度太长无法施工，单排桩锚结构无法实现的情况比较常见；

2、地下水丰富的地层，锚杆施工破坏施工帷幕，造成基坑外侧水土流失，施工完毕后侧壁锚孔大量渗水，严重时造成基坑周边不均匀沉降；

3、锚杆层数多，分层开挖施工锚杆工期长，需要土方开挖密切配合，深基坑需要转换一次坡道，造成基坑工期长，土方配合费用高。

而对于不能实现多层水平锚杆的环境条件下，也有很多双排桩的支护专利技术。但经查，已经公开的双排桩专利技术，全部都是悬臂挡土的，桩顶没有水平力的有效约束，基坑位移相对较大，对于周边环境对变形要求严格的不能满足要求；双排桩之间除了桩顶之外，绝大部分技术没有有效连接，桩身局部受力大，造成桩径及配筋较大，造价较高。

其中，相关联的专利技术，一个名称为“深基坑支挡的双排桩复合结构及其施工方法”（申请号为201810123369.x）的发明申请，公开的是双排管桩支护，后排管桩竖向设预应力锚索，该竖向锚索的主要作用是增加支护结构的抗倾覆能力，本质上还是悬臂挡土结构。

名称为“双排桩与斜撑组合软土深基坑支护结构及施工方法”（申请号为201610516496.7）的发明申请，公开的是一种双排桩与斜撑组合软土深基坑支护结构，在基坑底部沿内排桩的内侧设置坑底浆固土层；在内排桩与基础筏板之间设置斜撑，在斜撑跨中设置竖向钢格构柱；斜撑与基础筏板相接处设置底部支撑墩、与内排桩相接处设置腰梁。在基坑内部开挖一部分后设斜撑，需要开挖密切配合，工艺复杂，工期较长。

名称为“一种拉索式双排桩(墙)支护结构”（申请号为201510294044.4）的发明申请，公开的是一种前排支护桩伸出地面形成索柱，后排支护桩平地面，索柱与后排支护桩之间设置有至预应力拉索，该拉索属于两排桩之间的连接结构，工艺复杂，其中地表以下的拉索难以实现，前排桩高出地表很多，影响现场土建施工，造价较高。

一个名称为“一种桩身设有加芯水平旋喷桩的双排桩结构”（申请号为201410847109.9）的发明专利，公开的是在双排桩支护结构的基础上，分层施工水平加芯旋喷桩，加筋体为预制桩，施工开挖工序类似于多层锚杆支护，需要土方密切配合，需要转换坡道，工期长，造价较高。

名称为“一种双排桩支护结构”（申请号为201510635259.8），是通过成桩后重新在桩身钻孔安装型钢并注浆，将前后排桩进行连接，使得双排桩的整体侧向刚度得到了极大的提升，这种方法一则会把桩身最主要的一些主筋破坏，严重影响结构安全性；另一方面，由于钻孔要穿过钢筋混凝土、土层、钢筋混凝土，现有钻孔技术很难实现；第三，其双排桩之间连系梁的布置是均布，未考虑双排支护桩的受力特点而进行相应布置。

如何采用双排桩支护结构来有效控制基坑变形，占用周边的空间较小，避免侧壁大量渗水成为本领域人员需要解决的重点问题。

技术实现要素：

基于上述问题本发明提供了一种双排桩结合大角度锚索的支护结构；包括前排桩、后排桩、止水帷幕桩、前排冠梁、后排冠梁、连梁；所述前排桩位于基坑范围的边界，后排桩位于基坑范围的外部，该结构还设置有预应力锚索，所述前排桩与后排桩之间设置止水帷幕桩；一处前排桩与一处后排桩以及之间的止水帷幕组成一个单元，多个单元之间纵向平行设置；前排冠梁将前排桩纵向连接成整体；后排冠梁将后排桩纵向连接成整体；所述连梁连接前排冠梁和后排冠梁，将双排桩连接成整体；所述预应力锚索一端固定在前排冠梁；一端通过钻孔注浆固定在基坑外土体内部。

优选的，所述预应力锚索穿过隔离套管后与前排冠梁相交；所述预应力锚索与前排冠梁相交处为斜面处理，斜面与预应力锚索垂直相交设置，前排冠梁浇筑后，斜面处安装垫板和锚具。

优选的，所述隔离套管采用pvc管或钢管，用于隔离预应力锚索与前排连梁。

优选的，张拉锁定的预应力锚索与前排桩形成的角度为35°-65°。

优选的，所述前排桩与后排桩均采用灌注桩，直径为600-1500mm。

优选的，前、后排冠梁分别设置于前排桩、后排桩的桩顶，宽度大于桩径100-150mm，高度与桩径一致。

优选的，所述平行设置的前排桩与前排桩之间也设置止水帷幕桩。

进一步的，前排桩与后排桩均采用不均匀配筋，前排桩与后排桩的支护桩受力纵筋配置在桩柱最外缘的受力侧，前、后排桩的内侧均设支护桩构造纵筋，所述前、后排桩外围周圈设支护桩螺旋箍筋，支护桩螺旋箍筋内焊接支护桩加劲筋；所述支护桩受力纵筋、支护桩构造纵筋与支护桩螺旋箍筋、支护桩加劲筋形成钢筋笼结构，所述支护桩螺旋箍筋间距为80-200mm，加劲筋间距设置为1500-2000mm。

本发明还提供了双排桩结合大角度锚索的支护结构的施工方法，方法如下：

1）场地测绘；查明工程地质土性、地下水位、基坑与既有临近建筑的距离后根据基坑支护的范围标注前排桩与后排桩的位置与间隔。

2）前排桩，后排桩与止水帷幕的施工；先将前排桩与后排桩施工完成后，再进行止水帷幕桩的施工，止水帷幕桩需要与前排桩与后排桩相切或相交咬合，保证止水效果。

3）预应力锚索与冠连梁施工；锚杆浇筑后，锚索穿过隔离套管，进行冠连梁的施工，冠连梁与锚索相交处进行斜面处理，冠连梁浇筑后安装垫板和锚具，待预应力锚索与冠连梁养护后进行张拉力锁定。

4）然后分层开挖基坑土方，直至基坑底部。

有益效果：

本发明的支护结构其支护体系刚度大，结合大角度锚杆的锚拉约束，可以有效控制基坑变形，直立开挖，占用周边的空间较小，锚杆只设计地表一层，避免了侧壁大量渗水，同时节省开挖工期，提高了施工效率，节能环保，造价比较经济。

本发明已经在实际项目中进行了实施，获得了极大成功，为复杂地层条件下深基坑提供了一种更加安全经济的支护结构及其施工方法。

附图说明：

图1为本发明结构示意图；

图2为发明a-a剖面图；

图3为本发明中冠梁、连梁布置示意图；

图4为本发明配筋示意图；

图5为本发明b-b剖面图。

其中：1-前排桩；2-后排桩；3-止水帷幕桩；4-前排冠梁；5-后排冠梁；6-连梁；7-预应力锚索；8-隔离套管；9-垫板和锚具；10-斜面；11-支护桩受力纵筋；12-支护桩构造纵筋；13-支护桩螺旋箍筋；14-支护桩加强筋。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明做进一步的说明。

结合附图1-5，该支护结构包括前排桩1、后排桩2、止水帷幕桩3、前排冠梁4、后排冠梁5、连梁6和预应力锚索7；所述前排桩1与后排桩2之间设置止水帷幕桩3；一处前排桩1与一处后排桩2以及之间的止水帷幕3装组成一个单元基，多格单元之间纵向平行设置；前排冠梁4将前排桩1纵向连接成整体；后排冠梁5将后排桩2纵向连接成整体；所述连梁6连接前排冠梁4和后排冠梁5，将双排桩连接成整体；所述预应力锚索7一端固定在前排冠梁4；一端通过钻孔注浆固定在基坑外土体内部。

所述预应力锚索7穿过隔离套管8后与前排冠梁4相交；隔离套管将前排冠梁与预应力锚索分隔开；所述预应力锚索7与前排冠梁4相交处为斜面10，斜面10与预应力锚索7垂直相交设置，前排冠梁4浇筑后斜面处安装垫板和锚具9。

其中，预应力锚索与前排桩形成的角度为35°-65°。

所述隔离套管8采用pvc管或钢管，用于隔离预应力锚索7与前排连梁4。

所述前排桩1与后排桩2采用灌注桩，直径为600-1500mm。

所述前、后排冠梁分别设置于前排桩1与后排桩2的桩顶，宽度大于桩径100-150mm，高度与桩径一致。

所述平行设置的前排桩1与前排桩1之间；后排桩2与后排桩3之间也设置止水帷幕桩3。

所述前排桩1与后排桩2均采用不均匀配筋，前排桩1与后排桩2的支护桩受力纵筋11配置在桩柱最外缘的受力侧，前、后排桩的内侧均设支护桩构造纵筋12，所述前、后排桩外围周圈设支护桩螺旋箍筋13，支护桩螺旋箍筋内焊接支护桩加劲筋14；所述支护桩受力纵筋11、支护桩构造纵筋12与支护桩螺旋箍筋13、支护桩加劲筋14形成钢筋笼结构，所述支护桩螺旋箍筋13间距为80-200mm，支护桩加劲筋14间距设置为1500-2000mm。

本发明还提供了双排桩结合大角度锚索的支护结构的施工方法，方法如下：

1）场地测绘；查明工程地质土性、地下水位、基坑与既有临近建筑的距离后根据基坑支护的范围标注前排桩与后排桩的位置与间隔。

2）前排桩，后排桩与止水帷幕的施工；先将前排桩与后排桩施工完成后，再进行止水帷幕桩的施工，止水帷幕桩需要与前排桩与后排桩相切或相交咬合，保证止水效果。

3）预应力锚索与冠连梁施工；锚杆浇筑后，锚索穿过隔离套管，进行冠连梁的施工冠连梁与锚索相交处进行斜面处理，冠连梁浇筑后安装垫板和锚具，待预应力锚索与冠连梁养护后进行张拉力锁定；冠连梁施工后对连梁进行施工，将前排冠连梁与后排冠连梁连接，起到协调作用；其中，锚索杆体为钢绞线。

4）然后分层开挖基坑土方，直至基坑底部。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。