一种钢板桩组合灌注桩的基坑支护结构的制作方法

本实用新型涉及土木工程中的一种钢板桩组合灌注桩的基坑支护结构，属于土木工程领域，适用于建筑工程、堤防工程、管道工程、地铁工程中的深基坑支护。

背景技术：

基坑工程不仅面临开挖挡土，且面临防渗止水，但作为临时性结构的基坑支护桩，其利用周期短，成本高。因此，缩短基坑工期和降低支护桩成本，已成为必须解决的问题，尤其在拟建的基坑场地浅层土体为填土或松散粉土、砂土，而基坑场地深层土体为坚硬土或风化岩石开挖基坑时，浅层土体不仅需要设置挡土支护桩，还需要设置防渗止水桩；但深层坚硬土体和风化岩石无需止水桩。常规的深基坑支护都采用灌注桩组合止水桩的支护结构形式。

灌注桩和止水桩都从地面开始施工，直至最下端的设计标高。止水桩在灌注桩外侧施工，形成两排桩的支护结构。但基坑浅层因开挖深度小，水土压力较小，若上下整个桩身直径相同，这势必造成资源浪费；灌注桩施工结束后，混凝土需养护28天方可开挖基坑，这又势必造成时间浪费。基坑施工结束后，建筑主体结构封顶后，整个建筑群所用雨水、污水、电力、热力等管道都沿建筑物周边埋设，而已施工的支护灌注桩占用管道施工位置，还需破除灌注桩，这不仅施工难度大，且造成资源浪费。

中国专利（申请号：CN201610949378.5）公开了“一种深基坑支护的施工方法”，其特征是拉森钢板桩和钻孔灌注桩施工在同一标高，分别设置在基坑的不同区段，并在拉森钢板桩和钻孔灌注桩外侧设置止水桩，两排拉森钢板桩和钻孔灌注桩中间设置钢支撑。这种工法虽然钢板桩可拔出，钢支撑可以拆除，重复利用，但具有以下缺点：（1）未解决深部地层基坑支护不需设置止水桩的问题，仍不够经济；（2）灌注桩桩身仍然从地面开始设置，后期管线埋设，仍需要破除灌注桩；（3）对于基坑场地浅层为填土和松散土体，场地深层为坚硬土体或风化岩石的情况，拉森钢板桩无法插打到坚硬土体和风化岩石里，无法形成有效的基坑支护结构。

中国专利（申请号：CN201710236901.4）公开了“一种排桩与钢板桩组合的基坑支护方法”，包括：将若干灌注桩作为排桩，然后在相邻的两根灌注桩之间安装钢板桩，该方法有机地组合了灌注桩支护强度高和钢板桩易于安装拆卸的特点。但仍存在以下缺陷：（1）因该发明中灌注桩与钢板桩间隔设置，因此仍未解决灌注桩的养护问题，仍占用整个工程大部分工期；（2）钢板桩间隔设置在灌注桩之间，因灌注桩现场浇筑形成，当灌注桩出现扩径情况时，钢板桩将无法施工；（3）灌注桩与钢板桩间隔设置，当基坑开挖后，灌注桩发生受力变形后，势必使得钢板桩也发生弯曲等变形，卡在灌注桩之间，后期钢板桩将无法拔出。

因此，迫切需要一种能够在浅层填土或松散土体，深层坚硬土体或风化岩石的场地，设计一种既能充分考虑基坑挡土和止水要求，又可缩短工期，节约造价，且不会给后期管线埋设带来施工困难的基坑支护结构。钢板桩组合灌注桩的基坑支护结构在这种条件下应运而生，成为解决该问题的有效方法。

技术实现要素：

本实用新型目的是提供一种钢板桩组合灌注桩的基坑支护结构，在传统拉森钢板桩、灌注桩单独用于基坑支护的基础上，改变拉森钢板桩的扣接方式，并改变原支护结构的组合形式和施工方法，形成基坑浅层土体用钢板桩挡土兼止水，基坑深层岩土体用灌注桩挡土的新型支护结构。具体工程可根据土体厚度和范围，通过计算确定钢板桩的型号和打入深度，以及灌注桩的直径、混凝土强度等级和配筋；根据基坑的开挖深度和周边环境的保护要求，设置一道或多道内支撑。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种钢板桩组合灌注桩的基坑支护结构，包括基坑浅层的钢板桩1和深层的灌注桩2组合形成的支护结构；

所述的钢板桩1采用扣接止水钢板桩，钢板桩1横切面两端分别设置有卡凸结构102和与卡凸结构102对称的卡槽结构101；

所述的钢板桩1在桩顶1.0m以下设置H型钢围檩4，其截面尺寸根据计算确定，同时根据计算设置内支撑401；所述的钢围檩4下方设置有钢围檩三角托架5；钢围檩4中间设置有第一道支撑3；

所述的灌注桩2采用钻孔灌注法或压灌法形成的混凝土灌注桩；所述的灌注桩2桩顶设置混凝土冠梁7，同时根据计算，设置混凝土冠梁内支撑；

所述的钢板桩1与灌注桩2通过混凝土传力板带9与灌注桩顶部混凝土冠梁7整体浇筑连接在一起；所述的混凝土传力板带9与灌注桩2之间设置有钢板桩隔离层6；

所述的灌注桩顶部混凝土冠梁7之间设置有第二道支撑8；第二道支撑8两端与混凝土冠梁7之间设置有钢端板10；

所述的灌注桩2的内侧设置有混凝土围檩11，混凝土围檩11之间设置有第三道支撑12；

所述的钢板桩组合灌注桩的基坑支护结构的施工方法，其特征在于包括如下施工步骤：

Step1. 测量放线：场地平整后，测定每一根钢板桩和灌注桩的坐标，并作详细的标记，同时测放建筑结构的轴线，核对基坑支护桩与地下建筑结构的外墙关系，确保支护结构不影响地下建筑结构的施工；

Step2. 支护桩试桩：根据地勘报告，选择地层起伏较大的区域，先试验试打钢板桩和灌注桩均不少于5根，检查地下硬土层的具体埋深和位置，进而确定每根钢板桩的施工长度；然后根据现行规范验算上层土方的具体开挖深度，即灌注桩冠梁底标高的位置；

Step3.钢板桩施工：钢板桩根据已确定的位置、深度，以及对应基坑的位置，测量放样逐根插打钢板桩，并作好施工记录；

Step4. 灌注桩施工：钢板桩施工结束后，灌注桩按照开挖浆池、浆沟→护筒埋设→钻机就位、孔位校正→成孔、泥浆循环、清除废浆、泥渣→第一次清孔→质量验收→下钢筋笼和钢导管→第二次清孔→浇筑水下混凝土→成桩工序进行；

Step5. 基坑第一层土方开挖：待灌注桩施工结束后，分层、分块、对称开挖土方，直至开挖至第一道支撑底标高；

Step6. 第一道支撑施工完毕，并达到设计强度要求后，继续向下开挖施工，直至施工至灌注桩冠梁底标高；

Step7. 钢板桩内侧贴隔离油毡，破除灌注桩桩顶混凝土浮浆，将灌注桩钢筋暴露出来，长度达到锚固要求，然后绑扎冠梁和传力板带钢筋，支设冠梁和传力板带模板，浇筑混凝土，同时设置第二道支撑；

Step8. 冠梁和第二道支撑到达设计强度要求后，向下开挖施工，并根据设计要求设置第N道支撑，其中施工技术与方法与第二道支撑相同。

积极有益效果：本实用新型的基坑浅层采用钢板桩，既可起到挡土，又可起到止水的作用；因基坑上部水土压力较小，采用钢板桩支护，支护桩截面可相比于基坑深层支护桩小很多，可节约支护造价；基坑深层土体为坚硬土体或风华岩石时，无需设置止水桩，因此，基坑深层支护结构只设置灌注桩挡土，节约造价；工程现场，因灌注桩桩顶标高在地面以下一定的深度处，因此，先施工钢板桩，后施工灌注桩，待灌注桩施工结束，即可开挖基坑第一层土体，此时深层的灌注桩可得到养护，因此，可节约整个工程工期；基坑土方回填后，钢板桩即可拔除，绿色环保、同时节约造价；若采用灌注桩支护，后期建筑物管道施工，需要破除，不但浪费资源，且浪费施工措施费，而钢板桩拔出后，不留障碍物，方便后期建筑周边管道施工。

附图说明

图1是本发明中支护结构剖面示意图；

图2是本发明中钢板桩支护结构平面示意图；

图3是本发明施工方法中主要施工流程图；

图4是本发明中钢板桩与钢围檩连接图。

图5是本发明中钢板桩与灌注桩之间传力带图；

图6是本发明中钢支撑与混凝土冠梁连接节点图一；

图7是本发明的是本发明中钢支撑与混凝土冠梁连接节点图二；

图中为：钢板桩1、灌注桩2、第一道支撑3、钢围檩4、钢围檩三角托架5、钢板桩隔离层6、混凝土冠梁7、第二道支撑8、传力带9、钢端板10、混凝土围檩11、第三道支撑12。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下组合附图和具体实施例对本实用新型提出的钢板桩组合灌注桩的基坑支护结构及施工方法作进一步说明。根据下面说明，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常化的形式均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

下面组合图1至图7详细说明本发明的钢板桩组合灌注桩的支护结构及施工方法。其特征在于：主要包括基坑浅层钢板桩（1），深层灌注桩（2）和竖向设置的内支撑。

本实用新型的基本思路是：首先根据地质勘探资料进一步调查场地浅层填土或松散土体，以及深层坚硬土层或风化岩石的分布范围和厚度，然后分别计算确定基坑浅层钢板桩（1）和深层灌注桩（2）的长度和截面尺寸；待施工图详细设计后，现场测放确定钢板桩和灌注桩的具体施工位置，并先施工钢板桩，后施工灌注桩；接着开挖基坑土体，并按照设计图纸要求，施工钢围檩（4）、钢三角托架（5）以及第一道支撑（3）；继续向下开挖土体，施工钢板桩隔离层（6），并施工灌注桩顶部混凝土冠梁（7）、钢板桩与灌注桩之间的混凝土传力带（9）和第二道支撑（8）；继续向下开挖岩土体，并按照设计图纸要求，施工灌注桩内侧混凝土围檩（11）并埋设支撑钢端板(10)和第三道内支撑（12）；继续向下开挖岩土体，直至开挖到设计的基坑底标高。

本发明的钢板桩组合灌注桩的支护结构及施工方法，具体包括以下步骤：

Step1. 测量放线，场地平整后，测定每一根钢板桩和灌注桩的坐标，并作详细的标记；同时测放建筑结构的轴线，核对基坑支护桩与地下建筑结构的外墙关系，确保支护结构不影响地下建筑结构的施工；桩位放样按从整体到局部的原则进行桩基的位置放样，规划行车路线时，使便道与钢板桩和灌注桩的位置均保持一定的距离，以免影响压桩和成孔孔壁稳定。

Step2. 支护桩试桩。根据地勘报告，选择地层起伏较大的区域，先试验试打钢板桩和灌注桩均不少于5根，检查地下硬土层的具体埋深和位置，进而进一步确定每根钢板桩的施工长度。然后根据现行规范验算上层土方的具体开挖深度，即灌注桩顶部混凝土冠梁底标高的位置。钢板桩采用吊机带振锤施打，打桩前对钢板桩逐根检查，剔除连接锁口锈蚀、变形严重的桩，不合格者待修整后才可使用，打桩前在板桩的锁口内涂油脂，以方便打入拔出；插打过程中随时测量监控每根桩的斜度不超过2%，当偏斜过大不能用拉齐方法调正时，拔起重打。

Step3. 钢板桩施工。钢板桩根据已确定的位置、深度，以对应基坑的位置，按对应的边线在基坑测量放样逐根插打钢板桩，并作好施工记录。钢板桩施打采用屏风式打入法，施工时将10~20 根板桩成排插入导架内，使它呈屏风状，然后再施打，通常将屏风墙两端的一组钢板桩打至设计标高，并严格控制垂直度，用电焊固定在钢围檩上，然后在中间按顺序分1/3 或1/2钢板桩高度打入。

Step4. 灌注桩施工。钢板桩施工结束后，灌注桩按照开挖浆池、浆沟→护筒埋设→钻机就位、孔位校正→成孔、泥浆循环、清除废浆、泥渣→第一次清孔→质量验收→下钢筋笼和钢导管→第二次清孔→浇筑水下混凝土→成桩的工序进行。

Step5. 基坑第一层土方开挖。待灌注桩施工结束后，分层、分块、对称开挖土方，直至开挖至第一层支撑底标高。施工钢围檩，其中钢围檩采用Q235B级H400×400型钢，钢围檩下设置Q235B级[32b槽钢等边直角三角形托架，三角形直角边长大于钢围檩宽200mm；钢围檩和钢托架施工完成后，架设第一道支撑并通过焊接或螺栓固定在钢围檩上。

Step6. 第一层支撑施工完毕，施加预应力达到设计要求后，继续向下开挖岩土体，直至施工至混凝土冠梁底标高。

Step7. 钢板桩内侧贴Ⅱ型粘结沥青胶结隔离油毡；破除灌注桩桩顶混凝土浮浆，将灌注桩钢筋暴露出来，长度达到锚固要求，然后绑扎传力带钢筋，其中传力带钢筋采用内层上下均为HPB级Ø16，外层均为HPB级Ø18，间距均为200mm；绑扎冠梁钢筋，同时在冠梁钢筋笼内埋设支撑连接钢端板，其中钢端板采用Q235B钢材，截面为－600×600×20；钢筋绑扎结束后，支设模板，浇筑冠梁和传力带混凝土；架设第二道支撑，其中第二道支撑焊接在预埋的钢端板上，使其与混凝土冠梁紧密连接在一起。

Step8. 冠梁和传力带强度到达设计要求，第二道支撑施加预应力后，继续向下开挖施工，直至开挖岩土体至第三道支撑底标高，按照上述第二道支撑和冠梁的施工方法，施工灌注桩混凝土围檩和第三道支撑。

Step9. 待混凝土围檩达到设计强度，第三道支撑施加预应力结束后，继续向下开挖岩土体，直至基坑底标高；基坑后续的施工方法与传统基坑施工方法一致，不再赘述。

本实用新型的基坑浅层采用钢板桩，既可起到挡土，又可起到止水的作用；因基坑上部水土压力较小，采用钢板桩支护，支护桩截面可相比于基坑深层支护桩小很多，可节约支护造价；基坑深层土体为坚硬土体或风华岩石时，无需设置止水桩，因此，基坑深层支护结构只设置灌注桩挡土，节约造价；工程现场，因灌注桩桩顶标高在地面以下一定的深度处，因此，先施工钢板桩，后施工灌注桩，待灌注桩施工结束，即可开挖基坑第一层土体，此时深层的灌注桩可得到养护，因此，可节约整个工程工期；基坑土方回填后，钢板桩即可拔除，绿色环保、同时节约造价；若采用灌注桩支护，后期建筑物管道施工，需要破除，不但浪费资源，且浪费施工措施费，而钢板桩拔出后，不留障碍物，方便后期建筑周边管道施工。

以上所述和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，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，均应包含在本发明要求的保护范围之内。