L型预应力拉锚咬合式双排桩基坑支护结构及其施工方法与流程

本发明涉及岩土工程基坑支护技术领域，尤其涉及一种l型预应力拉锚咬合式双排桩基坑支护结构及其施工方法。

背景技术：

随着城市化进程的加速，地下空间的开发和利用程度的不断加大，排桩支护结构体系的应用也越来越广泛，但随着基坑周边环境变得越来越复杂(如：既有建(构)筑物、地铁隧道以及高架桥梁等)，为了确保基坑开挖过程的稳定性，控制基坑周边土体、建(构)筑物、地铁隧道以及高架桥梁等水平位移及沉降，因此需要在确保安全的前提下采用经济合理的基坑支护结构。目前常用的排桩支护方法包括：(1)排桩加内支撑结构体系。即基坑周边采用一排钢筋混凝土桩作为围护结构，在设计深度处设置一道或多道水平支撑，以控制围护结构侧向位移；(2)排桩加预应力锚索结构体系。即在钢筋混凝土桩围护结构的设计深度处施加一道或多道预应力锚索，以限制围护结构侧向位移；(3)双排桩结构体系。即在基坑周边采用两排分离式的钢筋混凝土桩，前后两排桩通过冠梁及连梁连接，与桩间土体形成整体挡土结构限制周边土体的侧向位移。

但是，上述三种排桩支护方法存在一定的局限性：方法(1)需与内支撑联合使用，对工程的造价、工期以及环境等带来一定的影响；方法(2)对周边环境要求较高，需要考虑预应力锚索对邻近建筑物的地下管道、管线等影响，并且预应力锚索不能穿越红线；方法(3)当桩长较长时，桩身容易受拉出现裂缝，严重影响了桩身的耐久性、抗弯能力以及整体侧向刚度。并且以上三种排桩支护方法均另设止水帷幕，这将增加了施工工序和工程造价，且不利于控制施工工期。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种l型预应力拉锚咬合式双排桩基坑支护结构及其施工方法，对传统的双排桩支护结构进行了改进，既能确保围护结构的可靠性、支护结构受力的稳定性以及基坑的安全性，又解决了现有技术高造价、长工期的缺点。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种l型预应力拉锚咬合式双排桩基坑支护结构，包括前排桩、后排桩、前排桩顶圈梁、后排桩顶圈梁、连梁，其特征在于，还包括多个l型预应力筋；

所述前排桩为咬合式钻孔灌注桩，所述咬合式钻孔灌注桩包括间隔咬合设置的前排预应力钢筋混凝土灌注桩和素混凝土灌注桩；所述后排桩为离散式钻孔灌注桩，所述离散式钻孔灌注桩包括离散设置的后排预应力钢筋混凝土灌注桩；

所述前排预应力钢筋混凝土灌注桩与所述后排预应力钢筋混凝土灌注桩对应设置，每个所述l型预应力筋的一端自下向上穿过相应的前排预应力钢筋混凝土灌注桩内部以及横穿过连梁后，和所述后排预应力钢筋混凝土灌注桩顶部的后排桩顶圈梁固定。

进一步地，所述的一种l型预应力拉锚咬合式双排桩基坑支护结构，其特征在于：相邻所述前排预应力钢筋混凝土灌注桩和素混凝土灌注桩之间的咬合部分不小于200mm。

进一步地，所述的一种l型预应力拉锚咬合式双排桩基坑支护结构，其特征在于：所述前排预应力钢筋混凝土灌注桩和所述后排预应力钢筋混凝土灌注桩的长度、直径尺寸一致，所述素混凝土灌注桩的长度、直径尺寸不大于所述前排预应力钢筋混凝土灌注桩的长度、直径尺寸。

进一步地，所述的一种l型预应力拉锚咬合式双排桩基坑支护结构，其特征在于：还包括预设在相应的所述前排预应力钢筋混凝土灌注桩及连梁中的l型套管，所述l型套管的一端绑扎在相应的所述前排预应力钢筋混凝土灌注桩的钢筋笼上、另一端经连梁置于所述后排桩顶圈梁上，所述l型预应力筋的一端自下向上穿入所述l型套管内，经过所述前排预应力钢筋混凝土灌注桩、连梁后穿出，所述l型预应力筋的穿出端锚固在所述后排桩顶圈梁上。

进一步地，所述的一种l型预应力拉锚咬合式双排桩基坑支护结构，其特征在于：所述l型套管位于所述前排预应力钢筋混凝土灌注桩的一端端部设置有橡胶封板。

一种l型预应力拉锚咬合式双排桩基坑支护结构的施工方法，其特征在于，包括以下施工步骤：

(1)前排桩成孔，后排桩成孔，绑扎前排桩钢筋笼，绑扎后排桩钢筋笼；其中，所述前排桩孔包括包括间隔咬合设置的前排预应力钢筋混凝土灌注桩孔和素混凝土灌注桩孔；所述后排桩孔包括离散设置的后排预应力钢筋混凝土灌注桩孔；所述前排桩钢筋笼包括前排预应力钢筋混凝土灌注桩钢筋笼，所述后排桩钢筋笼包括后排预应力钢筋混凝土灌注桩钢筋笼；

(2)将每个前排预应力钢筋混凝土灌注桩钢筋笼内侧固定一个l型套管，l型套管的一端从前排预应力钢筋混凝土灌注桩钢筋笼上端穿出；每个l型套管内设置一个l型预应力筋，所述l型预应力筋的一端伸出l型套管之外，所述l型预应力筋位于l型套管内的部分为自由段、伸出l型套管的部分为锚固段；

(3)在位于所述前排预应力钢筋混凝土灌注桩下端的l型套管一端端部固定设有橡胶封板，将l型套管的该端封堵，且l型预应力筋的锚固段从l型套管的该端伸出；

(4)将前排预应力钢筋混凝土灌注桩钢筋笼、后排预应力钢筋混凝土灌注桩钢筋笼分别放置在前排预应力钢筋混凝土灌注桩孔、后排预应力钢筋混凝土灌注桩孔中；

(5)向各个前排预应力钢筋混凝土灌注桩孔、素混凝土灌注桩孔、后排预应力钢筋混凝土灌注桩孔中灌注混凝土，形成前排的咬合式钻孔灌注桩和后排的离散式钻孔灌注桩；

(6)在预留的前排桩顶圈梁、后排桩顶圈梁、连梁位置处绑扎前排桩顶圈梁、后排桩顶圈梁、连梁钢筋，将l型套管及l型预应力筋的伸出端从前排桩顶圈梁、连梁、后排桩顶圈梁钢筋中穿过；

(7)在前排桩顶圈梁、后排桩顶圈梁、连梁钢筋上浇筑混凝土，形成前排桩顶圈梁、后排桩顶圈梁、连梁；

(8)在混凝土达到设计强度后，进行l型预应力筋张拉锚固，将l型预应力筋的自由段的末端锚固在后排桩顶圈梁上；

(9)从l型套管位于后排桩顶圈梁处的一端向l型套管内注浆；

(10)在注浆液达到设计强度后，完成预应力筋张拉。

进一步地，所述的一种l型预应力拉锚咬合式双排桩基坑支护结构的施工方法，其特征在于，所述注浆液采用水灰比为0.5～0.55:1的纯水泥浆。

进一步地，所述的一种l型预应力拉锚咬合式双排桩基坑支护结构的施工方法，其特征在于，所述注浆液采用灰砂比为1:0.5～1:1的水泥砂浆。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)在灌注桩中放置预应力筋并施加预应力，避免桩身受拉出现裂缝，提高了桩身的耐久性，且施工工艺简单，不与土方开挖交叉作业，节约了工期；

(2)通过钻孔灌注桩(前、后排)、l型预应力筋、顶圈梁、以及钢筋混凝土连梁形成了预应力双排式支护结构，使前后排桩形成一个完整的联动体系，更加有利于控制围护结构的侧向位移，有效的控制了基坑变形，保证基坑的安全性与稳定性，降低了工程造价，加快了工程进度；

(3)避免了使用内支撑、预应力锚索对周边环境带来的不利影响，实现了绿色施工；

(4)前排桩采用咬合式钻孔灌注桩形式，对于有截水要求的基坑工程无需再另设止水帷幕，有效的降低了造价，缩短了工期。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1(a)为本发明提出的一种l型预应力拉锚咬合式双排桩基坑支护结构纵剖面示意图；

图1(b)为图1(a)中的l型预应力筋自由段放大图。

图1(c)为图1(a)中的l型预应力筋锚固段放大图。

图2为本发明提出的一种l型预应力拉锚咬合式双排桩基坑支护结构的横剖面示意图；

图3为图2的a-a剖面图；

图4为本发明提出的一种l型预应力拉锚咬合式双排桩基坑支护结构的施工方法的施工流程示意图。

图中：前排桩顶圈梁1、后排桩顶圈梁2、连梁3、l型预应力筋4、前排预应力钢筋混凝土灌注桩5、素混凝土灌注桩6、后排预应力钢筋混凝土灌注桩7、l型套管8、橡胶封板9。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1-4，一种l型预应力拉锚咬合式双排桩基坑支护结构，包括前排桩、后排桩、前排桩顶圈梁1、后排桩顶圈梁2、连梁3，其特征在于，还包括多个l型预应力筋4；

前排桩为咬合式钻孔灌注桩，咬合式钻孔灌注桩包括间隔咬合设置的前排预应力钢筋混凝土灌注桩5和素混凝土灌注桩6；后排桩为离散式钻孔灌注桩，离散式钻孔灌注桩包括离散设置的后排预应力钢筋混凝土灌注桩7；

前排预应力钢筋混凝土灌注桩5与后排预应力钢筋混凝土灌注桩7对应设置，每个l型预应力筋4的一端自下向上穿过相应的前排预应力钢筋混凝土灌注桩5内部以及横穿过连梁3后，和后排预应力钢筋混凝土灌注桩7顶部的后排桩顶圈梁2固定。

进一步地，相邻前排预应力钢筋混凝土灌注桩5和素混凝土灌注桩6之间的咬合部分不小于200mm。

进一步地，前排预应力钢筋混凝土灌注桩5和后排预应力钢筋混凝土灌注桩7的长度、直径尺寸一致，素混凝土灌注桩6的长度、直径尺寸不大于前排预应力钢筋混凝土灌注桩5的长度、直径尺寸。

进一步地，还包括预设在相应的前排预应力钢筋混凝土灌注桩5及连梁3中的l型套管8，l型套管8的一端绑扎在相应的前排预应力钢筋混凝土灌注桩5的钢筋笼上、另一端经连梁3置于后排桩顶圈梁2上，l型预应力筋4的一端自下向上穿入l型套管8内，经过前排预应力钢筋混凝土灌注桩5、连梁3后穿出，l型预应力筋4的穿出端锚固在后排桩顶圈梁2上。

进一步地，l型套管8位于前排预应力钢筋混凝土灌注桩5的一端端部设置有橡胶封板9。

一种l型预应力拉锚咬合式双排桩基坑支护结构的施工方法，包括以下施工步骤：

(1)前排桩成孔，后排桩成孔，绑扎前排桩钢筋笼，绑扎后排桩钢筋笼；其中，前排桩孔包括包括间隔咬合设置的前排预应力钢筋混凝土灌注桩孔和素混凝土灌注桩孔；后排桩孔包括离散设置的后排预应力钢筋混凝土灌注桩孔；前排桩钢筋笼包括前排预应力钢筋混凝土灌注桩钢筋笼，后排桩钢筋笼包括后排预应力钢筋混凝土灌注桩钢筋笼；

(2)将每个前排预应力钢筋混凝土灌注桩钢筋笼内侧固定一个l型套管8，l型套管8的一端从前排预应力钢筋混凝土灌注桩钢筋笼上端穿出；每个l型套管8内设置一个l型预应力筋4，l型预应力筋4的一端伸出l型套管8之外，l型预应力筋4位于l型套管8内的部分为自由段4.1、伸出l型套管8的部分为锚固段4.2；

(3)在位于前排预应力钢筋混凝土灌注桩5下端的l型套管8一端端部固定设有橡胶封板9，将l型套管8的该端封堵，且l型预应力筋4的锚固段从l型套管的该端伸出；

(4)将前排预应力钢筋混凝土灌注桩钢筋笼、后排预应力钢筋混凝土灌注桩钢筋笼分别放置在前排预应力钢筋混凝土灌注桩孔、后排预应力钢筋混凝土灌注桩孔中；

(5)向各个前排预应力钢筋混凝土灌注桩孔、素混凝土灌注桩孔、后排预应力钢筋混凝土灌注桩孔中灌注混凝土，形成前排的咬合式钻孔灌注桩和后排的离散式钻孔灌注桩；

(6)在预留的前排桩顶圈梁1、后排桩顶圈梁2、连梁3位置处绑扎前排桩顶圈梁、后排桩顶圈梁、连梁钢筋，将l型套管8及l型预应力筋4的伸出端从前排桩顶圈梁、连梁、后排桩顶圈梁钢筋中穿过；

(7)在前排桩顶圈梁、后排桩顶圈梁、连梁钢筋上浇筑混凝土，形成前排桩顶圈梁1、后排桩顶圈梁2、连梁3；

(8)在混凝土达到设计强度后，进行l型预应力筋张拉锚固，将l型预应力筋4的自由段的末端锚固在后排桩顶圈梁2上；

(9)从l型套管4位于后排桩顶圈梁8处的一端向l型套管4内注浆；

(10)在注浆液达到设计强度后，完成预应力筋张拉。

注浆液采用水灰比为0.5～0.55:1的纯水泥浆或灰砂比为1:0.5～1:1的水泥砂浆。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。