PC工法桩与斜撑组合支护结构的制作方法

pc工法桩与斜撑组合支护结构
技术领域
1.本技术涉及城市建设技术领域，特别是一种pc工法桩与斜撑组合支护结构。


背景技术：

2.随着城市建设用地日益紧张，地下空间开发作为拓展城市空间的重要途径，在工程建设中的地位日益凸显。基坑开挖深度5m～10m的一层～两层的地下室建筑物、地下商场、地铁附属建筑物基坑约占我国基坑总数的70％，这些基坑大多属于宽浅型大面积基坑。
3.目前大面积深基坑支护普遍采用围护结构+水平内支撑的支护体系，该结构体系具有稳定性好，控制变形能力强的特点，同时也存在突出的缺点：1)支护结构的传力路径冗长，增加了整体支护结构复杂度，在传力路径范围内均需设置传力结构，增加支护结构使用量和成本；
4.2)内支撑作为临时结构，材料消耗量大，造价高；
5.3)内支撑拆除会产生大量建筑垃圾，不利于环境保护；
6.4)围护结构无法回收再用需要永久留在土中，为后续工程建设埋下隐患。
7.pc工法桩中的pc的含义是pipe-combination(钢管桩组合)，通过焊接在钢管桩上的锁扣与一个或多个拉森桩连接形成钢质连续墙设置于基坑内侧壁附近实现支护。
8.pc工法桩是一种新型绿色围护工艺，具有施工速度快，无需水泥和无需养护，围护变形大，受力好，重复利用可回收，止水效果好等突出优点。从目前工程实践来看，深厚软土基坑中pc工法桩与一道或多道水平内支撑联合使用较为广泛，但随着基坑面积增大，该结构体系传力路径冗长、内支撑材料消耗量大等缺点愈加显露。


技术实现要素：

9.本实用新型针对背景技术中的问题，提出了一种pc工法桩与钢管抛撑组合并利用主体结构作为传力路径的结构体系，该体系均由全钢质标准化构件组成，可工厂化标准预制，施工速度快；充分利用主体结构作为内部支撑，传力路径简单，变形控制好，安全可靠；可多次回收重复使用，不会形成地下建筑垃圾，绿色高效。
10.本技术提供了一种pc工法桩与斜撑组合支护结构，包括：pc工法桩、连接组件、支撑组件；
11.pc工法桩设置于软土基坑的放坡区边缘；
12.pc工法桩包括设置于pc工法桩迎土面上的：多个锁口钢管和多个拉森钢板桩，任两相邻锁口钢管之间设置拉森钢板桩相连接，连成钢质围护墙；
13.支撑组件的一端设置于坑底核心区内，另一端通过连接组件与pc工法桩顶部侧壁活动连接；
14.主体结构桩基可在土方开挖前通过送桩打设完成；坑底核心区底面上浇筑主体结构第一底板；支撑组件的一端支撑设置于第一底板牛腿上。
15.优选地，连接组件包括：钢丝绳、钢筋挂钩；钢丝绳缠绕钢抛撑的另一端并通过钢
筋挂钩与抗滑桩帽外缘挂接。
16.优选地，连接组件包括：钢围檩、抗滑桩帽、多个钢楔，pc工法桩顶部侧壁上设置钢围檩；pc工法桩、钢围檩顶面上设置抗滑桩帽；钢楔设置于钢围檩外侧壁上；支撑组件的另一端与钢楔外侧壁相连接；钢楔插设于活络端头内。
17.优选地，连接组件包括：檩托，檩托设置于钢围檩下方，并分别与pc工法桩外侧壁、钢围檩底面相连接。
18.优选地，牛腿设置于第一底板顶面上；钢抛撑通过预埋连接件与牛腿相连接；牛腿与第一底板一体浇铸成型；牛腿与第一底板均为钢筋混凝土结构。
19.优选地，钢围檩与锁口钢管相连接；钢围檩与拉森钢板桩之间填充设置细石混凝土。
20.本技术能产生的有益效果包括：
21.1)本技术所提供的pc工法桩与斜撑组合支护结构，采用以pc工法桩作为围护结构，并在所形成的围护结构的内侧设置钢管斜抛撑作为内支撑结构，避免了大长度水平内支撑的使用，联合主体结构形成新的支护结构体系既能更好的满足软土环境基坑施工工程的支护可靠性需求，又能提高施工效率，避免地下环境中残留围护结构，避免造成地下环境污染，工艺高效、绿色、低碳。
22.2)本技术所提供的pc工法桩与斜撑组合支护结构，pc工法桩与钢管抛撑组合并利用主体结构作为传力路径的结构体系，该体系均由全钢质标准化构件组成，可工厂化标准预制，施工速度快；充分利用主体结构作为内部支撑，传力路径简单，变形控制好，安全可靠；可多次回收重复使用，不会形成地下建筑垃圾，经济绿色。
附图说明
23.图1为本技术提供的pc工法桩与斜撑组合支护结构各步骤施工状态主视剖视示意图；其中a)为坑底核心区内第一底板、牛脚、主体结构桩基施工完成后；b)为堆载土方挖除、pc工法桩施工后；c)为钢抛撑施工王完成后；d)为第二底板施工完成后；e)为换撑后地下结构侧墙下部施工完成后；f)为pc工法桩、连接组件拆出，肥槽回填后；
24.图2为本技术提供pc工法桩与斜撑组合支护结构开挖基坑俯视示意图；
25.图3为本技术提供支护结构主视剖视示意图；
26.图4为本技术提供的牛腿局部放大剖视示意图；
27.图5为本技术提供的牛腿连接状态局部放大示意图；
28.图6为本技术提供的pc工法桩剖视局部放大示意图；
29.图7为本技术提供的pc工法桩与钢抛撑连接部局部放大示意图；
30.图例说明：
31.11、锁口钢管；111、拉森钢板桩；12、抗滑桩帽；13、钢围檩；14、钢楔；15、檩托；16、钢抛撑；17、牛腿；171、预埋连接件；111、第一底板；112、第二底板；114、抵接混凝土；113、活络端头；121、钢丝绳；122、钢筋挂钩。
具体实施方式
32.为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用
新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
33.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
34.本技术中未详述的且并不用于解决本技术技术问题的技术手段，均按本领域公知常识进行设置，且多种公知常识设置方式均可实现。
35.参见图1～7，本技术提供的pc工法桩与斜撑组合支护结构，包括：pc工法桩、连接组件、支撑组件、多根主体结构桩基；
36.pc工法桩设置于软土基坑的放坡区顶部；
37.pc工法桩包括设置于pc工法桩迎土面上的：多个锁口钢管和多个拉森钢板桩，任两相邻锁口钢管之间设置拉森钢板桩相连接，连成钢质围护墙；
38.支撑组件的一端设置于坑底核心区内，另一端通过连接组件与pc工法桩顶部侧壁活动连接；
39.坑底核心区与放坡区内分别设置多根主体结构桩基；坑底核心区底面上设置第一底板，第一底板与主体结构桩基顶面相接；支撑组件的一端支撑设置于第一底板上。
40.采用该结构完成支护后，可在设置钢抛撑组件的情况下，下施工地下结构墙体下部，拆除钢抛撑及其组件后，在原支撑位上快速施工地下结构外墙上半段，并结合肥槽回填为软土基坑侧壁提供可靠支撑。充分利用了钢抛撑组件的支撑可靠性及快速拆装特性，减少施工现场粉尘量，有效保护环境，同时能为在软土基坑中使用的pc工法桩提供可靠支撑，有效提高施工进度，保证施工基坑的受力强度及可靠性。拉森钢板桩与钢围檩之间填充c25细石混凝土能避免应力集中于锁口钢管桩处，保证围檩与pc工法桩之间应力传递。通过设置活络端头可用于调整钢抛撑的轴力和变形。实现软基环境下的pc工法桩所受变形的有效支撑。
41.本技术提供支护结构传力路径仅为pc工法桩及钢抛撑，受力明确、传力路径短，无需设置过多的支护结构，有利于降低工程整体造价减少施工难度。
42.优选地，第二底板与第一底板顶面平齐。放坡区环绕坑底核心区域设置于基坑内。
43.优选地，该结构适用于软土环境下开挖深度为5～10m范围内的基坑。
44.优选地，连接组件包括：钢丝绳、钢筋挂钩；钢丝绳缠绕钢抛撑的另一端并通过钢筋挂钩与抗滑桩帽外缘挂接。按此设置便于提高钢抛撑与pc工法桩相连接端的活动余量，便于钢抛桩根据pc工法桩在软土基发生变形时，继续为其提供可靠支撑，使得该结构适用于软土基深基坑的开挖。
45.优选地，连接组件包括：钢围檩、抗滑桩帽、多个钢楔，pc工法桩顶部侧壁上设置钢围檩；pc工法桩、钢围檩顶面上设置抗滑桩帽；钢楔设置于钢围檩外侧壁上；支撑组件的另一端与钢楔外侧壁相连接；钢楔插设于活络端头内。
46.优选地，连接组件包括：檩托，檩托设置于钢围檩下方，并分别与pc工法桩外侧壁、钢围檩底面相连接。按此设置能提高钢围檩的受力可靠性。
47.优选地，牛腿设置于第一底板顶面上；钢抛撑通过预埋连接件与牛腿相连接。按此设置能为钢抛撑的底端提供可靠支撑。
48.优选地，牛腿与第一底板一体浇铸成型；牛腿与第一底板均为钢筋混凝土结构。按此设置能通钢抛撑钢为pc工法桩提供可靠支撑。
49.优选地，钢围檩与锁口钢管相连接；钢围檩与拉森钢板桩之间填充设置细石混凝土。
50.优选地，第二底板前端与pc工法桩之间设混凝土传力带，以便后续拆除支撑组件时由主体结构底板提供支撑。
51.在一具体实施例中，围护结构包括：锁口钢管和拉森钢板桩组成的pc工法桩、钢围檩以及锁口钢管桩顶部焊接的抗滑桩帽；钢管抛撑安装在牛腿和围檩之间，钢管端部设置活络端头，牛腿与主体结构底板一同浇筑。
52.具体地，所用锁口钢管为φ630mm的桩体。围檩为普通热轧工i45c双拼(通长)。钢楔采用满焊。此处仅为实例，其余项目具体可通过计算确定结构尺寸。
53.所述pc工法桩与钢围檩之间的空间填充c25细石混凝土，避免应力集中于锁口钢管桩处，保证围檩与pc工法桩之间应力传递。围檩下设有钢制檩托。
54.所述围檩与钢抛撑斜交角处设有钢楔，钢抛撑与牛腿之间设有活络端头，可用于调整抛撑的轴力和变形。
55.所述锁口管桩顶部设置抗滑桩帽，二者之间通过焊接连接，并设有掖角，桩帽外伸长度同钢围檩宽度，可抵抗钢抛撑节点处竖直向上的分力，形成有效的传力节点。
56.具体地，该结构的施工方法包括以下步骤：
57.1)根据主体基坑结构外边线、基坑肥槽宽度确定围护结构的内轮廓范围，结合锁口钢管桩直径确定围护结构中心线，沿着基坑开挖面依次打入pc工法桩至设计高程，在相邻两根锁口钢管之间打设至少一根拉森钢板桩，通过锁口咬合形成连续防渗墙体；
58.2)沿基坑坡口线采用放坡开挖至坑底设计标高，放坡坡比根据边坡稳定性计算确定，pc工法桩按折算等效c、φ参与计算，采用盆式开挖，在基坑范围内形成放坡区和坑底核心区；
59.3)开挖至坑底后在坑底核心区内设置主体结构桩基、第一底板和牛腿，主体结构桩基插设于坑底核心区内，第一底板铺设于坑底核心区顶面上，牛腿设置于第一底板顶面上，结合主体结构的塔楼分布情况设置后浇带；
60.4)待坑底核心区内所设置牛腿的强度达到设计强度后，沿pc工法桩外侧挖除放坡区堆载土方上部土方，在堆载土方上方侧壁露出1～1.5m长pc工法桩，并在露出的pc工法桩外侧壁上安装檩托、围檩，在围檩的底部安装模板，拉森钢板桩与钢围檩之间填充c25细石混凝土；
61.5)安装钢楔、钢抛撑和活络端头，钢抛撑的两端分别与围檩、牛腿顶紧，活络端头设置于牛腿与钢抛撑之间，在挖除区内挖除放坡区剩余土方至基坑底设计高程，并与坑底核心区平齐；
62.6)在挖除区顶上设置第二底板，第二底板与挖除区底边间隔区域内浇铸c20混凝土，在第二底板上设置地下结构外墙下半部，强度达到设计强度后，拆除钢抛撑、围檩、拔除pc工法桩，地下结构外墙下半部与剩余放坡区间进行肥槽回填，施工地下结构外墙上部主
体结构。
63.通过设置钢抛撑及其组件为pc工法桩提供可调节支持力，为软土基环境使用的pc工法桩提供可调节的支撑，尤其适用于软土地基环境下基坑支护。
64.该结构适用于软土环境下开挖深度为大于5m基坑。
65.优选地，采用该结构可在软土环境下完成深度为5～10m基坑的开挖。
66.在一具体实施例中，pc工法桩由锁口钢管和拉森钢板桩组成。具体施工方法按现有方法设置，在此不累述。
67.优选地，pc工法桩中相邻两根锁口钢管之间打设拉森钢板桩的数量、桩长根据基坑支护结构强度、变形和稳定性计算确定。
68.优选地，为较小防护成本，步骤2)中放坡坡比采用土体稳定坡比，pc工法桩按折算等效c、φ参与计算。
69.优选地，步骤3)中在坑底核心区外围后浇带与放坡区坡底线间设置1～3.0m间距区，在间距区内设置排水沟。
70.在一具体实施例中，所用钢抛撑为热轧无缝钢管，尺寸为φ＝609；t＝12mm，具体可按压弯构件计算选取。
71.尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。