一种齿形帷幕预制桩围护结构及施工方法

本发明涉及地下工程，特别是涉及一种齿形帷幕预制桩围护结构及施工方法。

背景技术：

1、随着地下空间开发利用的快速发展，地下工程建设日益增多，开挖深度及规模逐渐增大。目前地下空间开发仍以明挖基坑实施为主，这就带来了大量的基坑支护工程。此外，市政、河道治理等也存在大量护坡工程。基坑或护坡工程中，支挡围护结构主要承受水、土压力，满足安全稳定及变形控制要求，目前，常用的支护形式有排桩类支护、地下连续墙、土钉墙、重力式水泥土墙等。

2、目前，预制桩作为支护构件在工程中已经得到较多的应用，但其存在抗侧性能、刚度及延性不足，施工困难，功效较低，打桩施工噪音及振动较大，止水效果不良等问题。此外，随着支护深度的增加，由预制桩形成的排桩往往需要增设支撑，这将因坑内支撑增加地下工程施工难度，或因预应力锚杆形成坑外地下障碍物。上述问题不利于预制桩在支护结构中推广应用，也不利于提升支护工程预制装配化的发展，以及降低工程成本，减少碳排放。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种齿形帷幕预制桩围护结构及施工方法，以解决上述背景技术中所涉及的问题。

2、为实现上述目的，本发明采取如下的技术方案：

3、一种齿形帷幕预制桩围护结构，包括条形帷幕墙、沿条形帷幕墙长度方向排列且与条形帷幕墙垂直一体设置的多个齿形帷幕墙、多个预制桩以及固定在条形帷幕墙和齿形帷幕墙顶部的压顶板，所述预制桩植插于条形帷幕墙和对应齿形帷幕墙形成的连接区中，所述条形帷幕墙为一道连续的竖向围护墙。

4、优选的，所述预制桩为空心混凝土方桩、双拼c型刚-混凝土组合截面桩、双c型钢-混凝土组合截面桩、矩形空心混凝土桩、矩形钢管混凝土桩、矩形钢管桩或工字形型钢桩。

5、优选的，所述压顶板与条形帷幕墙及齿形帷幕墙之间设置连接钢筋，连接钢筋上端锚入压顶板，下端锚入条形帷幕墙和齿形帷幕墙中。

6、优选的，所述压顶板的厚度≥150mm，所述连接钢筋的下端锚入条形帷幕墙和齿形帷幕墙中的深度≥1m，所述连接钢筋的直径≥16mm且呈梅花形布置。

7、一种齿形帷幕预制桩围护结构的施工方法，该施工方法包括以下步骤：

8、步骤一、定位：进行条形帷幕墙与齿形帷幕墙位置的确定；

9、步骤二、墙桩施工：工法设备就位后，工法设备根据定位位置进行切削或开挖土体至设计深度，在条形帷幕墙与齿形帷幕墙的连接区的放桩点位植插预制桩，然后浇筑拌料形成墙体，然后将压顶板的连接钢筋需插入墙体中；

10、步骤三、移机：移动设备机械到下一施工位置，重复步骤二，按照实际要求分步完成条形帷幕墙、齿形帷幕墙和预制桩的施工；

11、步骤四、浇板施工：进行压顶板配筋施工，然后进行压顶板的支模浇筑。

12、优选的，步骤二中，在墙桩施工前，工法设备先沿条行帷幕墙与齿形帷幕墙位置的两侧进行导槽开挖且施工导墙。

13、一种齿形帷幕预制桩围护结构的施工方法，该施工方法包括以下步骤：

14、步骤一、定位：进行条形帷幕墙与齿形帷幕墙位置的确定；

15、步骤二、墙体施工：工法设备就位后，工法设备根据定位位置进行切削或开挖土体至设计深度，工法设备边搅拌土体边注入水泥浆边成墙，然后将压顶板的连接钢筋需插入墙体中；

16、步骤三、定位：在条形帷幕墙与每个齿形帷幕墙形成连接处后，确定放桩点位，并在对应点位设置牢固的定位卡；

17、步骤四、植桩：在条形帷幕墙与对应齿形帷幕墙的连接区的放桩点位植插预制桩；

18、步骤五、移机：移动设备机械到下一施工位置，重复步骤二-四，按照实际要求分步完成条形帷幕墙、齿形帷幕墙和预制桩的施工；

19、步骤六、浇板施工：进行压顶板配筋施工，然后进行压顶板的支模浇筑。

20、优选的，步骤二中，在墙体施工前，工法设备先沿条行帷幕墙与齿形帷幕墙位置的两侧进行导槽开挖且施工导墙。

21、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

22、1.条形帷幕墙上设有齿形帷幕墙，齿形帷幕墙对滑裂面内土体具有约束作用，同时齿形帷幕墙之间的土体与整个墙体形成类似重力式围护结构的效果，使得支护体系具有明显的减载效应，可大幅度降低支护结构上的土压力，因此，可明显增加支护深度，无需设置支撑构件即可满足支护要求，无内支撑有利于坑内开挖及地下结构施工，无预应力锚杆则可以避免施工场地外围的红线限制，避免在坑外产生地下障碍物。

23、2.条形帷幕墙、齿形帷幕墙、内插的预制桩及压顶板形成的支护结构，整体受力合理，支护性能优良。齿形帷幕不仅具有减载作用，还具有止水功能；预制桩通过桩身强度、刚度承担所传递的水、土压力，为主要抗侧受力构件；压顶板增强了支护结构的整体性，并可限制齿形帷幕墙间土体顶面的雨水渗入，也可作为后期型钢类桩回收的施工平台。

24、3.条形帷幕墙与齿形帷幕墙施工采用同一种设备和工艺，施工便捷高效。

25、4.预制桩的使用可提升支护工程预制装配化，型钢类桩可回收再利用，有利于节能减排，降低工程造价。

26、5.预制桩产品质量可控，现场施工靠自重沉入或稍加外力插入工法墙中，施工效率高，噪音和振动污染小，可满足城区内施工环境保护要求。

27、6.有利于截面设计合理、材料利用率高、抗侧性能优良的新型预制桩产品的推广应用，如空心矩形截面桩、双拼c型钢-混凝土组合截面桩、双c型钢-混凝土组合截面桩等。

技术特征：

1.一种齿形帷幕预制桩围护结构，其特征在于:包括条形帷幕墙（2）、沿条形帷幕墙长度方向排列且与条形帷幕墙垂直一体设置的多个齿形帷幕墙（3）、多个预制桩（1）以及固定在条形帷幕墙和齿形帷幕墙顶部的压顶板（5），所述预制桩（1）植插于条形帷幕墙和对应齿形帷幕墙形成的连接区中，所述条形帷幕墙（2）为一道连续的竖向围护墙。

2.根据权利要求1所述的一种齿形帷幕预制桩围护结构，其特征在于：所述预制桩（1）为空心混凝土方桩（1a）、双拼c型刚-混凝土组合截面桩（1b）、双c型钢-混凝土组合截面桩（1c）、矩形空心混凝土桩（1d）、矩形钢管混凝土桩（1e）、矩形钢管桩或工字形型钢桩。

3.根据权利要求1所述的一种齿形帷幕预制桩围护结构，其特征在于：所述压顶板（5）与条形帷幕墙（2）及齿形帷幕墙（3）之间设置连接钢筋，连接钢筋上端锚入压顶板（5），下端锚入条形帷幕墙（2）和齿形帷幕墙（3）中。

4.根据权利要求3所述的一种齿形帷幕预制桩围护结构，其特征在于：所述压顶板（5）的厚度≥150mm，所述连接钢筋的下端锚入条形帷幕墙（2）和齿形帷幕墙（3）中的深度≥1m，所述连接钢筋的直径≥16mm且呈梅花形布置。

5.一种齿形帷幕预制桩围护结构的施工方法，其特征在于该施工方法包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的齿形帷幕预制桩围护结构的施工方法，其特征在于：步骤二中，在墙桩施工前，工法设备先沿条行帷幕墙（2）与齿形帷幕墙（3）位置的两侧进行导槽开挖且施工导墙。

7.一种齿形帷幕预制桩围护结构的施工方法，其特征在于该施工方法包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的齿形帷幕预制桩围护结构的施工方法，其特征在于：步骤二中，在墙体施工前，工法设备先沿条行帷幕墙（2）与齿形帷幕墙（3）位置的两侧进行导槽开挖且施工导墙。

技术总结
本发明涉及齿形帷幕预制桩围护结构及施工方法，其中，齿形帷幕预制桩围护结构，包括条形帷幕墙、沿条形帷幕墙长度方向排列且与条形帷幕墙垂直一体设置的多个齿形帷幕墙、多个预制桩以及固定在条形帷幕墙和齿形帷幕墙顶部的压顶板，预制桩植插于条形帷幕墙和对应齿形帷幕墙形成的连接区中；还涉及施工方法。本发明的有益效果：齿形帷幕墙之间的土与整个墙体形成类似重力坝结构的效果，具有减重效应，降低土压力，开挖过程无需支撑锚杆就可以满足结构承载，红线限制严格的场地也完全适用，施工简单，防止施工噪声，空心混凝土方桩、矩形钢管混凝土桩、矩形混凝土桩均能回收再利用，有效节约资源，降低造价。

技术研发人员：李永辉,周同和,邹会芳,张信,杨家旺
受保护的技术使用者：郑州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13