专利名称：闭合拱圈挡土结构及其施工方法
技术领域：
本发明属于建筑施工中的基础工程，特别是基坑边坡挡土结构及其施工方法。
建筑工程的地下室结构施工中，对基坑边坡的支护挡土方法，直接影响工程费用、工期和安全。国内外一般是采用钢板桩或钢筋混凝土桩挡土，这样的挡土桩处于很不利的垂直悬臂受力状态，而且为了获得可靠的嵌固，挡土桩的长度要比基坑深度大一倍左右，即使如此，挡土桩顶仍然经常出现过大的位移。
为了减小挡土桩的弯矩和位移，可采用设置锚杆的方法，即在桩的悬臂上端增加支点，这样虽然改善了挡土桩的受力工作状态，却又增加了设置锚杆的工作量。
中国专利“空间结构护坡桩(或板墙)”(专利号88100236)提出了采用多排桩、桩顶建立联结，承受土侧压力的方法，这种方法对于单排桩独立承受土侧压力的方法是一种改进，但仍然需要打许多桩，施工繁琐。
本发明的目的是，设计一种水平闭合拱圈的挡土结构，对基坑护坡支护的方法，以改善挡土结构的受力工作状态，避免了打桩，取得更为经济、安全、施工方便的效果。
本发明的闭合拱圈挡土结构，是由拱圈组成，其特征是，拱圈由4～6个水平状抛物线拱组成闭合拱圈，拱壁上、下沿有环向肋梁，纵断面呈Z字型，或竖向连接的Z字型;在抛物线拱之间连接处的被动土压力区内，将拱圈加筋、加厚，成为拱脚基础。
本发明的闭合拱圈挡土结构，其拱圈也可以是闭合的椭圆型，拱壁的上、下沿有环向肋梁，纵断面呈Z字型，或竖向连接的Z字型。
本发明的闭合拱圈挡土结构的施工方法是，分段开挖拱圈基槽，分段构筑拱圈，每2～3米高度施工一道拱圈，然后将拱圈合笼，在抛物线拱连接处，构筑拱脚基础，在拱圈外面填土挤紧，使拱圈对坑壁土体发挥支撑挡土作用，一道拱圈即告完成;如果需要支护的深度较大，往下继续构筑第二道拱圈，为了施工方便，第二道拱圈可后退一个拱壁厚度;如此施工，直至需要的挡土深度。根据土层情况，构筑拱圈与挖土工作，可同步交叉进行。
本发明的优点是，由于地下室基坑的平面几何形状都是闭合的多边形，而土侧压力又是只随深度增加的分布荷载，这就有利于采用水平拱圈来支挡土侧压力。根据基坑的平面几何形状和允许占用的施工场地情况，拱圈可以是完整的椭圆型，在拱圈的上、下沿的环向加强肋梁，拱圈断面呈Z字型，可增加拱圈的抗弯刚度和稳定性。这种组合拱圈内的弯矩很小，对基坑平面形状的适应性强，只需在两个拱圈交接处的适当范围，加强加厚拱圈，起拱脚基础的作用，以抵抗两拱圈传来的不平衡力即可。
这种闭合拱圈挡土结构，使四周水平土压力的大部分在闭合拱圈内能自身平衡抵消，这种以抗压为主的拱圈结构，更有利于发挥混凝土抗压强度高的材料特性，并且作为临时支护用的挡土拱圈，只需构筑在坑壁中部的适当高度范围即可，不必在全高度都设置拱圈支护。因此，本发明的效益与混凝土挡土桩相比，工程费用可降低50～60%，工期可缩短60～70%，而且施工方便、安全。适用于各种基础施工的边坡支护。
以下结合附图及实施例，对本发明作进一步描述。
图1是抛物线闭合拱圈挡土结构2是图1的A-A剖面3是图1的B-B剖面4是椭圆型闭合拱圈挡土结构5是图4的C-C剖面图实施例一一座地下室建筑，基坑需挖深-6.0m，地质情况是地表人工填土层厚1.89m，往下依次为，粉质粘土厚1.17m，淤泥质粘土(软塑～流塑)厚4.78m，角砾层厚2.08m，粘土～粉质粘土层厚2.09m，细砂层厚1.99m，卵砾石层厚2.31m，再下面为残积土;基坑底在流塑的淤泥层中，要从基坑内作挖孔桩，施工暴露的时间长。设计采用四个抛物线拱组成闭合拱圈挡土结构，拱圈1高度为4.8m，拱圈厚度为0.5m，每2.4m高度为一道拱圈，加设一道肋梁3，肋梁断面为0.8×0.6m，在抛物线拱连接处的被动土压力区内，将拱圈加筋、加厚，成为拱脚基础2。
其施工方法是，分段开挖拱圈基槽，分段构筑拱圈，每2.4米高度施工一道拱圈，然后将拱圈合笼，在抛物线拱连接处，构筑拱脚基础，在拱圈外面填土挤紧，使拱圈对坑壁土体发挥支撑挡土作用，一道拱圈即告完成。构筑第二道拱圈和肋梁，按照同样的工序进行施工，第二道拱圈后退一个拱壁厚度。基坑挖土与拱圈构筑可以同步交叉进行。
实施例二一座地下室工程，基坑需开挖-7.8m。地质情况是地表有3.5m厚新近填土，下面为2.8m厚的软塑状淤泥，再下为2.7m厚的亚粘土，再下为砂土。采用椭圆型闭合拱圈挡土结构，长轴为41m，短轴为36m，设计一道拱圈，拱圈高2m，厚0.5m，上、下有环向肋梁，纵断面呈Z字型，拱圈下面3m无支撑。
施工方法是清理新填土，从-2.8m起，分段挖槽，构筑一道椭圆型闭合拱圈挡土结构，拱圈下面3m挖土，不构筑拱圈。因为是临时挡土支护，只在局部渗水软化区设小木桩支护即可。
权利要求
1.一种闭合拱圈挡土结构及其施工方法，其挡土结构由拱圈组成，其特征是，拱圈由4～6个水平状抛物线拱组成闭合拱圈，拱壁上、下沿有环向肋梁，纵断面呈Z字型，在抛物线拱之间连接处的被动土压力区内，将拱圈加筋、加厚，成为拱脚基础。
2.如权利要求1所述的闭合拱圈挡土结构及其施工方法，其特征是，闭合挡土结构是闭合椭圆型拱圈。
3.如权利要求1所述的闭合拱圈挡土结构及其施工方法，其特征是，闭合拱圈的纵断面是竖向连接的Z字型。
4.一种闭合拱圈挡土结构及其施工方法，其抛物线拱组成闭合拱圈的施工方法是，分段开挖拱圈基槽，分段构筑拱圈和环向肋梁，每2～3米高度施工一道拱圈，然后将拱圈合笼，在抛物线拱连接处，构筑拱脚基础，在拱圈外面填土挤紧，一道拱圈即告完成;往下继续构筑第二道拱圈，可后退一个拱壁厚度;如此施工，直至需要的挡土深度。
5.如权利要求4所述的闭合拱圈挡土结构及其施工方法，其椭圆型闭合拱圈的施工方法是，分段开挖拱圈基槽，分段构筑拱圈和环向肋梁，每2～3米高度施工一道拱圈，然后将拱圈合笼，在拱圈外面填土挤紧，一道拱圈即告完成;往下继续构筑第二道拱圈，可后退一个拱壁厚度;如此施工，直至需要的挡土深度。
全文摘要
一种闭合拱圈挡土结构及其施工方法，其拱圈由4～6个水平状抛物线拱组成闭合拱圈，拱壁上、下沿有环向肋梁，纵断面呈Z字形，在抛物线拱连接处的被动土压力区内将拱圈加厚成拱脚基础。其施工方法是，分段开挖拱圈基槽，分段构筑拱圈和环向肋梁，然后将拱圈合拢，构筑拱脚基础，在拱圈外面填土挤紧。闭合拱圈可以是椭圆形拱。具有挡土结构受力合理，缩短工期，节省费用，施工安全等优点。适用于各种基坑的边坡支护。
文档编号E02D29/02GK1070709SQ9211042
公开日1993年4月7日 申请日期1992年9月18日 优先权日1992年9月18日
发明者张祖闻 申请人:中国建筑科学研究院珠海科研设计部