一种自稳装配式支护结构及其施工方法

技术领域

本发明实施例涉及基坑围护技术领域，具体涉及一种自稳装配式支护结构及其施工方法。

背景技术

基坑支护是保护建筑物地下主体结构施工和保证基坑周边环境的安全，对基坑采用的临时性支挡、加固、保护与地下水控制的措施。目前，水泥土搅拌桩/墙内插H型钢支护为深基坑支护常用的支护结构，但若是出现坑底土体压缩模量低、抗剪强度低、坑外超载等情况，就会致使围护墙踢脚产生很大的变形，从而导致整个基坑失稳，危急基坑安全。

发明内容

本发明的目的在于提供自稳装配式支护结构及其施工方法，本结构具有良好的自稳能力，能有效防止基坑底部土体位移过大，围护墙发生踢脚破坏的现象，保证了基坑整体安全。

本发明实施例提供一种自稳装配式支护结构，包括：水泥土墙和多个组合型钢；

多个所述组合型钢插入所述水泥土墙中；

所述组合型钢包括：横向型钢、竖向型钢、多个斜向钢；

所述横向型钢位于所述竖向型钢的底部，所述竖向型钢垂直于所述横向型钢，所述横向型钢和所述竖向型钢形成“⊥”型结构；

多个所述斜向钢的一端固定在所述横向型钢上，另一端固定在所述竖向型钢上，所述斜向钢用于支撑所述横向型钢和所述竖向型钢；

所述横向型钢、竖向型钢和多个斜向钢构成组合型钢结构。

“⊥”型结构的组合型钢具有较高的稳定性，且加强了支护结构的抗剪能力及抗倾覆能力，具有一定的强度和刚度。在底部增加两个斜向钢，为竖向型钢和横向型钢之间提供了支撑力。

在一种可行的方案中，该自稳装配式支护结构的所述竖向型钢为H型钢，所述横向型钢为H型钢。

H字钢是一种截面面积分配更加优化、强度更加合理的经济断面高效型材，且具有抗弯能力、施工简单、节约成本和结构重量轻的优点。工字钢由于截面尺寸相对较高、较窄，故对截面两个主轴的惯性矩相相差较大，可以直接用于其腹板平面内受弯的构件或将其组合成格构式受力构件。

在一种可行的方案中，该自稳装配式支护结构的所述横向型钢、所述竖向型钢和所述斜向钢之间采用焊接固定。

焊接是一种以加热、高温或者高压的方式结合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术。采用焊接使横向型钢、竖向型钢和斜向钢的表面熔合在一起，增加了这三者的稳定性。

本发明实施例提供一种自稳装配式支护结构的施工方法，包括以下步骤：

S10、施工水泥土墙；

S20、使用高压旋喷桩施工设备在水泥土墙的底部钻掘和喷射预设宽度和深度的高压旋喷桩；

S30、在水泥土混合体未结硬前将多个组合型钢结构按照预设的距离分别插入水泥土墙中，并旋转90°。

水泥土墙对基坑的支护起到了抵抗周围土壤横向应力的作用，在水泥土桩/墙中插入组合型钢结构，主要起挡土和抗剪的作用，在水泥土墙未结硬前插入组合型钢结构作为其应力补强材，至水泥结硬后形成一道具有较高强度和刚度的、连续的、完整的、无接缝的地下墙体。

在一种可行的方案中，该基坑围护结构的施工方法的所述S10具体包括以下步骤：

S101、施工前确定水泥土搅拌桩/墙施工工艺、搅拌下沉及提升速度、水泥掺入量及配合比等相关参数。

确定相关参数做好施工前准备。

在一种可行的方案中，该基坑围护结构的施工方法的所述S20具体包括以下步骤：

S201、预设高压旋喷桩机的钻进旋转和提升速度、空气压力、喷浆等施工参数。；

S202、预设高压旋喷桩机旋转提升时水泥浆的喷浆量。

为了避免如果水泥土中水泥量中水泥掺量不够，或者没有区别对待不同的土层，会出现渗漏、变形过大，地面沉降的情况。

在一种可行的方案中，该基坑围护结构的施工方法的所述S30具体包括以下步骤：

S301、在组合型钢结构表面涂抹减阻剂；

S302、插入组合型钢结构的过程中调整型钢结构的垂直度。

控制型钢的垂直度才能充分发挥水泥土墙和型钢结构的力学特性，从而保证该支护结构的抗倾覆能力。

在一种可行的方案中，该基坑围护结构的施工方法还包括：

S40、挖基坑；

S50、在基坑围护结构之间建设地下结构；

S60、在基坑围护结构与地下结构之间回填土方。

本自稳装配式支护结构可保证基坑的整体稳定，增加支护结构的抗剪能力和防止踢脚破坏现象，保证整个基坑的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中的组合型钢结构示意图；

图2为本发明实施例中的组合型钢结构旋转状态图；

图3为本发明实施例中的组合型钢结构在水泥土墙中状态图；

图4为本发明实施例中的整体结构示意图。

图中标号：

1、竖向型钢；2、横向型钢；3、斜向钢；4、水泥土墙；5、高压旋喷桩；6、地下结构。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，也可以是通讯连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介的间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

目前，水泥土墙4内插H型钢支护为深基坑支护常用的支护结构，但若是出现坑底土体压缩模量低、抗剪强度低、坑外超载等情况，就会致使围护墙踢脚产生很大的变形，从而导致整个基坑失稳，危急基坑安全。

本发明中的水泥土墙4内插组合型钢结构，包括：横向型钢2、竖向型钢1和多个斜向钢3。横向型钢2固定在竖向型钢1的底部，且竖向型钢1与横向型钢2垂直，从而形成“⊥”型结构。竖向型钢1为H型钢，横向型钢2为H型钢，且通过斜向钢3连接固定，斜向钢3分别位于竖向型钢1的两侧，一端固定在横向型钢2的表面，另一端固定在竖向型钢1的侧面，两个斜向钢3关于竖向型钢1对称设置，对竖向型钢1起到了相互抵持的作用，增加了型钢结构的稳定性。

通过上述内容不难发现，本发明的水泥土墙4内插“⊥”型组合型钢结构，在底部增加两个斜向钢3为竖向型钢1和横向型钢2之间提供了支撑力。相对普通的水泥土墙4内插H型钢，具有良好的自稳能力及抗剪能力，能有效防止围护结构出现踢脚破坏现象，保证基坑的整体稳定和安全性。

可选地，本实施例中，横向型钢2、竖向型钢1和斜向钢3之间采用焊接的方式连接，使它们相连接的表面熔合在一起，使其连接的更加紧固，型钢结构在加工制作和焊接时，要确保平整、垂直，不允许有扭曲现象。

本发明中的基坑围护结构的施工方法，包括以下步骤：

S10、施工水泥土搅拌墙4，在施工前先挖导向基槽，采用挖掘机开挖沟槽，并清除地下障碍物，开挖沟槽余土应及时处理，以保证设备的正常施工。沟槽开挖完毕后，施工水泥土搅拌墙4，形成连续的水泥土体4；

S20、在水泥土墙4底部施工一定宽度和深度的高压旋喷桩5对土体进行搅拌，高压旋喷桩5施工应控制注浆管转速、喷浆压力及空气压力等施工参数。

S30、组合型钢结构在运输、堆放过程中，必须支撑平稳、固定牢靠，防止发生翘曲变形。在吊装组合型钢结构时，合理设置吊点。组合型钢结构在起吊前在顶端150mm处开一中心圆孔，孔径100mm，装好吊具和固定钩。吊车在起吊组合型钢结构时，应保证型钢结构在起吊的过程中不变形。组合型钢结构插入过程中应随时调整型钢的水平误差和垂直误差，插入水泥土墙4内的型钢结构施工必须在成桩后30min内完成，将型钢结构插入高压旋喷桩5后，立即在高压旋喷桩5内旋转90°，使横向型钢2垂直于基坑边线。

可选地，本实施例中，S10具体包括以下步骤：

S101、施工前确定水泥土墙4的施工工艺，搅拌下沉及提升速度、水泥掺入量及配合比等相关参数。

可选地，本实施例中，S20具体包括以下步骤：

S201、预设高压旋喷桩机的钻进旋转和提升速度、空气压力、喷浆等施工参数。；

S202、预设高压旋喷桩机旋转提升时水泥浆的喷浆量。

可选地，本实施例中，S30具体包括以下步骤：

S301、为保证组合型钢结构的垂直度，可设置定位架，定位架应按照现场和型钢结构的尺寸制作和放置并固定好，不允许在型钢结构插入水泥土墙4及高压旋喷桩5的过程中出现位移。吊机起吊组合型钢结构后，用全站仪调整其垂直度，然后将垂直的组合型钢结构的中心正对插入，沿定位架徐徐插入水泥土墙4及高压旋喷桩5内，当插入水泥土墙4内1/3后可快放。组合型钢结构的垂直度偏差控制在1％以内，如型钢结构不能靠自重下沉，可适当借助外力将其插入到位，如果在插入的过程中发现型钢倾斜，应立即拔出一定的高度，再重新插入。

S302、在插入水泥土墙4及高压旋喷桩5内的组合型钢结构应进行除锈和清污处理，使组合型钢结构的表面较光滑以减少组合型钢结构与水泥土墙4及高压旋喷桩5的摩擦力。型钢在进行除锈和清污处理后，应在其表面均匀涂刷减摩剂，厚度为2mm为宜，专用的减摩剂必须用电热棒加热至完全融化，用搅拌棒搅时感觉薄厚均匀才能涂敷于自稳装配式组合型钢结构上。

可选地，本实施例中，还包括：

S40、将组合型钢结构插入水泥土墙4及高压旋喷桩5后，待水泥土墙4及高压旋喷桩5达到设计强度要求后，一切准备就绪就可以开始挖基坑；

S50、在围护结构之间建设地下结构；

S60、地下结构建设好后，围护结构和地下结构之间会存在缝隙，需要及时对缝隙进行回填土方。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一特征和第二特征直接接触，或第一特征和第二特征通过中间媒介间接接触。

而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任意一个或者多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。