一种邻近深基坑开挖区域的既有高边坡支护结构

1.本实用新型涉及深基坑开挖支护技术领域，具体而言是一种邻近深基坑开挖区域的既有高边坡支护结构。


背景技术：

2.现如今轨道交通事业飞速发展，同时由于用地紧张，停车场、变电所等地铁相关配套设施的基坑开挖施工可能邻近周边建筑或高大基坑等特殊位置，在目前现有的技术中，基坑支护结构都只是基于基坑本身所处的环境条件进行支护，没有考虑基坑周边存在既有高边坡这种特殊的工况，但实际上深基坑开挖会对高边坡的稳定性产生一定影响，且高边坡处于不稳定状态也会对基坑施工的安全性带来负面影响。但是若构建完整的支护结构相应的成本就会上升。


技术实现要素：

3.根据上述技术问题，而提供一种邻近深基坑开挖区域的既有高边坡支护结构。
4.本实用新型采用的技术手段如下：
5.一种邻近深基坑开挖区域的既有高边坡支护结构，包括既有邻近高边坡挡土墙和多个平行设置的钢管桩，所述钢管桩的底部竖直穿入边坡内，且所述钢管桩的顶端和所述既有邻近高边坡挡土墙的顶端通过冠梁固定连接，所述钢管桩与所述既有邻近高边坡挡土墙之间具有夹角，所述钢管桩的底部密封设置，所述钢管桩上设置有多个注浆孔，多个预应力锚索的一端沿垂直于所述既有邻近高边坡挡土墙的方向上穿过所述既有邻近高边坡挡土墙和所述钢管桩所围成的空间进入所述边坡内，所述预应力锚索的另一端固定在所述既有邻近高边坡挡土墙的墙面上。
6.每个所述注浆孔的下方均设置有倒刺，所述倒刺与所述钢管桩固定连接。
7.所述预应力锚索的端部通过钢梁腰固定于所述既有邻近高边坡挡土墙的墙面上。
8.所述钢梁腰包括安装在所述既有邻近高边坡挡土墙上的双拼槽钢，所述双拼槽钢位于外侧的开口处固定有n1垫板，且所述n1垫板外侧中心固定有n2垫板，所述n2垫板的中心固定有锚头，所述预应力锚索靠近所述钢梁腰的一端穿过所述n1垫板、n2垫板与所述锚头固定连接。多个所述预应力锚索共用一个所述双拼槽钢，所述双拼槽钢包括上槽钢和下槽钢，且所述下槽钢和上槽钢采用钢筋结合为一体。
9.所述预应力锚索位于所述边坡内的一端的端部固定有水泥浆。
10.采用钢板将多个所述冠梁连接为一体。通过钢板的连接能够更好地提升支护后边坡的稳定性，同时也可以避免土体遭受外界环境的影响，从而延长支护使用时间。
11.较现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
12.1、本实用新型针对既有高边坡深基坑开挖这种特殊工况，采用倒刺钢管桩和预应力锚索两中结构对高边坡进行支护，倒刺钢管桩与既有重力式挡土墙结合能够很好地提升桩和墙间土体的抗剪切强度，预应力锚索对中间土体进行进一步的加固，两种结构结合既
有重力式挡土墙形成新式挡土墙，在具有良好加固效果的前提下就地取材，减少了大量支护成本。
13.2、本实用新型能够确保施工过程中高边坡和深基坑稳定行的同时，根据边坡原有的支护结构，就地取材制作新的支护结构，尽可能的减少支护成本，降低施工的难度，节约施工周期。
14.3、利用既有邻近高边坡的挡土墙，结合从坡竖向向下打入的钢管桩，使原来的挡土墙和钢管桩形成一定夹角，结合夹角中原有的土体，再通过预应力锚索将整体进行锚固，从而形成一个新的重力式挡土墙，在深基坑开挖时能有效地提升高边坡的稳定性，由于是就地取材，所以降低了施工的成本，缩短了工期。
15.基于上述理由本实用新型可在深基坑开挖支护等领域广泛推广。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本实用新型具体实施方式中一种邻近深基坑开挖区域的既有高边坡支护结构示意图；
18.图2为本实用新型具体实施方式中倒刺钢管桩结构示意图；
19.图3为图2中a-a剖向图；
20.图4为本实用新型具体实施方式中预应力锚索结构示意图。
21.图中：1、既有邻近高边坡挡土墙；2、冠梁；3、预应力锚索；4、钢管桩；5、钢梁腰；6、注浆孔；7、倒刺；8、土体；9、锚头；10、n1垫板；11、n2垫板；12、双拼槽钢；13、包裹塑料膜；14、水泥浆。
具体实施方式
22.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
23.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
25.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表
达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
26.在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
27.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
28.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
29.如图1～4所示，一种邻近深基坑开挖区域的既有高边坡支护结构，其特征在于，包括既有邻近高边坡挡土墙1和多个平行设置的钢管桩4，所述钢管桩的底部竖直穿入边坡内，且所述钢管桩4的顶端和所述既有邻近高边坡挡土墙1的顶端通过冠梁2固定连接，采用钢板将多个所述冠梁2连接为一体。所述钢管桩4与所述既有邻近高边坡挡土墙1之间具有夹角(本具体实施方式中为30
°
)，所述钢管桩的底部呈45
°
的锥形密封设置，所述钢管桩上设置有多个注浆孔6，孔径为30mm，每个所述注浆孔6的下方均设置有倒刺7，所述倒刺7与所述钢管桩4固定连接。倒刺7为立方体边角钢，角钢参数为60mm
×
50mm
×
20mm(长度
×
宽度
×
厚度)与所述钢管桩4外壁呈30
°
夹角，倒刺结构大大提高了所述钢管桩4和土体之间的摩擦力，使土体更加稳定。
30.多个预应力锚索3的一端沿垂直于所述既有邻近高边坡挡土墙1的方向上穿过所述既有邻近高边坡挡土墙1和所述钢管桩4所围成的空间内的土体8进入所述边坡内，所述预应力锚索3的另一端固定在所述既有邻近高边坡挡土墙1的墙面上。
31.所述预应力锚索3的端部通过钢梁腰5固定于所述既有邻近高边坡挡土墙1的墙面上。所述钢梁腰5包括安装在所述既有邻近高边坡挡土墙1上的双拼槽钢12，所述双拼槽钢12位于外侧的开口处固定有n1垫板10，且所述n1垫板10外侧中心固定有n2垫板11，所述n2
垫板11的中心固定有锚头9，所述预应力锚索靠近所述钢梁腰5的一端穿过所述n1垫板10、n2垫板11与所述锚头9固定连接。多个所述预应力锚索共用一个所述双拼槽钢12，所述双拼槽钢12包括上槽钢和下槽钢，且所述下槽钢和上槽钢采用钢筋结合为一体。所述预应力锚索3位于所述边坡内的一端的端部固定有水泥浆14。
32.本具体实施方式中，边坡为11m高的既有邻近边坡，既有邻近高边坡挡土墙1为重力式挡土墙。
33.本具体实施方式中，钢管桩4的施工顺序为：
34.(1)钢管桩4制作：每个所述钢管桩4上均匀分布多个注浆孔6，每个注浆孔下方均设有倒刺7，所述倒刺7与所述钢管桩4的外壁通过焊接刚性连接，所述倒刺7采用的是强度较高的立方体边角钢，角钢参数为60mm
×
50mm
×
20mm(长度
×
宽度
×
厚度)与所述钢管桩4外壁呈30
°
夹角，倒刺结构大大提高了所述钢管桩4和土体之间的摩擦力，使土体更加稳定。所述钢管桩4底部为封闭的圆锥结构，圆锥角度45
°
。
35.(2)清底：确保钢管桩4施工前基面平整无虚渣。
36.(3)测量定位放线：标出桩心位置并用红油漆标出桩径大小和位置。
37.(4)钻孔及垂直度控制：钻机就位调平后按开孔位置施钻、接钻杆直至设计深度后进行清孔，准备下管。为保证垂直度，首先要确保场地密实、平整，钻机也应有精确、灵便的垂直度控制系统。施工时，先用两台经纬仪，架设在钻机的正面及侧面，校正钻杆杆及桩的垂直度，然后打1～2m后，再次校正垂直度后正式打桩。允许倾斜度按桩长的0.5/100来控制。若开始阶段发现桩位不正或者倾斜，应调正后将钢管桩拔出重新插打。
38.(5)下管：采用50吨吊车吊起第一节桩下沉至桩顶高出地面60～80mm时停止，进行接桩，直至达到设计部位。
39.(6)钢管连接：钢管桩4焊接采用坡口焊，焊接前，坡口内的水、油、锈其它污物必须清除干净。将内衬箍放置在下节桩内侧的挡块上，紧贴管桩内壁分段对称点焊，然后吊上节桩，其坡口搁置在焊道上，使上下节桩的对口间隙为2～3mm，再用经纬仪校好垂直度，再行施焊。焊接应对称进行，应用多层焊，钢管桩各层焊缝接头应错开，焊渣应每层清除。施工时，应选择素质良好、技术熟练、经验丰富的焊工，严格按焊接规范进行施工。焊接设备必须性能良好。焊接施工时，要加强质量管理。在钢管桩对接接头处要增加内衬加劲板，加劲板宽度为30mm，厚10mm。加劲板在与上下节桩要焊接牢固。待加劲板焊接完毕之后，应冷却5分钟后方可压入。
40.(7)水泥浆灌注：下管完成后进行1：1水泥浆灌注，水泥浆采用现场拌制，通过高压注浆泵，将注浆管口伸至管底，后退式注浆，注一段，管口提升一段，保证注浆管口在浆面以下。注浆必须保持连续进行，以防止桩内混凝土不密实。浆液按配合比进行拌制，稀稠情况可根据现场进行调整。
41.(8)泥浆清运：钻孔产生的泥浆、碎渣应由专人进行清理，防止泥浆进入钻孔内。
42.预应力锚索3施工顺序为：
43.预应力锚索3选用三个低松弛预应力钢绞线制备，为钢绞线设计值为1860kn。预应力锚索3在钻孔的同时于现场进行编制，内锚固段(固定有水泥浆14的部分)采用波纹形状，自由张拉段采用直线形状。钢绞线下料长度＝锚固段 自由张拉段 钢梁腰5厚度 千斤顶长度。钢绞线应严格按照设计尺寸下料，每股长度误差不大于50mm。将自由张拉
段与内锚固段分包作出标记，在内锚固段范围内的锚索每隔2m加工制作一道锚索支架。自由张拉段的钢铰线应放入塑料管内(或包裹塑料薄膜13)并涂刷黄油，在内锚固段的端部安好导向帽后，平顺放好待用。
44.预应力锚索3采用基坑支护锚索设置为第一道距离坡顶2.0m，后续沿基坑深度，每挖深2.0m设置1道，共计3道。预应力锚索3水平间距1.5m。预应力锚索3长度10m，其中自由端6m，固定端4m。预应力锚索3同层横向连接采用2[20型号的双拼槽钢12进行连接。注浆采用m30水泥浆。张拉锚固力250kn和260kn。
[0045]
(1)钻孔定位：测量人员根据图纸找到预应力锚索3标高以下1m左右设定标高，放出该层预应力锚索3标高位置，并用红漆标记，确保位置准确。
[0046]
钻孔：钻孔是锚索施工中控制工期的关键工序。为确保钻孔效率和保证钻孔质量，采用潜孔冲击式钻机。锚索钻孔直径采用150mm钻头，钻孔倾角为15
°
。钻孔前，根据设计要求，定出孔位，作出标记，预应力锚索3水平方向孔距误差不应大于50mm，垂直方向孔距误差不应大于100mm。钻孔孔深不应小于设计尺寸，也不宜大于设计长度的1％，钻孔底部的偏斜尺寸不应大于锚索长度的3％。钻机钻井时，按预应力锚索3设计长度将钻孔所需钻杆摆放整齐，钻杆用完，孔深也恰好到位。钻孔深度要超出预应力锚索3设计长度0.5m左右。钻孔结束，逐根拔出钻杆和钻具，将冲击器清洗好备用。用一根聚乙烯管复核孔深，并以高压风吹孔，待孔内粉尘吹干净，且孔深不少于锚索设计长度时，拔出聚乙烯管，塞好孔口。
[0047]
锚索安装：锚索孔装预应力锚索3前，要核对预应力锚索3编号是否与孔号一致，确认无误后，再以高压风清孔一次，即可着手安装预应力锚索3。将注浆管与预应力锚索3绑在一起一同放入钻孔中。杆体放入角度与钻孔角度保持一致，放送用力要均匀，不要左右摇摆，检查止浆密封装置定位是否准确，损坏者必须更换，经常检查排气管是否畅通。
[0048]
常压注浆：注浆液采用m30水泥浆。采用重力或低压(0.4-0.6mpa)灌浆，采用底部灌浆方式，导管底端插入孔底(距孔底宜为100-200mm)，在灌浆同时，将导管缓慢的以匀速撤出，导管的出浆口应始终处于孔中浆体的表面以下，保证孔中气体能全部逸出，当孔口有水泥浆液流出时，说明注浆已满，停止注浆。
[0049]
安装钢梁腰5：钢梁腰5的作用便是将预应力锚索3连成一个整体，基坑受力均匀，确保下一步预应力锚索3张拉可正常进行。上、下槽钢采用c25钢筋焊接连接固定，上、下槽钢中间净距为100mm，确保钢绞线穿出。钢绞线穿出位置采用所述n1垫板10、n2垫板11，中间开孔孔径50mm。
[0050]
张拉预应力锚索3：当锚固体强度达到15.0mpa或设计强度的75％方可进行张拉。预应力锚索3张拉前，应对张拉设备进行标定。正式张拉前，应取设计值的0.1～0.2倍，预张拉一次，使其各部分接触紧密，预应力锚索3杆体完全平直。预应力锚索3正式张拉，先不安装锚具夹片，张拉荷载按预应力锚索3设计拉力值的10％、25％、50％、75％、110％逐级加荷，每级荷载的观测时间不少于5分钟，待变形稳定后，方可进行下一级荷载的张拉。张拉结束后，用红油漆涂抹锁定锚夹与预应力锚索3交接处，若发现油漆错裂较大，即需进行预应力补偿张拉。
[0051]
外部保护：封孔注浆后，从锚具量起留500mm钢绞线，其余的部分截去，在其外部包覆厚度不小于50mm的水泥砂浆保护层。
[0052]
锚索拉拔：
①
检测数量不应少于预应力锚索3总数的5％，且同一土层中的预应力
锚索3检测数量不应少于3根。
②
检测试验应在内锚固段注浆固结体强度达到15mpa或达到设计强度的75％后进行。
③
检测预应力锚索3应采用随机抽样的方法选取。
④
抗拔承载力检测值应按《建筑基坑支护技术规程》(jgj120-2012)确定。
⑤
检测试验应按《建筑基坑支护技术规程》的验收试验方法进行。
⑥
当检测的预应力锚索3不合格时，应扩大检测数量。
[0053]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的范围。