一种倾斜竹节桩与竖直管桩的组合支护结构及其构建方法技术

本发明专利技术公开了一种倾斜竹节桩与竖直管桩的组合支护结构，包括由管桩和竹节桩交替排列构成的排桩支护结构；所述管桩和所述竹节桩沿基坑边沿内侧设置，在所述管桩和所述竹节桩的桩顶上设有冠梁；所述竹节桩，其轴线倾斜于水平面且其下部向基坑内倾斜，其桩身外表面设有若干垂直于其轴线的环形凸起，环形凸起内设有环形加强筋；所述管桩的轴线垂直于水平面；所述管桩的桩顶中心连线与所述竹节桩的桩顶中心连线平行或重合。本发明专利技术还公开了一种倾斜竹节桩与竖直管桩的组合支护结构的构造方法。本发明专利技术可减小桩顶位移，增加开挖深度，降低基坑倾覆破坏可能性，可减小支护桩设计强度以降低造价。

【技术实现步骤摘要】
一种倾斜竹节桩与竖直管桩的组合支护结构及其构建方法
本专利技术涉及一种基坑支护结构及构造方法，特别涉及一种倾斜竹节桩与竖直管桩的组合支护结构及其构建方法。
技术介绍
目前，随着国家城市化进程的推进，地下大面积大长度基坑占我国基坑总面积的80％以上。但是传统的支护方式存在着较大的不足和缺陷：1.对于悬臂基坑支护结构，仅能适用于基坑开挖深度较浅，土质条件较好的基坑工程中；2.对于内支撑支护结构，虽然其可以应用在深基坑中，但是施工复杂，施工工期长，环境污染严重，并且造价高。因此倾斜桩支护结构应运而生，通过将竖直悬臂支护桩向基坑内倾斜一定角度，形成倾斜支护桩，并将倾斜支护桩与竖直支护桩交替布置，便可形成斜直交替支护结构。传统的斜直交替支护桩均采用管桩，在软土地基基础工程中，管桩受力形式大多为摩擦基础桩，而管桩桩身的混凝土强度(C60-C100)很高，但桩体的比表面积(单位混凝土体积与桩身外表面积之比)较小，因此管桩桩身外表与土壤间的作用力远远小于桩身强度，桩身结构强度没有能够得到充分的发挥，造成了混凝土管桩承载力的很大浪费，无法充分发挥支护结构的桩身摩擦力。而支护结构整体支护能力主要靠直桩给予斜桩的拉力来发挥，传统的管桩未能充分发挥此拉力。
技术实现思路
本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种倾斜竹节桩与竖直管桩的组合支护结构及其构建方法。本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种倾斜竹节桩与竖直管桩的组合支护结构，包括由管桩和竹节桩交替排列构成的排桩支护结构；所述管桩和所述竹节桩沿基坑边沿内侧设置，在所述管桩和所述竹节桩的桩顶上设有冠梁；所述竹节桩，其轴线倾斜于水平面且其下部向基坑内倾斜，其桩身外表面设有若干垂直于其轴线的环形凸起，环形凸起内设有环形加强筋；所述管桩的轴线垂直于水平面；所述管桩的桩顶中心连线与所述竹节桩的桩顶中心连线平行或重合。进一步地，所述管桩的轴线与所述竹节桩的轴线之间的夹角角度≤30°。进一步地，所述管桩或所述竹节桩的桩底深度为2～2.5倍基坑开挖深度。进一步地，所述竹节桩的环形凸起沿轴线方向间距逐渐减小。进一步地，所述管桩桩径为300～600mm；所述竹节桩的桩径为300～600mm，所述竹节桩的环形凸起凸出桩身表面的高度为桩径的10％～30％。进一步地，所述冠梁的宽度方向边缘超出所述管桩和所述竹节桩的桩顶边缘，所述冠梁的高度大于等于管桩桩径的0.6倍或竹节桩桩径的0.6倍。进一步地，所述冠梁的宽度方向边缘单侧超出所述管桩和所述竹节桩的桩顶边缘的尺寸为：1/2管桩的桩径或1/2竹节桩桩径。本专利技术还提供了一种倾斜竹节桩与竖直管桩的组合支护结构的构造方法，该方法包括：预制管桩和竹节桩；使竹节桩桩身外表面设有若干垂直于其轴线的环形凸起，环形凸起内设有环形加强筋；在现场沿基坑边沿内侧布设管桩和竹节桩，使管桩和竹节桩交替排列构成排桩支护结构；使竹节桩的轴线倾斜于水平面且其下部向基坑内倾斜；使管桩的轴线垂直于水平面；使管桩的桩顶中心连线与竹节桩的桩顶中心连线平行或重合，管桩和竹节桩均采用跳桩施工方法，间隔1～2根桩压入下一根预制桩；在管桩的桩顶和竹节桩的桩顶上预制冠梁。进一步地，设管桩长度为L，在管桩的桩顶中心连线外侧且距离管桩的桩顶中心连线0.2L处设置水泥搅拌桩隔水帷幕；水泥搅拌桩隔水帷幕的构造方法包括如下步骤：步骤A-1，将深层搅拌机到达指定桩位并对中；步骤A-2，待深层搅拌机的冷却水循环正常后，启动深层搅拌机，使深层搅拌机沿导向架搅拌切土下沉；步骤A-3，待深层搅拌机下沉到设定深度时，搅拌水泥浆并将水泥浆倒入集料斗中；步骤A-4，当深层搅拌机下沉到设计深度后，开启水泥浆泵将水泥浆压入地基中，且边喷浆、边旋转搅拌，同时按照设计确定的提升速度提升深层搅拌机；步骤A-5，深层搅拌机提升至设计深度的顶面标高后，再次将深层搅拌机边旋转搅拌边沉入土中，至设计深度后再将深层搅拌机提升出地面。进一步地，在管桩的桩顶和竹节桩的桩顶上预制冠梁的方法包括如下步骤：步骤B-1，冠梁土方采用机械分区开挖，先开挖第一层土方至管桩的桩顶标高，清除余土后开始破除桩头浮浆至设计标高，桩芯顶面的混凝土要凿毛处理，清除桩顶浮渣，如设计标高桩头砼强度达不到设计要求，则继续破除直至砼质量达到设计要求；步骤B-2，桩间土整平至冠梁底标高，并夯填密实；步骤B-3，按冠梁剖面配筋进行钢筋制作；纵筋采用HRB335级或HRB400级钢筋，箍筋采用HPB300级钢筋；拉结筋采用HRB335级钢筋；步骤B-4，完成混凝土浇筑及养护；混凝土强度等级高于等于C25，排桩主筋锚入冠梁大于等于35倍钢筋桩径。本专利技术具有的优点和积极效果是：本专利技术的一种倾斜竹节桩与竖直管桩的组合支护结构，管桩和竹节桩交替排列构成等高组合支护结构，使管桩的轴线垂直于水平面；使竹节桩的轴线倾斜于水平面且其下部向基坑内倾斜；竹节桩的环形凸起可增大侧摩阻力，从而轴力可充分发挥，给与管桩更大的斜撑力，很大程度上减小桩顶位移，使布设支护桩后地面变形减小，避免对周围环境造成破坏，同时可以减小桩身弯矩，使桩身设计强度降低，从而降低工程造价；本专利技术可增加开挖深度，并且由于开挖面倾斜，以及竹节桩承载力高，沉降量小，基坑发生倾覆破坏的可能性大大减小，可以保证基坑工程的安全；本专利技术的这种倾斜竹节桩与竖直管桩的组合支护结构，使原本可能需要采用内撑式支护或拉锚式支护的基坑工程，可仅利用悬臂桩支护就可以满足设计要求，从而使设计施工更加简便，并且节约材料，从而降低工程费用。综上所述，本专利技术可减小桩顶位移，增加开挖深度，降低基坑倾覆破坏可能性，可减小支护桩设计强度以降低造价的基坑支护工程。附图说明图1为本专利技术的一种倾斜竹节桩与竖直管桩的组合支护结构的示意图。图中：1-冠梁；2-基坑坑底；3-基坑边沿；4-竹节桩；5-管桩；6-环形凸起。图2为本专利技术的一种倾斜竹节桩与竖直管桩的组合支护结构的剖面示意图。图中：H1-基坑开挖深度；H2-管桩桩长；θ-竹节桩倾角。具体实施方式为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：请参见图1至图2，一种倾斜竹节桩与竖直管桩的组合支护结构，包括由管桩5和竹节桩4交替排列构成的排桩支护结构；所述管桩5和所述竹节桩4沿基坑边沿3的内侧设置，在所述管桩5和所述竹节桩4的桩顶上设有冠梁1；所述竹节桩4的桩身外表面设有若干垂直于竹节桩4轴线的环形凸起6，所述竹节桩4的环形凸起6内设有环形加强筋；所述竹节桩4的轴线倾斜于水平面且其下部向基坑内倾斜；所述管桩5的轴线垂直于水平面；所述管桩的桩顶中心连线与所述竹节桩的桩顶中心连线平行或重合。所述管桩5和所述竹节桩4的桩顶位于基坑边沿3的内侧，管桩5和竹节桩4通过冠梁1连接形成一个整体。环形加强筋可包括若干放射状分布的径向钢筋及与径向钢筋连接的若干同心环向钢筋，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种倾斜竹节桩与竖直管桩的组合支护结构，其特征在于，包括由管桩和竹节桩交替排列构成的排桩支护结构；所述管桩和所述竹节桩沿基坑边沿内侧设置，在所述管桩和所述竹节桩的桩顶上设有冠梁；所述竹节桩，其轴线倾斜于水平面且其下部向基坑内倾斜，其桩身外表面设有若干垂直于其轴线的环形凸起，环形凸起内设有环形加强筋；所述管桩的轴线垂直于水平面；所述管桩的桩顶中心连线与所述竹节桩的桩顶中心连线平行或重合。/n

【技术特征摘要】
1.一种倾斜竹节桩与竖直管桩的组合支护结构，其特征在于，包括由管桩和竹节桩交替排列构成的排桩支护结构；所述管桩和所述竹节桩沿基坑边沿内侧设置，在所述管桩和所述竹节桩的桩顶上设有冠梁；所述竹节桩，其轴线倾斜于水平面且其下部向基坑内倾斜，其桩身外表面设有若干垂直于其轴线的环形凸起，环形凸起内设有环形加强筋；所述管桩的轴线垂直于水平面；所述管桩的桩顶中心连线与所述竹节桩的桩顶中心连线平行或重合。


2.根据权利要求1所述的倾斜竹节桩与竖直管桩的组合支护结构，其特征在于，所述管桩的轴线与所述竹节桩的轴线之间的夹角角度≤30°。


3.根据权利要求1所述的倾斜竹节桩与竖直管桩的组合支护结构，其特征在于，所述管桩或所述竹节桩的桩底深度为2～2.5倍基坑开挖深度。


4.根据权利要求1所述的倾斜竹节桩与竖直管桩的组合支护结构，其特征在于，所述竹节桩的环形凸起沿轴线方向间距逐渐减小。


5.根据权利要求1所述的倾斜竹节桩与竖直管桩的组合支护结构，其特征在于，所述管桩桩径为300～600mm；所述竹节桩的桩径为300～600mm，所述竹节桩的环形凸起凸出桩身表面的高度为桩径的10％～30％。


6.根据权利要求1所述的倾斜竹节桩与竖直管桩的组合支护结构，其特征在于，所述冠梁的宽度方向边缘超出所述管桩和所述竹节桩的桩顶边缘，所述冠梁的高度大于等于管桩桩径的0.6倍或竹节桩桩径的0.6倍。


7.根据权利要求6所述的倾斜竹节桩与竖直管桩的组合支护结构，其特征在于，所述冠梁的宽度方向边缘单侧超出所述管桩和所述竹节桩的桩顶边缘的尺寸为：1/2管桩的桩径或1/2竹节桩桩径。


8.一种倾斜竹节桩与竖直管桩的组合支护结构的构造方法，其特征在于，该方法包括：预制管桩和竹节桩；使竹节桩桩身外表面设有若干垂直于其轴线的环形凸起，环形凸起内设有环形加强筋；在现场沿基坑边沿内侧布设管桩和竹节桩，使管桩和竹节...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑刚，吴小波，周海祚，刘照朋，何晓佩，刘鑫菊，李松昊，郭知一，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12