本发明专利技术公开了一种多级扩张支护装置，包括排桩、钢板和拉锚杆，排桩与钢板相连，拉锚杆通过锚具与钢板相连，拉锚杆包括杆体，杆体上设置拉结筋、柔性杆和位移阻断装置，拉动拉结筋能够使得柔性杆与杆体相连的部分穿过位移阻断装置并与之卡接。本发明专利技术还公开了一种多级扩张支护装置的施工方法。本发明专利技术对于受基坑空间效应影响严重的区段，采用多级扩张支护装置，通过特殊结构形式的拉锚杆与排桩、钢板组合形成整体，能够有效提高围护结构的支护刚度，达到较好地控制围护结构变形；拉锚杆施工过程中，柔性杆扩张，在位移阻断装置作用下，锥尖体刺入钻孔周围土体，同时由于杆体端部尖端位于钻孔底部土体中，此时的拉锚杆能够提供更大的摩阻力。摩阻力。摩阻力。
【技术实现步骤摘要】
一种多级扩张支护装置及其施工方法
[0001]本专利技术属于支护装置及其施工方法，具体为一种多级扩张支护装置及其施工方法。
技术介绍
[0002]今年来城市建设用地不断增加，复杂的地理位置和施工条件、基坑的不规则性、开挖深度以及一些其他不确定因素，使得深基坑的开挖越来越困难。深基坑是一个三维空间结构，具有空间效应特性，大量的工程实践证明，深基坑坑壁中央范围的土压力和位移值均大于两坑壁一定范围的土压力和位移值，这是因为在深基坑两端壁处存在显著的空间效应，抑制了其邻近区域的土压力和位移的发展。
[0003]申请号为CN201610508578.7的中国专利公开了一种考虑土拱和变形空间效应的软土基坑双排桩支护结构，在前排支护桩与后排支护桩之间设有拱形搅拌桩止水帷幕，在前排支护桩与后排支护桩之间设有加筋水泥土墙，坑前设有格栅式搅拌桩，盖板连接前排支护桩与后排支护桩，构成空间共同承载结构，但问题在于：该支护结构形式的整体宽度较大，施工较复杂，在设计时较为复杂，同时会产生较大的经济开销。
[0004]申请号为CN202021119109.4的中国专利公开了一种双排桩支护结构，包括两排排桩，前后排桩均设置冠梁，冠梁之间设置钢架梁，前后排桩错开布置，同时设置连接腹杆，前排桩的相邻桩身之间设置前排腹杆，从而在前后排桩之间形成了多个空间三角桁架立柱结构，但问题在于：该支护方式虽采用了多排桩，并将排桩相连接，但这仅仅是简单的增大了支护结构的侧向刚度，随着坑内土体开挖，土体主应力方向偏转，围护结构外侧土体会产生向坑内移动的趋势，此时支护结构不能够提供更多的力抵御变形，同时这种支护结构的形式过于复杂，太多的腹杆也会增大经济。
[0005]总的来说，现有的技术，没能充分考虑基坑的空间效应，不能实现通过简单操作对支护结构进行二次加强的效果。现采用的支护方式，虽在一定程度上能够使基坑坑壁中部位移不会过大，但仍未解决在基坑开挖面附近围护结构水平位移最大的问题。
技术实现思路
[0006]专利技术目的：为了克服现有技术的不足，本专利技术目的是提供一种支护刚度高、摩阻力可调的多级扩张支护装置，本专利技术的另一目的是提供一种施工简便、节能环保的多级扩张支护装置的施工方法。
[0007]技术方案：本专利技术所述的一种多级扩张支护装置，包括排桩、钢板和拉锚杆，排桩与钢板通过混凝土相连，形成排桩
‑
钢板围护墙，拉锚杆通过锚具与钢板相连，拉锚杆包括杆体，杆体上设置拉结筋、柔性杆和位移阻断装置，拉动拉结筋能够使得柔性杆与杆体相连的部分穿过位移阻断装置并与之卡接。因为钢板自身刚度的作用，在排桩的设计计算时，可以适当增大桩间距，减少桩的使用量。
[0008]进一步地，位移阻断装置包括顺次连接的尖部、第一过渡段、第一圆台部、第二过
渡段、第二圆台部和第三过渡段，第一过渡段、第二过渡段、第三过渡段的直径逐渐增大。尖部的最大圆周直径大于第一过渡段的直径，第一圆台部的最大圆周直径大于第二过渡段的直径，第二圆台部的最大圆周直径大于第三过渡段的直径。
[0009]进一步地，杆体远离钢板的一端设置尖端，尖端插入土体，能够增大杆体对此处土体的侧摩阻力。
[0010]进一步地，柔性杆远离杆体的一端设置锥尖体，拉结筋用于使锥尖体反向插入土体。锥尖体与杆体的夹角为30
°
～60
°
。锥尖体与柔性杆通过卡箍相连，锥尖体由金属材料制成。柔性杆、拉结筋、卡箍的数量相等。在保持杆体不动的情况下，对拉结筋施加向外的拉力，柔性杆会在位移阻断装置的作用下产生扩张，从而使得锥尖体向外扩张刺入钻孔周围土体，同时由于位移阻断装置及拉结筋的作用，锥尖体不会产生过大的位移。
[0011]进一步地，柔性杆沿杆体的周向均匀间隔分布，多个柔性杆之间通过连接环相连。当基坑周边土体有向坑内移动趋势时，拉锚杆与排桩、钢板组成的基坑支护装置既能够更好地有效控制基坑变形问题，又能够免去常规基坑支护中需要施工冠梁的工序，特殊结构形式的拉锚杆与排桩、冠梁组合，能够提高基坑整体支护结构的刚度。
[0012]上述多级扩张支护装置的施工方法，包括以下步骤：
[0013]步骤一，在基坑边线处设置排桩和钢板；
[0014]步骤二，开挖至开挖面并超挖0.5～1m后，优选为0.5m，在钢板上定位、钻孔、清孔；
[0015]步骤三，将拉锚杆放入钻孔，并确保杆体插入钻孔底部土体后，保持杆体不动，通过对拉结筋施加拉力，使得柔性杆插入钻孔周围土体；
[0016]步骤四，通过锚具将拉锚杆固定在钢板上；
[0017]步骤五，进行监测，当应变超过预设报警值时，再次张拉拉结筋，使柔性杆卡接在位移阻断装置的下一个位置，以更大的角度插入土中，达到多级扩张的效果。
[0018]工作原理：排桩与钢板通过混凝土连接，搭配拉锚杆的作用，形成支护整体。拉锚杆的一端为尖端，插入钻孔底部土体，能够提供一定的摩阻力，另一端在锚具的作用下与钢板连接，从而三者为一整体，支护刚度能够得到大幅度提高。
[0019]拉锚杆的布置位置时根据开挖面位置确定的。考虑到在基坑工程中，围护结构水平位移的最大值处一般出现在开挖面附近，因此开挖至开挖面并超挖0.5～1m后，在开挖面处施工拉锚杆，能够更大限度的发挥支护结构的作用。
[0020]通过对拉结筋施加向外的拉力，使柔性杆在位移阻断装置的作用下发生扩张变形，从而达到锥尖体刺入钻孔周围土体的效果，同时又因为存在位移阻断装置及拉结筋的拉力，能够避免锥尖体向钻孔底部方向反向移动，无法提供摩阻力的情况发生。拉结筋通过锚具固定，能够维持拉力。
[0021]在后期对支护结构变形的监测过程中，当监测变形时达到或临近设定的报警值时，通过对拉结筋再次施加拉力，使柔性杆进一步扩张，锥尖体能够更深的刺入土体，提供更大的支护反力，达到二次加固，确保整体结构安全的效果。
[0022]有益效果：本专利技术和现有技术相比，具有如下显著性特点：
[0023]1、对于受基坑空间效应影响严重的区段，采用多级扩张支护装置，通过特殊结构形式的拉锚杆与排桩、钢板组合形成整体，能够有效提高围护结构的支护刚度，达到较好地控制围护结构变形；
[0024]2、拉锚杆施工过程中，柔性杆扩张，同时在位移阻断装置的作用下，使得锥尖体刺入钻孔周围土体，同时由于杆体端部尖端位于钻孔底部土体中，此时的拉锚杆能够提供更大的摩阻力；
[0025]3、通过设置钢板，将排桩联结在一起，同时由于拉锚杆的存在能够为围护结构提供更大的抗变形能力，这与常规排桩墙支护结构相比，既省去了施工冠梁的步骤及成本，又能够提供更大的支护作用力，对整个支护结构更加安全；
[0026]4、基坑在开挖过程中，在每次开挖面处超挖0.5～1m的拉锚杆，能够有效抑制围护结构的水平变形；
[0027]5、多级扩张支护装置，能够确保在后期土体变形过大时，对坡体进行多次加固，提高整体结构的稳定性、安全性。
附图说明
[0028]图1本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多级扩张支护装置，其特征在于：包括排桩(1)、钢板(2)和拉锚杆(3)，所述排桩(1)与钢板(2)相连，所述拉锚杆(3)通过锚具(4)与钢板(2)相连，所述拉锚杆(3)包括杆体(31)，所述杆体(31)上设置拉结筋(32)、柔性杆(33)和位移阻断装置(34)，拉动拉结筋(32)能够使得柔性杆(33)与杆体(31)相连的部分穿过位移阻断装置(34)并与之卡接。2.根据权利要求1所述的一种多级扩张支护装置，其特征在于：所述位移阻断装置(34)包括顺次连接的尖部(341)、第一过渡段(342)、第一圆台部(343)、第二过渡段(344)、第二圆台部(345)和第三过渡段(346)，所述第一过渡段(342)、第二过渡段(344)、第三过渡段(346)的直径逐渐增大。3.根据权利要求2所述的一种多级扩张支护装置，其特征在于：所述尖部(341)的最大圆周直径大于第一过渡段(342)的直径，所述第一圆台部(343)的最大圆周直径大于第二过渡段(344)的直径，所述第二圆台部(345)的最大圆周直径大于第三过渡段(346)的直径。4.根据权利要求1所述的一种多级扩张支护装置，其特征在于：所述杆体(31)远离钢板的一端设置尖端(35)，所述尖端(35)插入土体。5.根据权利要求1所述的一种多级扩张支护装置，其特征在于：所述柔性杆(33)远离杆体(31)的一端设置锥尖体...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈春银，卫少波，陈跃虎，李星，满建政，苏志鹏，陈伟，
申请(专利权)人：中煤长江基础建设有限公司，
类型：发明
国别省市：
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