專利名稱：閉合拱圈擋土結(jié)構(gòu)及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑施工中的基礎(chǔ)工程，特別是基坑邊坡?lián)跬两Y(jié)構(gòu)及其施工方法。
建筑工程的地下室結(jié)構(gòu)施工中，對基坑邊坡的支護擋土方法，直接影響工程費用、工期和安全。國內(nèi)外一般是采用鋼板樁或鋼筋混凝土樁擋土，這樣的擋土樁處于很不利的垂直懸臂受力狀態(tài)，而且為了獲得可靠的嵌固，擋土樁的長度要比基坑深度大一倍左右，即使如此，擋土樁頂仍然經(jīng)常出現(xiàn)過大的位移。
為了減小擋土樁的彎矩和位移，可采用設(shè)置錨桿的方法，即在樁的懸臂上端增加支點，這樣雖然改善了擋土樁的受力工作狀態(tài)，卻又增加了設(shè)置錨桿的工作量。
中國專利“空間結(jié)構(gòu)護坡樁(或板墻)”(專利號88100236)提出了采用多排樁、樁頂建立聯(lián)結(jié)，承受土側(cè)壓力的方法，這種方法對于單排樁獨立承受土側(cè)壓力的方法是一種改進，但仍然需要打許多樁，施工繁瑣。
本發(fā)明的目的是，設(shè)計一種水平閉合拱圈的擋土結(jié)構(gòu)，對基坑護坡支護的方法，以改善擋土結(jié)構(gòu)的受力工作狀態(tài)，避免了打樁，取得更為經(jīng)濟、安全、施工方便的效果。
本發(fā)明的閉合拱圈擋土結(jié)構(gòu)，是由拱圈組成，其特征是，拱圈由4～6個水平狀拋物線拱組成閉合拱圈，拱壁上、下沿有環(huán)向肋梁，縱斷面呈Z字型，或豎向連接的Z字型;在拋物線拱之間連接處的被動土壓力區(qū)內(nèi)，將拱圈加筋、加厚，成為拱腳基礎(chǔ)。
本發(fā)明的閉合拱圈擋土結(jié)構(gòu)，其拱圈也可以是閉合的橢圓型，拱壁的上、下沿有環(huán)向肋梁，縱斷面呈Z字型，或豎向連接的Z字型。
本發(fā)明的閉合拱圈擋土結(jié)構(gòu)的施工方法是，分段開挖拱圈基槽，分段構(gòu)筑拱圈，每2～3米高度施工一道拱圈，然后將拱圈合籠，在拋物線拱連接處，構(gòu)筑拱腳基礎(chǔ)，在拱圈外面填土擠緊，使拱圈對坑壁土體發(fā)揮支撐擋土作用，一道拱圈即告完成;如果需要支護的深度較大，往下繼續(xù)構(gòu)筑第二道拱圈，為了施工方便，第二道拱圈可后退一個拱壁厚度;如此施工，直至需要的擋土深度。根據(jù)土層情況，構(gòu)筑拱圈與挖土工作，可同步交叉進行。
本發(fā)明的優(yōu)點是，由于地下室基坑的平面幾何形狀都是閉合的多邊形，而土側(cè)壓力又是只隨深度增加的分布荷載，這就有利于采用水平拱圈來支擋土側(cè)壓力。根據(jù)基坑的平面幾何形狀和允許占用的施工場地情況，拱圈可以是完整的橢圓型，在拱圈的上、下沿的環(huán)向加強肋梁，拱圈斷面呈Z字型，可增加拱圈的抗彎剛度和穩(wěn)定性。這種組合拱圈內(nèi)的彎矩很小，對基坑平面形狀的適應(yīng)性強，只需在兩個拱圈交接處的適當(dāng)范圍，加強加厚拱圈，起拱腳基礎(chǔ)的作用，以抵抗兩拱圈傳來的不平衡力即可。
這種閉合拱圈擋土結(jié)構(gòu)，使四周水平土壓力的大部分在閉合拱圈內(nèi)能自身平衡抵消，這種以抗壓為主的拱圈結(jié)構(gòu)，更有利于發(fā)揮混凝土抗壓強度高的材料特性，并且作為臨時支護用的擋土拱圈，只需構(gòu)筑在坑壁中部的適當(dāng)高度范圍即可，不必在全高度都設(shè)置拱圈支護。因此，本發(fā)明的效益與混凝土擋土樁相比，工程費用可降低50～60%，工期可縮短60～70%，而且施工方便、安全。適用于各種基礎(chǔ)施工的邊坡支護。
以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明作進一步描述。
圖1是拋物線閉合拱圈擋土結(jié)構(gòu)2是圖1的A-A剖面3是圖1的B-B剖面4是橢圓型閉合拱圈擋土結(jié)構(gòu)5是圖4的C-C剖面圖實施例一一座地下室建筑，基坑需挖深-6.0m，地質(zhì)情況是地表人工填土層厚1.89m，往下依次為，粉質(zhì)粘土厚1.17m，淤泥質(zhì)粘土(軟塑～流塑)厚4.78m，角礫層厚2.08m，粘土～粉質(zhì)粘土層厚2.09m，細砂層厚1.99m，卵礫石層厚2.31m，再下面為殘積土;基坑底在流塑的淤泥層中，要從基坑內(nèi)作挖孔樁，施工暴露的時間長。設(shè)計采用四個拋物線拱組成閉合拱圈擋土結(jié)構(gòu)，拱圈1高度為4.8m，拱圈厚度為0.5m，每2.4m高度為一道拱圈，加設(shè)一道肋梁3，肋梁斷面為0.8×0.6m，在拋物線拱連接處的被動土壓力區(qū)內(nèi)，將拱圈加筋、加厚，成為拱腳基礎(chǔ)2。
其施工方法是，分段開挖拱圈基槽，分段構(gòu)筑拱圈，每2.4米高度施工一道拱圈，然后將拱圈合籠，在拋物線拱連接處，構(gòu)筑拱腳基礎(chǔ)，在拱圈外面填土擠緊，使拱圈對坑壁土體發(fā)揮支撐擋土作用，一道拱圈即告完成。構(gòu)筑第二道拱圈和肋梁，按照同樣的工序進行施工，第二道拱圈后退一個拱壁厚度?；油谕僚c拱圈構(gòu)筑可以同步交叉進行。
實施例二一座地下室工程，基坑需開挖-7.8m。地質(zhì)情況是地表有3.5m厚新近填土，下面為2.8m厚的軟塑狀淤泥，再下為2.7m厚的亞粘土，再下為砂土。采用橢圓型閉合拱圈擋土結(jié)構(gòu)，長軸為41m，短軸為36m，設(shè)計一道拱圈，拱圈高2m，厚0.5m，上、下有環(huán)向肋梁，縱斷面呈Z字型，拱圈下面3m無支撐。
施工方法是清理新填土，從-2.8m起，分段挖槽，構(gòu)筑一道橢圓型閉合拱圈擋土結(jié)構(gòu)，拱圈下面3m挖土，不構(gòu)筑拱圈。因為是臨時擋土支護，只在局部滲水軟化區(qū)設(shè)小木樁支護即可。
權(quán)利要求
1.一種閉合拱圈擋土結(jié)構(gòu)及其施工方法，其擋土結(jié)構(gòu)由拱圈組成，其特征是，拱圈由4～6個水平狀拋物線拱組成閉合拱圈，拱壁上、下沿有環(huán)向肋梁，縱斷面呈Z字型，在拋物線拱之間連接處的被動土壓力區(qū)內(nèi)，將拱圈加筋、加厚，成為拱腳基礎(chǔ)。
2.如權(quán)利要求1所述的閉合拱圈擋土結(jié)構(gòu)及其施工方法，其特征是，閉合擋土結(jié)構(gòu)是閉合橢圓型拱圈。
3.如權(quán)利要求1所述的閉合拱圈擋土結(jié)構(gòu)及其施工方法，其特征是，閉合拱圈的縱斷面是豎向連接的Z字型。
4.一種閉合拱圈擋土結(jié)構(gòu)及其施工方法，其拋物線拱組成閉合拱圈的施工方法是，分段開挖拱圈基槽，分段構(gòu)筑拱圈和環(huán)向肋梁，每2～3米高度施工一道拱圈，然后將拱圈合籠，在拋物線拱連接處，構(gòu)筑拱腳基礎(chǔ)，在拱圈外面填土擠緊，一道拱圈即告完成;往下繼續(xù)構(gòu)筑第二道拱圈，可后退一個拱壁厚度;如此施工，直至需要的擋土深度。
5.如權(quán)利要求4所述的閉合拱圈擋土結(jié)構(gòu)及其施工方法，其橢圓型閉合拱圈的施工方法是，分段開挖拱圈基槽，分段構(gòu)筑拱圈和環(huán)向肋梁，每2～3米高度施工一道拱圈，然后將拱圈合籠，在拱圈外面填土擠緊，一道拱圈即告完成;往下繼續(xù)構(gòu)筑第二道拱圈，可后退一個拱壁厚度;如此施工，直至需要的擋土深度。
全文摘要
一種閉合拱圈擋土結(jié)構(gòu)及其施工方法，其拱圈由4～6個水平狀拋物線拱組成閉合拱圈，拱壁上、下沿有環(huán)向肋梁，縱斷面呈Z字形，在拋物線拱連接處的被動土壓力區(qū)內(nèi)將拱圈加厚成拱腳基礎(chǔ)。其施工方法是，分段開挖拱圈基槽，分段構(gòu)筑拱圈和環(huán)向肋梁，然后將拱圈合攏，構(gòu)筑拱腳基礎(chǔ)，在拱圈外面填土擠緊。閉合拱圈可以是橢圓形拱。具有擋土結(jié)構(gòu)受力合理，縮短工期，節(jié)省費用，施工安全等優(yōu)點。適用于各種基坑的邊坡支護。
文檔編號E02D29/02GK1070709SQ9211042
公開日1993年4月7日 申請日期1992年9月18日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月18日
發(fā)明者張祖聞 申請人:中國建筑科學(xué)研究院珠?？蒲性O(shè)計部