本發(fā)明涉及巖土工程領域中的基坑圍護工程領域。

背景技術：

水泥土重力壩基坑圍護結構是目前基坑圍護工程領域中較常用的一種適合于不太深基坑的一種圍護型式，重力式基坑圍護型式的優(yōu)點是無內支撐結構，挖土方便，施工工期較短。但現有的重力式基坑圍護結構造價較高，適用基坑開挖深度一般不超過5～6m，基坑回填后，圍護結構不可回收，并在土體中形成永久性固體殘留，影響巖土工程環(huán)境及后期地下空間的開發(fā)。現有技術，對于較深的基坑，一般采用圍護樁或地下連續(xù)墻作為圍護結構，采用鋼筋混凝土圍檁。上述圍護結構均為不可回收的結構，對于回填后即不再需要的基坑工程是很大的資源與成本浪費。

技術實現要素：

本發(fā)明的第一個目的是提供第一種裝配式基坑圍護結構，該基坑圍護結構施工速度快，造價低，安全度高，適用基坑深度大，且可作為渣土臨時儲存庫，大幅度減少土方工程量與造價，可采用全回收的圍護結構，進一步降低工程成本。

該種裝配式基坑圍護結構包括擋土結構、排樁、排樁頂板、超載箱與超載土體五部分，其中的擋土結構為阻擋基坑開挖期間坑外水土進入基坑的結構，排樁為插入土體的具有一定剛度與強度的樁，排樁頂板為將擋土結構與排樁連接為共同受力體的結構，超載箱為位于排樁頂板上部能夠堆放儲存土體的結構，超載土體為裝填于超載箱內的土體。

在上述的裝配式基坑圍護結構中，上述的擋土結構為由鋼管樁與鋼管樁之間的連接組成的鋼管樁連續(xù)墻，上述的排樁為鋼管樁。

在上述的裝配式基坑圍護結構中，上述的排樁頂板為可回收再利用的裝配式圍檁。

本發(fā)明的第二個目的是提供第二種裝配式基坑圍護結構，該裝配式基坑圍護結構可實現圍檁結構的回收再利用，可用于本發(fā)明上述的裝配式基坑圍護結構作為排樁頂板，也可用于圍護樁(墻)加內支撐或錨桿的基坑圍護結構，施工速度快，造價低，低碳環(huán)保。

該第二種裝配式基坑圍護結構包括側板、面板、裝配套管與填充混凝土四部分，其中的側板為位于裝配套管兩側的鋼板，面板為位于圍檁上下且在裝配套管處開洞的鋼板，裝配套管為位于兩側板之間垂直布設的管狀空腔，填充混凝土為充填于面板、側板與裝配套管所圍成的空間的混凝土結構。

在上述的第二種裝配式基坑圍護結構中，可在上述的側板上安裝穿越側板與填充混凝土的抗剪鍵。

在上述的第二種裝配式基坑圍護結構中，可在上述的側板上設置螺栓連接孔。

在上述的第二種裝配式基坑圍護結構中，可在上述的側板上設置連接加勁板。

在上述的第二種裝配式基坑圍護結構中，可分段接頭處設置連接錨栓與抗剪鍵，并在分段接頭處現澆混凝土。

在上述的第二種裝配式基坑圍護結構中，上述的裝配套管為鋼管。

本發(fā)明的第三個目的是提供第三種裝配式基坑圍護結構，該第三種裝配式基坑圍護結構可實現基坑圍護中梁或圍檁的回收再利用，可作為圍檁，也可作為圈梁，施工速度快，造價低，鋼結構部分可循環(huán)利用，低碳環(huán)保。

該第三種裝配式基坑圍護結構包括側板、抗剪鍵與填充料三部分，其中的側板為位于裝配式構件兩側的鋼板，填充料為充填于兩側板之間的且能與兩側板牢固粘結的材料，抗剪鍵為將兩側板牢固拉接的構件。

在上述的第三種裝配式基坑圍護結構中，可在上述的側板上連接能增加側板側向剛度與側向承載能力的翼緣板。

在上述的第三種裝配式基坑圍護結構中，可鋼筋穿越側板上的孔錨固于填充料內。

在上述的第三種裝配式基坑圍護結構中，可在上述的側板上連接用于提高側板與填充料之間抗剪承載力的抗滑鍵。

本發(fā)明的裝配式基坑圍護結構及其施工方法，適用于軟土、硬土等各類土層，且適用于多種深度的基坑，可實現基坑支護的圍檁、擋土止水結構、排樁的全回收，大幅度降低挖土難度，提高施工速度，且可在基坑挖土時儲存基坑回填時所需的部分渣土，降低工程成本，還可以與內支撐體系相結合使用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的第一個實施例所用的一種裝配式基坑圍護結構剖面示意圖。

圖2為本發(fā)明的第二個實施例所用的一種裝配式基坑圍護結構所用的裝配式圍檁橫剖面示意圖；

圖3為本發(fā)明的第二個實施例所用的一種裝配式基坑圍護結構所用的裝配式圍檁混凝土填充位置橫斷面示意圖；

圖4為本發(fā)明的第二個實施例所用的一種裝配式基坑圍護結構所用的裝配式圍檁裝配套管位置橫斷面示意圖；

圖5為本發(fā)明的第二個實施例所用的一種裝配式基坑圍護結構所用的裝配式圍檁分段接頭位置橫斷面示意圖；

圖6為本發(fā)明的第二個實施例所用的一種裝配式基坑圍護結構所用的裝配式圍檁單段橫剖面示意圖；

圖7為本發(fā)明的第二個實施例所用的一種裝配式基坑圍護結構所用的裝配式圍檁單段面板形狀與構造示意圖；

圖8為本發(fā)明的第二個實施例所用的一種裝配式基坑圍護結構所用的裝配式圍檁單段近開挖面第一種側板形狀與構造示意圖；

圖9為本發(fā)明的第二個實施例所用的一種裝配式基坑圍護結構所用的裝配式圍檁單段近開挖面第二種側板形狀與構造示意圖；

圖10為本發(fā)明的第二個實施例所用的一種裝配式基坑圍護結構所用的裝配式圍檁單段迎土面?zhèn)劝逍螤钆c構造示意圖；

圖11為本發(fā)明的第二個實施例所用的一種裝配式基坑圍護結構所用的裝配式圍檁使用狀態(tài)結構構造示意圖；

圖12為本發(fā)明的第二個實施例所用的一種裝配式基坑圍護結構所用的適用于多排樁圍護的裝配式圍檁構造示意圖；

圖13為本發(fā)明的第二個實施例所用的一種裝配式基坑圍護結構所用的可分離拆除的裝配式圍檁結構構造示意圖；

圖14為本發(fā)明的第三個實施例所用的一種裝配式基坑圍護結構橫截面構造示意圖。

具體實施方式

作為本發(fā)明的如圖1所示的第一個實施例，主要目的在于介紹本發(fā)明的一種超重力壩基坑圍護結構的構造、工作原理與施工方法。該超重力壩基坑圍護結構包括擋土止水結構(1)、排樁(2)、排樁頂板(3)、超載箱(4)與超載土體(5)五部分。如圖1所示，其中的擋土止水結構(1)為阻擋基坑開挖期間坑外水土進入基坑的結構，排樁(2)為插入土體的具有一定剛度與強度的樁，排樁頂板(3)為將擋土止水結構(1)與排樁(2)連接為共同受力體的結構且能承載排樁頂板上部超載土體(5)重量的結構，超載箱(4)為位于排樁頂板(3)上部能夠堆放儲存土體的結構，超載土體(5)為裝填于超載箱(4)內的土體。在實施時，可以將排樁頂板(3)與排樁(2)、擋土止水結構(1)牢固連接為固端支座，以提高排樁(2)與擋土止水結構(1)的水平向承載能力。排樁(2)的頂部可設置為如圖1所示的超出排樁頂板(3)一定高度，也可以與排樁頂板(3)頂部平齊，以便于車輛行走。排樁(2)可以是砼樁或鋼管樁，如采用鋼管樁，則可在基坑回填或基礎底板澆筑且與擋土止水結構(1)完成換撐后拔出。排樁(2)的拔出方法可以是這樣的，先采用類似砼取芯鉆機將排樁(2)周邊的砼的連接切除，然后將鋼管排樁(2)拔出。鋼管排樁(2)的拔出方法可采用本發(fā)明人提出的土塞補償鋼管樁拔樁方法或孔壓反力鋼管樁拔樁方法實施，以基本消除拔樁帶土所產生的不良影響。擋土止水結構可以是鉆孔灌注樁，也可以是鋼管樁加隔水帷幕，還可以是鋼管樁及鋼管樁之間的連接組成的鋼管樁連續(xù)墻。如采用鋼管樁或鋼管樁連續(xù)墻作為擋土止水結構(1)，則可采用與排樁(2)類似的方法將其回收再利用。排樁頂板(3)可采用鋼筋混凝土結構，排樁頂板(3)應與排樁(2)、擋土止水結構(1)牢固連接，能夠承擔其上部的荷載。超載箱(4)可以是上部開口的槽狀結構，其底部可以是是排樁頂板(3)，其側壁可以是排樁(2)與擋土止水結構(1)的向上延伸段，也可以是其他型式的板狀結構，能盛裝土體即可。超載土體(5)可以是基坑開挖時需外運的渣土，也可以是用作基坑或場地回填時需要的土體。當然也可以是其他有重量的物質。當采用基坑挖出土體兼作基坑與場地回填土體作為超載土體(5)時，可達到更好的經濟性。在實施例中，如果不加超載土體(5)與超載箱(4)，則為多排樁基坑圍護結構。本發(fā)明的超重力壩基坑圍護結構的超載箱(4)及其內的超載土體(5)一方面可用于臨時存放土體，另一方面可以利用超載土體(5)的重量提高重力壩體的抗傾覆與抗滑移能力。

作為本發(fā)明的如圖2～圖13所示的第二個實施例，主要目的在于介紹本發(fā)明的一種基坑圍護所用的裝配式圍檁的結構構造、工作原理及安裝與回收施工方法。首先結合圖2～圖13介紹該裝配式圍檁的結構構造。該裝配式圍檁包括側板(6)、面板(9)、裝配套管(7)與填充混凝(8)土四部分，其中的側板(6)為位于裝配套管(7)兩側的鋼板，設計厚度可取3～30mm，面板(9)為位于圍檁上下且在裝配套管(7)處開洞的鋼板，可取5～30mm厚的鋼板制作。也可以只設置一塊面板(9)，如在填充混凝土(8)內布設足夠量的鋼筋，則側板(6)與面板(9)可以減薄，在強度足夠的情況下，側板(6)與面板(9)則可以是混凝土圍檁結構的上下表面與側面，可不布設鋼板，此時裝配式圍檁即為鋼筋混凝土圍檁，圍檁的上下表面即為面板(9)，圍檁的兩側面相當于側板(6)。裝配套管(7)為位于兩側板(6)之間垂直布設的管狀空腔，可以采用鋼管制作，可以是圓筒形、方筒形或其他截面形狀的筒形。也可以直接由混凝土凝固后形成的筒形。通常情況下，為了提高圍檁的承載力且控制圍檁重量以便于安裝、拆卸與運輸，宜選用適宜厚度的鋼材制作側板(6)、面板(9)及裝配套管(7)。填充混凝土(8)為充填于面板(9)、側板(6)與裝配套管(7)所圍成的空間的混凝土結構，可以在填充混凝土(8)內配置鋼筋以滿足承載力要求。在本實施例的裝配式圍檁中，可在上述的側板(6)上安裝穿越側板(6)與填充混凝土(8)的抗剪鍵(12)，抗剪鍵(12)可以是錨筋或螺栓。在通常情況下，基坑圍護中的圍檁較長，為了便于安裝、拆卸、運輸，一般需要將裝配式圍檁分為多段，分段長度可為12～25m，主要取決于運輸與安裝條件。在安裝時將多段預制的裝配式圍檁進行拼裝連接。在制作裝配式圍檁時，在每段側板(6)的兩端設置連接螺栓孔，連接螺栓孔可平行于圍檁長度方向設置，也可在側板(6)上設置連接加勁板(11)與端板(10)，在端板(10)上布設螺栓孔。在拼裝時，利用連接螺栓(14)將相鄰的圍檁連接，如圖2所示。螺栓孔與加勁板(11)可設多個，以滿足圍檁在接頭處的抗彎要求，如圖5所示。在本實施例所用的裝配式圍檁中，可在分段接頭處設置連接螺栓(14)，并設置抗剪鍵(12)，在抗剪鍵(12)的外側安裝蓋板(13)，如圖2所示。連接構件安裝完成后，可在分段接頭處現澆混凝土將連接構件連接為共同受力體。對于形狀不規(guī)則的圍檁，可在不規(guī)則段設置鋼筋混凝土現澆圍檁代替。對于在圍檁內側需設置內支撐的基坑圍護工程，可在鄰近開挖面的側板(6)上設置螺栓連接孔(16)，安裝支撐時，將端部帶螺紋的鋼筋連接在螺栓連接孔(16)上?？赏ㄟ^在裝配式圍檁的相鄰分段段不同位置設置螺栓連接孔(16)，以滿足支撐間距布設要求，如圖8與圖9所示。抗剪鍵(12)采用穿越側板(6)的螺栓，其布設位置分布可按圖8～圖10設置。也可以在抗剪鍵(12)處的螺帽處預留螺栓連接孔(16)或連接螺栓(14)，以便于與其他構件的連接。如，采用較長的螺帽作為抗剪鍵(12)的螺帽，安裝時，使螺帽長于螺栓端部即可，也可以將抗剪鍵(12)的螺紋段在螺帽外預留一部分以便于連接。在本實施例中，可設置多排裝配套管(7)，如圖12所示，可作為多排樁圍護的圍檁或排樁頂板(3)。還可以采用如圖13所示的可分離的裝配式圍檁，該類裝配式圍檁分為兩部分，在安裝時，將兩部分連接，使用結束后，將兩部分分離拆除。本實施例的以下部分，主要介紹本發(fā)明的裝配式圍檁的安裝、拆卸施工方法。該裝配式圍檁的施工方法包括以下6個步驟。在第一步，生產制造裝配式圍檁并運送至安裝位置，可參照本實施例的前述內容完成裝配式圍檁的制造。完成第一步，進入第二步。在本步驟中，將裝配式圍檁的裝配套管(7)套在基坑擋土結構或擋土結構的一部分上，在本步驟中所述的擋土結構，可以是鋼管樁連續(xù)墻、鋼管樁、鋼板樁、SMW工法樁、灌注樁、地下連續(xù)墻等圍護結構，如果是鋼筋混凝土圍護結構，則可將鋼筋混凝土中的鋼筋剝露后放置于裝配套管(7)內，以保證連接牢固，也可將鋼筋混凝土構件的側表面處理后放置于裝配套管(7)內。從而完成第二步，進入第三步。在本步驟中，用充填料(15)充填裝配套管(7)與擋土結構或擋土結構的一部分之間的空隙，形成牢固連接。在本步驟中的充填料(15)可以是混凝土、砂漿、水泥漿中的一種或幾種組合，充填料(15)也可以是環(huán)氧樹脂等有足夠強度與剛度的熱熔性材料。從而完成第三步，進入第四步。本步驟為裝配式圍檁的使用期，待充填料(15)的強度達到設計值后即可進行基坑開挖。完成第四步，進入第五步。在裝配式圍檁使用結束后，解除充填料(15)對裝配套管(7)與擋土結構或其一部分之間的牢固連接?？刹捎枚喾N方法解除充填料(15)的連接，如可采用回旋鉆機對充填料(15)進行切割；如充填料(15)采用的是熱熔性材料，則可采用加熱的方法使充填料(15)軟化，將充填料(15)對裝配套管(7)與擋土結構或其一部分之間的牢固連接解除。如果裝配式圍檁采用的是如圖13所示的分離式結構，可以在充填料(15)內鉆孔或利用在步驟三時埋設的預留孔，在孔內放置膨脹劑，在分離縫(17)處將充填料(15)脹開以解除充填料(15)對裝配套管(7)與擋土結構(1)間的牢固連接解除。完成第五步，進入第六步。本步驟主要是將裝配式圍檁回收，可用吊機、千斤頂等設備將裝配式圍檁與擋土結構(1)或其一部分分離，完成回收再利用。從而完成本發(fā)明的裝配式圍檁安裝與回收施工方法。

作為本發(fā)明第三個實施例，主要目的是結合圖14與本發(fā)明的第二個實施例，介紹本發(fā)明的第三種裝配式基坑圍護結構的構造與工作原理。該第三種裝配式基坑圍護結構包括側板(6)、抗剪鍵(12)與填充料(18)三部分，其中的側板(6)為位于裝配式構件兩側的鋼板，填充料(18)為充填于兩側板(6)之間的且能與兩側板(6)牢固粘結的材料，抗剪鍵(12)為將兩側板(6)牢固拉接的構件。在本實施例中，填充料(13)可以是混凝土材料、砂漿材料或其他可與側板(6)牢固粘結的材料，填充料(18)還可以是鋼材與混凝土的組合，比如將如本發(fā)明的第一個實施例所述的擋土止水結構(1)置于兩塊側板(6)之間，然后將側板(6)與擋土止水結構(1)之間的空隙用混凝土填充，待混凝土凝固后便可與擋土止水結構(1)一起作為填充料(18)。如果采用鋼管樁作為擋土止水構件(1)，因混凝土材料能與鋼材牢固粘結，因此填充料(18)可與側板(6)共同作用。為了提高承載力，可將作為填充料(18)一部分的鋼管內填充混凝土。如在鋼管拔出時，如需將鋼管內側與外部連通，可在澆筑混凝土時安放管道即可。當抗剪鍵(12)間距較大時，宜在側板(6)上連接翼緣板(17)，翼緣板(17)可以是焊接在側板(6)側表面的鋼板或型鋼，主要目的是增加側板(6)的側向剛度，當然，可根據鋼結構設計規(guī)范的要求用加勁板將翼緣板(17)與側板(6)之間牢固焊接?？辜翩I(12)可是螺栓或牢固焊接的鋼筋等構件。在基坑圍護結構體系中，本發(fā)明的第三種裝配式基坑圍護結構可以作為圍檁或圈梁使用。當作為圍檁或圈梁時，往往需與內支撐結合使用?？刹捎萌缦率龅姆绞綄⒈景l(fā)明的第三種裝配式基坑圍護結構與內支撐牢固連接，在側板(6)上穿孔，并將內支撐的鋼筋穿越側板(6)上的孔錨固于填充料(18)內，位于側板外的鋼筋可錨固于內支撐內，從而牢固地將本發(fā)明的第三種裝配式基坑圍護結構與內支撐連接。側板(6)的接頭構造、平面構造等可參照上述第二個實施例。在本實施例中，可在上述的側板(6)上連接用于提高側板(6)與填充料(18)之間抗剪承載力的抗滑鍵。抗滑鍵可以是焊接于側板(6)內側與側板(6)長度方向垂直的鋼筋或加勁板等。

本專利包括但不限于本領域內專業(yè)人士可替代使用的其他施工方法。