山区复杂地形地质非封闭式弧形咬合桩基坑支护方法与流程

1.本发明涉及山区地形桩基施工相关的技术领域，具体来讲涉及的是一种山区复杂地形地质非封闭式弧形咬合桩基坑支护方法。


背景技术：

2.山区地形复杂、地势起伏变化较大。山区基坑边坡土压力大、稳定性差，基坑各面不同开挖深度导致各面土压力荷载不均匀。目前常用的施工方法包括：一是通过放坡直接开挖，二是采用预应力锚索抗滑桩 桩板式挡土墙结构进行支护，三是采用封闭式拱形咬合桩对基坑进行支护。
3.直接放坡开挖是按一定坡率对基坑各面直接开挖，形成稳定边坡的施工方法。该方法由于坡度大、开挖深度大导致基坑开挖坡面范围广、工程量大，对山体和环境影响巨大，同时受既有道路、房屋、高压线等影响，该方法使用受到极大限制。
4.预应力锚索抗滑桩 桩板式挡土墙结构进行基坑支护是通过抗滑桩截面抗弯和抗剪来抵抗桩后土压力。当开挖深度较大时，抗滑桩承受较大的土压力，桩截面弯矩和剪力较大，导致所需截面较大，经济性差。同时，大截面抗滑桩质量控制难，预应力锚索施工难度大，存在不确定因素多，安全风险高。
5.封闭式拱形咬合桩结构是在基坑四周均设置拱形咬合桩形成封闭结构进行基坑支护，拱形咬合桩的拱效应将桩后土压力转化为沿拱方向传递的压力，并将压力传递至拱脚，通过封闭结构自身和拱脚抗力桩进行平衡。但由于山区地势起伏大，仅需对基坑局部进行支护，采用封闭式拱形咬合桩支护结构的经济性较差。


技术实现要素：

6.因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种山区复杂地形地质非封闭式弧形咬合桩基坑支护方法；解决山区基坑开挖坡面大、工程量大、施工难度大等问题。本专利结构可根据地形需要设置单面或双面支护，结构形式灵活。同时，拱形结构基坑形式解决了仅单面或双面支护时，无法设置内支撑等问题。本专利结构采用失跨比小的坦拱形式，使其既具有拱效应，又具有梁效应，应用面更加广泛。另外，本专利结构可以根据拱座后岩土特性调整拱座角桩形式，结构受力明确合理，经济性好，丰富了山区复杂地形地质条件下基坑支护结构设计方法。
7.本发明是这样实现的，构造一种山区复杂地形地质非封闭式弧形咬合桩基坑支护方法，其特征在于；首先构造一种山区复杂地形地质非封闭式弧形咬合桩基坑结构，包括咬合桩、拱座角桩、拱座、以及冠梁；此基坑结构主要在支护面处沿拱轴线设置一排钢筋混凝土与素混凝土交替的咬合桩，咬合桩桩顶设置拱形连接冠梁，桩底嵌入基坑底部一定深度，并在拱形轴线端部集中设置数根直径较大的钢筋混凝土桩形成拱座；通过拱形咬合桩与冠梁形成整体作为桩后土体支挡结构，该结构将其承受的桩后土体法向荷载转化为沿拱轴方向的轴力，轴力一部分由咬合桩桩底基础承受，另一部分沿拱轴线传递到拱座角桩处，由于
采用非封闭式支护体系，传递至拱座角桩处的轴力无法通过自身进行平衡，因此通过拱座角桩自身强度和拱座后土体被动土压力共同抵抗；所述支护方法具体实施为：步骤1：测量放样拱轴线，施工导墙；步骤2：沿拱轴线素混凝土咬合桩位旋挖成孔；步骤3：浇筑素混凝土桩；步骤4：旋挖钢筋混凝土咬合桩孔及拱座抗力桩；步骤5：绑扎下放钢筋笼，灌注混凝土，形成钢筋混凝土咬合桩及拱座；步骤6：绑扎冠梁钢筋笼，浇注混凝土，形成钢筋混凝土冠梁；步骤7：非封闭式弧形咬合桩围护结构施工完成。
8.根据本发明所述一种山区复杂地形地质非封闭式弧形咬合桩基坑支护方法，其特征在于；所述咬合桩为沿拱轴线设置钢筋混凝土与素混凝土咬合桩，桩底嵌入基础一定深度；咬合桩咬合面面积根据成孔质量和拱轴力大小进行控制。
9.根据本发明所述一种山区复杂地形地质非封闭式弧形咬合桩基坑支护方法，其特征在于；拱座角桩：拱轴线端部设置拱座角桩嵌入基岩，相对咬合桩直径加大；沿拱轴线法线方向，拱座角桩两侧或后方集中设置数根拱座抗力桩，形成拱座。
10.根据本发明所述一种山区复杂地形地质非封闭式弧形咬合桩基坑支护方法，其特征在于；在咬合桩及拱座角桩顶设置钢筋混凝土冠梁，拱轴线端部、拱座处冠梁截面尺寸加厚。
11.本发明具有如下优点：（1）此非封闭式弧形咬合桩基坑支护结构将一部分轴力沿拱轴线传递到拱座角桩处，由拱座角桩自身强度和桩后岩土被动土压力承受，同时可以根据拱座后岩土特性（能够承受的被动土压力大小）优化拱座角桩形式，结构受力明确合理，经济性好。
12.（2）此非封闭式弧形咬合桩基坑支护结构可根据地形需要设置单面或双面支护，结构形式灵活，更加适应于山区地势起伏大的特点。同时，拱形结构基坑形式解决了仅单面或双面支护时，无法设置内支撑等问题。
13.（3）非封闭式弧形咬合桩基坑支护结构，采用失跨比小的坦拱，坦拱结构使其既具有拱效应，又具有梁效应，使得此围护结构的应用面更加广泛。
14.（4）此结构相较于直接放坡开挖，开挖山体面小、环保性好。相较于预应力锚索抗滑桩结构，避免了设置锚索、对周边结构扰动影响小，工期短、造价低、安全可靠。
附图说明
15.图1非封闭式弧形咬合桩围护结构平面布置图（单面支护）；图2弧形咬合桩式基坑支护平面布置图（双面支护）；图3咬合桩立面布置图。
16.其中：咬合桩1，拱座角桩2，冠梁3，压梁4。
具体实施方式
17.下面将结合附图1-图3对本发明进行详细说明，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
18.本发明通过改进在此提供一种山区复杂地形地质非封闭式弧形咬合桩基坑支护方法；如图所示，可以按照如下方式予以实施；首先构造一种山区复杂地形地质非封闭式弧形咬合桩基坑结构，包括咬合桩1、拱座角桩2、拱座、以及冠梁3。拱形基坑支护体系包括拱圈及拱座。此基坑结构主要在支护面处沿拱轴线设置一排钢筋混凝土与素混凝土交替的咬合桩1，咬合桩1桩顶设置拱形连接冠梁3，桩底嵌入基坑底部一定深度，并在拱形轴线端部集中设置数根直径较大的钢筋混凝土桩形成拱座；通过拱形咬合桩1与冠梁3形成整体作为桩后土体支挡结构，该结构将其承受的桩后土体法向荷载转化为沿拱轴方向的轴力，轴力一部分由咬合桩桩底基础承受，另一部分沿拱轴线传递到拱座角桩2处，由于采用非封闭式支护体系，传递至拱座角桩2处的轴力无法通过自身进行平衡，因此通过拱座角桩自身强度和拱座后土体被动土压力共同抵抗。
19.所述支护方法具体实施为：步骤1：测量放样拱轴线，施工导墙；步骤2：沿拱轴线素混凝土咬合桩位旋挖成孔；步骤3：浇筑素混凝土桩；步骤4：旋挖钢筋混凝土咬合桩孔及拱座抗力桩；步骤5：绑扎下放钢筋笼，灌注混凝土，形成钢筋混凝土咬合桩及拱座；步骤6：绑扎冠梁钢筋笼，浇注混凝土，形成钢筋混凝土冠梁；步骤7：非封闭式弧形咬合桩围护结构施工完成。
20.对于本专利的具体结构为：咬合桩：沿拱轴线设置钢筋混凝土与素混凝土咬合桩，桩底嵌入基础一定深度。咬合桩咬合面面积根据成孔质量和拱轴力大小进行控制。
21.拱座角桩：拱轴线端部设置拱座角桩嵌入基岩，相对咬合桩直径加大。
22.拱座及拱座抗力桩：沿拱轴线法线方向，角桩两侧或后方集中设置数根拱座抗力桩，形成拱座。
23.冠梁：在咬合桩及拱座角桩顶设置钢筋混凝土冠梁，拱轴线端部、拱座处冠梁截面尺寸加厚。
24.本专利结构的原理为：此结构主要在支护面处沿拱轴线设置一排钢筋混凝土与素混凝土交替的咬合桩，咬合桩桩顶设置拱形连接冠梁，桩底嵌入基坑底部一定深度，并在拱形轴线端部集中设置数根直径较大的钢筋混凝土桩形成拱座。通过拱形咬合桩与冠梁形成整体作为桩后土体支挡结构，该结构将其承受的桩后土体法向荷载转化为沿拱轴方向的轴力，轴力一部分由咬合桩桩底基础承受，另一部分沿拱轴线传递到拱座角桩处，由于采用非封闭式支护体系，传递至拱座角桩处的轴力无法通过自身进行平衡，因此通过拱座角桩自身强度和拱座后土体被动土压力共同抵抗。
25.本专利的优点及有益效果为：（1）此非封闭式弧形咬合桩基坑支护结构将一部分轴力沿拱轴线传递到拱座角桩处，由拱座角桩自身强度和桩后岩土被动土压力承受，同时可以根据拱座后岩土特性（能够
承受的被动土压力大小）优化拱座角桩形式，结构受力明确合理，经济性好。
26.（2）此非封闭式弧形咬合桩基坑支护结构可根据地形需要设置单面或双面支护，结构形式灵活，更加适应于山区地势起伏大的特点。同时，拱形结构基坑形式解决了仅单面或双面支护时，无法设置内支撑等问题。
27.（3）非封闭式弧形咬合桩基坑支护结构，采用失跨比小的坦拱，坦拱结构使其既具有拱效应，又具有梁效应，使得此围护结构的应用面更加广泛。
28.（4）此结构相较于直接放坡开挖，开挖山体面小、环保性好。相较于预应力锚索抗滑桩结构，避免了设置锚索、对周边结构扰动影响小，工期短、造价低、安全可靠。
29.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。