一種aps裝配式圍護樁結構及施工方法
【專利摘要】本發明公開了一種APS裝配式圍護樁結構，其特征是，包括剛性樁，所述剛性樁用等強機械連接接頭裝配接長，所述剛性樁植入到自凝流塑土體內或壓入到軟土層中，形成裝配式排樁；所述剛性樁頂部通過預制冠梁或現澆冠梁連接在一起，形成裝配式排樁結構。本發明還公開該APS裝配式圍護樁結構的施工方法。本發明施工可操作性強、構件裝配化程度高、施工作業效率高、節約工程材料、工程造價低、工程實施效果良好。
【專利說明】
一種APS裝配式圍護樁結構及施工方法
技術領域
[0001]本發明涉及土木工程技術領域，具體來說涉及一種裝配式圍護粧及其施工方法。
【背景技術】
[0002]基坑工程或邊坡工程中采用排粧圍護結構是基坑圍護的一種重要結構形式，已在全世界各地廣泛應用，目前排粧常采用鉆孔灌注柱或SMff工法的型鋼水泥土攪拌墻等。
[0003]灌注粧系指在工程現場通過機械成孔、泥漿護壁，在地基土中形成粧孔，并在其內放置鋼筋籠、現場灌注混凝土而形成的粧，依照成孔方法不同，灌注粧又可分為沖孔灌注粧、鉆孔灌注粧和挖孔灌注粧等幾類。鉆孔灌注粧的施工，因其所選護壁形式的不同，有泥漿護壁方式和全套管施工兩種。軟土地層和不穩定土層中采用泥漿護壁方式施工灌注粧極易產生頸縮、塌孔、粧孔偏斜等通病，從而影響水下澆筑混凝土質量，而且會產生大量循環泥漿，造成環境污染;全套管工藝施工盡管可以避免泥漿護壁，但因受套管長度及鉆桿長度影響，施工難度大，成本高，速度慢。
[0004]SMW工法的型鋼水泥土攪拌墻，即將H型鋼或鋼管插入到水泥土攪拌墻中，將承受荷載與防滲擋水兩者相結合，使之成為同時具有承載與抗滲兩種功能的支護結構。為降低工程造價，目前一般插入的H型鋼或鋼管均需拔出回收，因此均在其表面涂刷減摩材料，但減摩材料影響了型鋼與水泥土的黏結強度，同時型鋼插出過程中會破壞水泥土止水帷幕，同時又產生一定體積的空隙，對臨近的保護對象產生不利變形等影響。
[0005]在圍護排粧形成后，需破除粧頭的混凝土和水泥土，在此位置綁扎鋼筋和立模，澆筑混凝土冠梁，將分散的排粧結合成整合。現場在破除混凝土粧頭和水泥土時，將產生噪音和粉塵，對環境產生污染。此外，冠梁分段澆筑占用工期較長，形成較多的施工縫。還有開挖冠梁空間形成超挖對周邊的環境造成較大影響，挖除的水泥土止水帷幕對冠梁處的止水效果產生不良影響。
[0006]因此工程界亟需尋找一種能夠結合以上兩種常用排粧圍護結構的優點，又能克服其不足的新型圍護粧結構，但由于預制鋼筋混凝土粧的成型及連接問題沒有得到很好地解決，使這種新型圍護粧結構難以得到實際應用效果。

【發明內容】

[0007]本發明所要解決的技術問題在于，克服現有灌注粧技術中存在的成孔質量較差、水下現澆混凝土粧身強度難以控制，產生大量泥漿對污染環境，SMW工法中型鋼難以回收及回收過程產生變形、施工周期較長等問題，提供一種可以在施工現場裝配的圍護粧及其施工方法。
[0008]為達到上述目的，本發明采用的技術方案是:
[0009]一種APS裝配式圍護粧結構，其特征是，包括剛性粧，所述剛性粧用等強機械連接接頭裝配接長，所述剛性粧植入到自凝流塑土體內或壓入到軟土層中，形成裝配式排粧;所述剛性粧頂部通過預制冠梁或現澆冠梁連接在一起，形成裝配式排粧結構。
[0010]剛性粧粧身材料為型鋼、鋼與鋼混凝土或鋼筋混凝土構件的一種或兩種材料的組合，其截面為圓環形、中空矩形或工字形。
[0011]自凝流塑土體是在粧位原狀土經旋噴、攪拌或鉆孔置換摻入固化劑混合形成的水泥土體、固化土體、水泥砂漿體或自凝泥漿體，形成連續粧墻體，或獨立的粧體，截面為圓柱形、圓柱咬合形或矩形。
[0012]預制冠梁為鋼筋混凝土構件，截面呈矩形，在梁面上分布有圓形或矩形的貫穿梁身安裝孔，剛性粧通過粧頂錨固鋼筋和安裝孔內灌實混凝土與冠梁連接;預制冠梁通過兩端連接接頭形成整體，接頭形式為榫接;在接頭部位通過型鋼作連接加強構件。
[0013]一種APS裝配式圍護粧結構的施工方法，包括以下步驟:
[0014](I)在圍護粧位上施工自凝流塑土體
[0015]是采用旋噴、攪拌或鉆孔法形成水泥土攪拌體、固化土攪拌體、水泥砂漿體或自凝泥漿體，形成圓柱形或圓柱咬合形截面；
[0016]是采用雙輪銑削攪拌或TRD攪拌方法形成水泥土攪拌體、固化土攪拌體，或采用抓斗成槽后灌注形成水泥砂漿體、自凝泥漿體，形成矩形截面；
[0017](2)安裝預制冠梁
[0018]將預制冠梁吊放進已形成自凝流塑土體的槽段內，通過自重或高頻振動捶，將冠梁安裝到預定位置，并通過地面安放的挑梁和調節螺栓定位固定；
[0019](3)裝配并植入或壓入剛性粧
[0020]將剛性粧吊放至槽段內并安裝到預制冠梁預留的安裝孔中，通過自重或高頻振動捶，克服阻力植入到已成的自凝流塑土體中，剛性粧通過接頭進行拼接，拼接后繼續重復吊放拼接至自凝流塑土體的底部，并通過粧頂定位調節螺栓和挑梁調整剛性粧平面位置和標尚;
[0021](4)安裝粧頂錨固鋼筋并在連接處空間內灌實混凝土
[0022]預制冠梁先安裝時，通過在預制冠梁預留安裝孔孔壁處粘貼隔離塑料膜，將冠梁預留孔中的固化土方便清除，露出剛性粧粧頂，通過粧頂錨固孔安裝錨固鋼筋，然后用混凝土將預制冠梁與剛性粧頂之間的空間灌實；
[0023](5)預制冠梁后安裝或現澆鋼筋混凝土冠梁
[0024]待剛性粧粧周的自凝流塑體固化后，清除剛性粧頂一定深度的固化土，然后將剛性粧穿過預制冠梁預留安裝孔，并在剛性粧粧頂安裝錨固鋼筋，然后用混凝土將預制冠梁與剛性粧頂之間的空間灌實；
[0025]當采用現場澆筑鋼筋混凝土冠梁時，也是在粧端的預留錨固孔中安裝錨固鋼筋，然后綁扎鋼筋并立模，現澆混凝土。
[0026]有益效果:本發明通過在現場預先成粧的外部自凝流塑土體內插入豎向裝配的剛性粧，并通過頂部預制冠梁或現澆冠梁形成整體裝配式圍護粧，可替代現有的圍護粧結構和現澆冠梁。本發明現場施工可操作性強、構件裝配化程度高、作業效率高，能夠保證結構的整體性和施工質量，降低工程造價，工程實施效果良好。
【附圖說明】
[0027]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步說明。
[0028]圖1為本發明APS裝配式圍護粧平面示意圖；
[0029]圖2為本發明APS裝配式圍護粧剛性粧等強機械連接接頭示意圖；
[0030]圖3-1為本發明APS裝配式圍護粧預制冠梁安放平面示意圖；
[0031]圖3-2為本發明APS裝配式圍護粧預制冠梁安放剖面示意圖；
[0032]圖4-1為本發明APS裝配式圍護粧剛性粧植入平面示意圖；
[0033]圖4-2為本發明APS裝配式圍護粧剛性粧植入剖面示意圖；
[0034]圖5為本發明APS裝配式圍護粧預制冠梁連接接頭平面示意圖；
[0035]圖6-1為本發明APS裝配式圍護粧支撐式支擋結構剖面示意圖；
[0036]圖6-2為本發明APS裝配式圍護粧錨拉式支擋結構剖面示意圖。
[0037]圖中:I一外部自凝流塑土體、2—內部剛性粧、3—預制圓環形粧、4一預制中空矩形粧、5—預制工字形粧、6—圓柱咬合自凝流塑土體、7—等厚度矩形自凝流塑土體、8—機械連接接頭、9 一高強鋼棒、10—承插鋼套、11 一連接插桿、12—環氧樹脂、13—預制冠梁、14 一安裝孔、15 一鋼挑梁、16 一調節螺檢、17 一H型鋼、18—銷固螺檢、19 一灌實混凝土、20—預制冠梁榫接頭、21—凹凸矩形、22—凹凸梯形、23—凹凸倒梯形、24—凹凸弧形、25—支撐、26—銷桿、27—隔尚塑料膜。
【具體實施方式】
[0038]為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發明。
[0039]參見圖1至圖6。
[0040]APS裝配式圍護粧由外部自凝流塑土體1、內部剛性粧2及預制冠梁13組合而成，包括:內部剛性粧2為預制鋼筋混凝土構件、鋼或鋼混凝土構件;剛性粧2設有等強機載連接接頭8，機載連接接頭8由高強鋼棒9、承插鋼套10、連接插桿11組成，接頭采用環氧樹脂12灌縫;剛性粧2粧頂設置預制冠梁13，預制冠梁13內設矩形或圓形安裝孔14，預制冠梁13兩端設縱向榫接頭20，斷面包括凹凸矩形21、凹凸梯形22、凹凸倒梯形23、凹凸弧形24等;預制冠梁13兩側面錨固H型鋼17，H型鋼17通過預埋在預制冠梁內的螺栓18將預制冠梁13連接成整體;預制冠梁13安裝時通過安放于地面的鋼挑梁15和冠梁頂錨固的調節螺栓16定位固定；剛性粧2安放時通過粧頂定位調節螺栓16和鋼挑梁15調整剛性粧平面位置和標高；當裝配式圍護粧用于支撐式支擋結構時，坑內設置支撐25;當裝配式圍護粧用于錨拉式支擋結構時，坑外設置錨桿26。
[0041]APS(Assembled Prestessed Soldier Pile Retaining Structure縮寫)，為預應力排粧支護結構。
[0042]實施例中APS裝配式圍護粧具體施工步驟如下:
[0043](I)自凝流塑土體施工
[0044]采用旋噴、攪拌或鉆孔法形成圓柱咬合形截面水泥土攪拌體、固化土攪拌體、水泥砂漿體或自凝泥漿體；
[0045]采用雙輪銑削攪拌或TRD攪拌方法形成矩形截面水泥土攪拌體、固化土攪拌體，或采用抓斗成槽后灌注形成水泥砂漿體、自凝泥漿體。
[0046](2)安裝預制冠梁
[0047]在粧位預先形成的自凝流塑土體內吊裝預制冠梁，通過自重或高頻振動捶，將冠梁安裝到預定位置，并通過安裝在地面的鋼挑梁和冠梁頂錨固的調節螺栓調整預制冠梁的標高和平面位置。
[0048](3)裝配和植入剛性粧
[0049]將剛性粧吊放至槽段內并安裝到預制冠梁預留的安裝孔中，通過自重或高頻振動捶，下放到已成的自凝流塑土體中，同時將部分水泥土、水泥砂漿或泥漿置換出來；剛性粧通過接頭進行拼接，拼接后繼續重復吊放拼接直至外自凝流塑土體底部，并通過粧頂定位調節螺栓和挑梁調整剛性粧平面位置和標高，滿足冠梁連接精度要求。
[0050](4)重復以上(1)、(2)、(3)步驟，先行施工自凝流塑土體，后安裝預制冠梁，裝配并植入內部剛性粧，通過預制冠梁兩側面的H型鋼和預埋在預制冠梁內的螺栓將預制冠梁連接成整體圍護冠梁。
[0051](5)待粧周自凝流塑土固化后，清除剛性粧頂一定深度的固化土，在粧頂安裝錨固鋼筋，在粧頂安裝孔中灌實混凝土。
[0052]實施例所述步驟(I)中外部自凝流塑土體采用直徑850mm@1200mm三軸水泥土攪拌粧，水泥摻量10?25%，水灰比0.6?2.0，深度18.5m。
[0053]實施例所述步驟(2)中預制冠梁混凝土強度等級C30，截面高度600mm、寬度1200mm，冠梁頂面安裝M24螺栓并懸吊于地面的雙拼槽鋼挑梁中，每段預制冠梁設有直徑800mm安裝孔，孔壁處粘貼隔離塑料膜。
[0054]實施例所述步驟(3)中內部剛性粧采用直徑700mm的APS粧，壁厚10mm，混凝土強度等級C60，單節粧長10m、8m，剛性粧接頭采用等強度機載連接接頭。
[0055]實施例所述步驟(3)中內部剛性粧粧頂設置錨固鋼筋，錨固長度為35倍鋼筋直徑。
[0056]實施例所述步驟(4)中預制冠梁采用凹凸矩形榫接頭，接頭嵌入深度為300mm，設Q235強度等級300 X 300H型鋼，H型剛通過4.6級M20普通螺栓與預制冠梁錨固。
[0057]實施例基坑開挖深度10m，采用支撐式支擋結構，基坑內設置兩道水平支撐。
[0058]基坑開挖變形監測結果表明:實施例基坑造價比常規灌注粧圍護結構方案造價降低20 %，基坑實施周期減少30d，基坑圍護結構最大變形僅I cm，基坑變形控制效果良好，有效保護了周邊環境的安全。
[0059]以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。
【主權項】
1.一種APS裝配式圍護粧結構，其特征是，包括剛性粧，所述剛性粧用等強機械連接接頭裝配接長，所述剛性粧植入到自凝流塑土體內或壓入到軟土層中，形成裝配式排粧;所述剛性粧頂部通過預制冠梁或現澆冠梁連接在一起，形成裝配式排粧結構。2.根據權利要求1所述的一種APS裝配式圍護粧結構，其特征是，剛性粧粧身材料為型鋼、鋼與鋼混凝土或鋼筋混凝土構件的一種或兩種材料的組合，其截面為圓環形、中空矩形或工字形。3.根據權利要求1所述的一種APS裝配式圍護粧結構，其特征是，自凝流塑土體是在粧位原狀土經旋噴、攪拌或鉆孔置換摻入固化劑混合形成的水泥土體、固化土體、水泥砂漿體或自凝泥漿體，形成連續粧墻體，或獨立的粧體，截面為圓柱形、圓柱咬合形或矩形。4.根據權利要求1所述的一種APS裝配式圍護粧結構，其特征是，預制冠梁為鋼筋混凝土構件，截面呈矩形，在梁面上分布有圓形或矩形的貫穿梁身安裝孔，剛性粧通過粧頂錨固鋼筋和安裝孔內灌實混凝土與冠梁連接;預制冠梁通過兩端連接接頭形成整體，接頭形式為榫接;在接頭部位通過型鋼作連接加強構件。5.一種APS裝配式圍護粧結構的施工方法，其特征是，包括以下步驟: (1)在圍護粧位上施工自凝流塑土體 是采用旋噴、攪拌或鉆孔法形成水泥土攪拌體、固化土攪拌體、水泥砂漿體或自凝泥漿體，形成圓柱形或圓柱咬合形截面； 是采用雙輪銑削攪拌或TRD攪拌方法形成水泥土攪拌體、固化土攪拌體，或采用抓斗成槽后灌注形成水泥砂漿體、自凝泥漿體，形成矩形截面； (2)安裝預制冠梁 將預制冠梁吊放進已形成自凝流塑土體的槽段內，通過自重或高頻振動捶，將冠梁安裝到預定位置，并通過地面安放的挑梁和調節螺栓定位固定； (3)裝配并植入或壓入剛性粧 將剛性粧吊放至槽段內并安裝到預制冠梁預留的安裝孔中，通過自重或高頻振動捶，克服阻力植入到已成的自凝流塑土體中，剛性粧通過接頭進行拼接，拼接后繼續重復吊放拼接至自凝流塑土體的底部，并通過粧頂定位調節螺栓和挑梁調整剛性粧平面位置和標尚; (4)安裝粧頂錨固鋼筋并在連接處空間內灌實混凝土 預制冠梁先安裝時，通過在預制冠梁預留安裝孔孔壁處粘貼隔離塑料膜，將冠梁預留孔中的固化土方便清除，露出剛性粧粧頂，通過粧頂錨固孔安裝錨固鋼筋，然后用混凝土將預制冠梁與剛性粧頂之間的空間灌實； (5)預制冠梁后安裝或現澆鋼筋混凝土冠梁 待剛性粧粧周的自凝流塑體固化后，清除剛性粧頂一定深度的固化土，然后將剛性粧穿過預制冠梁預留安裝孔，并在剛性粧粧頂安裝錨固鋼筋，然后用混凝土將預制冠梁與剛性粧頂之間的空間灌實； 當采用現場澆筑鋼筋混凝土冠梁時，也是在粧端的預留錨固孔中安裝錨固鋼筋，然后綁扎鋼筋并立模，現澆混凝土。
【文檔編號】E02D17/04GK106049506SQ201610539423
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月11日
【發明人】劉全林, 宋偉民, 丁勇春, 張揚
【申請人】上海強勁地基工程股份有限公司