[发明专利]一种多边形基坑支护结构及施工方法

权利要求书

1.一种多边形基坑支护结构，包括基坑和沿基坑周向设置的支护桩组，其特征在于，所述基坑的横截面为多边形结构，基坑包括多个坑壁，坑壁之间首尾相连形成多个拐角，支护桩组包括设于坑壁的第一支护桩和设于拐角的第二支护桩，第一支护桩为三棱柱桩和/或四棱柱桩，第二支护桩为“Ω”形桩和/或“Z”形桩。

2.根据权利要求1所述的多边形基坑支护结构，其特征在于：所述第二支护桩为“Ω”形桩和“Z”形桩，所述拐角包括锐角、直角和钝角，“Z”形桩设于直角和钝角中，“Ω”形桩设于锐角中。

3.根据权利要求1或2所述的多边形基坑支护结构，其特征在于：所述第一支护桩和第二支护桩均包括混凝土浇筑而成的桩体，桩体中沿高度方向设有配筋，配筋沿桩体的侧壁间隔排列。

4.根据权利要求3所述的多边形基坑支护结构，其特征在于：所述配筋包括非金属预应力筋和钢筋。

5.根据权利要求4所述的多边形基坑支护结构，其特征在于：所述“Ω”形桩包括呈圆弧体状的环形腹板，以及对称设置于环形腹板两侧底角外且呈条形体状的翼板，环形腹板嵌入拐角的土层设置；

所述非金属预应力筋沿环形腹板的侧壁间隔排列，钢筋和非金属预应力筋沿翼板的侧壁间隔交替排列。

6.根据权利要求4所述的多边形基坑支护结构，其特征在于：所述“Z”形桩包括相互平行且呈条形状的迎土缘板和迎坑缘板，以及连接迎土缘板和迎坑缘板的条形腹板，迎土缘板和条形腹板嵌入拐角的土层设置；

所述非金属预应力筋沿迎土缘板的侧壁间隔排列，钢筋和非金属预应力筋沿迎土缘板和条形腹板的侧壁间隔交替排列。

7.根据权利要求4所述的多边形基坑支护结构，其特征在于：所述三棱柱桩的侧壁包括两个第一迎坑面和一个第一迎土面，第一迎土面与坑壁相平行，非金属预应力筋沿第一迎土面间隔排列，钢筋和非金属预应力筋沿第一迎坑面间隔交替排列，所述三棱柱桩的桩体中至少具有一个纵向空心结构。

8.根据权利要求4所述的多边形基坑支护结构，其特征在于：所述四棱柱桩的侧壁包括一个第二迎坑面、一个第二迎土面和两个构造面，非金属预应力筋沿第二迎土面间隔排列，钢筋沿第二迎坑面和构造面间隔交替排列，所述四棱柱桩的桩体中至少具有两个纵向空心结构。

9.根据权利要求4所述的多边形基坑支护结构，其特征在于：所述桩体中还设有箍筋，箍筋垂直于桩体的轴向设置，且沿桩体长度方向间隔排列，配筋间隔固接在箍筋的周向上并与箍筋形成筋笼，桩体上下端面上均设有端板，端板上设有与配筋的横截面相适应的穿孔，所述非金属预应力筋为纤维增强复合塑料筋和/或碳纤维筋。

10.一种如权利要求1~9任一项所述的多边形基坑支护结构的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、数据准备

分析待开挖基坑的设计深度和成型形状，计算得到基坑的坑壁和拐角的数量，以及各个坑壁的边长和拐角的角度；

步骤二、桩体预制

（1）、根据基坑的设计深度确定所述支护桩组的长度；

（2）、根据基坑的成型形状确定第一支护桩和第二支护桩的分布方式：

坑壁上设置三棱柱桩和/或四棱柱桩；拐角为锐角时，采用“Ω”形桩；拐角为钝角或直角时，采用 “Z”形桩；

（3）、根据各个坑壁的边长确定第一支护桩和第二支护桩的数量和几何尺寸，然后通过几何尺寸确定配筋的数量；

（4）、进行工厂化预制生产，制备筋笼，安装端板，锚固张拉施加预应力，离心浇筑成型后，再进行高压釜蒸压，得到具有对应尺寸和横截面的混合配筋预应力支护桩组，放置1~2天后运输至施工现场；

步骤三、打桩

根据步骤二中得到的分布方式，采用打桩设备将多个桩体依次打入待开挖基坑的四周；打桩后采用混凝土梁连接桩体的顶部，使支护桩组与混凝土梁形成一体；然后采用预应力施加设备，对配筋施加预应力，使得所有配筋受到相同的拉力；

步骤四、基坑开挖。