[发明专利]变刚度组合式预制双排桩支护结构及其施工方法

说明书

本发明公开了一种变刚度组合式预制双排桩支护结构，包括有前排桩、后排桩、桩顶梁板平台、挡墙、扶壁肋；前排桩为一排密集排列布置的预制预应力砼空心方桩，后排桩为一排间隔排列布置的预制预应力砼空心桩，前排桩和后排桩平行，预制预应力砼空心方桩或预制预应力砼空心桩的空腔内设现浇的钢筋砼填芯。据此，发明人还建立相应施工方法。应用本发明支护结构无需额外增设止水帷幕和桩间挡土构件，实现了支护结构侧向刚度沿深度变化，扩展了有限桩长预制桩在支护工程中的应用，具有施工快、省工期、省投资、结构表面整齐美观等特点，适合基坑工程、路崭边坡和河道码头护岸支护。

技术领域

本发明属于岩土工程中的支护结构技术领域，尤其涉及一种变刚度组合式预制双排桩支护结构及其施工方法。

背景技术

双排桩支护结构是前后排钢筋混凝土桩以及桩顶连梁形成的空间门架式支护结构，其抗侧移刚度较大，对于一般深度不大基坑，无需在基坑内设置内撑或锚索，方便施工，节省工期，因而受到工程界青睐。然而，对于地下水丰富、地下位高、需要隔水的基坑工程，由于前后排分离式钢筋混凝土桩无法止水，需要额外设置止水帷幕，增加了施工工序和工程造价。此外，普通双排桩虽具有较大的抗侧移刚度，但形式上仍属于悬臂类支护结构，当基坑工程深度较大时，双排桩支护结构悬臂较高，在满足基坑工程稳定性和控制变形方面就显得不足。

根据朗肯土压力理论，对于基坑或路堑边坡的支护桩结构，其支护结构后侧的侧向土压力分布随着基坑后边坡的深度高度增大而增大。从结构与力学的角度看，合理的支护结构的侧向刚度沿竖向应与水平土压力沿深度的分布匹配，即支护结构的侧向刚度沿竖向应随水平土压力沿深度的分布增大而增大。传统的支护桩结构如柱列式灌注桩、双排灌注桩、地连墙因其截面沿着深度无变化，其侧向刚度沿着深度保持不变，这对于土压力较小的桩顶段无需如此大侧向刚度的结构来平衡水平土压力，无疑是一种较大的浪费。

随着装配式建筑潮流的发展，预应力混凝土空心方桩因在工厂预制成型并经高压蒸汽养护生产，流水化生产，生产效率高，节省建筑材料，具有成桩质量可靠，桩身强度高(混凝土等级为C60～C80)，抗裂、抗弯、抗剪、抗拉、压性能优异，施工机械化程度高，噪音小，施工过程无污染，施工效率高，工期短，单桩承载力造价比较常规灌注桩低，符合节能减排、绿色建造要求等特点，广泛应用于岩土工程地基基础、地基处理、边坡支挡和基坑支护领域。但受限于生产方便、搬运及运输和施工条件原因，预制预应力混凝土空心方桩长度较短(一般长度不超过15m)，截面尺寸较小(边长一般为400mm～800mm)，单桩承载力抗弯、抗剪较低，导致其应用受到较大的限制。

随着城市现代化的快速发展，城市土地寸土寸金，各种建构筑物日益密集，城市基础设施工程建造空间日益减小，基础设施建设环境日益严峻，建构筑物及地下管线保护要求严格，对基础设施建设中深基坑支护和边坡支挡结构的变形控制要求越来越高，施工空间越来越小。因现有的基坑支护结构的受力特性的不足和保护基坑安全的目的，基坑规范规定，基坑边两米以内范围严禁堆填任何荷载，进一步限制了施工空间，使得施工时基坑周边2m以内范围的空间都不能作为施工场地。此外，基础建设工期的要求越来越短，传统的支护桩结构如柱列式灌注桩、双排灌注桩、地连墙，虽然刚度较大，承载力较高，但其施工步序多，施工繁琐，需要较长的养护时间，工期长，难以适应工期很紧张的支护工程。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种施工快、省工期、省投资、结构表面整齐美观、侧向刚度较大且沿深度变化的无撑无锚的变刚度组合式预制双排桩支护结构及其施工方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：