一种装配式预应力拱形板基坑支护体系及其施工方法与流程

1.本发明属于基坑支护领域，特别是涉及一种装配式预应力拱形板基坑支护体系及其施工方法。


背景技术：

2.近年来，我国对古建筑的保护日益关注，在古建筑周边修砌仿古建筑开发旅游景点也呈现出了良好的发展态势。由于建筑之间距离普遍较短，一些基坑和建筑之间的距离甚至只有几米，给建筑安全施工增添了许多的困难。
3.在适合古建筑周边的施工类型中，一般采用钢筋混凝土板桩的施工方式，具体的是通过锤击的方式将钢筋混凝土板桩锤入土中，其存在的问题在于通过锤击的方法，振动与噪音较大，同时施工过程中挤土也较为严重，对土体扰动较大。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种装配式预应力拱形板基坑支护体系及其施工方法，用于解决现有技术中施工振动与噪音较大，同时施工过程中挤土也较为严重，对土体扰动较大的问题。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种装配式预应力拱形板基坑支护体系，所述基坑支护体系包括，
6.若干的支撑立柱，若干所述支撑立柱相互平行，所述支撑立柱竖直的插在基坑的边界上；
7.若干的拱形挡板，相邻的所述支撑立柱之间固定安装有拱形挡板，所述拱形挡板的拱度方向朝向基坑外；
8.预应力钢索，所述预应力钢索贯穿拱形挡板，且所述预应力钢索用于为拱形挡板提供预应力。
9.作为可选方案，所述支撑立柱为工字钢。
10.作为可选方案，所述支撑立柱的外侧设置有圆形管桩，所述圆形管桩外壁与支撑立柱的外壁相贴合。
11.作为可选方案，所述拱形挡板包括若干的预应力拱形子板，若干所述预应力拱形子板竖直阵列的设置在相邻的所述支撑立柱之间。
12.作为可选方案，上下相邻的所述预应力拱形子板之间有密封垫。
13.作为可选方案，所述预应力钢索贯穿预应力拱形子板左右侧壁，所述预应力钢索的一端通过预应力锚具固定安装在一侧的支撑立柱上，所述预应力钢索的另一端通过预应力锚具固定安装在另一侧的支撑立柱上。
14.作为可选方案，第一个所述支撑立柱与最后一个所述支撑立柱相邻；
15.所述预应力钢索依次贯穿第一个支撑立柱、第一个预应力拱形子板、第二个支撑立柱、第二个预应力拱形子板、
……
最后一个支撑立柱、最后一个预应力拱形子板、第一个
支撑立柱；
16.所述预应力钢索的一端通过预应力锚具固定安装在第一个支撑立柱的左侧，所述预应力钢索的另一端通过预应力锚具固定安装在第一个支撑立柱的右侧。
17.作为可选方案，所述支撑立柱上开设有贯穿左右侧壁的第一通孔，所述第一通孔用于穿过预应力钢索；
18.所述第一通孔内插拔的设置有堵孔塞，所述堵孔塞的一端伸出第一通孔，所述堵孔塞用于避免泥土进入第一通孔内。
19.作为可选方案，所述拱形挡板上开设有贯穿其左右侧壁的第二通孔，所述第二通孔的中心线为拱度向上的弧形，所述第二通孔也用于穿过预应力钢索。
20.一种装配式预应力拱形板基坑支护体系的施工方法，所述施工方法包括：
21.立柱施工：支撑立柱沿着基坑的边界插入土中，然后贴近支撑立柱外侧壁插入圆钢管桩，从而形成完整的立柱整体；
22.拱形挡板施工：在相邻的支撑立柱之间向下开挖，在开挖到一定深度后将第一块拱形挡板放在两个相邻的支撑立柱之间，在所有支撑立柱之间区域挖完之后，通过预应力钢索将第一层的拱形挡板固定在相邻的支撑立柱之间，并施加预应力；
23.持续的向下开挖土体，并重复第一层的拱形挡板的安装步骤，实现整个基坑支护体系的施工。
24.如上所述，本发明的一种装配式预应力拱形板基坑支护体系及其施工方法，至少具有以下有益效果：
25.1、本技术通过将支撑立柱与圆形管桩组合，其立柱具有强度高，承载能力强的特点，采用移动式静力液压打桩机将支撑立柱与圆形管桩插入土中，施工简单方便，占地面积小，对土体扰动小；拱形挡板事先预制，在向下开挖土方之后，将其安装在两立柱之间，无需锤击、无震动、无噪音，同时整个基坑支护体系呈波浪形且施加预应力，对基坑有很好的支护作用，且无横支撑，有利于基坑开挖；
26.2、本技术通过一根预应力钢索贯穿一整呈的预应力拱形子板和支撑立柱，可以使一整层的预应力拱形子板连接成整体，增加了整个基坑支护体系的支撑性能；
27.3、本技术通过将第二通孔设置呈向上拱的弧形，当预应力钢索固定好预应力拱形子板之后，在进行基坑支护时，预应力拱形子板被施加向下的力，可以使预应力拱形子板有向下插的趋势，也可以对整个基坑支护体系提供向下的压力，进一步增加了整个基坑支护体系的稳定性和支撑性能。
附图说明
28.图1显示为本发明预应力钢索的其中一种安装方式固定预应力拱形子板的结构示意图；
29.图2显示为本发明的图1中a处的局部放大图；
30.图3显示为本发明预应力钢索的其中一种安装方式固定预应力拱形子板的俯视图；
31.图4显示为本发明的图3中b处的局部放大图；
32.图5显示为本发明的预应力拱形子板和第二通孔的结构剖视图；
33.图6显示为本发明的支撑立柱和第一通孔的结构剖视图；
34.图7显示为本发明预应力钢索的另一种安装方式固定预应力拱形子板的结构示意图；
35.图8显示为本发明的图7中c处的局部放大图；
36.图9显示为本发明预应力钢索的另一种安装方式固定预应力拱形子板的俯视图；
37.图10显示为本发明的图9中d处的局部放大图。
38.图中：1.支撑立柱；2.预应力钢索；3.圆形管桩；4.预应力拱形子板；5.密封垫；6.预应力锚具；7.第一通孔；8.第二通孔。
具体实施方式
39.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
40.请参阅图1至图10。须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
41.以下各个实施例仅是为了举例说明。各个实施例之间，可以进行组合，其不仅仅限于以下单个实施例展现的内容。
42.请参阅图1、图2、图7和图8，本发明提供一种装配式预应力拱形板基坑支护体系，它包括：
43.若干的支撑立柱1，若干所述支撑立柱1相互平行，所述支撑立柱1竖直的插在基坑的边界上；
44.此处不对支撑立柱1做限定，可以是工字钢，也可以是t型钢，也可以是h型钢，方便插入地面；
45.支撑立柱1是通过移动式静力液压打桩机将其沿着基坑边界打入土中；
46.若干的拱形挡板，相邻的所述支撑立柱1之间固定安装有拱形挡板，所述拱形挡板的拱度方向朝向基坑外；
47.此处的拱形挡板可以是一整块预制的混凝土弧形板，整块的混凝土弧形板可以直接插入土中；
48.此处的拱形挡板也可以是由若干的预应力拱形子板4组成，若干所述预应力拱形子板4竖直阵列的设置在相邻的所述支撑立柱1之间，通过将整个拱形挡板拆为多个的预应力拱形子板4，便于进行预应力拱形子板4的制作和转运；
49.预应力钢索2，所述预应力钢索2贯穿拱形挡板，且所述预应力钢索2用于为拱形挡板提供预应力。
50.若拱形挡板为一整块预制，即依次插入支撑立柱1和拱形挡板，当整个基坑边界被支撑立柱1和拱形挡板围上之后，通过预应力钢索2将拱形挡板进行固定，并施加预应力；
51.若拱形挡板为多个预应力拱形子板4组成，即先沿基坑边界插入支撑立柱1，再向下开挖，当开挖一定深度之后，将预应力拱形子板4放在两个支撑立柱1之间，再通过预应力钢索2将预应力拱形子板4进行固定，并施加预应力。
52.本实施例中，请参阅图2和图8，所述支撑立柱1的外侧设置有圆形管桩3，所述圆形管桩3外壁与支撑立柱1的外壁相贴合；
53.还可以在圆形管桩3内灌注水泥砂浆，用于增加圆形管桩3的支撑能力。
54.通过将支撑立柱1和圆形管桩3进行组合，增加了其抗弯刚度，同时可以有效分担拱形板传递的压力。
55.本实施例中，请参阅图2，上下相邻的所述预应力拱形子板4之间有密封垫5；
56.上方的所述预应力拱形子板4的下端面与密封垫5上端面相贴合，下方的所述预应力拱形子板4的上端面与密封垫5下端面相贴合；
57.该密封垫5可以是固定在上方的预应力拱形子板4的下端面，也可以是固定在下方的预应力拱形子板4的上端面，还可以是直接放置在上下相邻的预应力拱形子板4之间；
58.此处的密封垫5可以是膨胀橡胶垫，该膨胀橡胶垫遇水膨胀使两块预应力拱形子板4贴合更加紧密，防止板间渗水；也可以是普通的橡胶垫，通过压紧上下的预应力拱形子板4，也可以实现两个预应力拱形子板4之间的止水密封。
59.本实施例中，请参阅图1、图3和图4，作为预应力钢索2的其中一种安装方式，所述预应力钢索2贯穿预应力拱形子板4左右侧壁，所述预应力钢索2的一端通过预应力锚具6固定安装在一侧的支撑立柱1上，所述预应力钢索2的另一端通过预应力锚具6固定安装在另一侧的支撑立柱1上；
60.左右相邻的预应力拱形子板4是前后交错的设置在支撑立柱1之间。
61.当挖出一个支撑立柱1之间区域时，将预应力拱形子板4通过预应力钢索2进行固定，可以一边进行开挖，一边进行预应力拱形子板4的安装，可以提高基坑支护体系的施工效率。
62.本实施例中，请参阅图7、图9和图10，作为预应力钢索2的另一种安装方式，第一个所述支撑立柱1与最后一个所述支撑立柱1相邻；
63.所述预应力钢索2依次贯穿第一个支撑立柱、第一个预应力拱形子板、第二个支撑立柱、第二个预应力拱形子板、
……
最后一个支撑立柱、最后一个预应力拱形子板、第一个支撑立柱；
64.所述预应力钢索2的一端通过预应力锚具6固定安装在第一个支撑立柱的左侧，所述预应力钢索2的另一端通过预应力锚具6固定安装在第一个支撑立柱的右侧。
65.当所有支撑立柱1插入地上时，先将相邻的两个支撑立柱1之间的土壤均挖出，再将第一个预应力拱形子板放在第一个支撑立柱与第二支撑立柱之间，将预应力钢索2穿过第一个支撑立柱、第一个预应力拱形子板和第二个支撑立柱，再将第二个预应力拱形子板放在第二个支撑立柱与第三支撑立柱之间，将预应力钢索2穿过第二个预应力拱形子板和第三个支撑立柱，依次类推，当预应力钢索2全部贯穿第一层的所有预应力拱形子板之后，其一端将伸出第一个支撑立柱的左侧，其另一端将伸出第一个支撑立柱的右侧，通过预应力锚具6将预应力钢索2进行固定，同时通过千斤顶对其进行张拉，通过后张法对所有的预应力拱形子板施加预应力，可以将一整层的预应力拱形子板连接呈整体，便于提高基坑支
护体系的稳定性。
66.本实施例中，请参阅图6，所述支撑立柱1上开设有贯穿左右侧壁的第一通孔7，所述第一通孔7用于穿过预应力钢索2；
67.所述第一通孔7内插拔的设置有堵孔塞，所述堵孔塞的一端伸出第一通孔7，所述堵孔塞用于避免泥土进入第一通孔7内；
68.此处不对堵孔塞作限定，可以是橡胶塞，也可以是金属堵头，还可以是塑料塞。
69.通过设置的第一通孔7，可以为预应力钢索2提供贯穿支撑立柱1的通道，通过设置的堵孔塞，在支撑立柱1插入土内时，可以避免泥土进入通孔内。
70.或者将第一通孔7的中心线设置成“v”字形，可以不用在第一通孔7内插入堵孔塞，在支撑立柱1向下插入土中时，由于支撑立柱1排开土壤将会对土壤施加压力，实现将土壤的压实，避免土壤进入第一通孔7内。
71.本实施例中，请参阅图5，所述拱形挡板上开设有贯穿其左右侧壁的第二通孔8，所述第二通孔8的中心线为拱度向上的弧形，所述第二通孔8也用于穿过预应力钢索2。
72.通过设置的第二通孔8，可以为预应力钢索2提供贯穿预应力拱形子板4的通道，由于第二通孔8为向上弯曲的弧形，预应力钢索2固定预应力拱形子板4时，将会对预应力拱形子板4提供向下的力，使预应力拱形子板4有向下插的趋势，提供基坑支护体系的支撑力。
73.一种装配式预应力拱形板基坑支护体系的施工方法，所述施工方法包括：
74.立柱施工：支撑立柱1沿着基坑的边界插入土中，然后贴近支撑立柱1外侧壁插入圆形管桩3，从而形成完整的立柱整体，此处的支撑立柱1是用移动式静力液压打桩机将其沿着基坑边界打入土中，移动式静力液压打桩机体型较小，施工简便、施工进度快、占地面积小、对土体扰动小，对既有建筑物的影响可忽略不计；
75.拱形挡板施工：在相邻的支撑立柱1之间向下开挖，在开挖到一定深度后将第一块拱形挡板放在两个相邻的支撑立柱1之间，在所有支撑立柱1之间区域挖完之后，通过预应力钢索2将第一层的拱形挡板固定在相邻的支撑立柱1之间，并施加预应力；
76.持续的向下开挖土体，并重复第一层的拱形挡板的安装步骤，实现整个基坑支护体系的施工；
77.在开挖时，任选两相邻支撑立柱1通过人工或小型机械进行开挖，若土体自稳性较好，可采取垂直开挖方式，对类似与砂土开挖一定深度后易坍塌的土体则采用三角开挖方式，在开挖到一定深度后进行预应力拱形子板4的安装；
78.在安装预应力钢索2时，用预应力钢索2穿过左侧支撑立柱1的第一通孔7、预应力拱形子板4的第二通孔8和右侧支撑立柱1的第二通孔8，通过其中一个预应力锚具6将预应力钢索2的一端固定在左侧支撑立柱1上，另一个预应力锚具6将预应力钢索2的另一端固定在左侧支撑立柱1上，在固定预应力钢索2时通过千斤顶对其进行张拉，通过后张法对预应力拱形子板4施加预应力。
79.在施工之前做好施工现场地“三通一平”工作，水文地质调查工作，按照设计要求充分考虑是否需要进行止水帷幕施工，若施工止水帷幕，则采用深层搅拌桩，其施工速度快，造价低，止水效果明显。
80.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因
此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

技术特征：
1.一种装配式预应力拱形板基坑支护体系，其特征在于，所述基坑支护体系包括：若干的支撑立柱，若干所述支撑立柱相互平行，所述支撑立柱竖直的插在基坑的边界上；若干的拱形挡板，相邻的所述支撑立柱之间固定安装有拱形挡板，所述拱形挡板的拱度方向朝向基坑外；预应力钢索，所述预应力钢索贯穿拱形挡板，且所述预应力钢索用于为拱形挡板提供预应力。2.根据权利要求1所述的一种装配式预应力拱形板基坑支护体系，其特征在于，所述支撑立柱为工字钢。3.根据权利要求1所述的一种装配式预应力拱形板基坑支护体系，其特征在于，所述支撑立柱的外侧设置有圆形管桩，所述圆形管桩外壁与支撑立柱的外壁相贴合。4.根据权利要求1所述的一种装配式预应力拱形板基坑支护体系，其特征在于，所述拱形挡板包括若干的预应力拱形子板，若干所述预应力拱形子板竖直阵列的设置在相邻的所述支撑立柱之间。5.根据权利要求4所述的一种装配式预应力拱形板基坑支护体系，其特征在于，上下相邻的所述预应力拱形子板之间有密封垫。6.根据权利要求4所述的一种装配式预应力拱形板基坑支护体系，其特征在于，所述预应力钢索贯穿预应力拱形子板左右侧壁，所述预应力钢索的一端通过预应力锚具固定安装在一侧的支撑立柱上，所述预应力钢索的另一端通过预应力锚具固定安装在另一侧的支撑立柱上。7.根据权利要求4所述的一种装配式预应力拱形板基坑支护体系，其特征在于，第一个所述支撑立柱与最后一个所述支撑立柱相邻；所述预应力钢索依次贯穿第一个支撑立柱、第一个预应力拱形子板、第二个支撑立柱、第二个预应力拱形子板、
……
最后一个支撑立柱、最后一个预应力拱形子板、第一个支撑立柱；所述预应力钢索的一端通过预应力锚具固定安装在第一个支撑立柱的左侧，所述预应力钢索的另一端通过预应力锚具固定安装在第一个支撑立柱的右侧。8.根据权利要求1所述的一种装配式预应力拱形板基坑支护体系，其特征在于，所述支撑立柱上开设有贯穿左右侧壁的第一通孔，所述第一通孔用于穿过预应力钢索；所述第一通孔内插拔的设置有堵孔塞，所述堵孔塞的一端伸出第一通孔，所述堵孔塞用于避免泥土进入第一通孔内。9.根据权利要求1所述的一种装配式预应力拱形板基坑支护体系，其特征在于，所述拱形挡板上开设有贯穿其左右侧壁的第二通孔，所述第二通孔的中心线为拱度向上的弧形，所述第二通孔也用于穿过预应力钢索。10.根据权利要求1-9任一项所述的一种装配式预应力拱形板基坑支护体系的施工方法，其特征在于，所述施工方法包括：立柱施工：支撑立柱沿着基坑的边界插入土中，然后贴近支撑立柱外侧壁插入圆钢管桩，从而形成完整的立柱整体；拱形挡板施工：在相邻的支撑立柱之间向下开挖，在开挖到一定深度后将第一块拱形
挡板放在两个相邻的支撑立柱之间，在所有支撑立柱之间区域挖完之后，通过预应力钢索将第一层的拱形挡板固定在相邻的支撑立柱之间，并施加预应力；持续的向下开挖土体，并重复第一层的拱形挡板的安装步骤，实现整个基坑支护体系的施工。

技术总结
本发明提供一种装配式预应力拱形板基坑支护体系及其施工方法，包括若干相互平行的支撑立柱，支撑立柱竖直的插在基坑的边界上，相邻的支撑立柱之间固定安装有拱形挡板，拱形挡板的拱度方向朝向基坑外，预应力钢索贯穿拱形挡板，预应力钢索用于为拱形挡板提供预应力。本申请通过先将支撑立柱插入土中，由于支撑立柱较钢筋混凝土板桩的体积较小，其向下插入土中可采用静力液压打桩机，施工噪音较低，由于其是向下插入土中，振动较低，对土壤扰动较低，然后挖出支撑立柱之间的泥土，将拱形挡板通过预应力钢索固定在两支撑立柱之间，无需锤击、无震动、无噪音，同时整个基坑支护体系呈朝向基坑外的弧形且施加预应力，对基坑有很好的支护作用。护作用。护作用。


技术研发人员：张军 李儒天 曾水生 吴同喜 欧阳军胜 张环林 马永强
受保护的技术使用者：中交七鲤古镇（赣州）文化旅游有限公司
技术研发日：2023.02.06
技术公布日：2023/9/23