[发明专利]一种竖转横双向约束锚拉桩支护结构及其施工方法

权利要求书

1.一种竖转横双向约束锚拉桩支护结构，其特征在于，包括多个并列且竖直或斜向设置的抗滑桩(3)，所述抗滑桩(3)的下端嵌固在基坑坑底以下稳定基岩中，所述抗滑桩(3)顶部均设置有顶梁(4)与牛腿(5)，所述牛腿(5)设在所述抗滑桩(3)的顶部后侧，相邻的两个所述抗滑桩(3)之间均设桩间挡板(6)，所述牛腿(5)远离所述抗滑桩(3)的一端的顶部设置有第一锚索(7)，所述第一锚索(7)的一端通过第一锚头(10)与所述牛腿(5)的顶部固定连接用于对所述牛腿(5)施加预应力荷载，所述第一锚索(7)的另一端为锚固端用于锚固在稳定基岩中，所述牛腿(5)上设有锚索转向装置(11)，所述锚索转向装置(11)的一端与所述第一锚索(7)设有所述第一锚头(10)的一端固定连接，且以所述第一锚头(10)为支点设置在所述牛腿(5)上，所述锚索转向装置(11)的另一端与第二锚索(8)的一端固定连接，所述第二锚索(8)的另一端通过第二锚头(9)固定于所述抗滑桩(3)的前侧。

2.根据权利要求1所述的一种竖转横双向约束锚拉桩支护结构，其特征在于，所述锚索转向装置(11)包括马鞍形工字钢梁(12)、锚具一(13)、锚具二(14)、支座(15)和钢垫板(16)，所述马鞍形工字钢梁(12)的外侧面通过所述支座(15)固定设在所述牛腿(5)的顶部，所述锚具一(13)和所述锚具二(14)分别固定设在所述马鞍形工字钢梁(12)的两端，所述马鞍形工字钢梁(12)的一端通过所述锚具二(14)与所述第一锚索(7)的一端固定连接，所述锚具二(14)设在所述第一锚头(10)上，所述锚具二(14)与所述第一锚头(10)之间设有所述钢垫板(16)；所述马鞍形工字钢梁(12)的另一端通过所述锚具一(13)与所述第二锚索(8)的一端固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种竖转横双向约束锚拉桩支护结构，其特征在于，所述第一锚索(7)与水平方向的夹角为α，其中α的取值为60°-80°。

4.根据权利要求3所述的一种竖转横双向约束锚拉桩支护结构，其特征在于，所述第二锚头(9)距离所述抗滑桩(3)顶部距离大于等于1m，所述第二锚索(8)与水平方向的夹角为β，其中β的取值为10°-30°。

5.根据权利要求4所述的一种竖转横双向约束锚拉桩支护结构，其特征在于，所述第二锚索(8)对所述马鞍形工字钢梁(12)的拉力为F₁，所述第一锚索(7)对所述马鞍形工字钢梁(12)的拉力为L₂，所述锚具一(13)到所述支座(15)的距离为L₁，所述锚具二(14)到所述支座的距离为L₂，其中F₁、F₂需满足关系式：F₁*L₁＝F₂*L₂、F₁*cosβ＝F₂*sinα。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种竖转横双向约束锚拉桩支护结构，其特征在于，所述抗滑桩与所述牛腿的材料均为钢筋混凝土或钢。

7.一种如权利要求1至6任一项所述的竖转横双向约束锚拉桩支护结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，施工抗滑桩(3)：确定抗滑桩(3)的位置，通过静压或钻孔插入或钻孔浇筑混凝土的方式在指定位置施工抗滑桩(3)；

步骤二，施工桩顶牛腿(5)：在相邻的两个抗滑桩(1)之间设置顶梁(4)和牛腿(5)，在牛腿(5)预留用于设置锚索转向装置(11)的位置；

步骤三，待抗滑桩(3)、牛腿(5)达到设计强度后施工第一锚索(7)与第一锚头(10)，待第一锚索(7)锚固端砂浆达到设计强度后，在牛腿(5)上安装锚索转向装置(11)，并且将第一锚索(7)远离锚固端的一端与锚索转向装置(11)的一端固定连接用于进行第一锚索(7)的张拉与锁定，增加倾覆力矩；

步骤四，开挖桩前土，深度控制2-2.5米左右，施工第二锚索(8)与第二锚头(9)，将第二锚索(8)的一端通过所述第二锚头(9)固定在抗滑桩(3)前侧的侧壁上，并且将所述第二锚索(8)的另一端与所述锚索转向装置(11)的另一端固定连接，按照设计荷载进行张拉与锁定；

步骤五，重复上述步骤一至步骤四，直至所有的抗滑桩(3)、牛腿(5)、第一锚索(7)、第二锚索(8)、顶梁(4)以及锚索转向装置(11)均施工完毕；

步骤六，按照逆作法开挖桩前土，分段分级开挖，施工桩间挡板(6)，直致完成基坑的土石方开挖。