CN101310079B

CN101310079B - 临时土层支护装置

Info

Publication number: CN101310079B
Application number: CN2006800427392A
Authority: CN
Inventors: 白承德
Original assignee: SUPPORTEC CO Ltd
Current assignee: SUPPORTEC CO Ltd
Priority date: 2005-11-16
Filing date: 2006-11-15
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2026-11-15
Also published as: CN101310079A; JP4960969B2; WO2007058464A1; EP1954885A1; JP2009516109A

Abstract

一种临时土层支护装置，其在建造地下结构的挖坑工作期间，以三角形支撑结构支撑一组中间联结梁，从而能够合乎要求地支撑土压。因此，能够防止空间由于复杂的支撑结构而减小，通过减少材料使用来降低施工成本，并增加工作空间以提高工作效率。该临时土层支护装置能够简化角落连接结构，并加强承受从联结梁和横撑传输来的土压的能力。因此，能够防止空间由于复杂的支撑结构而减小，通过减少材料使用来降低施工成本，并增加工作空间从而提高工作效率。

Description

临时土层支护装置

技术领域

概括地说，本发明涉及一种临时土层支护装置，更具体地说，涉及一种临时土层支护装置，其能够在建造地下结构的挖坑工作期间，通过结构简化来提高土压承受能力。

背景技术

本领域中的人都知道，在地铁建设或形成建筑物地基的挖坑工作中，要在指定的区域中钻孔到预定的深度，然后将竖桩插入孔中。在插入竖桩以后，将对地面进行部分挖掘，然后安装宽幅工字梁和衬板。在安装衬板以后，将对其余地面进行挖掘，并在挖掘过程中伴随着重复的联结梁安装。因此，为了设计这种临时结构，必须为每个挖掘步骤重复计算作用在每根联结梁上的土压和负荷，并以能够承受最大土压和从而确定的负荷的方式安装联结梁。

这种设计和施工需要许多联结梁。在大多数情况下，联结梁以2到3米的间隔密集地放置。密集的联结梁成了妨碍所挖坑中的建筑材料运输、重型设备等进入和操作的主要障碍，并严重干扰随后形成主结构时的模板工程或钢筋工程。此外，密集的联结梁不可避免地需要在主结构中形成多个孔，从而在完工后的地下结构防水性方面导致严重问题。

竖桩根据各种不同的方法进行设置，例如使用钢制宽幅工字梁的方法、使用混凝土桩的方法(其中钻孔并注入混凝土)、结合使用宽幅工字梁和混凝土桩的方法，以及使用板桩的方法。就在地面钻孔、将桩形成支撑墙和支撑地面负荷的基本原理而言，这些方法没有什么区别。

此外，还存在其他方法：使用预弯梁作为竖桩的方法，以及将板桩连接到工字桩以增加刚性的方法。

同时，在用于建造地下结构的临时方法中，存在一种使用地锚来支撑钢桩的方法，此方法不需要上述联结梁。

该方法涉及到在桩的后面向地面倾斜地钻孔，将钢丝或钢条插入孔中，使用机械方法或化学方法(例如环氧灌浆或水泥灌浆)锚固所插入的钢丝或钢条的一端，并拉紧锚固的钢丝或钢条以固定钢桩。

这种临时方法的优点在于，由于施工结构保证了足够的内部空间，因此难于施工的问题得到了缓解。

然而，这种临时方法在发达市区付诸实施时受到了公众的广泛批评，因为在大多数情况下会侵占周围的私有土地，此外，该方法的成本也非常高昂。

韩国实用新型注册第20-258949号公开了一种方法，其使用桁架来从临时结构中消除横跨所挖的坑的联结梁。此方法预期能够应用于向地面挖掘相对较浅的坑的情况，其中在接近地面的位置双倍形成晶格状的宽幅工字梁，并通过竖梁和斜撑梁进行加固。从而使得接近地面的两层桁架能够承受土压。

设计此方法是为了克服挖坑和主结构安装中由于临时结构的联结梁所导致的困难，如果要在所挖地面的下部形成宽结构，并在所挖地面的上部形成窄结构，在这些情况下，此方法可视为一种方便的方法。

通常，联结梁主要在挖坑工作中使用。在此类工作期间，当从顶部看时，土压对矩形区域中心部分的力矩最大，因此中心部分必须具有比其他部分更大的承重能力。

因此，中心部分需要许多联结梁。这成了增加施工成本并使得结构复杂化的因素。而且，工作空间缩小了，从而降低了工作效率。

发明内容

技术问题

相应地，为了解决相关技术中出现的问题而提出了本发明，本发明的一个目的是提供一种临时土层支护装置，其中在建造地下结构的挖坑工作期间，在中间挖坑部分安装一组中间联结梁，这些联结梁的中间具有预压千斤顶，两端具有三角形支撑结构，从而通过结构简化来提高承受土压的能力。

本发明的另一个目的是提供一种临时土层支护装置，其中在建造地下结构的挖坑工作期间，向挖坑部分的每个角落应用角落连接结构，从而通过结构简化来提高承受土压的能力。

本发明的又一个目的是提供一种临时土层支护装置，其中在建造地下结构的挖坑工作期间，在挖坑部分的每个角落互连联结梁，从而将承受土压的联结梁形成桁架结构，使得这些联结梁的行为就像单个构件一样。

技术方案

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种临时土层支护装置，包括：一组中间联结梁，其在地下挖坑工作期间横跨安装在矩形区域的中间挖坑部分；以及横撑，其与中间联结梁组的两端结为一体地连接在一起。这里，中间联结梁组在中间具有预压千斤顶，并通过其每端左侧和右侧的第一和第二连接器与斜撑梁连接在一起，使其两端形成三角形支撑结构。

根据本发明的另一个方面，提供了一种临时土层支护装置，包括：支护墙，其在地下挖坑工作期间以与挖坑部分平行的方式安装；一组联结梁，其在挖坑工作期间在每个角落耦合到支护墙并支撑土压；以及角落连接器，其具有耦合到每根横撑的横梁、倾斜地连接到横梁一端并结为一体地连接到联结梁组一端的压缩梁，以及连接压缩梁一端和横梁另一端的斜撑梁。

根据本发明的又一个方面，提供了一种临时土层支护装置，包括：联结梁，其按预定间隔成排地布置，以便在地下挖坑工作期间支撑每个角落；以及至少一个连接板，其通过耦合构件结为一体地耦合到每根联结梁的任一个上表面和下表面，以便将联结梁互连起来。

有利效果

根据本发明的第一实施例，该临时土层支护装置适合于简化中间联结梁组结构的连接，并在建造地下结构的矩形挖坑工作期间，加强承受从支护墙和横撑传输来的土压的能力。因而，该临时土层支护装置具有三角形支撑结构，其在建造地下结构的挖坑工作中支撑中间联结梁组，从而能够合乎要求地支撑土压。因此，可以防止空间由于复杂的支撑结构而减小，通过减少材料使用来降低施工成本，并增加工作空间从而提高工作效率。

此外，中间联结梁组的两端在三角形支撑结构中受到支撑。因此，与用于连接中间联结梁的现有结构相比，实际接收土压的支护墙可以受到更广的支撑面积的支撑，从而可以同时应用与土压相对应的压缩力大小并提高承重能力。

根据本发明的第二实施例，该临时土层支护装置适合于简化每个角落的结构连接，并在建造地下结构的挖坑工作期间，加强承受从支护墙和横撑传输来的土压的能力。因此，该临时土层支护装置可以在建造地下结构的挖坑工作期间，使用简单的角落连接结构来合乎要求地支撑传输到每个角落的土压，以便能够防止空间由于复杂的支撑结构而减小，通过减少材料使用来降低施工成本，并增加工作空间从而提高工作效率。

根据本发明的第三实施例，该临时土层支护装置适合于在建造地下结构的挖坑工作期间，将成排地布置在每个角落的联结梁互连起来。该临时土层支护装置在桁架结构中将每个角落成排的联结梁结为一体，以便能够均匀地传输水平负荷，从而获得抵抗弯曲负荷的足够耐久性。

附图说明

图1是说明根据本发明的第一实施例的临时土层支护装置的俯视示意图；

图2是说明根据本发明的第一实施例的临时土层支护装置中重要部分的透视图；

图3是说明根据本发明的第一实施例的临时土层支护装置中的第一连接器(重要部分)的俯视图；

图4是说明根据本发明的第一实施例的临时土层支护装置中的第二连接器(重要部分)的连接结构的俯视图；

图5是说明根据本发明的第二实施例的临时土层支护装置的俯视示意图；

图6是说明图5的A部分的放大透视图；

图7是说明图6的重要部分的剖视图；

图8是说明图5的角落连接结构修改后的部分俯视图；

图9是说明根据本发明的第三实施例的临时土层支护装置的俯视图；

图10是说明图9的B部分的放大透视图；

图11是说明图9的重要部分的俯视图；

图12是说明图9的重要部分的正视图；以及

图13是说明图12修改后的正视图。

具体实施方式

以下将参照附图详细说明本发明的示范性实施例。

实施例1

参照图1至4，根据本发明的第一实施例的临时土层支护装置包括：横撑20，其结为一体地耦合到支护墙(未示出)，在挖坑工作期间以与矩形区域中的垂直挖掘部分平行的方式安装，并支撑土压；一组中间联结梁100，其沿着支护墙的侧面横穿，并支撑从支护墙传输来的土压；斜撑梁200，其两端倾斜地支撑中间联结梁组100和对应的横撑20，以便在三角形结构中与中间联结梁组100和对应的横撑20连接在一起。

更具体地说，中间联结梁组100包括多根联结梁，并具有特别的结构，其中每根中间联结梁以两端结为一体地耦合到横撑20的方式连接，并在其中间部分提供了预压千斤顶150，从而具有承受土压的不同能力。

每根横撑20可以采用单层横撑或多层横撑，具体取决于所挖掘地面的占地面积，并优选地预加应力，以便匹配土压(的力矩)。

每根斜撑梁200以相对于中间联结梁100和对应的横撑20倾斜的方式安装，从而形成三角形结构。斜撑梁200的两端通过第一和第二连接器310和320结为一体地分别连接到中间联结梁组100和对应的横撑20。第一和第二连接器310和320具有大致的三角形形状，以便能够支撑每根斜撑梁200的两端。

第一连接器310插入中间联结梁组100与斜撑梁200之间，并包括：竖梁312，其连接到中间联结梁组100；以及第一和第二支撑梁314和316，其倾斜地连接到竖梁312一侧的两端，以便形成三角形形状。

此外，第二连接器320插入斜撑梁200与对应的横撑20之间，并包括：横梁322，其与横撑20平行并与之表面接触；以及第一和第二连接梁324和326，其倾斜地连接到横梁322一侧的两端，并结为一体地耦合到斜撑梁200的另一端，以便形成三角形形状。

第二连接器320的横梁322通过螺栓连接在横撑20的一侧，并且第一和第二连接梁324和326用来分散和支撑从斜撑梁200传输来的负荷。

优选地，第一和第二连接器310和320的梁分别采用具有腹板和法兰的典型宽幅工字梁。将至少一个第一刚性构件310a焊接到第一连接器310的宽幅工字梁的腹板，将至少一个第二刚性构件320a焊接到第二连接器320的宽幅工字梁的腹板。

优选地，提供每个第一和第二刚性构件310a和320a，以便在耦合另一个构件或传输力的部分支撑压缩力。

此外，横梁322和竖梁312的两端焊接有端板，以便分别与对应的横撑20和中间联结梁组100连接起来。

此外，第一和第二连接器310和320具有第一和第二加强板310b和320b，其分别插入竖梁312与第一支撑梁314之间和横梁322与第一连接梁324之间。因而，第一和第二连接器310和320与每个第一和第二加强板310b和320b的两侧进行表面接触，因此可以提高承受压缩力的能力。

优选地，横撑20在传输压缩力的位置具有剪力键322a。剪力键322a通过高张力螺栓进行连接，并与横梁322的一个法兰接触。

由于传输到横撑20的压缩力和从斜撑梁200传输的力的作用方向相反，剪力键322a旨在利用相反的力来彼此抵消。

以下将说明具有根据本发明的第一实施例的构造的临时土层支护装置的操作。

根据本发明的第一实施例的临时土层支护装置通过安装斜撑梁200来实现与横撑20的连接，以便在中间联结梁组100的两端形成三角形支撑结构，从而适合于在中间部分支撑通过支护墙传输的土压。

此时，安装在中间联结梁组100中间部分(最好是在中心)的预压千斤顶150以相反方向传输负荷。因此，中间联结梁组100的两端向相对的横撑20施加压力，从而将对应于土压的承压力传输到相对的横撑20。

此外，从相对的横撑20传输的压缩力通过斜撑梁200(其安装在中间联结梁组100两端以形成三角形形状)进行分散和支撑，从而可以获得稳定的承重能力。

通过每根横撑20传输的压力被传输到每根横梁322的端板，其中横梁与对应的横撑20的止动器进行表面接触。在每根横梁322与剪力键322a接触的情况下，从每根横撑20传输的压缩力与通过中间联结梁组100传输到横梁322的压力的作用方向相反。因此，这些力可以彼此偏移和抵消，同时可以由高张力的螺栓提供承重能力。

此外，斜撑梁200连接到中间联结梁组100和相对的横撑20以形成三角形支撑结构，因此可以更稳定地分散和支撑来自相对的横撑的压缩力。

此外，第一和第二刚性构件310a和320a焊接到第一和第二连接器(其采用宽幅工字梁)的腹板，因此可以提高刚性和承受压缩力的能力。此外，第一和第二连接器310和320分别具有第一和第二加强板310b和320b，因此可以弥补承受从斜撑梁200传输来的压缩力的能力。

实施例2

根据本发明的第二实施例的临时土层支护装置进一步包括角落连接结构，其采用根据本发明的第一实施例的临时土层支护装置中采用的三角形支撑结构。在此情况下，该临时土层支护装置可以通过结构简化来提高空间使用效率和承受土压的能力。

根据本发明的第二实施例的临时土层支护装置进一步包落角落连接结构，其采用上述三角形支撑结构。参照图5至8，根据本发明的第二实施例的临时土层支护装置包括：支护墙510，其以与挖坑工作期间的垂直挖掘部分平行的方式安装；横撑520和联结梁组550，其结为一体地耦合到支护墙510并支撑土压；以及角落连接器600，其位于由支护墙510形成的角落，并支撑从支护墙510传输来的土压。

更明确地说，每个联结梁组550可由支柱替代，可对每根横撑520预加应力，以便匹配土压的力矩。此外，考虑到所挖地面的占地面积和深度，每根横撑520可以采用单层或多层横撑。

每个角落连接器包括横梁610、压缩梁620和斜撑梁630，这些梁在承受传输来的压力时共同形成稳定的结构，即三角形结构。这里，横梁610结为一体地与对应的横撑520耦合在一起。压缩梁620连接到横梁610的一端和每个联结梁组550的一端。斜撑梁630连接横梁610和压缩梁620。

横梁610通过螺栓固定到对应的横撑520的一侧。压缩梁620的一侧与每个联结梁组550连接在一起，并将从每个联结梁组550传来的土压负荷传输到其他构件。斜撑梁630用来分散和支撑从压缩梁620传来的负荷。

横梁610、压缩梁620和斜撑梁630中的每根梁优选地采用众所周知的宽幅工字梁，并将至少一个刚性构件650焊接到梁的腹板。

刚性构件650优选地位于耦合其他构件或传输力的部分，以便支撑压缩力。

此外，横梁610的两端焊接有端板614，以便与对应的横撑520连接在一起。

此外，加强板810插入横梁610与压缩梁620之间。加强板810的两侧与横梁610和压缩梁620进行表面接触，因此可以提高承受压缩力的能力。

还没有描述的参考编号“602”是指排水孔，用于防止每根梁中沉积雨水。

如图4所示，每根横撑520优选地在传输压缩力的位置具有剪力键615。剪力键615通过高张力螺栓进行连接，并与横梁610另一侧进行表面接触。

由于传输到横撑520的压缩力和从压缩梁620传输的力的作用方向相反，剪力键615旨在利用相反的力来彼此抵消。

虽然附图中未示出，但每个联结梁组550的中间部分提供了具有气缸的预压千斤顶。优选地，每个联结梁组550两端提供了具有三角形结构的对应角落连接器600，从而将对应于土压的压缩力从预压千斤顶传输到对应角落连接器600的压缩梁620。

以下将说明具有根据本发明的第二实施例的构造的临时土层支护装置的操作。

根据本发明的第二实施例的临时土层支护装置通过安装在角落(由支护墙510界定)的联结梁组550与横撑520之间的角落连接器600，适合于支撑通过支护墙510传输的土压。

同时，支护墙510上的土压由从联结梁组550传输的压缩力和从角落的横撑520传输的横向压力所支撑。每个角落连接器600的压缩梁620分散并传输从每个联结梁组550传输来的压力，并将其传输到横梁610和斜撑梁630。因此，该临时土层支护装置可以使用简单的结构提高承重能力。

通过每根横撑520传输的压力被传输到每根横梁610的端板，其中横梁与对应的横撑520进行表面接触。在每根横梁610与剪力键615接触的情况下，从每根横撑520传输的压缩力与通过每个联结梁组550传输到每根横梁610的压力的作用方向相反。因此，这些力可以彼此偏移和抵消，并且可以使用高张力的螺栓提供承重能力。

此外，刚性构件650焊接到每个角落连接器600(其采用宽幅工字梁)的腹板，因此提高刚性和承受压缩力的能力。此外，加强板插入横梁610和压缩梁620之间，因此可以提高承受从每个联结梁组550传输来的压缩力的能力。

实施例3

根据本发明的第三实施例的临时土层支护装置进一步包括角落连接结构，在执行建造地下结构的挖坑工作时，其成排地布置在每个角落，并在桁架结构中结为一体，适合于均匀地传输水平负荷，从而使用联结梁来获得承受弯曲负荷的足够能力。

参照图9至13，根据本发明的第三实施例的临时土层支护装置包括：联结梁1100，在执行建造地下结构的挖坑工作时，其倾斜地成排布置在每个角落，并且两端在支护墙1010上受到支撑；以及至少一个连接板1200，其使用耦合构件将相邻联结梁1100的上表面或下表面互连起来。

更具体地说，连接板1200具有矩形形状，并具有至少一个朝向纵向方向的刚性构件1210，以便抵抗垂直弯曲变形。

刚性构件1210结为一体地形成于连接板1200的一个边缘，或者通过焊接与连接板1200结为一体。刚性构件1210为带状或具有L形角。尽管附图中未示出，但连接板1200采用宽幅工字梁。

图13是说明图12修改后的正视图。连接板1200分别耦合到每根联结梁1100的上表面和下表面。根据特定现场的情形，优选地以堆叠排列的方式使用多个连接板1200。如果必要，可以省略刚性构件1210。

连接板1200导致以与桁架结构平行布置成排的联结梁1100，并旨在均匀地传输负荷而不会向一侧倾斜。

每根联结梁1100与横撑1020连接在一起，横撑的两端结为一体地耦合到支护墙1010。或者，每根联结梁1100的两端通过单独的结构与横撑1020连接在一起。

耦合构件旨在通过焊接或众所周知的紧固部件(例如使用螺栓1310和螺母1320)，将连接板1200和联结梁1100结为一体。当使用紧固部件时，每个联结梁1100和连接板1200具有大量的通孔1102和1202，分别用于紧固螺栓1310。螺栓1310穿过通孔1102和1202，然后由螺母1320固紧。

还未描述的参考编号“1150”是指承重梁，其沿横向方向承受联结梁1100。至少一根承重梁1150通过螺栓1310结为一体地紧固到每个联结梁1100的下表面，用来防止联结梁1100由于负荷而向上和/或向下弯曲。

以下将说明具有根据本发明的第三实施例的构造的临时土层支护装置的操作。

根据本发明的第三实施例的临时土层支护装置适合于互连多排联结梁1100，其在执行建造地下结构的挖坑工作时平行布置在每个角落，并使用矩形形状的连接板1200，以便将彼此隔开的联结梁1100连接到单个结构中，从而就从每端传输的负荷而言，联结梁具有统一的行为方式。因而，负荷均匀地传输到每根联结梁1100，并防止联结梁1100偏离或弯曲。

同时，连接板1200与每根联结梁1100的上表面和/或下表面进行表面接触，并且通孔1102和1202在垂直方向对齐。然后，螺栓1310穿过通孔1102和1202，并由螺母1320紧固。这样就完成了该临时土层支护装置的装配。

当装配完成时，联结梁1100在由支护墙界定的每个角落具有桁架结构。因此，联结梁1100以结为一体的方式对传输的负荷做出反应，从而具有针对水平弯曲负荷的足够抵抗力。

此外，从每个连接板1200的一个表面向往突出的刚性构件1210焊接到每个连接板1200，因此在传输每根联结梁1100的负荷时，联结梁1100可以抵抗向上的弯曲。

同时，当地下结构足够稳定，能够防止地面坍塌时，将拆卸并重用该临时土层支护装置。同时，通过松开螺栓1310和螺母1320，将连接板1200与每根联结梁1100分离。

连接板1200的大小各异，具体取决于成排的联结梁1100之间的间隔。因此，每个连接板1200不需要具有固定的大小。

Claims

1.一种临时土层支护装置，包括：

一组中间联结梁，其在地下挖坑工作期间横跨安装在矩形区域中的中间挖坑部分；以及

横撑，其结为一体地与中间联结梁的两端连接在一起，

其中中间联结梁组的中间具有预压千斤顶，并通过其每端左侧和右侧的第一和第二连接器与斜撑梁连接在一起，使其两端形成三角形支撑结构；

其中每个第一连接器插入中间联结梁组一侧与每根斜撑梁一端之间，并包括垂直梁，其连接到中间联结梁组；以及第一和第二支撑梁，其倾斜地连接到垂直梁一侧的两端，以便形成三角形形状。

2.如权利要求1所述的临时土层支护装置，其中每个第二连接器插入每根斜撑梁另一端与每根横撑之间，并包括横梁，其与每根横撑平行并与之表面接触；以及第一和第二连接梁，其倾斜地连接到横梁一侧的两端，以便形成三角形形状。

3.如权利要求2所述的临时土层支护装置，其中每个第二连接器与位于每根横撑上的剪力键进行表面接触。

4.一种临时土层支护装置，包括：

横撑，其结为一体地与中间联结梁的两端连接在一起，

进一步包括角落连接结构，该角落连接结构包括：

支护墙，其在地下挖坑工作期间以与挖坑部分平行的方式安装；

一组角落联结梁，其在挖坑工作期间在每个角落耦合到支护墙并支撑土压；以及

角落连接器，包括：

横梁，其耦合到每根横撑；

压缩梁，其倾斜地连接到横梁的一端并结为一体地连接到所述角落联结梁组的一端；以及

斜撑梁，其连接压缩梁的一端和横梁的另一端。

5.如权利要求4所述的临时土层支护装置，其中斜撑梁和压缩梁以彼此垂直的方式连接。

6.如权利要求4所述的临时土层支护装置，其中横梁和压缩梁具有加强板，其结为一体地耦合在横梁和压缩梁之间，以提供加固。

7.如权利要求4所述的临时土层支护装置，其中每根横撑在传输压缩力的位置包括与横梁接触的剪力键。

8.一种临时土层支护装置，包括：

横撑，其结为一体地与中间联结梁的两端连接在一起，

进一步包括角落连接结构，该角落连接结构包括：

角落联结梁，其按预定间隔成排地布置，以便在地下挖坑工作期间支撑每个角落；以及

至少一个连接板，其通过耦合构件结为一体地耦合到每根所述中间联结梁或角落联结梁的任一上表面和下表面，以便将所述中间联结梁或角落联结梁互连起来。

9.如权利要求8所述的临时土层支护装置，进一步包括至少一个刚性构件，其从连接板的一个表面沿纵向方向向外突出。

10.如权利要求8所述的临时土层支护装置，其中耦合构件包括：

多个通孔，其位于每根所述中间联结梁或角落联结梁和连接板上；

螺栓，其穿过通孔；以及

螺母，其旋在螺栓上。

11.如权利要求8所述的临时土层支护装置，其中连接板为四边形形状，数量为多个，并以堆叠方式排列。