CN101363224A - 移动式基坑支撑系统及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动式基坑支撑系统，其包括作为基坑围护结构的地下连续墙和若干钢支撑件，所述地下连续墙的内侧设置有若干组导向槽，每组导向槽由主导向槽和次导向槽构成，其自上而下地呈叶脉状分布，所述钢支撑件的两端设有能够在导向槽内滚动的导向轴承。由于本发明中的钢支撑件就位快捷、装卸方便和易于移位，因此应用本发明所述移动式基坑支撑系统及其施工方法进行基坑支撑的施工，实现了边开挖基坑边安装钢支撑件，能够及时快捷地对已挖成的基坑部分完成支护，从而避免了支护不及时所导致的基坑变形，同时简化了现有基坑施工的操作和工作量，达到了最佳支护效果，提高了施工效率，缩短了工期，降低了成本。

Description

移动式基坑支撑系统及施工方法

技术领域：

本发明涉及建筑基坑开挖施工中支护结构的支撑系统及方法，尤其涉及一种采用地下连续墙作为围护结构的移动式基坑支撑系统及其施工方法。

背景技术：

随着我国城市建设日新月异的发展，各大中城市中进行着越来越多的地下建设工程，诸如高层建筑的多层地下室、地下停车库、地下商场、地下民防工程等，由此产生了大量的基坑工程，典型的基坑工程是一个由地面向下开挖的地下空间。同时近年来，在北京、上海、广州、深圳等地，大量的地下轨道交通、越江隧道等地下工程日益增多，相应的地铁车站基坑，端头井等等其它类型的基坑也越来越多。

从地表面开挖基坑最简单的办法是放坡开挖，也就是直接由地面向下开挖，同时为了防止基坑四周的土方由于土层压力而向基坑中挤压、倾泻，一般由基坑地面向下开挖成斜坡，亦即使基坑纵截面成倒梯形。然而，常常由于场地的局限性而导致没有足够的空间用以安全放坡，因而不得不采用附加支护结构的开挖方式，以保证工程的顺利进行，此外，当基坑挖掘通过含水层或者深基坑开挖时，也必须采用附加支护结构的基坑开挖施工方法。

基坑支护结构一般分为围护结构和支撑系统。围绕在基坑四周垂直的维护结构的主要作用是直接阻挡基坑四周的土方和地下水，并将其压力传递到支撑系统。目前，最为常见的围护结构是地下连续墙，即在工程开挖基坑前，先用挖槽机械在泥浆护壁的情况下开挖沟槽，将预先加工好的地下连续墙钢筋笼吊入充满泥浆的沟槽内，然后用导管自沟槽底部向上浇注混凝土，随着混凝土浇筑，泥浆被逐渐排除，最终形成钢筋混凝土的地下连续墙。当进行基坑开挖时，地下连续墙就起到围护的作用，阻挡基坑四周土方和地下水的挤压、倾泻。

由支撑件、立柱等组成的支撑系统的主要作用是支撑围护结构并承受土压力和水压力。现有的支撑系统按照材料主要分为现浇钢筋混凝土支撑和钢支撑。现浇钢筋混凝土支撑系统整体刚度高、变形小、安全可靠，但其主要缺点在于施工周期长、拆除困难、材料重复利用率低。为了尽可能减少拆除工作和材料浪费，符合建筑标准化、机械化的发展方向，在条件许可的情况下，工程多采用钢支撑进行基坑支护施工，钢支撑具有安装后可拆卸、支撑可多次重复利用的优点。

钢支撑系统的主要构成可参阅图1，图中基坑围护结构的地下连续墙1受到钢支撑件3的支撑以承受土压力和水压力。然而现有的钢支撑系统的主要问题在于，由于支撑件拼装时间长，需要吊车和一定数量的工人配套施工，因此很难同时施工安装多根钢支撑件，所以现场安装整个支撑系统需要花费较多的时间，由此不能对已经挖成的基坑及时进行支护，从而造成完成支护时间过长所导致的基坑变形过大和基坑周围底层变形过大等问题；此外，现有的固定结构的钢支撑系统一旦安装到位就难以移位，无法配合基坑开挖进度和基坑强度实际支撑的需要。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是克服现有钢支撑系统安装时间过长，在基坑开挖过程中不能对已经挖成的基坑及时进行支护，以及一旦钢支撑件安装到位就难以移位的缺陷，提供一种移动式基坑支撑系统及其施工方法，实现边开挖基坑边就位安装钢支撑件，及时快捷地对已挖成的基坑部分完成支护，从而避免支护不及时所导致的基坑变形，同时达到装卸方便、易于移位、便于与基坑开挖进度配合和满足基坑强度支撑实际需要的目的。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案如下：

一种移动式基坑支撑系统，包括作为基坑围护结构的地下连续墙和若干钢支撑件，所述地下连续墙的内侧设置有若干组导向槽，每组导向槽由主导向槽和次导向槽构成，其自上而下地呈叶脉状分布，所述钢支撑件的两端设有能够在导向槽内滚动的导向轴承。

本发明所述的移动式基坑支撑系统还包括有用于引导所述导向轴承运动的导向机构、用以吊装所述钢支撑件的卷扬机和滑轮支架，该导向机构可拆卸地设置于主导向槽与次导向槽的交叉处，其包括有导向板和固定架，该固定架可拆卸地固定于主导向槽与次导向槽的交叉处，该导向板铰接于固定架上，该卷扬机和滑轮支架设置于所述地下连续墙两侧的外周边。

一种移动式基坑支撑的施工方法，其按照下列步骤进行基坑支撑施工：

(1)在作为基坑围护结构的地下连续墙施工过程中，将分段可拼接的轨道通过螺栓连接固定在地下连续墙钢筋笼的一侧上，该轨道分成若干组，每组自上而下地呈叶脉状分布；

(2)将地下连续墙钢筋笼吊入预先挖掘好的地下连续墙沟槽中，钢筋笼带有轨道的一侧面向地下连续墙的内侧；

(3)用混凝土浇筑地下连续墙，形成基坑的围护结构，由此各组轨道被浇筑镶嵌在地下连续墙的内侧表面上；

(4)将两端设有导向轴承的钢支撑件、卷扬机及滑轮支架安装在地下连续墙两侧的外周边；

(5)在地下连续墙包围的范围内逐段开挖基坑，随之地下连续墙上的轨道逐段露出；

(6)待基坑开挖至钢支撑件安装设计标高时，卸下螺栓并分段拉除轨道，从而在地下连续墙的内侧形成若干组导向槽，每组导向槽由主导向槽和次导向槽构成，其自上而下地呈叶脉状分布；

(7)通过卷扬机和滑轮支架将钢支撑件吊起，使该钢支撑件两端的导向轴承分别进入相对地下连续墙内侧上的导向槽内，随后沿导向槽将钢支撑件吊放到预定位置，并且施加预应力完成钢支撑件安装；

(8)重复步骤(5)～(7)，以进行下一段基坑开挖和钢支撑件安装，直至完成整个基坑开挖和全部钢支撑件安装。

上述移动式基坑支撑的施工方法，可以在所述施工步骤(1)与(2)之间增加下述施工步骤：

(1-1)在轨道内部设置填充材料；

在所述施工步骤(5)与(6)之间增加下述施工步骤：

(5-1)将露出开挖面的轨道道槽内的填充材料取出，该填充材料为泡沫塑料或者软木料；

在所述施工步骤(6)与(7)之间增加下述施工步骤：

(6-1)在主导向槽与次导向槽的交叉处，通过螺栓固定用于引导所述钢支撑件的导向轴承运动的导向机构。

与现有钢支撑系统相比较，本发明所述移动式基坑支撑系统通过预先在地下连续墙上设置的导向槽，引导具有导向轴承的钢支撑件及时就位安装，因而具有就位快捷、安装拆卸方便和能够移位的优点，从而能够达到下述有益效果：

(1)更有效地配合基坑开挖进度，做到边开挖基坑边就位安装钢支撑件，在第一时间内及时地对已开挖区域的基坑围护结构进行有效的支护，因此避免了支护不及时所导致的基坑变形，这对地质状况为软土层的工程尤其显示出其优越性。

(2)简化现场安装支撑的步骤，导向槽和导向轴承构成的导向结构的应用使得支撑安装更加方便快捷，有效地简化了现有基坑钢支撑系统的施工及操作过程，大大提高了支撑系统的施工效率，有效缩短了完成钢支撑系统和基坑开挖施工的工期。

(3)由于钢支撑件就位快捷、拆装方便，所以克服了现有固定结构钢支撑系统中钢支撑件难以移位的缺陷，实现了能够从现场基坑围护结构的受力状况出发，根据强度支撑的实际需要调整各钢支撑件的位置，从而达到最佳的支护效果，此外还可以依据基坑开挖位置的需要灵活地安排钢支撑件的位置。

总之，应用本发明所述移动式基坑支撑系统及其施工方法进行基坑支撑的施工，避免了支护不及时所导致的基坑变形，简化了现有基坑施工的操作和工作量，达到了最佳的支护效果，方便了施工，提高了施工效率，缩短了工期，降低了成本。

附图说明：

图1为本发明的结构俯视图。

图2为本发明的结构立面示意图。

图3为本发明钢支撑件的端面示意图。

图4为本发明钢支撑件的导向轴承受引导进入地下连续墙导向槽的状态示意图。

图5为本发明导向机构的结构示意图。

图6为本发明施工方法中地下连续墙钢筋笼的构筑示意图。

具体实施方式：

现结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

首先请结合参阅图1和图2本发明的结构示意图，图示移动式基坑支撑系统包括作为基坑围护结构的地下连续墙1、若干钢支撑件3、用于引导钢支撑件3的导向机构7、用以吊装钢支撑件3的卷扬机4和滑轮支架5。

所述地下连续墙1朝向基坑的内侧设置有若干组导向槽6，该导向槽6的截面形状为矩形槽；每组导向槽6由一主导向槽61和若干次导向槽62构成；该主导向槽61沿竖直方向设置，该若干次导向槽62分置于主导向槽61的两侧，其自主导向槽61起向两侧下方伸展，自上而下地呈叶脉状分布，次导向槽62与主导向槽61之间呈45°的倾角；该导向槽6的首末端位于基坑地下连续墙1上预定的设计标高处。

所述钢支撑件3为杆状的钢结构件，其横向地支撑于基坑两相对地下连续墙1之间，以抵消基坑围护结构受到的水土压力。再请参阅图3，该钢支撑件3的两端设有导向轴承31，该导向轴承31绕钢支撑件3的轴线转动，其能够插入上述导向槽6中，并在导向槽6内滚动。

所述卷扬机4和滑轮支架5设置于所述地下连续墙1两侧的外周边(见图1)，每一卷扬机4和一滑轮支架5成一组，该滑轮支架5的滑轮正对着地下连续墙1上的主导向槽61，且在两列次导向槽62之间。该卷扬机4是移动吊放钢支撑件3的主要设备，其运用钢缆通过滑轮支架5的滑轮，将钢支撑件3从两端吊起，使导向轴承31分别进入相对地下连续墙1内侧上的主导向槽61内，进而引导钢支撑件3由导向槽6吊放到预定位置(见图4和图2)。

再请参阅图5，所述导向机构7可拆卸地设置于主导向槽61与次导向槽62的交叉处，其分为上、下两部分，包括有导向板71和固定架72。该固定架72为一三角形钢结构件，其通过螺栓8与地下连续墙1连接固定，因而可拆卸。该导向板71为一板状件，其通过轴销73铰接于固定架72上，因而能够绕轴销73摆动；当导向板71摆至一侧位置时，其堵塞一条次导向槽62而连通主导向槽61与另一条次导向槽62，当导向板71摆至另一侧位置时，其堵塞另一条次导向槽62而连通主导向槽61与原次导向槽62；通过导向板71的摆动，主导向槽61能够选择性地一次与一条次导向槽62相通，从而实现将钢支撑件3由主导向槽61引导至某次导向槽62内预定的位置上。

下面结合附图说明运用上述本发明的移动式基坑支撑系统进行施工的方法，该施工过程依次按照下列步骤进行：

(1)在作为基坑围护结构的地下连续墙1的施工过程中，首先将分段的可拼接的轨道2按照导向槽6在地下连续墙1上预定的分布位置，通过螺栓11连接固定在地下连续墙钢筋笼10的一侧上。

请参阅图6，该轨道2分成若干组(图示为一组)，每组轨道2包括有若干主轨道21和若干次轨道22。该若干主轨道21沿竖直方向设置，并分段拼接通过螺栓11固定在地下连续墙钢筋笼10上；该若干次轨道22分置于主轨道21的两侧且与之相接，其呈45°倾角向两侧下方伸展，自上而下地呈叶脉状分布，同样分段拼接地通过螺栓11固定在地下连续墙钢筋笼10上。也就是说，轨道2在地下连续墙钢筋笼10上的位置分布状况与导向槽6在地下连续墙1上预定的位置分布完全一致，从而能够在浇筑后形成预定分布的导向槽6。

该轨道2的外形与要浇筑成型的导向槽6的内形相同，截面形状也是矩形，其采用槽钢或者带翼缘的槽钢，具体型号根据基坑设计要求来选择。在本实施例中，轨道2采用32a、32b或32c的槽钢，轨道内部净空尺寸要大于200mm×200mm，长度方向单边预留20mm。

(1-1)在轨道2的道槽内部设置填充材料，以防止浇注的混凝土进入轨道内，该填充材料可采用软木料或者泡沫塑料，如聚丙乙烯。

(2)将表面安装了轨道2的地下连续墙钢筋笼10吊入预先挖掘好的地下连续墙1的沟槽中，钢筋笼10带有轨道2的一侧应面向地下连续墙1的内侧。

(3)钢筋笼10吊放就位后，用混凝土浇筑地下连续墙1，形成基坑的围护结构，由此各组轨道2被浇筑镶嵌在地下连续墙1的内侧表面上。

(4)事先在地面上将两端设有导向轴承31的钢支撑件3拼接完毕，并由行车或吊车吊放至轨道2的端部附近，同时将卷扬机4及与滑轮支架5安装在地下连续墙1两侧的外周边，每一滑轮支架5的滑轮正对着地下连续墙1的主导向槽61的位置。

(5)在地下连续墙1包围的范围内逐段开挖基坑，随着基坑的不断开挖，地下连续墙1上的轨道2逐段露出(参见图2)。

(5-1)将露出开挖面的轨道2道槽内的填充材料取出，露出一段轨道2，就及时取出一段填充材料。

(6)参阅图2，待基坑开挖至钢支撑件3安装的设计标高时，卸下轨道2与钢筋笼10的连接螺栓11并分段拉除轨道2，轨道2拉除后会在地下连续墙1上留下凹槽，从而在地下连续墙1的内侧形成若干组导向槽6，每组导向槽由主导向槽61和次导向槽62构成，该主导向槽61由拉除主轨道21而形成，该次导向槽62由拉除次轨道22而形成，主导向槽61和次导向槽62自上而下地呈叶脉状分布。卸下的各段轨道2可以再次利用。

(6-1)在主导向槽61与次导向槽62的交叉处，通过螺栓8固定导向机构7(参见图5)，以用于引导钢支撑件3的导向轴承31的运动。

(7)通过卷扬机4和滑轮支架5将钢支撑件3吊起，使该钢支撑件3两端的导向轴承31分别进入相对地下连续墙1内侧上的导向槽6内，在确保安全和尽可能小地影响基坑开挖的前提下，整根钢支撑件3采用两端同步吊放的方式吊移。

随后沿导向槽6将钢支撑件3吊放下移，吊放过程中尽可能地保持钢支撑件3下移的平稳和水平，应避免钢支撑件3由于一端下移过快或过慢而发生倾斜甚至滑出导向槽6。当钢支撑件3沿竖直的主导向槽61吊放下移至主轨道21与次轨道22的相交位置时，导向轴承31会沿导向板71的表面下滑至某一侧的次导向槽62内，从而钢支撑件3就在导向机构7的引导下，依靠自重沿次导向槽62下移至预定的设计支撑位置，然后施加预应力完成该钢支撑件3的安装。

完成一侧钢支撑件3的安装后，导向机构7的导向板71能够摆向另外一侧，以便将另一钢支撑件3引导至另一侧的次导向槽62内。当该分支处次导向槽62内的钢支撑件3均完成安装后，该导向机构7就能够拆除并移装至另一主轨道21与次轨道22的相交处使用。

(8)继续基坑开挖施工，重复上述步骤(5)～(7)，以进行下一段基坑开挖和钢支撑件3安装，直至完成整个基坑开挖和全部钢支撑件3的安装，即整个基坑支撑系统的施工。

由于钢支撑件3的拆装、移位都很方便，因此施工人员能够从现场基坑围护结构的受力状况出发，根据强度支撑和基坑开挖的实际需要调整各钢支撑件的位置，从而达到最佳的支护效果。

综上所述，采用本发明所述的移动式基坑支撑系统及其方法进行施工，可以简化现有基坑施工的工艺过程和工作量，使现在的基坑施工操作及其管理更加简捷化、高效化和安全化，从而更进一步提高隧道施工的自动化水平和科技含量，并极大地提高施工效率，增强企业竞争力。

Claims (8)

1.一种移动式基坑支撑系统，包括作为基坑围护结构的地下连续墙和若干钢支撑件，其特征在于：所述地下连续墙的内侧设置有若干组导向槽，每组导向槽由主导向槽和次导向槽构成，其自上而下地呈叶脉状分布，所述钢支撑件的两端设有能够在导向槽内滚动的导向轴承。

2.根据权利要求1所述的移动式基坑支撑系统，其特征在于：所述支撑系统还包括有用于引导所述导向轴承运动的导向机构，其可拆卸地设置于主导向槽与次导向槽的交叉处。

3.根据权利要求2所述的移动式基坑支撑系统，其特征在于：所述导向机构包括有导向板和固定架，该固定架可拆卸地固定于主导向槽与次导向槽的交叉处，该导向板铰接于固定架上。

4.根据权利要求1所述的移动式基坑支撑系统，其特征在于：所述支撑系统还包括有用以吊装所述钢支撑件的卷扬机和滑轮支架，该卷扬机和滑轮支架设置于所述地下连续墙两侧的外周边。

5.一种移动式基坑支撑的施工方法，其特征在于：按照下列步骤进行基坑支撑施工：

(1)在作为基坑围护结构的地下连续墙施工过程中，将分段可拼接的轨道通过螺栓连接固定在地下连续墙钢筋笼的一侧上，该轨道分成若干组，每组自上而下地呈叶脉状分布；

(2)将地下连续墙钢筋笼吊入预先挖掘好的地下连续墙沟槽中，钢筋笼带有轨道的一侧面向地下连续墙的内侧；

(3)用混凝土浇筑地下连续墙，形成基坑的围护结构，由此各组轨道被浇筑镶嵌在地下连续墙的内侧表面上；

(4)将两端设有导向轴承的钢支撑件、卷扬机及滑轮支架安装在地下连续墙两侧的外周边；

(5)在地下连续墙包围的范围内逐段开挖基坑，随之地下连续墙上的轨道逐段露出；

(6)待基坑开挖至钢支撑件安装设计标高时，卸下螺栓并分段拉除轨道，从而在地下连续墙的内侧形成若干组导向槽，每组导向槽由主导向槽和次导向槽构成，其自上而下地呈叶脉状分布；

(7)通过卷扬机和滑轮支架将钢支撑件吊起，使该钢支撑件两端的导向轴承分别进入相对地下连续墙内侧上的导向槽内，随后沿导向槽将钢支撑件吊放到预定位置，并且施加预应力完成钢支撑件安装；

(8)重复步骤(5)～(7)，以进行下一段基坑开挖和钢支撑件安装，直至完成整个基坑开挖和全部钢支撑件安装。

6.根据权利要求5所述的移动式基坑支撑的施工方法，其特征在于：在所述施工步骤(1)与(2)之间增加下述施工步骤：

(1-1)在轨道内部设置填充材料；

在所述施工步骤(5)与(6)之间增加下述施工步骤：

(5-1)将露出开挖面的轨道道槽内的填充材料取出。

7.根据权利要求6所述的移动式基坑支撑的施工方法，其特征在于：所述填充材料为泡沫塑料或者软木料。

8.根据权利要求5所述的移动式基坑支撑的施工方法，其特征在于：在所述施工步骤(6)与(7)之间增加下述施工步骤：

(6-1)在主导向槽与次导向槽的交叉处，通过螺栓固定用于引导所述钢支撑件的导向轴承运动的导向机构。

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