CN102995643A - 一种地下空间钢桁架基坑支护结构及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

一种地下空间钢桁架基坑支护结构及其施工方法，涉及一种地下空间钢桁架基坑支护结构，属于岩土工程技术领域。本发明在基坑上设置同时用于基坑挡土、止水的钢板桩，钢板桩的同一侧依次布置用于基坑挡土的第一H型钢、第二H型钢，钢板桩与第一H型钢之间通过桁架结构连接，第一H型钢与第二H型钢之间通过桁架结构连接。本发明实现了结构刚度大、兼有挡土止水功能、可循环利用、不需要设置内撑、适用于开挖深度较深面积大的目的。

Description

一种地下空间钢桁架基坑支护结构及其施工方法
 
技术领域
本发明涉及一种地下空间钢桁架基坑支护结构，属于岩土工程技术领域。
 
背景技术
基坑开挖较深、面积大时，常采用桩加内支撑或者双排桩基坑支护型式。桩加内支撑体系基坑支护型式，支护桩桩顶设置圈梁，整体刚度好，结合内支撑体系应用，控制变形能力较好。但该种支护型式施工工期长，工程造价高且不利于土方开挖。
双排桩支护型式是指在地基土中设置两排平行桩，前后两排桩桩体呈矩形或梅花形布置，在两排桩顶用钢性冠梁连接，沿坑壁平行方向，形成门字形空间结构，这种结构具有较大的侧向刚度，可以有效的限制基坑变形。一般情况下，两排支护桩呈悬臂式，具有更大的施工空间, 挖土方便。这种支护型式适用于开挖深度不超过9m的基坑，但这种型式仅依靠桩顶连接，不能充分发挥后排桩的作用。
H型钢是一种截面面积分配比较优化、强重比合理的经济断面高效型材，因其断面与英文字母“H”相同而得名。由于H型钢的各个部位均以直角排布，因此H型钢在各个方向上都具有抗弯能力强、施工简单、节约成本和结构重量轻等优点，目前基坑工程中主要用于SMW工法桩中。H型钢本身没有锁扣，用于基坑工程仅能挡土，不能止水。
 
发明内容
本发明目的是提供一种结构刚度大、兼有挡土止水功能、可循环利用、不需要设置内撑、适用于开挖深度较深面积大的基坑的地下空间钢桁架基坑支护结构。
一种地下空间钢桁架基坑支护结构，基坑上设置同时用于基坑挡土、止水的钢板桩，钢板桩的同一侧依次布置用于基坑挡土的第一H型钢、第二H型钢，钢板桩与第一H型钢之间通过桁架结构连接，第一H型钢与第二H型钢之间通过桁架结构连接。
本发明的桁架结构包括钢牛腿、钢围檩、钢连梁，钢连梁的两端分别布置钢围檩，钢围檩与钢板桩、第一H型钢、第二H型钢的结合部布置钢牛腿。
本发明钢板桩的上端与第一H型钢的上端通过钢连杆连接，第一H型钢的上端与第二H型钢的上端之间通过钢连杆连接。
基于地下空间钢桁架基坑支护结构的施工方法，包括如下步骤：
第一步：确定钢板桩的型号及桩长；确定第一H型钢、第二H型钢的型号、桩长，确定第一H型钢、第二H型钢之间的桩间距；
第二步：在基坑上施工钢板桩、第一H型钢、第二H型钢；
第三步：土方开挖至第一层围檩坑底，在钢板桩、第一H型钢之间架设第一层桁架结构；
第四步：土方开挖至第二层围檩坑底，钢板桩、第一H型钢之间架设第二层桁架结构，第一H型钢、第二H型钢之间架设第二层桁架结构；
第五步：土方开挖至基坑底，对基坑坑底进行清理、整平，浇筑垫层及基坑底板至第一H型钢边，同时拆除第二H型钢及第一H型钢、第二H型钢之间的连接，施工地下主体结构；
第六步：回填侧壁土方至第二层围檩坑底，拆除第二层桁架结构；
第七步：回填侧壁土方至第一层围檩坑底，拆除第一层桁架结构，拔出第一H型钢；
第八步：回填侧壁土方地面，拆除钢板桩。
本发明采用上述技术方案，与现有技术相比具有如下优点：
本发明提供的地下空间钢桁架基坑支护结构，钢板桩具有施工快捷，基坑施工结束后钢板桩可拔除，循环利用，经济性较好等特点。但由于钢板桩抗侧刚度相对较小，变形较大。在周边环境要求较高和挖深较大的基坑工程中应该较少。
地下空间钢桁架基坑支护结构兼有挡土止水功能、空间桁架结构，刚度大，变形小，不需要设置内支撑，挖土方便，可循环利用，适用于基坑面积大，挖深深的基坑，可以充分发挥钢板桩、H型钢的优点。
 
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图；
图2是本发明在基坑上施工钢板桩、第一H型钢、第二H型钢的示意图。
图3是本发明架设第一层桁架结构的示意图。
图4是本发明架设第二层桁架结构的示意图。
图5是本发明对基坑坑底进行清理、整平的示意图。
图6是本发明施工基坑底板的示意图。
图7是本发明拆除第二H型钢的示意图。
图8是本发明回填侧壁土方、施工地下主体结构的示意图。
图9是本发明拆除第二层桁架结构的示意图。
图10是本发明钢板桩、第一H型钢之间回填侧壁土方的示意图。
图11是本发明拆除第一层桁架结构的示意图。
图12是本发明回填侧壁土方地面的示意图
图13是本发明拆除钢板桩的示意图。
 
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：
如图1-13所示，一种地下空间钢桁架基坑支护结构，其特征在于基坑上设置同时用于基坑挡土、止水的钢板桩1，钢板桩1的同一侧依次布置用于基坑挡土的第一H型钢2、第二H型钢3，钢板桩1与第一H型钢2之间通过桁架结构连接，第一H型钢2与第二H型钢3之间通过桁架结构连接。
如图2所示，本发明的桁架结构包括钢牛腿4、钢围檩5、钢连梁6，钢连梁6的两端分别布置钢围檩5，钢围檩5与钢板桩1、第一H型钢2、第二H型钢3的结合部布置钢牛腿4。
如图2所示，本发明钢板桩1的上端与第一H型钢2的上端通过钢连杆7连接，第一H型钢2的上端与第二H型钢3的上端之间通过钢连杆7连接。
如图2-13所示，基于本发明地下空间钢桁架基坑支护结构的施工方法，包括如下步骤：
第一步：确定钢板桩1的型号及桩长；确定第一H型钢2、第二H型钢3的型号、桩长，确定第一H型钢2、第二H型钢3之间的桩间距；
第二步：在基坑上施工钢板桩1、第一H型钢2、第二H型钢3；
第三步：土方开挖至第一层围檩坑底，在钢板桩1、第一H型钢2之间架设第一层桁架结构；
第四步：土方开挖至第二层围檩坑底，钢板桩1、第一H型钢2之间架设第二层桁架结构，第一H型钢2、第二H型钢3之间架设第二层桁架结构；
第五步：土方开挖至基坑底，对基坑坑底进行清理、整平，浇筑垫层及基坑底板至第一H型钢2边，同时拆除第二H型钢3及第一H型钢2、第二H型钢3之间的连接，施工地下主体结构；
第六步：回填侧壁土方至第二层围檩坑底，拆除第二层桁架结构；
第七步：回填侧壁土方至第一层围檩坑底，拆除第一层桁架结构，拔出第一H型钢2；
第八步：回填侧壁土方地面，拆除钢板桩1。
如图2-13所示，本发明地下空间钢桁架基坑支护结构的施工方法，包括如下步骤：
第一步：确定钢板桩1的型号及桩长；确定第一H型钢2、第二H型钢3的型号、桩长，确定第一H型钢2、第二H型钢3之间的桩间距；
第二步：在基坑上施工钢板桩1、第一H型钢2、第二H型钢3；
第三步：土方开挖至第一层围檩坑底，在钢板桩1、第一H型钢2之间架设第一层桁架结构，钢板桩1的上端与第一H型钢2的上端之间连接钢连杆7；
第四步：土方开挖至第二层围檩坑底，钢板桩1、第一H型钢2之间架设第二层桁架结构，第一H型钢2、第二H型钢3之间架设第二层桁架结构，第一H型钢2的上端与第二H型钢3的上端之间连接钢连杆7；
第五步：土方开挖至基坑底，对基坑坑底进行清理、整平，浇筑垫层及基坑底板至第一H型钢2边，同时拆除第二H型钢3及第一H型钢2、第二H型钢3之间的连接，施工地下主体结构；
第六步：回填侧壁土方至第二层围檩坑底，拆除第二层桁架结构；
第七步：回填侧壁土方至第一层围檩坑底，拆除第一层桁架结构，拔出第一H型钢2；
第八步：回填侧壁土方地面，拆除钢板桩1。
本发明由一排钢板桩和两排H型钢组成的地下空间钢桁架基坑支护结构，该支护结构兼有挡土、止水功能，前后三排桩通过桁架结构共同工作，空间桁架结构刚度大，抵抗变形能力强，不需要设置内支撑，挖土方便，适用于基坑面积大，挖深深的基坑。地下室施工完成后，钢结构均可以回收。

Claims (5)

1.一种地下空间钢桁架基坑支护结构，其特征在于基坑上设置同时用于基坑挡土、止水的钢板桩（1），钢板桩（1）的同一侧依次布置用于基坑挡土的第一H型钢（2）、第二H型钢（3），钢板桩（1）与第一H型钢（2）之间通过桁架结构连接，第一H型钢（2）与第二H型钢（3）之间通过桁架结构连接。
2.根据权利要求1所述的地下空间钢桁架基坑支护结构，其特征在于上述桁架结构包括钢牛腿（4）、钢围檩（5）、钢连梁（6），钢连梁（6）的两端分别布置钢围檩（5），钢围檩（5）与钢板桩（1）、第一H型钢（2）、第二H型钢（3）的结合部布置钢牛腿（4）。
3.根据权利要求1所述的地下空间钢桁架基坑支护结构，其特征在于上述钢板桩（1）的上端与第一H型钢（2）的上端通过钢连杆（7）连接，第一H型钢（2）的上端与第二H型钢（3）的上端之间通过钢连杆（7）连接。
4.基于权利要求1或2所述的地下空间钢桁架基坑支护结构的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步：确定钢板桩（1）的型号及桩长；确定第一H型钢（2）、第二H型钢（3）的型号、桩长，确定第一H型钢（2）、第二H型钢（3）之间的桩间距；
第二步：在基坑上施工钢板桩（1）、第一H型钢（2）、第二H型钢（3）；
第三步：土方开挖至第一层围檩坑底，在钢板桩（1）、第一H型钢（2）之间架设第一层桁架结构；
第四步：土方开挖至第二层围檩坑底，钢板桩（1）、第一H型钢（2）之间架设第二层桁架结构，第一H型钢（2）、第二H型钢（3）之间架设第二层桁架结构；
第五步：土方开挖至基坑底，对基坑坑底进行清理、整平，浇筑垫层及基坑底板至第一H型钢（2）边，同时拆除第二H型钢（3）及第一H型钢（2）、第二H型钢（3）之间的连接，施工地下主体结构；
第六步：回填侧壁土方至第二层围檩坑底，拆除第二层桁架结构；
第七步：回填侧壁土方至第一层围檩坑底，拆除第一层桁架结构，拔出第一H型钢（2）；
第八步：回填侧壁土方地面，拆除钢板桩（1）。
5.根据权利要求3所述的地下空间钢桁架基坑支护结构的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步：确定钢板桩（1）的型号及桩长；确定第一H型钢（2）、第二H型钢（3）的型号、桩长，确定第一H型钢（2）、第二H型钢（3）之间的桩间距；
第二步：在基坑上施工钢板桩（1）、第一H型钢（2）、第二H型钢（3）；
第三步：土方开挖至第一层围檩坑底，在钢板桩（1）、第一H型钢（2）之间架设第一层桁架结构，钢板桩（1）的上端与第一H型钢（2）的上端之间连接钢连杆（7）；
第四步：土方开挖至第二层围檩坑底，钢板桩（1）、第一H型钢（2）之间架设第二层桁架结构，第一H型钢（2）、第二H型钢（3）之间架设第二层桁架结构，第一H型钢（2）的上端与第二H型钢（3）的上端之间连接钢连杆（7）；
第五步：土方开挖至基坑底，对基坑坑底进行清理、整平，浇筑垫层及基坑底板至第一H型钢（2）边，同时拆除第二H型钢（3）及第一H型钢（2）、第二H型钢（3）之间的连接，施工地下主体结构；
第六步：回填侧壁土方至第二层围檩坑底，拆除第二层桁架结构；
第七步：回填侧壁土方至第一层围檩坑底，拆除第一层桁架结构，拔出第一H型钢（2）；
第八步：回填侧壁土方地面，拆除钢板桩（1）。
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