CN105908755A - 一种采用钢管临时支柱的深基坑支护结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及深基坑支护系统结构领域，具体地指一种采用钢管临时支柱的深基坑支护结构。包括钢管立柱和固定在钢管立柱外侧以其轴线为中心呈发散状分布的支撑梁，钢管立柱上端穿过支撑梁，钢管立柱外壁沿钢管立柱的轴线方向间隔套设有上支撑板和下支撑板，上支撑板和下支撑板焊接在钢管立柱的外侧，上支撑板和下支撑板的上、下端面上焊接有多根第一钢筋条,第一钢筋条伸入到被钢管立柱支护的支撑梁内；上、下支撑板上浇筑有与支撑梁连接为一体的节点砼柱。本发明结构简单、操作方便，节点结构强度高，能够有效的传递轴向压力至钢管立柱上，有效的保证了基坑施工和路面交通的畅通，具有极大的推广价值。

Description

一种采用钢管临时支柱的深基坑支护结构

技术领域

本发明涉及深基坑支护系统结构领域，具体地指一种采用钢管临时支柱的深基坑支护结构。

背景技术

在繁华闹市区修建超深地铁车站(或其他市政地下工程)时，由于受基坑深度、地下水和周边建筑物影响，常采用2道甚至2道以上的混凝土支撑，同时还可能受地面交通制约而采用半盖挖施工(即基坑半边露天开挖，另一边架设临时路面供城市交通车辆通行，此时由于临时路面上荷载大，临时立柱(兼路面板支撑柱)常采用承载力更大、整体性和稳定性更好的钢管立柱。

但钢管立柱与混凝土构件交叉节点设计复杂、施工困难，尤其是钢管与混凝土支撑梁、连续梁之间的交叉点节点更加复杂。采用两道以上混凝土支撑的基坑，处于顶层的支撑结构位于钢管立柱的顶端，支撑梁连续贯通而不受立柱影响，临时路面上的荷载及支撑自重等竖向作用力也很容易传递到钢管立柱上，这样的节点结构极为简单，安装也很方便。但是对于下一层的节点结构，由于支撑结构只能与钢管立柱的侧壁连接，支撑轴力只能通过钢管立柱侧壁上的节点结构传递轴向作用力，现有施工中，下层节点传递的支撑轴力很大，可达几百吨到上千吨，如此大的轴力通过交叉节点传递到钢管立柱上，同时混凝土支撑本身的自重较大，加之施工误差引起荷载等，这样就会导致钢管立柱与混凝土支撑梁、纵向连梁的相交节点受力变得复杂，一旦设计不合理就容易造成节点断裂垮塌。另一方面砼支撑的受力钢筋配置较多，如果直接在钢管立柱上开孔安装钢筋就容易造成钢管立柱结构稳定性变差。钢管立柱与多个混凝土支撑梁与钢管立柱之间的交叉节点构造复杂不便施工。

如专利号为“CN104499490A”的名为“一种大跨度钢支撑多向连接件及大跨度深基坑支护施工方法”的中国发明专利介绍了一种钢立柱支护结构，该结构包括钢立柱，钢立柱上套有环形的钢套，钢套上开设有多个螺孔，钢立柱上设置有对应的螺孔结构，通过螺栓将钢套固定在钢立柱上，钢套上安装有多个方向的呈发散状的钢支撑，通过这种支撑结构形成支护结构。实际上，该发明专利中需要在钢立柱上钻孔形成与钢套连接的螺孔结构，一方面这种连接构造不适用壁厚相对较小的钢管立柱，这样会削弱立柱的结构强度，当受到的轴向力很大时，可能造成钢立柱的损坏，同时该专利也不适用于立柱与多个钢筋混凝土支撑构件的连接；另外使用螺栓或是螺杆结构固定钢套和钢立柱并不是很稳定，实际应用时，螺栓可能会受到轴向压力而变形出现安全事故。如果要制作混凝土支撑梁，单单使用钢支撑作为混凝土钢筋条也难以达到稳定的效果。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术中提到的现有技术中需要在钢管立柱上钻孔连接混凝土支撑梁导致钢管立柱的结构性变差的问题，提供一种采用钢管临时支柱的深基坑支护结构。

本发明的技术方案为：一种采用钢管临时支柱的深基坑支护结构，包括竖立在深基坑中的钢管立柱和固定在钢管立柱外侧以其轴线为中心呈发散状分布的支撑梁；钢管立柱上端穿过支撑梁，其特征在于：所述的钢管立柱外壁沿钢管立柱的轴线方向间隔套设有上支撑板和下支撑板，上支撑板和下支撑板焊接在钢管立柱的外侧，上支撑板和下支撑板的上、下端面上焊接有多根第一钢筋条,第一钢筋条伸入到被钢管立柱支护的支撑梁内；上、下支撑板上浇筑有与支撑梁连接为一体的节点砼柱。

进一步的所述的上支撑板和下支撑板之间设置有多块竖板，多块竖板以钢管立柱的轴线为中心呈发散状分布，竖板上、下两端分别焊接在上支撑板和下支撑板上，竖板的侧部焊接在上、下支撑板之间的钢管立柱的外壁。

进一步的所述的竖板包括第一竖板和第二竖板，第一竖板的水平横向宽度小于第二竖板的水平横向宽度，第一竖板和第二竖板交错间隔排布，第一竖板外侧端部焊接有多圈环形的第四钢筋条，第二竖板上开设有第四钢筋条穿过的缺槽，第四钢筋条穿过缺槽环绕在第一竖板外侧将第一竖板和第二竖板捆扎成整体结构。

进一步的上、下支撑板之间的钢管立柱外壁上套设有与上、下支撑板平行的中支撑板，竖板与中支撑板对应的位置上设有卡接中支撑板的穿过槽，中支撑板穿过穿过槽焊接在钢管立柱的外壁。

进一步的下支撑板的下端面上焊接有多块肋板；所述的肋板以钢管立柱的轴线为中心呈发散状分布，肋板的上端焊接在下支撑板的下端面上，肋板侧部焊接在钢管立柱外壁。

进一步的上支撑板的上端面和下支撑板的下端面上焊接有多圈环形的第二钢筋条；所述的第二钢筋条以钢管立柱的轴线为中心环绕在钢管立柱外，第二钢筋条与有重叠交叉的第一钢筋条焊接连接，第二钢筋条浇筑在节点砼柱内。

进一步的所述的中支撑板的下端面上焊接有多根第三钢筋条；所述的第三钢筋条穿过穿过槽环绕在钢管立柱外，第三钢筋条伸入到支撑梁内。

进一步的第一钢筋条和第三钢筋条以钢管立柱的轴线为中心呈发散状环绕在钢管立柱外。

进一步的所述的上支撑板上设置有多个贯通上支撑板的第一浇筑孔，多个第一浇筑孔以钢管立柱的轴线为中心呈环形结构均匀布置在上支撑板上。

进一步的每块竖板上开设有两个贯通竖板的第二浇筑孔，两个第二浇筑孔分置于穿过槽上下两侧的板体上。

本发明的优点有：1、通过在钢管立柱和混凝土支撑梁的连接节点处增加支撑板，以此来增加钢管立柱的横向面积，增强了支撑梁与支撑梁之间的连接强度，扩大了钢管占据的空间，保证了节点可靠的传递支撑梁轴向压力；

2、通过增加支撑板、竖板和肋板作为骨架浇筑的节点砼柱与钢管立柱固定连接，保证了节点与钢管立柱的结构强度，保证节点可承担混凝土支撑自重及施工误差引起的其他竖向荷载等；

3、本发明全部采用焊接连接的方式，不在钢管立柱上开孔和开槽，不会降低钢管立柱的结构强度，钢管立柱能够起到很好的轴向支撑作用；

4、本发明使用钢筋条作为节点砼柱和砼支撑梁的钢筋骨架，钢筋条与支撑板焊接连接，再通过混凝土浇筑在一起形成稳定的节点支撑结构，保证了节点强度；

5、本发明使用的支撑板、竖板、肋板和钢筋条都是常用结构，标准统一，可以由工厂统一生产，现场统一施工，适用于各种施工情况，通用性极强；

6、本发明结构简单、操作方便，节点结构强度高，能够有效的传递轴向压力至钢管立柱上，有效的保证了基坑施工和路面交通的畅通，具有极大的推广价值。

附图说明

图1：本发明的俯视图；

图2：本发明图1中的A-A视图；

图3：本发明图1中的B-B视图；

图4：本发明图2中的C-C视图；

图5：本发明的上支撑板的结构示意图；

图6：本发明的第一竖板的结构示意图；

图7：本发明的第二竖板的结构示意图；

图8：本发明的中支撑板的结构示意图；

图9：本发明的肋板的结构示意图；

图10：本发明的钢筋条布置结构示意图；

其中：1—钢管立柱；2—上支撑板；3—下支撑板；4—中支撑板；5—第一竖板；6—第二竖板；7—肋板；8—第一钢筋条；9—第二钢筋条；10—第三钢筋条；11—第四钢筋条；12—第一浇筑孔；13—第二浇筑孔；14—穿过槽；15—缺槽；16—缺口；17—支撑梁。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1～10，一种采用钢管临时支柱的深基坑支护结构，包括竖立在深基坑中的钢管立柱1，钢管立柱1作为竖直轴向支撑结构，钢管立柱1上设置有不少于一层的节点支护结构，本实施例描述的支护结构为钢管立柱1外壁中间上的节点，不是钢管立柱1顶端的节点结构。本实施例的支撑梁17安装在钢管立柱1的外壁，以钢管立柱1的轴线为中心呈发散状分布，钢管立柱1的上端穿过支撑梁17.

钢管立柱1的轴线为竖直方向布置，下端固定在深基坑立柱桩基内。钢管立柱1由上至下套设有上支撑板2、中支撑板4和下支撑板3，上支撑板2、中支撑板4和下支撑板3间隔排布的焊接在钢管立柱1上与钢管立柱1轴线垂直。通过在支撑板上浇筑混凝土形成节点砼柱与支撑梁17连接为整体，避免了直接在钢管立柱1上开孔，支撑板增加了节点砼柱的强度，加强了节点砼柱与钢管立柱1的连接强度。

如图2～3所示，上支撑板2和下支撑板3之间设置有多块第一竖板5和第二竖板6，第一竖板5和第二竖板6交错间隔布置，第二竖板6布置于相邻两块第一竖板5之间，第一竖板5布置于相邻两块第二竖板6之间，第一竖板5的水平横向宽度小于第二竖板6的水平横向宽度。第一竖板5和第二竖板6的上端焊接在上支撑板2的下端面上，下端焊接在下支撑板3的上端面上，侧部焊接在上、下支撑板之间的钢管立柱1上。第一竖板5和第二竖板6将上、下支撑板稳固的连接在钢管立柱1上。竖板增强了支撑板沿钢管立柱1轴向上的强度，进一步加强了节点砼柱的强度。

第一竖板5和第二竖板6朝向钢管立柱1的一侧板体上设置有穿过槽14，如图6～7，第一竖板5和第二竖板6上的穿过槽14形成以钢管立柱1的轴线为中心的圆环形结构，中支撑板4穿过穿过槽14与第一竖板5和第二竖板6固定连接。

如图2～3所示，下支撑板3的下端面上焊接有多块肋板7，肋板7以钢管立柱1的轴线为中心呈发散状分布，肋板7的上端焊接在下支撑板3的下端面上，肋板7侧部焊接在钢管立柱1上。肋板7用以支撑下支撑板3，增强下支撑板3与钢管立柱1的连接强度，从而增强整个节点的强度。肋板7的作用于竖板的作用类似，用于支撑下支撑板3与钢管立柱1之间的连接强度，增强节点砼柱的强度。

上支撑板2和下支撑板3的上、下端面上焊接有多根呈发散状分布的第一钢筋条8，如图2～3所示，第一钢筋条8以钢管立柱1的轴线为中心呈发散状分布，一部分第一钢筋条8环绕在钢管立柱1的外侧与钢管立柱1不接触，一部分第一钢筋条8焊接在钢管立柱1上，第一钢筋条8不用穿过钢管立柱1，不会造成钢管立柱1结构的破坏，保证了钢管立柱1的结构强度。

超出支撑板的第一钢筋条8按照混凝土支撑梁17的方向排列，通过浇筑混凝土形成以第一钢筋条8为钢筋骨架的钢筋混凝土支撑梁17。本实施例的上、下支撑板上也浇筑有混凝土，将上、下支撑板、第一竖板5、第二竖板6、中支撑板4浇筑在一起形成节点砼柱，节点砼柱和混凝土支撑梁17浇筑在一起形成稳定的支撑结构，节点砼柱增强了混凝土支撑梁17与钢管立柱1之间的连接强度。支撑梁17以钢管立柱1的轴线为中心呈放射状分布，支撑梁17上的自重传递到钢管立柱1的轴向上，同时支撑梁17的轴向压力可通过节点砼柱有效传递。混凝土支撑梁17与其他的钢管立柱1连接或是其他支撑结构连接形成网状结构的水平支撑结构。

为了加强上支撑板2和下支撑板3的结构强度，本实施例还在上支撑板2和下支撑板3的上下两侧端面上焊接有多圈环形的第二钢筋条9，第二钢筋条9以钢管立柱1的轴线为中心环绕在钢管立柱1外，第二钢筋条9与有重叠交叉的第一钢筋条8焊接连接，第二钢筋条9也浇筑在节点砼柱内。第二钢筋条9的设置是增强上、下支撑板的强度，也进一步增强节点砼柱的结构强度，从而提高整个节点的稳定性。

如图2～3所示，中支撑板4的上、下端面上焊接有多根第三钢筋条10，第三钢筋条10穿过竖板上的穿过槽14环绕在钢管立柱1的外侧呈发散状分布，第一钢筋条8和第三钢筋条10位于上、下支撑板之间的部分浇筑在节点砼柱内，位于上、下支撑板之外的部分浇筑在支撑梁17内。第一钢筋条8、第二钢筋条9和第三钢筋条10交错排布，形成经纬结构，增强了节点砼柱的结构强度，提高了整个节点的稳定性。

第一竖板5远离钢管立柱1的外侧环绕有多圈第四钢筋条11，第四钢筋条11以上下叠加且均匀间隔的方式围绕在第一竖板5外侧，第二竖板6上开设有第四钢筋条11穿过的缺槽15。第四钢筋条11穿过缺槽15点焊固定在第二竖板6上，如图3所示，第四钢筋条11环绕在第一竖板5的外侧，这样的结构能够有效的将所有的竖板捆扎连接成为整体结构，浇筑后的砼柱更加稳定牢固。第四钢筋条11以钢管立柱1的轴线为中心布置，一是能够有效的将第一竖板5和第二竖板6捆绑在一起，而是能够进一步增加节点砼柱的结构强度。

为了便于浇筑节点砼柱，本实施例在上支撑板2和下支撑板3上开设有多个贯通的第一浇筑孔12，如图5所示，多个第一浇筑孔12以钢管立柱1的轴线为中心呈环形结构均匀布置在上支撑板2和下支撑板2上。浇筑时，混凝土浆从这些浇筑孔流入到上支撑板2和下支撑板3之间形成节点砼柱，将上支撑板2、下支撑板3、中支撑板4、第一竖板5和第二竖板6浇筑在一起。

另外，为了增强混凝土浆在上、下支撑板之间的流动性，本实施例在每块第一竖板5和第二竖板6的板面上开设有两个贯通的第二浇筑孔13，如图6～7所示，两个第二浇筑孔13分置于穿过槽14上下两侧的板体上，两个第二浇筑孔13的轴线在竖直方向上不重和。第二浇筑孔13布置于竖板的板体上，增加了上、下支撑板之间的混凝土浆的流动，保证竖板两侧能够有足够的混凝土填充。

第一竖板5和第二竖板6上下两端设置有避让支撑板上的第一钢筋条8和第二钢筋条9的一字型槽口，保证绕钢管立柱1两侧的钢筋条可穿过支撑板不断开，也可以改善交叉焊缝的焊接次应力。

肋板7上端开设有缺口16，以避让下支撑板3下端面上的第一钢筋条8和第二钢筋条9的缺口16。

使用时，1、深基坑开挖到混凝土支撑地面标高处，支底模，绑扎第一钢筋条8；在钢管立柱节点处局部向下开挖到有施工节点的空间，在钢管上焊接肋板7，安装并焊接第一钢筋条8及第二钢筋条9；

2、节点处依次焊接用于第一钢筋条8连接锚固的下支撑板3、第一竖板5、中支撑板4、第二竖板6和上支撑板2，再在上支撑板上焊接第二钢筋条9，在中支撑板4上焊接第三钢筋条10，在第一竖板5和第二竖板6上安装并焊点固定第四钢筋条11，绑扎节点内的钢筋，如图10所示；

3、支模板，浇筑节点砼柱和支撑梁17混凝土，待混凝土达到强度后，继续下一步工序即可。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种采用钢管临时支柱的深基坑支护结构，包括竖立在深基坑中的钢管立柱(1)和固定在钢管立柱(1)外侧以其轴线为中心呈发散状分布的支撑梁(17)；所述的钢管立柱(1)上端穿过支撑梁(17)，其特征在于：所述的钢管立柱(1)外壁沿钢管立柱(1)的轴线方向间隔套设有上支撑板(2)和下支撑板(3)，上支撑板(2)和下支撑板(3)焊接在钢管立柱(1)的外侧，上支撑板(2)和下支撑板(3)的上、下端面上焊接有多根第一钢筋条(8),第一钢筋条(8)伸入到被钢管立柱(1)支护的支撑梁(17)内；上、下支撑板上浇筑有与支撑梁(17)连接为一体的节点砼柱。

2.如权利要求1所述的一种采用钢管临时支柱的深基坑支护结构，其特征在于：所述的上支撑板(2)和下支撑板(3)之间设置有多块竖板，多块竖板以钢管立柱(1)的轴线为中心呈发散状分布，竖板上、下两端分别焊接在上支撑板(2)和下支撑板(3)上，竖板的侧部焊接在上、下支撑板之间的钢管立柱(1)的外壁。

3.如权利要求2所述的一种采用钢管临时支柱的深基坑支护结构，其特征在于：所述的竖板包括第一竖板(5)和第二竖板(6)，第一竖板(5)的水平横向宽度小于第二竖板(6)的水平横向宽度，第一竖板(5)和第二竖板(6)交错间隔排布，第一竖板(5)外侧端部焊接有多圈环形的第四钢筋条(11)，第二竖板(6)上开设有第四钢筋条(11)穿过的缺槽(15)，第四钢筋条(11)穿过缺槽(15)环绕在第一竖板(5)外侧将第一竖板(5)和第二竖板(6)捆扎成整体结构。

4.如权利要求3所述的一种采用钢管临时支柱的深基坑支护结构，其特征在于：上、下支撑板之间的钢管立柱(1)外壁上套设有与上、下支撑板平行的中支撑板(4)，竖板与中支撑板(4)对应的位置上设有卡接中支撑板(4)的穿过槽(14)，中支撑板(4)穿过穿过槽(14)焊接在钢管立柱(1)的外壁。

5.如权利要求4所述的一种采用钢管临时支柱的深基坑支护结构，其特征在于：下支撑板(3)的下端面上焊接有多块肋板(7)；所述的肋板(7)以钢管立柱(1)的轴线为中心呈发散状分布，肋板(7)的上端焊接在下支撑板(3)的下端面上，肋板(7)侧部焊接在钢管立柱(1)外壁。

6.如权利要求1所述的一种采用钢管临时支柱的深基坑支护结构，其特征在于：上支撑板(2)的上端面和下支撑板(3)的下端面上焊接有多圈环形的第二钢筋条(9)；所述的第二钢筋条(9)以钢管立柱(1)的轴线为中心环绕在钢管立柱(1)外，第二钢筋条(9)与有重叠交叉的第一钢筋条(8)焊接连接，第二钢筋条(9)浇筑在节点砼柱内。

7.如权利要求4所述的一种采用钢管临时支柱的深基坑支护结构，其特征在于：所述的中支撑板(4)的下端面上焊接有多根第三钢筋条(10)；所述的第三钢筋条(10)穿过穿过槽(14)环绕在钢管立柱(1)外，第三钢筋条(10)伸入到支撑梁(17)内。

8.如权利要求7所述的一种采用钢管临时支柱的深基坑支护结构，其特征在于：第一钢筋条(8)和第三钢筋条(10)以钢管立柱(1)的轴线为中心呈发散状环绕在钢管立柱(1)外。

9.如权利要求1所述的一种采用钢管临时支柱的深基坑支护结构，其特征在于：所述的上支撑板(2)上设置有多个贯通上支撑板(2)的第一浇筑孔(12)，多个第一浇筑孔(12)以钢管立柱(1)的轴线为中心呈环形结构均匀布置在上支撑板(2)上。

10.如权利要求2所述的一种采用钢管临时支柱的深基坑支护结构，其特征在于：每块竖板上开设有两个贯通竖板的第二浇筑孔(13)，两个第二浇筑孔(13)分置于穿过槽(14)上下两侧的板体上。