CN106245657A - 一种用于基坑支护的桁锚支撑结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于基坑支护的桁锚支护结构,包括边桁架结构,其特征在于:边桁架结构围绕基坑内缘四周设置,边桁架结构包括立柱桩、钢立柱、围护结构和桁架横梁,还包括锚索,锚索的锚固段倾斜向下设置于基坑外的土体中,锚头台座与锚固段之间由贯穿围护结构的锚索的自由段连接。本发明相比现有技术具有以下优点:取消了水平对撑及其下方的立柱,为基坑土方开挖和地下室结构施工提供了良好的平面作业空间,大大提高了施工效率;由于立柱和立柱桩的取消,解决了立柱穿底板的防水处理难题,节约了造价;采用锚索与边桁架支撑共同作用,仅锚固段位于土体中,大大减少了锚索进入基坑外的尺寸,解决了锚索超越用地红线侵权问题。
Description
技术领域
本发明属于岩土工程技术领域,涉及临时基坑支护方法中一种边桁架支撑与锚索结合的支护方法。
背景技术
对于平面尺寸和开挖深度均较大的深大基坑,目前国内采用的基坑支护方法主要为内支撑结构或桩锚结构。内支撑结构的平面布置形式主要有:网格式、对撑桁架、角撑桁架、边桁架、环形支撑等。支撑构件分为水平支撑梁和竖向支承立柱,立柱设置在梁梁交汇节点位置,材料为钢管或型钢格构,每根立柱下设一根桩基,主要承受竖向荷载,同时也承受支撑传递到立柱上的部分水平荷载。立柱间距一般为8~12米,对于平面尺寸大于100x100米的深大基坑,坑内立柱可达到数十根甚至上百根。在拟建地下室施工时,立柱需要穿过地下室底板和楼板。桩锚结构的锚索锚固在基坑外的稳定土体中,锁定在设置于围护结构表面的腰梁上,锚索全长位于土体中,自由段长度不小于5米,锚固段根据土质条件和设计拉力值的大小不尽相同,常见锚索长度为15~40米。目前技术存在如下问题:
1.由于基坑内分布有大量立柱,基坑进行每层土方开挖时,挖掘机操作和土方外运时需要避让立柱,大大降低了挖土工效,加之天气和市容管制等叠加效应,使得基坑土方开挖进度缓慢,从而延长了基坑使用时间和总体工期,对基坑安全、工程进度造成不利影响。
2.由于基坑内存在大量支撑构件和立柱,使得拟建地下室结构施工时作业空间局促,工效降低。
3.由于立柱间距较小,且为钢结构,土方开挖过程中各种设备容易对其造成损伤,从而影响基坑安全。
4.大量立柱需要穿过地下室底板,虽然立柱穿底板处均设置止水钢板,但由于地下室底板的防水层被立柱穿破,底板防水效果难以保证。
5.由于每根立柱下设有桩基,显著增加了内支撑支护工程的造价,尤其在软土地区。
6.桩锚支护中的锚索全长设置在基坑以外的土体中,往往超越用地红线,给红线外相邻工程施工形成障碍,甚至侵犯相邻场地物权。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供了一种用于基坑支护的桁锚支护结构。
本发明是通过以下技术方案实现的:一种用于基坑支护的桁锚支护结构,包括边桁架结构,其特征在于:边桁架结构围绕基坑内缘四周设置,边桁架结构包括立柱桩、钢立柱、围护结构和桁架横梁,立柱桩设置在基坑内,围护结构设置在基坑边缘,立柱桩上设置钢立柱,桁架横梁架设在钢立柱与围护结构的顶部;用于基坑支护的桁锚支护结构还包括锚索,锚索的锚头台座设置在钢立柱与桁架横梁的连接处,锚索的锚固段倾斜向下设置于基坑外的土体中,锚头台座与锚固段之间由贯穿围护结构的锚索的自由段连接。
作为对上述方案的进一步改进,在围护结构顶部设置有冠梁,在钢立柱的顶部设置有边桁架纵梁,边桁架横梁设置在冠梁与边桁架纵梁的上方。
作为对上述方案的进一步改进,边桁架横梁、冠梁与边桁架纵梁为一个浇筑整体。
作为对上述方案的进一步改进,在钢立柱的中段设置有二层边桁架横梁和二层边桁架纵梁,二层边桁架纵梁连接在相邻两根钢立柱的中段之间,二层边桁架横梁设置在钢立柱与围护结构之间,在维护结构与二层边桁架横梁的连接部位设置有围檩,在围檀中设置有供锚索的自由段穿过的通孔。
作为对上述方案的进一步改进,在围檀和边桁架纵梁与边桁架横梁的连接处之间设置斜向钢支撑,斜向钢支撑使用中空的钢管件或钢格构,锚索的自由段设置在钢管或钢格构的管腔内。
作为对上述方案的进一步改进,二层边桁架横梁、围檩和二层边桁架纵梁为一个浇筑整体。
作为对上述方案的进一步改进,边桁架结构沿基坑周边设置。
本发明相比现有技术具有以下优点:本发明取消了水平对撑及其下方的立柱,仅在基坑边缘设置边桁架水平支撑,和沿基坑周边的立柱,为基坑土方开挖和地下室结构施工提供了良好的平面作业空间,大大提高了施工效率,从而减少了基坑暴露时间,缩短了工期。同时,由于立柱和立柱桩的取消,解决了立柱穿底板的防水处理难题,节约了造价。本发明采用锚索与边桁架支撑共同作用,替代了水平对撑,且锚索的自由段置于边桁架中的斜向钢支撑内,仅锚固段位于土体中,大大减少了锚索进入基坑外的尺寸,解决了锚索超越用地红线侵权问题。
附图说明
图1是本发明的纵向剖视图。
图2是本发明俯视图。
图3本发明施工流程示意图一。
图4本发明施工流程示意图二。
图5本发明施工流程示意图三。
图6本发明施工流程示意图四。
图7为斜向钢支撑采用钢格构时的截面示意图。
图8为斜向钢支撑采用钢管时的截面示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一种用于基坑支护的桁锚支护结构,包括边桁架结构,其特征在于:边桁架结构围绕基坑内缘四周设置,边桁架结构包括立柱桩2、钢立柱3、围护结构1和桁架横梁,立柱桩2设置在基坑内,围护结构1设置在基坑边缘,立柱桩2上设置钢立柱3,桁架横梁架设在钢立柱3与围护结构1的顶部;用于基坑支护的桁锚支护结构还包括锚索5,锚索5的锚头台座12设置在钢立柱3与桁架横梁的连接处,锚索5的锚固段17倾斜向下设置于基坑外的土体中,锚头台座12与锚固段17之间由贯穿围护结构1的锚索5的自由段18连接。常用的基坑支护结构需要在基坑内设置分布广泛的支撑结构,使基坑内的空间被占用分割,大大降低施工效率;而通常的桩锚结构将锚索5固定于围护结构1的腰部,收到拉力要求的限制,锚索5的长度不能随意减少,常会造成锚索5伸出用地红线16而无法有效使用的问题。本方案将桩锚结构与常用的支护结构结合,使用边桁架结构与锚索5相结合,将锚头台座12设置于钢立柱3与桁架横梁的连接部位,使锚索5能够不仅提供横向的水平拉力,还提供一个将整个边桁架向下压的竖直方向的分力,使边桁架结构更加稳固,对基坑边缘土体的支撑强度更大,同时由于锚索5的自由段18有很长一部分设置在边桁架结构中,使其伸出围护结构1的部分的长度得到缩短,在保证总长度不减少的情况下使锚固段17不会伸出用地红线16,使施工时的操作余地更大,适用性更强。
在围护结构1顶部设置有冠梁4,在钢立柱3的顶部设置有边桁架纵梁7,边桁架横梁6设置在冠梁4与边桁架纵梁7的上方。通过设置边桁架纵梁7和冠梁4能够使整个边桁架结构的整体性更强,结合锚索5能够形成承受力更强且性能稳定的基坑支护结构。
边桁架横梁6、冠梁4与边桁架纵梁7为一个浇筑整体。
在钢立柱3的中段设置有二层边桁架横梁8和二层边桁架纵梁10,二层边桁架纵梁10连接在相邻两根钢立柱3的中段之间,二层边桁架横梁8设置在钢立柱3与围护结构1之间,在维护结构与二层边桁架横梁8的连接部位设置有围檩,在围檀9中设置有供锚索5的自由段18穿过的通孔。在一些基坑深度较深的情况下,为防止钢立柱3和围护结构1的变形幅度太大影响施工安全,通过设置二层边桁架横梁8和二层边桁架纵梁10,使边桁架结构的抗变形能力得到大幅度的提升,同时围檀9的设置,一方面使二层边桁架横梁8与围护结构1结合牢固,另一方面通孔的设置在不影响结构安全的前提下保证锚索5能够顺利设置不受影响。
在围檀9和边桁架纵梁7与边桁架横梁6的连接处之间设置斜向钢支撑11,斜向钢支撑11使用中空的钢管件或钢格构,锚索5的自由段18设置在钢管或钢格构的管腔内。钢管件制作的斜向钢支撑11一方面能够提高边桁架结构的抗变形能力,有效的将锚头台座12处锚索5的拉力传递分散至整个边桁架架构中,增强结构的稳固性,另一方面,钢管或钢格构的管腔能够有效保护锚索5的自由段18,防止意外导致锚索5结构损坏。
二层边桁架横梁8、围檩和二层边桁架纵梁10为一个浇筑整体。边桁架结构沿基坑周边设置。
如图1所示,基坑内拟建主体结构为地下两层,基坑开挖深度11m,平面跨度150米,周边环境复杂,对基坑变形控制要求严格。基坑支护总体方案内支撑采用桁锚支撑结构。
围护结构1采用排桩,参见图1。排桩采用900mm直径钻孔灌注桩,桩长17m,按一定间距形成柱列式,桩与桩通过冠梁4连接,形成排桩围护结构1。立柱桩2采用900mm直径钻孔灌注桩,桩顶标高为拟建地下室底板垫层底以下200mm,桩长6m,钢立柱3采用550mmx550mm钢格构柱,由4根L160x16角钢和钢缀板焊接而成,立柱间距8m,底部插入立柱桩2桩身4m。
参见图2,边桁架横梁6与二层边桁架横梁8水平间距8m,截面尺寸采用850x850,边桁架横梁6与冠梁4、边桁架纵梁7浇筑为整体,二层边桁架横梁8与围檩、二层边桁架纵梁10浇筑为整体。边桁架横梁6与二层边桁架横梁8平面跨度8m,边桁架纵梁7与二层边桁架纵梁10及围檩沿基坑通长设置。
参见图1、2,斜向钢支撑11水平间距4m,截面尺寸采用609x16钢管,其两端分别固定在设置于边桁架纵梁7和围檩上的预埋件钢板上。
参见图1、2,锚索5的锚固段17位于基坑外的土体中,并位于潜在滑动面15以外。锚索5的自由段18先后穿越围檩、斜向钢支撑11和边桁架纵梁7,锁定在锚头台座12上。锚索5的自由锻穿越围檩和边桁架纵梁7处采取预埋PVC套管。
施工过程如下:
1)如图3所示,在场地地面13施工围护结构1、立柱桩2、立柱、冠梁4,冠梁4上预埋钢筋与拟施工的首层边桁架横梁6接驳;
2)如图4所示,整体开挖至一次土方开挖面19,施工锚索5,锚索5自由段18暂时放置在基坑内;
3)如图5所示,施工边桁架横梁6、边桁架纵梁77、二层边桁架横梁8、围檩、二层边桁架纵梁10、斜向钢支撑11、锚索5台座,依次将锚索5穿越进行张拉和锁定;
4)如图6所示,整个基坑开挖至基坑底14,基坑支护及土方开挖全部完工,可移交土建施工单位进行地下室结构施工。
以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于基坑支护的桁锚支护结构,包括边桁架结构,其特征在于:所述边桁架结构围绕基坑内缘四周设置,所述边桁架结构包括立柱桩、钢立柱、围护结构和桁架横梁,所述立柱桩设置在基坑内,所述围护结构设置在基坑边缘,立柱桩上设置钢立柱,所述桁架横梁架设在钢立柱与围护结构的顶部;所述用于基坑支护的桁锚支护结构还包括锚索,所述锚索的锚头台座设置在钢立柱与桁架横梁的连接处,锚索的锚固段倾斜向下设置于基坑外的土体中,锚头台座与锚固段之间由贯穿围护结构的锚索的自由段连接。
2.如权利要求1所述一种用于基坑支护的桁锚支护结构,其特征在于:在围护结构顶部设置有冠梁,在钢立柱的顶部设置有边桁架纵梁,所述边桁架横梁设置在冠梁与边桁架纵梁的上方。
3.如权利要求2所述一种用于基坑支护的桁锚支护结构,其特征在于:边桁架横梁、冠梁与边桁架纵梁为一个浇筑整体。
4.如权利要求1所述一种用于基坑支护的桁锚支护结构,其特征在于:在钢立柱的中段设置有二层边桁架横梁和二层边桁架纵梁,所述二层边桁架纵梁连接在相邻两根钢立柱的中段之间,所述二层边桁架横梁设置在钢立柱与围护结构之间,在维护结构与二层边桁架横梁的连接部位设置有围檩,在所述围檀中设置有供锚索的自由段穿过的通孔。
5.如权利要求4所述一种用于基坑支护的桁锚支护结构,其特征在于:在围檀和边桁架纵梁与边桁架横梁的连接处之间设置斜向钢支撑,所述斜向钢支撑使用中空的钢管件或钢格构,所述锚索的自由段设置在钢管或钢格构的管腔内。
6.如权利要求4所述一种用于基坑支护的桁锚支护结构,其特征在于:二层边桁架横梁、围檩和二层边桁架纵梁为一个浇筑整体。
7.如权利要求1所述一种用于基坑支护的桁锚支护结构,其特征在于:所述边桁架结构沿基坑周边设置。
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