CN106968257B - 超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系及其施工方法 - Google Patents

超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系及其施工方法 Download PDF

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    • E02D17/00Excavations; Bordering of excavations; Making embankments
    • E02D17/02Foundation pits
    • E02D17/04Bordering surfacing or stiffening the sides of foundation pits

Abstract

本发明涉及一种超大深基坑混凝土‑装配式型钢混合支撑体系及其施工方法,该方法包括:施工基坑及基坑的围护体系和水平支撑体系;将混凝土围檩布设于基坑形状不规则区域,将钢围檩布设于基坑形状规则区域;将所述混凝土支撑与所述混凝土围檩连接,将所述钢支撑支撑于所述钢围檩和对应的混凝土支撑之间;以及将所述液压加载监控系统装设于所述钢支撑上且靠近所述混凝土支撑设置,通过所述液压加载监控系统对所述钢支撑和所述混凝土支撑施加预压力,从而实现控制基坑的变形。本发明采用混凝土支撑适应复杂的基坑形状,基坑形状规则区域布设钢支撑,实现了钢支撑和混凝土支撑相结合的水平支撑体系。且严格控制基坑变形,保证了基坑支护的稳定。

Description

超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系及其施工方法
技术领域
本发明涉及建筑施工中基坑支护领域,特指一种超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系及其施工方法。
背景技术
在城市地下空间的开发过程中,随着开发强度和面积的增加,其地下空间的平面形状将随周边的环境变化而变化,呈不规则的多边形或弧形,平面尺寸较大等情况,这给基坑支护工程带来了许多难题。相对于一个平面尺寸较小的矩形基坑,不规则的多边形大尺寸基坑,其支护结构的受力及其布撑的难度很高,常会引起受力与变形不均,以及变形难以控制的困难。对于较小尺寸的矩形平面基坑支护,常采用的内支撑结构主要有钢筋混凝土桁架式结构和型钢桁架式结构。而对不规则的、大尺寸平面基坑支护,一般采用钢筋混凝土桁架式内支撑结构,它具有支护刚度高,布撑能随边界形状变化等优点,但有施工工期较长,基坑开挖困难,支撑材料不可复用,支护成本较高,支撑拆除产生的建筑垃圾处理难等问题;而型钢结构支撑虽然具有施工方便,不需要养护,施工工期短,支护成本低、材料可以复用等优点,但也有支护刚度不高,边界形状不规则时难以布撑等不足,不适用于大尺寸平面基坑或不规则平面的基坑支护。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷,提供一种超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系及其施工方法,解决现有技术中采用混凝土内支撑结构存在的施工工期长、基坑开挖困难、支撑材料不可复用,支护成本高且拆除产生的建筑垃圾处理难的问题和采用型钢支撑存在的支护刚度不高、边界形状不规则时难以布撑和不适用于大尺寸平面基坑的支护的问题。
实现上述目的的技术方案是:
本发明提供了一种超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的施工方法,包括如下步骤:
施工基坑及基坑的围护体系和水平支撑体系,所述围护体系包括设于基坑四周土体的围护结构和设于所述围护结构上的混凝土围檩与钢围檩,所述水平支撑体系包括支撑于基坑内的混凝土支撑和钢支撑;
将所述混凝土围檩布设于基坑形状不规则区域,将所述钢围檩布设于基坑形状规则区域,并将所述钢围檩与对应的混凝土围檩对接连接;
将所述混凝土支撑与所述混凝土围檩连接,将所述钢支撑支撑于所述钢围檩和对应的混凝土支撑之间;以及
提供液压加载监控系统,将所述液压加载监控系统装设于所述钢支撑上且靠近所述混凝土支撑设置,通过所述液压加载监控系统对所述钢支撑和所述混凝土支撑施加预压力,从而实现控制基坑的变形。
本发明采用了围护体系和水平支撑体系相结合的的支护系统,其中包括了混凝土支撑和钢支撑,采用混凝土支撑布设于基坑形状不规则区域,使得水平支撑体系能够适应复杂的基坑形状,与基坑围护体系更稳定的连接,基坑形状规则区域布设钢支撑,采用钢支撑和混凝土支撑相结合的水平支撑体系,使得水平支撑体系具有施工方便,不需要养护,施工工期短,支护成本低、材料可以复用的优点。且在钢支撑上布设了液压加载监控系统,给钢支撑和混凝土支撑施加预压力,严格控制基坑变形,保证了基坑支护的稳定。
本发明超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的施工方法的进一步改进在于,施工混凝土围檩时,包括:
于所述围护结构和混凝土围檩的相接处布设水平约束件;
将所述水平约束件的第一端与所述围护结构固定连接;
将所述水平约束件的与所述第一端相对的第二端以与所述混凝土围檩的轴力方向相交的方式锚固于所述混凝土围檩内,进而通过所述水平约束件将所述混凝土围檩的轴力传递至所述围护结构。
本发明超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的施工方法的进一步改进在于,还包括于所述钢支撑和所述钢围檩的连接处施工适应性连接节点:
提供支撑件,将所述支撑件斜向支设于所述钢支撑和所述钢围檩的连接处,从而于所述钢支撑和所述钢围檩的连接处形成了由两个支撑件组成的八字撑结构,通过所述八字撑结构将所述钢支撑的支撑力斜向传递至所述钢围檩以减小所述钢围檩所承受的弯矩。
本发明超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的施工方法的进一步改进在于,还包括对钢支撑进行加固处理:
于靠近所述钢支撑的格构柱的两侧固定连接用于承托钢支撑的支撑梁;
提供夹持组件,将所述夹持组件夹持于所述钢支撑的顶部和所述支撑梁的底部,并通过所述夹持组件夹紧所述钢支撑和所述支撑梁;
提供第一滑移层,将所述第一滑移层垫设于所述夹持组件和所述钢支撑的顶部之间;
提供第二滑移层,将所述第二滑移层垫设于所述钢支撑的底部和所述支撑梁的顶部之间。
本发明超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的施工方法的进一步改进在于,还包括在基坑施工中对基坑外已有建筑结构进行换撑处理:
于所述围护结构和所述基坑外已有建筑结构之间设置传力构件,将所述基坑的水平支撑体系的支撑轴力传递到基坑外已有建筑结构的设定位置。
本发明还提供了一种超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系,包括:
围护体系,包括设于基坑四周土体的围护结构和设于围护结构上的混凝土围檩与钢围檩,其中的混凝土围檩布设于基坑形状不规则区域,所述钢围檩布设于基坑形状规则区域,且所述钢围檩与对应的混凝土围檩对接连接;
与所述围护体系连接的水平支撑体系,包括支撑于基坑内的混凝土支撑和钢支撑,其中的混凝土支撑与所述混凝土围檩连接,所述钢支撑支撑于所述钢围檩和对应的混凝土支撑之间;以及
装设于所述钢支撑上的液压加载监控系统,所述液压加载监控系统靠近所述混凝土支撑设置,通过所述液压加载监控系统对所述钢支撑和所述混凝土支撑施加预压力,从而实现控制基坑的变形。
本发明超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的进一步改进在于,还包括布设于所述混凝土围檩和所述围护结构的相接处的水平约束件;
所述水平约束件的第一端与所述围护结构固定连接;
所述水平约束件的与所述第一端相对的第二端以与所述混凝土围檩的轴力方向相交的方式锚固于所述混凝土围檩内,进而通过所述水平约束件将所述混凝土围檩的轴力传递至所述围护结构。
本发明超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的进一步改进在于,还包括设于所述钢支撑和所述钢围檩的连接处的适应性连接节点,所述适应性连接节点包括斜向支设于所述钢支撑和所述钢围檩的连接处的支撑件,从而于所述钢支撑和所述钢围檩的连接处形成了由两个支撑件组成的八字撑结构,通过所述八字撑结构将所述钢支撑的支撑力斜向传递至所述钢围檩以减小所述钢围檩所承受的弯矩。
本发明超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的进一步改进在于,还包括用于加固钢支撑的加固结构,所述加固结构包括支撑梁、夹持组件、第一滑移层以及第二滑移层;
所述支撑梁固定连接于靠近所述钢支撑的格构柱,用于承托钢支撑;
所述夹持组件夹持于所述钢支撑的顶部和所述支撑梁的底部,通过所述夹持组件夹紧所述钢支撑和所述支撑梁;
所述第一滑移层垫设于所述夹持组件和所述钢支撑的顶部之间;
所述第二滑移层垫设于所述钢支撑的底部和所述支撑梁的顶部之间。
本发明超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的进一步改进在于,还包括基坑施工中对基坑外已有建筑结构的换撑体系,所述换撑体系包括支撑于所述围护体系与基坑外已有建筑结构之间的传力构件,通过所述传力构件将所述基坑的水平支撑体系的支撑轴力传递到基坑外已有建筑结构的设定位置。
附图说明
图1为本发明超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的结构示意图。
图2为本发明支护系统中围护体系的剖视图。
图3为图2中A1-A1的剖视图。
图4为图2中A2-A2的剖视图。
图5为本发明支护系统中用于加固钢支撑的加固结构的结构示意图。
图6为图5中A3-A3的剖视图。
图7为本发明支护系统中基坑施工中对基坑外已有建筑结构的换撑体系的结构示意图。
图8至图10为基坑施工中对基坑外已有建筑结构的换撑体系施工过程的分解结构示意图。
图11为本发明支护系统中钢支撑与混凝土支撑连接处的结构示意图。
图12为图11中A4-A4的剖视图。
图13为图11中A5-A5的剖视图。
图14为本发明支护系统中钢围檩、混凝土围檩以及围护结构的适应性连接节点的结构示意图。
图15为图14中A6-A6的剖视图。
图16为图14中A7-A7的剖视图。
图17为本发明支护系统中钢支撑和钢围檩的适应性连接节点的结构示意图。
图18为图17中A8-A8的剖视图。
图19为钢支撑和钢围檩的适应性连接节点中第一连接件的结构示意图。
图20为图19中A9-A9剖视图。
图21为图20中A10-A10剖视图。
图22为图20中A11-A11剖视图。
图23为钢支撑和钢围檩的适应性连接节点中第二连接件的结构示意图。
图24为图23中的A12-A12剖视图。
图25为图23中的A13-A13剖视图。
图26为钢支撑的一较佳实施例的结构示意图。
图27为图26中A14-A14剖视图。
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说明。
参阅图1,本发明提供了一种超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系及其施工方法,用于解决混凝土支撑存在的地下结构完成后需要进行拆除,不仅产生大量的固体废弃物而且造成严重的社会资源的浪费的问题,还用于解决钢支撑只能适应规则长条形基坑,不能应用在复杂的基坑形状且轴力控制不方便,不能有效控制周边环境的变形的问题。本发明的支护系统及方法包括有围护体系和水平支撑体系,且两个体系均采用了混凝土结构和钢结构相结合的方式,利用钢-混凝土组合体系作支护系统,既能发挥混凝土结构的优势又能具有钢结构的优势,在基坑形状不规则区域,布设混凝土支撑,使其与基坑的围护结构连接,能够适应复杂的基坑形状,与基坑围护体系更稳定的连接,受力稳定性好;在基坑形状规则区域,布设钢支撑,采用钢支撑与围护结构直接连接,具有施工方便,不需要养护,施工工期短,支护成本低、材料可以复用的优点。且在钢支撑上布设了液压加载监控系统,给钢支撑和混凝土支撑施加预压力,严格控制基坑变形,保证了基坑支护的稳定。下面结合附图对本发明超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系及其施工方法进行说明。
如图1所示,本发明的超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系包括围护体系21、水平支撑体系22以及液压加载监控系统23,该支护系统用于基坑工程中,确保基坑施工过程中的稳定性和安全性。围护体系21包括设于基坑11四周土体10的围护结构和设于围护结构上的混凝土围檩212和钢围檩213;其中的混凝土围檩212布设在基坑11形状不规则区域,钢围檩213布设在基坑11形状规则区域,且钢围檩213与对应的混凝土围檩212对接连接。水平支撑体系22与围护体系21连接,一起组成了基坑11的支护系统,该水平支撑体系22包括支撑于基坑11内的混凝土支撑221和钢支撑222,其中的混凝土支撑221与混凝土围檩212连接,钢支撑222支撑于钢围檩213和对应的混凝土支撑221之间;较佳地,混凝土支撑221为桁架式支撑结构,不仅包括横竖设置的支撑结构,还具有斜向的支撑结构。液压加载监控系统23装设在钢支撑222上,该液压加载监控系统23靠近混凝土支撑221设置,即液压加载监控系统23靠近钢支撑222和混凝土支撑221的连接处设置,通过液压加载监控系统23对钢支撑222和混凝土支撑221施加预压力,从而实现控制基坑的变形。较佳地,液压加载监控系统23为液压千斤顶,布设在钢支撑上且靠近钢支撑与混凝土支撑连接处,该液压千斤顶的两端均通过高强度螺栓与钢支撑连接,可通过施加预压力控制基坑的变形。
作为本发明支护系统的一较佳实施方式,结合图2至图3所示,该支护系统还包括布设在混凝土围檩212和围护结构211的相接处的水平约束件30。为混凝土围檩212增加了水平约束件30,将水平约束件30布设在混凝土围檩212和围护结构211的相接处,通过水平约束件30将混凝土围檩212所受的轴向压力传递至围护结构211上,可减小混凝土围檩212所承受的轴力,进而混凝土围檩212传递给钢围檩213的轴力也会减小,钢围檩213的轴力减小从而其截面尺寸自然可减小。混凝土围檩212和围护结构211的相接处布设有水平设置的水平约束件30,该水平约束件30具有相对的第一端301和第二端302,水平约束件30的第一端301与围护结构211固定连接,水平约束件30的第二端302以与混凝土围檩212的轴力方向F相交的方式锚固在混凝土围檩212内,其中的轴力方向F与混凝土围檩212的走向方向相一致。进而通过水平约束件30将混凝土围檩212的轴力传递至围护结构211上。结合图2和图3所示,将水平约束件30水平设置,且水平约束件30埋设在混凝土围檩212内的部分与混凝土围檩212的轴力方向相交,使得水平约束件30具有传递轴力的能力。通过水平约束件30将混凝土围檩212的轴力传递至围护结构上,减小了混凝土围檩所承受的轴力,缓解了混凝土围檩与围护结构连接处的压力,优化了支护结构的受力情况,保证了支护结构的稳定性。如图2所示,围护结构211为三轴搅拌桩2111,在三轴搅拌桩2111内插设有型钢件2112。较佳地,型钢件2112为H型钢。在施工围护结构211时,将H型钢的一个翼缘板面对基坑的内部设置。水平约束件30的第一端301插入到三轴搅拌桩2111内并与型钢件2112固定连接。较佳地,水平约束件30的第一端301为一水平段,该水平段贴设在H型钢的翼缘板上并与H型钢焊接固定。水平约束件30的第二端302为一倾斜段,该倾斜段的端部与水平段的端部连接,倾斜段埋设于混凝土围檩212内,该倾斜段呈倾斜状设置,倾斜段与混凝土围檩212的轴线间形成夹角α,夹角α的角度只要满足倾斜段与混凝土围檩212的轴力方向相交即可。优选地,该夹角α为45°。如图2和图4所示,钢围檩213与对应的混凝土围檩212对接连接。混凝土围檩212由于设置了水平约束件30而减小了轴向压力,使得混凝土围檩212传递给钢围檩213的轴力也会减小很多,钢围檩213的轴力减小后,其截面尺寸自然可以减小,从而节约了支护结构的材料,降低了成本和支设难度。支设钢围檩213时,采用支架2131安装钢围檩213,将支架2131固定在围护结构211的型钢件2112上,通过支架2131承托钢围檩213,支架2131为三角形架。钢围檩213采用双拼H型钢,钢围檩213的端部与混凝土围檩212的端部相抵靠,混凝土围檩212的端部设置有埋板2121,钢围檩213的端部抵靠于埋板2121上,并与埋板2121固定连接。如图2和图3所示,在混凝土围檩212和围护结构211的连接处还布设有连接吊筋31,该连接吊筋31的第一端311插入围护结构211的三轴搅拌桩2111内并与型钢件2112固定连接;连接吊筋31的与第一端311相对的第二端312以竖直状锚固于混凝土围檩212内,进而通过连接吊筋31将混凝土围檩212的竖向荷载传递至围护结构211。竖直状为沿着竖直方向F1设置的状态。连接吊筋31包括有位于中部的倾斜段和位于倾斜段两端的竖直段,位于第一端311的竖直段和部分倾斜段插入到三轴搅拌桩2111内,且该竖直段与型钢件2112固定连接;位于第二端312的竖直段和部分倾斜段插入到混凝土围檩212内,第二端312的竖直段竖直设置。通过连接吊筋31能够平衡混凝土围檩212的自重以及混凝土围檩212所承受的竖向荷载。水平约束件30为水平斜向钢筋,在混凝土围檩212和围护结构211的相接处设置水平斜向钢筋,通过水平斜向钢筋的锚固拉结混凝土围檩和围护结构,一方面水平斜向钢筋能够提高混凝土围檩212的结构强度,另一端该水平斜向钢筋能够将混凝土围檩212的轴力传递至围护结构上,减小混凝土围檩212上的轴力,进而减小钢围檩的轴向压力,优化了支护结构的受力情况,确保支护结构的稳定及安全。
作为本发明支护系统的另一较佳实施方式,如图1所示,该支护系统还包括设于钢支撑222和钢围檩213的连接处的适应性连接节点40,用于解决现有的钢支撑和钢围檩连接方式只包括由钢支撑端部形成的对钢围檩的约束支座,且约束支座的间距较大,使得钢围檩在土压力作用下跨中弯矩和变形很大,进而使得设计的钢围檩截面尺寸较大的问题。本发明的适应性连接节点采用在钢支撑和钢围檩的连接处设置斜向连接的支撑件,在钢支撑的两侧的支撑件形成了八字形的角撑结构即八字撑结构,通过八字撑结构将钢支撑的支撑力斜向传递至钢围檩上,八字撑结构的设置减小了钢围檩的跨度,钢围檩的跨度是指位于两个钢支撑之间的钢围檩的长度,从而在土压力作用下减小了钢围檩所承受的弯矩,有效控制了钢围檩的变形,实现了减小钢围檩的截面尺寸,节省了材料成本也降低了支设难度。另外,由于基坑围护体系的施工精度不易控制,造成了支撑件的安装困难,施工质量难以保证,本发明的适应性连接节点通过第一连接件和第二连接件安装支撑件,且第一连接件和第二连接件均设置有具有调节功能的安装孔,使得支撑件能够适应很大的误差,安装方便,可加快施工效率并提高施工质量。
适应性连接节点40用于钢支撑222和钢围檩213的连接处,如图17所示,该适应性连接节点40包括斜向支设于钢支撑222和钢围檩213的连接处的支撑件401,从而于钢支撑222和钢围檩213的连接处形成了由两个支撑件401组成的八字撑结构,即由位于钢支撑222两侧的支撑件401形成八字形的角撑结构(八字撑结构)。通过八字撑结构将钢支撑222的支撑力斜向传递至钢围檩213上,且八字撑结构的设置减小了钢围檩的跨度,在土压力作用下减小了钢围檩的弯矩,从而有效控制钢围檩的变形,也控制了基坑的变形。设置八字撑结构与传统的直接将钢支撑222的端部抵靠并固定在钢围檩213的受力分析:传统的连接方式只包括由钢支撑端部形成的对钢围檩的约束支座,且约束支座的间距较大,使得钢围檩在土压力作用下跨中弯矩和变形很大,进而使得设计的钢围檩截面尺寸较大;而设置八字撑结构后,八字撑结结构与钢支撑的端部共同形成了钢围檩的约束支座,大大地减小了钢围檩的跨度,使得钢围檩在土压力作用下跨中弯矩和变形急剧地减小,进而使得设计的钢围檩截面尺寸变小,也有效控制了基坑变形。设置八字撑结构的适应性连接节点,使得钢围檩和钢支撑的受力体系更加合理且稳定,增加了钢支撑和钢围檩连接处的结构强度,确保了基坑工程中支护结构的稳定性和安全性。
如图26所示,显示了钢支撑的一较佳实施例的结构。在该较佳实施例中,结合图27所示,钢支撑222包括并行设置的一对型钢件2221和支设于一对型钢件2221之间的传力横杆2222,传力横杆2222的端部通过第三连接件2223固定连接于型钢件2221上。型钢件2221的外侧对应连接第二连接件403,通过第二连接件403连接支撑件401,从而实现了支撑件401支设在钢支撑222的两侧,也就形成了设于钢支撑222两侧的八字撑结构;传力横杆2222的支设位置与第二连接件403的位置相对应,从而利用传力横杆2222平衡位于钢支撑222两侧的支撑件401所传递的土压力FF。较佳地,用于安装传力横杆2222的第三连接件2223的顶端与第二连接件403的顶端平齐设置。本实施例中将钢支撑设置成一对型钢件2221和传力横杆2222的结构,用于将土压力沿明确的传力路径可靠地传递并消耗掉,避免在超大面积深基坑中,由于钢支撑杆件很长,且长细比很大,对初始变形和横向荷载均很敏感,八字撑结构传递给钢支撑的横向内力及变形很可能造成钢支撑杆件发生整体失稳破坏的问题。利用传力横杆2222支设在一对型钢件2221之间,且传力横杆2222与支撑件401的第二连接件403对应设置,形成了闭合传力路径,规避八字撑结构对钢支撑的不利影响,设置传力横杆来平衡八字撑结构传递的横向力和变形,增强钢支撑的整体稳定性。具体的传力路径为:钢围檩213处收到基坑外围土体的均布土压力FF,该土压力FF通过钢围檩213传递到钢支撑222上,包括直接传递给型钢件2221的压力FF1和传递给支撑件401的压力FF2,其中的压力FF1与型钢件2221的支设方向相同,不会造成型钢件2221的变形。压力FF2传递到型钢件2221上后一部分与压力FF1合成压力FF21,另一部分压力FF22沿传力横杆2222设置,压力FF22为作用于型钢件2221上的横向力,会引起型钢件2221的变形,而设置的传力横杆2222正好平衡了两侧的支撑件传递的压力FF22,使得压力FF22在传力横杆2222处正好抵消,避免了型钢件1312的变形,增强了钢支撑的整体稳定性。
如图17所示,本发明的适应性连接节点40还包括第一连接件402和第二连接件403,第一连接件402装设在钢围檩213上,并且第一连接件402与支撑件401可调节的连接固定;第二连接件403装设在钢支撑222上,并且该第二连接件403与支撑件401可调节的连接固定。通过第一连接件402和第二连接件403来安装支撑件401,为解决由于基坑围护的施工精度不易控制造成的支撑件安装困难,施工质量难以保证的问题,结合图1所示,也就是由于围护体系21的精度难以控制,造成若将支撑件直接安装在钢围檩上,会因存在误差而难以安装的问题。本发明的第一连接件和第二连接件提供了调节功能,分别能够实现可调节的连接固定,通过调节功能使得支撑件能够适应很大的误差,解决了安装困难施工质量难以保证的问题。
如图17、图19至图22所示,本发明的适应性连接节点40中的第一连接件402上设有供连接支撑件401的连接板4021,该连接板4021上开设有多个调节孔4022,支撑件401的第一端4011对应置于连接板4021上并通过调节孔4022适应性的调节安装位置进而连接固定。具体地,支撑件401的第一端4011处形成有与连接板4021相贴合的安装端板,该安装端板上设置有紧固连接孔,而连接板4021上开设了多个调节孔4022,且调节孔4022的直径较大,具有较大的调节范围,将支撑件401第一端4011的安装端板置于连接板4021上,并调整安装端板上的紧固连接孔与一调节孔4022对齐,然后通过贯穿的螺栓紧固连接支撑件401和第一连接件402。通过调节孔4022实现支撑件安装位置的调节,这样的适应性调节能够使得支撑件适应很大的误差,使得安装方便,可加快施工效率,还可提高施工质量。较佳地,第一连接件402还包括紧固板4023,该紧固板4023与连接板4021垂直连接,紧固板4023和连接板4021连接成L型结构,该紧固板4023用于连接钢围檩213,紧固板4023上设置多个紧固孔,通过螺栓将紧固板4023紧固连接于钢围檩213上。为提高第一连接件402的结构强度,该第一连接件402还包括多个加强板4024,其中的一个加强板4024垂直连接于紧固板4023和连接板4021,通过该加强板4024将连接板4021分成两部分,一部分用于连接支撑件401,另一部分用于提高第一连接件402的结构强度,在提高结构强度的部分设置有呈十字交叉设置两个加强板4024。通过设置加强板,增加了第一连接件的受力性能,同时也增加了可调适应性连接节点的受力性能。
如图17所示,本发明的适应性连接节点40还包括浇筑形成于连接板4021上的混凝土传力构件404,该混凝土传力构件404位于支撑件401第一端4011和钢围檩213之间,通过混凝土传力构件404传递支撑件所受的压力。该混凝土传力构件404浇筑形成在第一连接件402上,结合图19和图20所示,混凝土传力构件404置于第一连接件402的连接板4021、紧固板4023以及垂直连接连接板4021和紧固板4023的加强板4024所围合形成的空间内,且该混凝土传力构件404具有与支撑件401的第一端4011相抵靠的面。
如图17、图18、图23至图25所示,发明的适应性连接节点40中的第二连接件403上设有供连接支撑件401的安装板4031,安装板2132上开设有条形孔4032;支撑件401的与第一端4011相对的第二端4012与安装板2132相贴合,并通过条形孔4032适应性的调节安装位置进而连接固定。具体地,支撑件401的第二端4012处形成有与安装板2132相贴合的安装端板,该安装端板上设置有紧固连接孔,安装板4031上开设的条形孔4032具有较大的调节范围,将支撑件401第二端4012的安装端板置于安装板4031上,并调节安装端板上的紧固连接孔与一条形孔4032对齐,然后通过贯穿的螺栓紧固连接支撑件401和第二连接件403。通过条形孔4032实现支撑件安装位置的调节,这样的适应性调节能够使得支撑件适应很大的误差,使得安装方便,可加快施工效率,还可提高施工质量。较佳地,该第二连接件403还包括有固定板4033,在固定板4033上开设有多个固定孔,固定板4033用于将第二连接件403装设在钢支撑222上,如图18、图23和图24所示,固定板4033有两个,两个固定板4033的端部通过安装板4031连接在一起,且另一端还设置有补强板4034,该补强板4034页将两个固定板4033连接在一起。如图17和图18所示,第二连接件403的两个固定板4033插设于钢支撑222内,使得固定板4033与钢支撑222的翼缘板固定连接,且封堵于固定板4033端部的补强板4034与钢支撑222的腹板相面对设置,钢支撑222采用工字钢。在第二连接件403上还设有形状与固定板4033相同的补强板4034,该形状与固定板4033相同的补强板4034设于两个固定板4033之间,且与另一个补强板4034和安装板4031固定连接。通过设置补强板,增加了第二连接件的受力性能,同时也增加了可调适应性连接节点的受力性能。
作为本发明支护系统的又一较佳实施方式,如图1所示,支护系统还包括用于加固钢支撑222的加固结构50。结合图5和图6所示,该加固结构50包括格构柱51、支撑梁52和滑动支座53,采用支撑52梁支撑钢支撑222,支撑梁52与格构柱51固定连接,钢支撑222与格构柱51间无固定连接,采用滑动支座53为钢支撑222提供滑动功能,释放该钢支撑受到基坑侧向土压力作用产生的轴向位移,避免对格构柱产生侧向作用力及位移,不会降低格构柱的竖向承载稳定性,对基坑钢支撑的受力安全稳定有很大的作用。在格构柱51的两侧固设有承托钢支撑222的支撑梁52,该支撑梁52固定在格构柱51上垂直钢支撑222的两个侧面上,支撑梁52与钢支撑222垂直设置,支撑梁52与格构柱51采用焊接固定。钢支撑222放置于支撑梁52上,结合图6所示,滑动支座53包括夹持组件531、第一滑移层532以及第二滑移层533,夹持组件531为两个,夹持在钢支撑222的顶部和支撑梁52的底部,通过夹持组件531夹紧钢支撑222和支撑梁52,实现了钢支撑222与支撑梁52的夹紧固定,钢支撑222的竖向荷载通过支撑梁52传递给格构柱51,形成了稳定的传力及受力结构。第一滑移层532垫设在夹持组件531和钢支撑222的顶部之间,第二滑移层533垫设在钢支撑222的底部和支撑梁52的顶部之间,通过设置第一滑移层532和第二滑移层533,可以释放钢支撑222的轴向位移,通过支撑梁52支撑钢支撑222,可以限制钢支撑的竖向位移,不对格构柱产生侧向作用力及位移,不降低格构柱的竖向承载稳定性;利用支撑梁与格构柱的固定连接将钢支撑的竖向荷载通过其下部的支撑梁传递到格构柱,该滑动支座实现了钢支撑体系形成了两套独立工作、互相协助的水平和竖向支撑体系,对基坑钢支撑体系的受力安全稳定有很大的作用。
如图5所示,该滑动支座53还包括固设于支撑梁52上且位于钢支撑222两侧的限位件534,限位件534用于限制钢支撑222的侧向位移,即利用两个固设在支撑梁52上的限位件534夹住钢支撑222,将两个限位件534布置在钢支撑的下翼缘板的两侧,防止钢支撑222的侧向位移。较佳地,该限位件534为L型构件,包括相互垂直连接的第一限位板和第二限位板,该第一限位板固设在支撑梁52上,第二限位板抵靠于钢支撑222的下翼缘板的一侧。该限位件534优选采用角钢。
如图5和图6所示,夹持组件531包括置于钢支撑222顶部的第一夹持件5311、置于支撑梁52底部的第二夹持件5312以及贯穿第一夹持件5311和第二夹持件5312的紧固连接杆5313,该紧固连接杆5313设于钢支撑222的两侧,通过紧固连接杆5313紧固连接第一夹持件5311和第二夹持件5312,使得第一夹持件5311和第二夹持件5312夹紧钢支撑222和支撑梁52,限制了钢支撑222的竖向位移。作为本发明的又一较佳实施方式,第一夹持件5311和第二夹持件5312呈倾斜状设置,即与支撑梁52相交呈一夹角,紧固连接杆5313设于支撑梁213的两侧。第一夹持件5311和第二夹持件5312采用角钢,紧固连接杆5313采用长螺栓。第一滑移层532和第二滑移层533为薄膜状。既能释放钢支撑的轴向位移,又不会影响钢支撑的竖向夹紧连接。采用滑动支座连接基坑钢支撑与格构柱,滑动支座由长螺栓、角钢以及滑移薄膜组成,可释放钢支撑的轴向位移,并限制钢支撑的竖向位移。钢支撑搁置在下部的两根支撑梁上,支撑梁与格构柱通过焊接方式连接。为了减小钢支撑的侧向计算长度,在钢支撑的下翼缘两侧分别布置限位件,限制钢支撑的侧向位移。钢支撑受到基坑侧向土压力作用产生轴向位移时,可通过滑动支座释放其轴向位移,而且对格构柱不产生侧向作用力及位移,不降低格构柱的竖向承载稳定性,即通过该滑动支座,使得基坑钢支撑体系形成两套独立工作、互相协助的水平和竖向支撑体系,对基坑钢支撑体系的受力安全稳定有很大的作用。钢支撑的竖向荷载通过其下部的支撑梁传递到格构柱。
作为本发明支护系统的再一较佳实施方式,如图7至图10所示,该支护系统还包括基坑施工中对基坑11外已有建筑结构13的换撑体系60,适用于基坑紧邻设置在已有建筑结构的情形,即在已有建筑结构的一侧施工基坑工程。基坑的围护体系和水平支撑体系用于确保基坑的稳定性,其中的水平支撑体系对基坑外侧的土体形成有支撑轴力,当已有建筑结构与基坑紧邻设置时,该支撑轴力会直接作用于已有建筑结构的竖向墙体上,由于竖向墙体抵抗侧向压力的能力较差,受到相邻的基坑支撑轴力的挤压后会产生变形甚至开裂。为解决紧邻基坑设置的已有建筑结构受支撑轴力而被挤压变形甚至开裂破坏的问题,本发明的换撑体系提供了合理的受力传递路径,通过设置在已有建筑结构和围护体系之间的传力构件,直接将支撑轴力传递至已有建筑结构的设定位置上,利用已有建筑结构中抵抗侧向压力的能力很强的部位承受支撑轴力,故而能够有效保护已有建筑结构的完整性,同时还为基坑支撑系统提供了可靠的传力路径,保证了基坑的稳定性。
如图7所示,基坑的周缘设有围护体系21,基坑的内部设有水平支撑体系22,该换撑体系60包括支撑于围护体系21与基坑外已有建筑结构13之间的传力构件61,通过传力构件61将基坑11的水平支撑体系22的支撑轴力传递到基坑外已有建筑结构13的设定位置。该设定位置选择已有建筑结构13中抵抗侧向压力较强的位置。利用传力构件61将支撑轴力传递至已有建筑结构13中抵抗侧向压力较强的位置,既能为基坑的水平支撑体系提供可靠的传力路径,又能为已有建筑结构提供有效保护,保护了已有建筑结构的完整性。本发明的换撑体系适用于基坑11与已有建筑结构13紧邻设置,即在已有建筑结构13的一侧施工基坑11。已有建筑结构13包括有主楼131和地库132,其中主楼131和地库132中均包括有多层楼板。基坑11的围护体系21包括设置在基坑11周缘土体10内的围护结构211,和形成于围护结构211内侧和顶部的围檩,该围檩包括混凝土围檩212和钢围檩222。基坑11的水平支撑体系22支撑于围檩上且横向支设于基坑11内,基坑11内部的土体挖出后,基坑11的内壁会受到四周土体的压力,若不设置基坑的水平支撑体系22则会产生基坑坍塌等危险,通过基坑的水平支撑体系22和围护体系确保基坑11的稳定性。水平支撑体系22在支撑基坑11的过程中,形成朝向基坑11外部的支撑轴力,靠近已有建筑结构13的围护结构211会将水平支撑体系22产生的支撑轴力传递给已有建筑结构13,为避免该支撑轴力对已有建筑结构13产生挤压变形甚至造成已有建筑结构开裂破坏的问题,本发明的传力构件61支撑于已有建筑结构13的设定位置和靠近已有建筑结构13的围护体系之间,通过传力构件61将支撑轴力传递至已有建筑结构13的设定位置,为基坑支撑系统提供了可靠的传力路径,有效保护了已有建筑结构13的完整性。
如图7所示,围护结构211上靠近基坑11的一侧施工形成有与楼板对应的围檩,在围护结构211的顶部也施工有围檩,在设置传力构件61时,将传力构件61支撑在已有建筑结构13的楼板134,133的端部和对应的围檩之间。由于围檩与水平支撑体系22连接,基坑11的支撑轴力即由水平支撑体系22产生,并集中于围檩处,将传力构件61设置在围檩和对应的楼板之间,可直接快速的将支撑轴力传递至对应的楼板上,极大地减小已有建筑结构13上的竖向墙体所受到的支撑轴力。楼板与框架柱和框架梁均固定连接,故楼板抵抗侧向压力的能力很强,能够保护已有建筑结构处于完好无损的状态。本发明的传力构件61为基坑工程的支撑轴力提供了合理的且可靠的传力路径,保证了基坑的稳定性,还保护了已有建筑结构的完整性。图7中示出了已有建筑结构13具有两层楼板,即为楼底板133和楼板134,当然本发明的换撑体系中的传力构件61并不限于两层楼板的已有建筑结构,可根据已有建筑结构的实际情况对应每一层楼板处均设置传力构件。
水平支撑体系22包括支撑于基坑11内部并与对应的围檩固定连接的混凝土支撑和/或支撑于基坑11内部并与对应的围檩固定连接的钢支撑。对应连接混凝土支撑的围檩为混凝土围檩,对应连接钢支撑的围檩为钢围檩。围护体系中的围护结构211较佳为钻孔灌注桩。本发明中的传力构件61较佳为现浇的钢筋混凝土水平换撑板。
如图7所示,传力构件61为多道,支设在已有建筑结构13中的每一层楼板的端部和围护体系中对应的围檩之间。结合图8至图9所示,对传力构件61的施工过程进行说明。如图8所示,挖掘已有建筑结构13和围护体系中的围护结构211之间的土体直至已有建筑结构13的楼底板133处,从而在已有建筑结构13和围护结构211之间形成了操作空间62;如图9所示,在操作空间62内于楼底板133和围护结构211之间浇筑形成传力构件61;如图10所示,向操作空间62内回填土体10,将土体10回填至上一层楼板134的底部处,结合图7所示,并在上一层楼板134和围护结构211之间浇筑形成传力构件61,重复该步骤,即重复回填土体10和浇筑形成传力构件61的步骤直至施工完成位于围护结构211顶部处的传力构件61为止,这样就在每一层楼板处均设置有传力构件61了。
作为本发明的再另一较佳实施方式,如图11所示,本发明的支护系统还包括连接钢支撑222和混凝土支撑221的连接结构71,该连接结构实现了钢支撑与混凝土支撑的连接,确保基坑支护的受力安全,保证钢支撑与混凝土支撑连接的可靠性。如图11所示,本发明提供的钢支撑与混凝土支撑的连接结构71包括埋板711、托架712以及连接件713,埋板711锚固于混凝土支撑221内,埋板711设置于混凝土支撑221面对钢支撑222的表面2211,托架712固设于埋板711上,该托架712用于承托钢支撑222,连接件713连接相邻的两个埋板711。通过设置连接件将埋板连在一起,增强了埋板的整体性和可靠性。本发明具有安全度高、受力明确及安装方便的优点,能够确保钢支撑与混凝土支撑间连接的可靠性。
结合图12和图13所示,埋板711与混凝土支撑221贴合的面上固设有多个埋设在混凝土支撑221内的预埋筋7111,预埋筋7111为多条,垂直连接在埋板711上,在浇筑形成混凝土支撑221时,将预埋筋7111锚固在混凝土支撑221内。如图11和图13所示,托架213包括与埋板711固定连接的竖板7121、与竖板7121垂直连接的承托板7122以及连接于承托板7122底部和竖板7121之间的肋板7123,肋板7123为多块。承托板7122的顶面承托钢支撑222并与钢支撑222固定连接。较佳地,该钢支撑222为工字钢,工字钢的下翼缘板置于承托板7122上并通过螺栓与承托板7122紧固连接。如图11和图12所示,在相邻的两个埋板711之间连接有两个连接件713,提高连接强度。较佳地,连接件713为槽钢,槽钢与埋板711焊接固定。在将钢支撑222放置于托架712上时,将钢支撑222的端部与埋板711相抵靠,较佳地,令钢支撑222的端部顶紧埋板711。连接结构中的埋板节点的受力性能直接关系到钢支撑与混凝土支撑连接的可靠性,为了增强埋板连接的整体性和可靠性,采用双根槽钢将埋板连接成整体,槽钢与埋板通过角焊缝连接。本发明的连接结构具有安全度高、受力明确及安装方便等特点。
作为本发明的再又一较佳实施方式,如图14所示,本发明的支护系统还包括钢围檩213、混凝土围檩212以及围护结构211的适应性连接节点81,用于解决由于围护结构的施工精度较低,造成钢围檩的安装困难、安装质量不高的问题。该适应性连接节点采用在钢围檩与围护结构之间的间隙处浇筑形成混凝土结构,以提高钢围檩与围护结构间的连接强度,还填补了围护结构施工精度低所产生的间隙,为钢围檩的安装提供了方便,能够确保基坑支护结构的安全性及稳定性。
如图14所示,本发明提供的钢围檩213、混凝土围檩212以及围护结构211的适应性连接节点81包括支撑架811、埋板812以及混凝土结构813,支撑架811固设在围护结构211上且用于承托钢围檩213,通过支撑架811安装钢围檩213,埋板812埋设在混凝土围檩212的端部并与钢围檩213的端部固定连接,混凝土结构813浇筑形成在围护结构211和钢围檩213之间,用于提高围护结构211和钢围檩213之间的连接强度。
本发明所提供的适应性连接节点81适用于型钢支撑和混凝土支撑的组合式支护结构,其中的混凝土支撑可设置于基坑的周缘,便于适应基坑边沿的不规则形状,且提高基坑的支护刚度,型钢支撑设于基坑的内部,实现了材料回收利用,节约成本施工方便等优点。围护结构211采用钻孔灌注桩作为基坑的支护结构设于基坑周缘的土体内,在基坑的内壁上施工形成有多道混凝土围檩212,如图15所示,混凝土围檩212浇筑形成于围护结构211的内侧,且与围护结构211连成一体结构。由于设置有型钢支撑,型钢支撑的端部设置有钢围檩213,该钢围檩213需要与混凝土围檩212、围护结构211进行连接,本发明的适应性连接节点81就是用于解决钢围檩与混凝土围檩、围护结构的连接问题。采用适应性连接节点,能够解决由于基坑围护结构施工精度较低难以满足高精度要求的钢围檩的安装的问题,在钢围檩和围护结构之间浇筑形成混凝土结构,将围护结构与钢围檩间的间隙填充,能够提高围护结构与钢围檩之间的连接强度,满足支护要求,另外由于钢围檩与围护结构之间仅存在压力的受力模式,浇筑混凝土填充间隙对受力不会产生影响,能够确保基坑支护的安全性和稳定性。本发明的适应性连接节点为型钢支撑与混凝土支撑的组合支护方式的施工带来了极大的便利,提高了施工质量。
如图14和图16所示,混凝土结构813的外表面包裹有隔离层814。在浇筑形成混凝土结构813之前,先于待浇筑的位置处设置隔离层814,然后在向隔离层814之上浇筑混凝土形成混凝土结构813,设置隔离层814,为了方便混凝土结构813的拆除。作为本发明的另一较佳实施方式,在混凝土结构813和围护结构211之间、混凝土结构813和钢围檩213之间均设置有隔离层814,利用隔离层814隔离混凝土结构813与围护结构211,隔离混凝土结构813与钢围檩213间的连接,也能够方便混凝土结构813的拆除。较佳地,该隔离层814采用塑料薄膜。混凝土结构813采用细石混凝土浇筑形成。
如图14所示,埋板812与混凝土围檩212贴合的面上固设有多个埋设在混凝土围檩212内的预埋筋8121,且预埋筋8121与埋板812垂直连接固定,预埋筋8121为多条,通过预埋筋8121将埋板812固设在混凝土围檩212的端部,通过埋板812固定连接钢围檩213。较佳地,埋板812采用钢板,与钢围檩213的端部焊接固定。
如图14和图16所示,支撑架811包括牛腿8111和将牛腿8111固定连接在围护结构211上的连接件8112,连接件8112穿过牛腿8111并插入固定在围护结构211内,从而将牛腿8111固定在围护结构211上,且该牛腿8111用于承托连接钢围檩213。较佳地,牛腿8111包括竖杆、与竖杆顶端垂直连接的横杆以及斜向连接于竖杆和横杆之间的斜拉杆,该斜拉杆可以设置多道,竖杆通过连接件8112固定在围护结构211上,较佳地,该连接件8112采用化学锚栓,利用化学锚栓穿过竖杆并打入至围护结构211内,从而将竖杆固定在围护结构211上。横杆用于承托连接钢围檩。钢围檩采用双拼结构,利用两个翼缘板相贴合的工字钢作为钢围檩,该钢围檩与横杆可以焊接固定。
采用适应性连接,可解决钢围檩与基坑围护结构钻孔灌注桩以及混凝土围檩的连接难题。钢围檩搁置在牛腿上,牛腿通过化学锚栓与钻孔灌注桩连接,钢围檩与混凝土围檩通过预埋钢板和预埋锚筋连接,预埋钢板及预埋锚筋浇筑在混凝土围檩中。由于钻孔灌注桩的施工精度较低,会造成钢围檩的安装困难、安装质量不高等诸多问题,本适应性连接节点考虑到钢围檩与钻孔灌注桩之间只存在压力的受力模式,故采用在二者之间浇筑细石混凝土的施工方法。为了方便细石混凝土的拆除,在模板表面需要铺设一层塑料薄膜后,再浇筑细石混凝土。该适应性节点,给大型深基坑钢-混凝土组合水平内支撑体系的施工带来了极大的便利,并提高了施工质量,对推广新型基坑支撑体系具有重要意义。
下面对本发明提供的超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的施工方法进行说明。
本发明的超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的施工方法包括如下步骤,如图1所示,
施工基坑11及基坑的围护体系21和水平支撑体系22,围护体系21包括设于基坑11四周土体10的围护结构211和设于围护结构211上的混凝土围檩212与钢围檩213,水平支撑体系22包括支撑于基坑内的混凝土支撑221和钢支撑222;
将混凝土围檩212布设于基坑形状不规则区域,将钢围檩213布设于基坑形状规则区域,并将钢围檩213与对应的混凝土围檩212对接连接;
将混凝土支撑221与混凝土围檩212连接,将钢支撑222支撑于钢围檩213和对应的混凝土支撑221之间;以及
提供液压加载监控系统23,将液压加载监控系统23装设于钢支撑222上且靠近混凝土支撑221设置,通过液压加载监控系统23对钢支撑222和混凝土支撑221施加预压力,从而实现控制基坑的变形。较佳地,混凝土支撑221为桁架式支撑结构,不仅包括横竖设置的支撑结构,还具有斜向的支撑结构。液压加载监控系统23靠近钢支撑222和混凝土支撑221的连接处设置,通过液压加载监控系统23对钢支撑222和混凝土支撑221施加预压力,从而实现控制基坑的变形。较佳地,液压加载监控系统23为液压千斤顶,布设在钢支撑上且靠近钢支撑与混凝土支撑连接处,该液压千斤顶的两端均通过高强度螺栓与钢支撑连接,可通过施加预压力控制基坑的变形。
作为本发明支护系统的施工方法的一较佳实施方式,在施工混凝土围檩212时,包括如下步骤:如图2所示,于围护结构211和混凝土围檩212的相接处布设水平约束件30,将水平约束件30的第一端301与围护结构211固定连接;将水平约束件30的与第一端214相对的第二端302以与混凝土围檩212的轴力方向相交的方式锚固于混凝土围檩212内,进而通过水平约束件30将混凝土围檩212的轴力传递至围护结构211上。其中的轴力方向F与混凝土围檩212的走向方向相一致。本发明将水平约束件布设在混凝土围檩和围护结构的相接处,将水平约束件30水平设置,且水平约束件30埋设在混凝土围檩212内的部分与混凝土围檩212的轴力方向相交,使得水平约束件30具有传递轴力的能力。利用水平约束件将混凝土围檩的轴力传递至围护结构上,减小了混凝土围檩所承受的轴力,缓解了混凝土围檩与围护结构连接处的压力,优化了支护结构的受力情况,保证了支护结构的稳定性,确保基坑支护安全。在减小了混凝土围檩所承受的轴力的情况下,对于钢围檩和混凝土围檩相结合的情形,钢围檩因轴力减小而其截面尺寸自然可减小,节约了支护结构材料,降低了成本和支设难度。
围护结构211为三轴搅拌桩2111,三轴搅拌桩2111内插设有型钢件2112;将水平约束件30的第一端301与围护结构211固定连接包括:将水平约束件30的第一端301插入三轴搅拌桩2111内并与型钢件2112固定连接。较佳地,型钢件2112为H型钢。在施工围护结构211时,将H型钢的一个翼缘板面对基坑的内部设置。水平约束件30的第一端301插入到三轴搅拌桩2111内并与型钢件2112固定连接。较佳地,水平约束件30的第一端301为一水平段,该水平段贴设在H型钢的翼缘板上并与H型钢焊接固定。水平约束件30的第二端302为一倾斜段,该倾斜段的端部与水平段的端部连接,倾斜段埋设于混凝土围檩212内,该倾斜段呈倾斜状设置,倾斜段与混凝土围檩212的轴线间形成夹角α,夹角α的角度只要满足倾斜段与混凝土围檩212的轴力方向相交即可。优选地,该夹角α为45°。
如图2和图4所示,本发明的施工方法还包括于围护结构211上靠近基坑的内侧支设钢围檩213,将钢围檩213与对应的混凝土围檩212对接连接。混凝土围檩212由于设置了水平约束件30而减小了轴向压力,使得混凝土围檩212传递给钢围檩213的轴力也会减小很多,钢围檩213的轴力减小后,其截面尺寸自然可以减小,从而节约了支护结构的材料,降低了成本和支设难度。支设钢围檩213时,采用支架2131安装钢围檩213,将支架2131固定在围护结构211的型钢件2112上,通过支架2131承托钢围檩213,支架2131为三角形架。钢围檩213采用双拼H型钢,钢围檩213的端部与混凝土围檩212的端部相抵靠,混凝土围檩212的端部设置有埋板2121,钢围檩213的端部抵靠于埋板2121上,并与埋板2121固定连接。
如图2和图3所示,在施工混凝土围檩212时还包括:提供连接吊筋31,将连接吊筋31的第一端311插入三轴搅拌桩2111内并与型钢件2112固定连接;将连接吊筋31的与第一端311相对的第二端312以竖直状锚固于混凝土围檩212内,进而通过连接吊筋31将混凝土围檩212的竖向荷载传递至围护结构211。竖直状为沿着竖直方向F1设置的状态。连接吊筋31包括有位于中部的倾斜段和位于倾斜段两端的竖直段,位于第一端311的竖直段和部分倾斜段插入到三轴搅拌桩2111内,且该竖直段与型钢件2112固定连接;位于第二端312的竖直段和部分倾斜段插入到混凝土围檩212内,第二端312的竖直段竖直设置。通过连接吊筋31能够平衡混凝土围檩212的自重以及混凝土围檩212所承受的竖向荷载。
水平约束件30为水平斜向钢筋,在混凝土围檩212和围护结构211的相接处设置水平斜向钢筋,通过水平斜向钢筋的锚固拉结混凝土围檩和围护结构,一方面水平斜向钢筋能够提高混凝土围檩212的结构强度,另一端该水平斜向钢筋能够将混凝土围檩212的轴力传递至围护结构上,减小混凝土围檩212上的轴力,进而减小钢围檩的轴向压力,优化了支护结构的受力情况,确保支护结构的稳定及安全。
作为本发明支护系统的施工方法的另一较佳实施方式,如图1和图17所示,该支护系统的施工方法还包括于钢支撑和钢围檩的连接处施工适应性连接节点40:提供支撑件401,将支撑件401斜向支设于钢支撑222和钢围檩213的连接处,从而于钢支撑222和钢围檩213的连接处形成了由两个支撑件401组成的八字撑结构,通过八字撑结构将钢支撑222的支撑力斜向传递至钢围檩213上以减小钢围檩213所承受的弯矩。
八字撑结构即由位于钢支撑222两侧的支撑件401形成八字形的角撑结构(八字撑结构)。设置八字撑结构与传统的直接将钢支撑222的端部抵靠并固定在钢围檩213的受力分析:传统的连接方式只包括由钢支撑端部形成的对钢围檩的约束支座,且约束支座的间距较大,使得钢围檩在土压力作用下跨中弯矩和变形很大,进而使得设计的钢围檩截面尺寸较大;而设置八字撑结构后,八字撑结结构与钢支撑的端部共同形成了钢围檩的约束支座,大大地减小了钢围檩的跨度,使得钢围檩在土压力作用下跨中弯矩和变形急剧地减小,进而使得设计的钢围檩截面尺寸变小,也有效控制了基坑变形。设置八字撑结构的适应性连接节点,使得钢围檩和钢支撑的受力体系更加合理且稳定,增加了钢支撑和钢围檩连接处的结构强度,确保了基坑工程中支护结构的稳定性和安全性。
如图17所示,将支撑件401斜向支设在钢支撑222和钢围檩213的连接处,包括:提供第一连接件402,将第一连接件402装设在钢围檩213上,并且将第一连接件402与支撑件401可调节的连接固定;提供第二连接件403,将第二连接件403装设在钢支撑222上,并且将第二连接件403与支撑件401可调节的连接固定。通过第一连接件402和第二连接件403来安装支撑件401,为解决由于基坑围护的施工精度不易控制造成的支撑件安装困难,施工质量难以保证的问题,结合图1所示,也就是由于围护体系21的精度难以控制,造成若将支撑件直接安装在钢围檩上,会因存在误差而难以安装的问题。本发明的第一连接件和第二连接件提供了调节功能,分别能够实现可调节的连接固定,通过调节功能使得支撑件能够适应很大的误差,解决了安装困难施工质量难以保证的问题。
如图26所示,显示了钢支撑的一较佳实施例的结构。在该较佳实施例中,结合图27所示,钢支撑222包括并行设置的一对型钢件2221和支设于一对型钢件2221之间的传力横杆2222,传力横杆2222的端部通过第三连接件2223固定连接于型钢件2221上。支设支撑件401时,将用于连接支撑件401的第二连接件403装设在对应的钢支撑222的型钢件2221上,通过第二连接件403连接支撑件401,从而实现了支撑件401支设在钢支撑222的两侧,也就形成了设于钢支撑222两侧的八字撑结构;将传力横杆2222的支设位置与第二连接件403的位置相对应,从而利用传力横杆2222平衡位于钢支撑222两侧的支撑件401所传递的土压力FF。较佳地,用于安装传力横杆2222的第三连接件2223的顶端与第二连接件403的顶端平齐设置。本实施例中将钢支撑设置成一对型钢件2221和传力横杆2222的结构,用于将土压力沿明确的传力路径可靠地传递并消耗掉,避免在超大面积深基坑中,由于钢支撑杆件很长,且长细比很大,对初始变形和横向荷载均很敏感,八字撑结构传递给钢支撑的横向内力及变形很可能造成钢支撑杆件发生整体失稳破坏的问题。利用传力横杆2222支设在一对型钢件2221之间,且传力横杆2222与支撑件401的第二连接件403对应设置,形成了闭合传力路径,规避八字撑结构对钢支撑的不利影响,设置传力横杆来平衡八字撑结构传递的横向力和变形,增强钢支撑的整体稳定性。具体的传力路径为:钢围檩213处收到基坑外围土体的均布土压力FF,该土压力FF通过钢围檩213传递到钢支撑222上,包括直接传递给型钢件2221的压力FF1和传递给支撑件401的压力FF2,其中的压力FF1与型钢件2221的支设方向相同,不会造成型钢件2221的变形。压力FF2传递到型钢件2221上后一部分与压力FF1合成压力FF21,另一部分压力FF22沿传力横杆2222设置,压力FF22为作用于型钢件2221上的横向力,会引起型钢件2221的变形,而设置的传力横杆2222正好平衡了两侧的支撑件传递的压力FF22,使得压力FF22在传力横杆2222处正好抵消,避免了型钢件1312的变形,增强了钢支撑的整体稳定性。
如图17、图19至图22所示,将第一连接件402与所述支撑件401可调节的连接固定,包括:第一连接件402上设有用于连接支撑件401的连接板4021,该连接板4021上开设有多个调节孔4022;将支撑件401的第一端4011置于连接板4021上,并通过调节孔4022适应性的调节安装位置进而连接固定支撑件401和连接板4021。具体地,支撑件401的第一端4011处形成有与连接板4021相贴合的安装端板,该安装端板上设置有紧固连接孔,而连接板4021上开设了多个调节孔4022,且调节孔4022的直径较大,具有较大的调节范围,将支撑件401第一端4011的安装端板置于连接板4021上,并调整安装端板上的紧固连接孔与一调节孔4022对齐,然后通过贯穿的螺栓紧固连接支撑件401和第一连接件402。通过调节孔4022实现支撑件安装位置的调节,这样的适应性调节能够使得支撑件适应很大的误差,使得安装方便,可加快施工效率,还可提高施工质量。较佳地,第一连接件402还包括紧固板4023,该紧固板4023与连接板4021垂直连接,紧固板4023和连接板4021连接成L型结构,该紧固板4023用于连接钢围檩213,紧固板4023上设置多个紧固孔,通过螺栓将紧固板4023紧固连接于钢围檩213上。为提高第一连接件402的结构强度,该第一连接件402还包括多个加强板4024,其中的一个加强板4024垂直连接于紧固板4023和连接板4021,通过该加强板4024将连接板4021分成两部分,一部分用于连接支撑件401,另一部分用于提高第一连接件402的结构强度,在提高结构强度的部分设置有呈十字交叉设置两个加强板4024。通过设置加强板,增加了第一连接件的受力性能,同时也增加了可调适应性连接节点的受力性能。
如图17所示,该施工方法还包括于连接板4021上浇筑形成位于支撑件401第一端4011和钢围檩213之间的混凝土传力构件404。通过混凝土传力构件404传递支撑件所受的压力。该混凝土传力构件404浇筑形成在第一连接件402上,结合图19和图20所示,混凝土传力构件404置于第一连接件402的连接板4021、紧固板4023以及垂直连接连接板4021和紧固板4023的加强板4024所围合形成的空间内,且该混凝土传力构件404具有与支撑件401的第一端4011相抵靠的面。
如图17、图18、图23至图25所示,将第二连接件与支撑件可调节的连接固定包括:第二连接件403上设有用于连接支撑件401的安装板4031,该安装板4031上开设有条形孔4032;将支撑件401的与第一端4011相对的第二端4012与安装板4031相贴合,并通过条形孔4032适应性的调节安装位置进而连接固定安装板4031和支撑架211。具体地,支撑件401的第二端4012处形成有与安装板2132相贴合的安装端板,该安装端板上设置有紧固连接孔,安装板4031上开设的条形孔4032具有较大的调节范围,将支撑件401第二端4012的安装端板置于安装板4031上,并调节安装端板上的紧固连接孔与一条形孔4032对齐,然后通过贯穿的螺栓紧固连接支撑件401和第二连接件403。通过条形孔4032实现支撑件安装位置的调节,这样的适应性调节能够使得支撑件适应很大的误差,使得安装方便,可加快施工效率,还可提高施工质量。较佳地,该第二连接件403还包括有固定板4033,在固定板4033上开设有多个固定孔,固定板4033用于将第二连接件403装设在钢支撑222上,如图18、图23和图24所示,固定板4033有两个,两个固定板4033的端部通过安装板4031连接在一起,且另一端还设置有补强板4034,该补强板4034页将两个固定板4033连接在一起。如图17和图18所示,第二连接件403的两个固定板4033插设于钢支撑222内,使得固定板4033与钢支撑222的翼缘板固定连接,且封堵于固定板4033端部的补强板4034与钢支撑222的腹板相面对设置,钢支撑222采用工字钢。在第二连接件403上还设有形状与固定板4033相同的补强板4034,该形状与固定板4033相同的补强板4034设于两个固定板4033之间,且与另一个补强板4034和安装板4031固定连接。通过设置补强板,增加了第二连接件的受力性能,同时也增加了可调适应性连接节点的受力性能。
作为本发明支护系统的施工方法的又一较佳实施方式,本发明的施工方法还包括对钢支撑222进行加固处理,如图1所示,通过形成加固结构50来实现对钢支撑222的加固处理,结合图5和图6所示,该加固结构50包括格构柱51、支撑梁52和滑动支座53。进行加固处理包括如下步骤:
于靠近钢支撑222的格构柱51的两侧固定连接用于承托钢支撑222的支撑梁52;
提供夹持组件531,将夹持组件531夹持于钢支撑222的顶部和支撑梁52的底部,并通过夹持组件531夹紧钢支撑222和支撑梁52;
提供第一滑移层532,将第一滑移层532垫设于夹持组件531和钢支撑222的顶部之间;
提供第二滑移层533,将第二滑移层533垫设于钢支撑222的底部和支撑梁52的顶部之间。
其中的夹持组件531、第一滑移层532和第二滑移层533组成了滑动支座53。采用支撑52梁支撑钢支撑222,支撑梁52与格构柱51固定连接,钢支撑222与格构柱51间无固定连接,采用滑动支座53为钢支撑222提供滑动功能,释放该钢支撑受到基坑侧向土压力作用产生的轴向位移,避免对格构柱产生侧向作用力及位移,不会降低格构柱的竖向承载稳定性,对基坑钢支撑的受力安全稳定有很大的作用。在格构柱51的两侧固设有承托钢支撑222的支撑梁52,该支撑梁52固定在格构柱51上垂直钢支撑222的两个侧面上,支撑梁52与钢支撑222垂直设置,支撑梁52与格构柱51采用焊接固定。钢支撑222放置于支撑梁52上,结合图6所示,滑动支座53包括夹持组件531、第一滑移层532以及第二滑移层533,夹持组件531为两个,夹持在钢支撑222的顶部和支撑梁52的底部,通过夹持组件531夹紧钢支撑222和支撑梁52,实现了钢支撑222与支撑梁52的夹紧固定,钢支撑222的竖向荷载通过支撑梁52传递给格构柱51,形成了稳定的传力及受力结构。第一滑移层532垫设在夹持组件531和钢支撑222的顶部之间,第二滑移层533垫设在钢支撑222的底部和支撑梁52的顶部之间,通过设置第一滑移层532和第二滑移层533,可以释放钢支撑222的轴向位移,通过支撑梁52支撑钢支撑222,可以限制钢支撑的竖向位移,不对格构柱产生侧向作用力及位移,不降低格构柱的竖向承载稳定性;利用支撑梁与格构柱的固定连接将钢支撑的竖向荷载通过其下部的支撑梁传递到格构柱,该滑动支座实现了钢支撑体系形成了两套独立工作、互相协助的水平和竖向支撑体系,对基坑钢支撑体系的受力安全稳定有很大的作用。
如图5所示,该滑动支座53还包括固设于支撑梁52上且位于钢支撑222两侧的限位件534,限位件534用于限制钢支撑222的侧向位移,即利用两个固设在支撑梁52上的限位件534夹住钢支撑222,将两个限位件534布置在钢支撑的下翼缘板的两侧,防止钢支撑222的侧向位移。较佳地,该限位件534为L型构件,包括相互垂直连接的第一限位板和第二限位板,该第一限位板固设在支撑梁52上,第二限位板抵靠于钢支撑222的下翼缘板的一侧。该限位件534优选采用角钢。
如图5和图6所示,夹持组件531包括置于钢支撑222顶部的第一夹持件5311、置于支撑梁52底部的第二夹持件5312以及贯穿第一夹持件5311和第二夹持件5312的紧固连接杆5313,该紧固连接杆5313设于钢支撑222的两侧,通过紧固连接杆5313紧固连接第一夹持件5311和第二夹持件5312,使得第一夹持件5311和第二夹持件5312夹紧钢支撑222和支撑梁52,限制了钢支撑222的竖向位移。作为本发明的又一较佳实施方式,第一夹持件5311和第二夹持件5312呈倾斜状设置,即与支撑梁52相交呈一夹角,紧固连接杆5313设于支撑梁213的两侧。第一夹持件5311和第二夹持件5312采用角钢,紧固连接杆5313采用长螺栓。第一滑移层532和第二滑移层533为薄膜状。既能释放钢支撑的轴向位移,又不会影响钢支撑的竖向夹紧连接。采用滑动支座连接基坑钢支撑与格构柱,滑动支座由长螺栓、角钢以及滑移薄膜组成,可释放钢支撑的轴向位移,并限制钢支撑的竖向位移。钢支撑搁置在下部的两根支撑梁上,支撑梁与格构柱通过焊接方式连接。为了减小钢支撑的侧向计算长度,在钢支撑的下翼缘两侧分别布置限位件,限制钢支撑的侧向位移。钢支撑受到基坑侧向土压力作用产生轴向位移时,可通过滑动支座释放其轴向位移,而且对格构柱不产生侧向作用力及位移,不降低格构柱的竖向承载稳定性,即通过该滑动支座,使得基坑钢支撑体系形成两套独立工作、互相协助的水平和竖向支撑体系,对基坑钢支撑体系的受力安全稳定有很大的作用。钢支撑的竖向荷载通过其下部的支撑梁传递到格构柱。
作为本发明支护系统的施工方法的又一较佳实施方式,本发明的施工方法还包括在基坑施工中对基坑外已有建筑结构进行换撑处理:
于围护结构211和基坑外已有建筑结构13之间设置传力构件61,将基坑的水平支撑体系22的支撑轴力传递到基坑外已有建筑结构13的设定位置。该设定位置选择已有建筑结构13中抵抗侧向压力较强的位置。利用传力构件61将支撑轴力传递至已有建筑结构13中抵抗侧向压力较强的位置,既能为基坑的水平支撑体系提供可靠的传力路径,又能为已有建筑结构提供有效保护,保护了已有建筑结构的完整性。
本发明的换撑处理方法适用于基坑11与已有建筑结构13紧邻设置,即在已有建筑结构13的一侧施工基坑11。已有建筑结构13包括有主楼131和地库132,其中主楼131和地库132中均包括有多层楼板。基坑11的围护系统包括设置在基坑11周缘土体10内的围护结构211,和形成于围护结构211内侧和顶部的围檩。基坑11的水平支撑体系22支撑于围檩上且横向支设于基坑11内,基坑11内部的土体挖出后,基坑11的内壁会受到四周土体的压力,若不设置基坑的水平支撑体系22则会产生基坑坍塌等危险,通过基坑的水平支撑体系22和围护体系来确保基坑11的稳定性。水平支撑体系22在支撑基坑11的过程中,形成朝向基坑11外部的支撑轴力,靠近已有建筑结构13的围护结构211会将水平支撑体系22产生的支撑轴力传递给已有建筑结构13,为避免该支撑轴力对已有建筑结构13产生挤压变形甚至造成已有建筑结构开裂破坏的问题,本发明的传力构件61支撑于已有建筑结构13的设定位置和靠近已有建筑结构13的围护体系之间,通过传力构件61将支撑轴力传递至已有建筑结构13的设定位置,为基坑支撑系统提供了可靠的传力路径,有效保护了已有建筑结构13的完整性。
在施工围护结构211时,于围护结构211上靠近基坑11的一侧施工与楼板对应的围檩,在围护结构211的顶部也施工有围檩,该围檩包括钢围檩213和混凝土围檩212,在设置传力构件61时,将传力构件61支撑在已有建筑结构13的楼板134,133的端部和对应的围檩之间。由于围檩与水平支撑体系22连接,基坑11的支撑轴力即由水平支撑体系22产生,并集中于围檩处,将传力构件61设置在围檩和对应的楼板之间,可直接快速的将支撑轴力传递至对应的楼板上,极大地减小已有建筑结构13上的竖向墙体所受到的支撑轴力。楼板与框架柱和框架梁均固定连接,故楼板抵抗侧向压力的能力很强,能够保护已有建筑结构处于完好无损的状态。本发明的传力构件61为基坑工程的支撑轴力提供了合理的且可靠的传力路径,保证了基坑的稳定性,还保护了已有建筑结构的完整性。图7中示出了已有建筑结构13具有两层楼板,即为楼底板133和楼板134,当然本发明的换撑体系中的传力构件61并不限于两层楼板的已有建筑结构,可根据已有建筑结构的实际情况对应每一层楼板处均设置传力构件。
施工水平支撑体系22包括:于基坑11内施工支撑于基坑11内部并与对应的围护体系中的围檩固定连接的混凝土支撑;和/或于基坑11内施工支撑于基坑内部并与对应的围护体系中的围檩固定连接的钢支撑。对应连接混凝土支撑的围檩为混凝土围檩,对应连接钢支撑的围檩为钢围檩。围护体系中的围护结构211较佳为钻孔灌注桩。本发明中的传力构件61较佳为现浇的钢筋混凝土水平换撑板。
施工传力构件61包括,如图8所示,挖掘已有建筑结构13和围护体系中围护结构211之间的土体直至已有建筑结构13的楼底板133处,从而在已有建筑结构13和围护结构211之间形成了操作空间62;如图9所示,在操作空间62内于楼底板133和围护结构211之间浇筑形成传力构件61;如图10所示,向操作空间62内回填土体10,将土体10回填至上一层楼板134的底部处,结合图7所示,并在上一层楼板134和围护结构211之间浇筑形成传力构件61,重复该步骤,即重复回填土体10和浇筑形成传力构件61的步骤直至施工完成位于围护结构211顶部处的传力构件61为止,这样就在每一层楼板处均设置有传力构件61了。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明,本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而,实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定,本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的施工方法,其特征在于,包括如下步骤:
施工基坑及基坑的围护体系和水平支撑体系,所述围护体系包括设于基坑四周土体的围护结构和设于所述围护结构上的混凝土围檩与钢围檩,所述水平支撑体系包括支撑于基坑内的混凝土支撑和钢支撑;
将所述混凝土围檩布设于基坑形状不规则区域,将所述钢围檩布设于基坑形状规则区域,并将所述钢围檩与对应的混凝土围檩对接连接;
将所述混凝土支撑与所述混凝土围檩连接,将所述钢支撑支撑于所述钢围檩和对应的混凝土支撑之间;以及
提供液压加载监控系统,将所述液压加载监控系统装设于所述钢支撑上且靠近所述混凝土支撑设置,通过所述液压加载监控系统对所述钢支撑和所述混凝土支撑施加预压力,从而实现控制基坑的变形;施工混凝土围檩时,包括:
于所述围护结构和混凝土围檩的相接处布设水平约束件;
将所述水平约束件的第一端与所述围护结构固定连接,所述水平约束件的第一端插入到三轴搅拌桩内并与其内的型钢件固定连接;
将所述水平约束件的与所述第一端相对的第二端以与所述混凝土围檩的轴力方向相交的方式锚固于所述混凝土围檩内,进而通过所述水平约束件将所述混凝土围檩的轴力传递至所述围护结构;
还包括于所述钢支撑和所述钢围檩的连接处施工适应性连接节点:
提供支撑件,将所述支撑件斜向支设于所述钢支撑和所述钢围檩的连接处,从而于所述钢支撑和所述钢围檩的连接处形成了由两个支撑件组成的八字撑结构,通过所述八字撑结构将所述钢支撑的支撑力斜向传递至所述钢围檩以减小所述钢围檩所承受的弯矩;
所述钢支撑包括并行设置的一对型钢件和支设于一对型钢件之间的传力横杆,将传力横杆的支设位置与所述支撑件的位置相对应,从而利用传力横杆平衡位于所述钢支撑两侧的支撑件所传递的土压力;
所述混凝土围檩和所述围护结构的连接处还布设有连接吊筋;
所述连接吊筋的第一端插入所述围护结构的三轴搅拌桩内并与型钢件固定连接;
所述连接吊筋的与第一端相对的第二端以竖直状锚固于所述混凝土围檩内,进而通过所述连接吊筋将所述混凝土围檩的竖向荷载传递至所述围护结构;
还包括钢围檩、混凝土围檩以及围护结构的适应性连接点,包括支撑架、埋板以及混凝土结构;
所述支撑架固设在所述围护结构上且用于承托钢围檩;
所述埋板埋设在所述混凝土围檩的端部并与所述钢围檩的端部固定连接;
所述混凝土结构浇筑形成在所述围护结构和所述钢围檩之间,在所述混凝土结构与所述围护结构之间、所述混凝土结构与所述钢围檩之间均设置有隔离层。
2.如权利要求1所述的超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的施工方法,其特征在于,所述适应性连接节点包括第一连接件和第二连接件,所述第一连接件装设在所述钢围檩上,且所述第一连接件与支撑件可调节的连接固定;
所述第二连接件装设在钢支撑上,且所述第二连接件与所述支撑件可调节的连接固定。
3.如权利要求2所述的超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的施工方法,其特征在于,所述适应性连接节点还包括浇筑形成并位于所述支撑件和所述钢围檩之间的混凝土传力构件,通过所述混凝土传力构件传递支撑件所受的压力。
4.如权利要求1所述的超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的施工方法,其特征在于,还包括对钢支撑进行加固处理:
于靠近所述钢支撑的格构柱的两侧固定连接用于承托钢支撑的支撑梁;
提供夹持组件,将所述夹持组件夹持于所述钢支撑的顶部和所述支撑梁的底部,并通过所述夹持组件夹紧所述钢支撑和所述支撑梁;
提供第一滑移层,将所述第一滑移层垫设于所述夹持组件和所述钢支撑的顶部之间;
提供第二滑移层,将所述第二滑移层垫设于所述钢支撑的底部和所述支撑梁的顶部之间。
5.如权利要求1所述的超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的施工方法,其特征在于,还包括在基坑施工中对基坑外已有建筑结构进行换撑处理:
于所述围护结构和所述基坑外已有建筑结构之间设置传力构件,将所述基坑的水平支撑体系的支撑轴力传递到基坑外已有建筑结构的设定位置。
6.一种超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系,其特征在于,包括:
围护体系,包括设于基坑四周土体的围护结构和设于围护结构上的混凝土围檩与钢围檩,其中的混凝土围檩布设于基坑形状不规则区域,所述钢围檩布设于基坑形状规则区域,且所述钢围檩与对应的混凝土围檩对接连接;
与所述围护体系连接的水平支撑体系,包括支撑于基坑内的混凝土支撑和钢支撑,其中的混凝土支撑与所述混凝土围檩连接,所述钢支撑支撑于所述钢围檩和对应的混凝土支撑之间;以及
装设于所述钢支撑上的液压加载监控系统,所述液压加载监控系统靠近所述混凝土支撑设置,通过所述液压加载监控系统对所述钢支撑和所述混凝土支撑施加预压力,从而实现控制基坑的变形;
还包括布设于所述混凝土围檩和所述围护结构的相接处的水平约束件;
所述水平约束件的第一端与所述围护结构固定连接,所述水平约束件的第一端插入到三轴搅拌桩内并与其内的型钢件固定连接;
所述水平约束件的与所述第一端相对的第二端以与所述混凝土围檩的轴力方向相交的方式锚固于所述混凝土围檩内,进而通过所述水平约束件将所述混凝土围檩的轴力传递至所述围护结构;
还包括设于所述钢支撑和所述钢围檩的连接处的适应性连接节点,所述适应性连接节点包括斜向支设于所述钢支撑和所述钢围檩的连接处的支撑件,从而于所述钢支撑和所述钢围檩的连接处形成了由两个支撑件组成的八字撑结构,通过所述八字撑结构将所述钢支撑的支撑力斜向传递至所述钢围檩以减小所述钢围檩所承受的弯矩;
所述钢支撑包括并行设置的一对型钢件和支设于一对型钢件之间的传力横杆,将传力横杆的支设位置与所述支撑件的位置相对应,从而利用传力横杆平衡位于所述钢支撑两侧的支撑件所传递的土压力;
还包括布设于所述混凝土围檩和所述围护结构的连接处的连接吊筋;
所述连接吊筋的第一端插入所述围护结构的三轴搅拌桩内并与型钢件固定连接;
所述连接吊筋的与第一端相对的第二端以竖直状锚固于所述混凝土围檩内,进而通过所述连接吊筋将所述混凝土围檩的竖向荷载传递至所述围护结构;
还包括钢围檩、混凝土围檩以及围护结构的适应性连接点,包括支撑架、埋板以及混凝土结构;
所述支撑架固设在所述围护结构上且用于承托钢围檩;
所述埋板埋设在所述混凝土围檩的端部并与所述钢围檩的端部固定连接;
所述混凝土结构浇筑形成在所述围护结构和所述钢围檩之间,在所述混凝土结构与所述围护结构之间、所述混凝土结构与所述钢围檩之间均设置有隔离层。
7.如权利要求6所述的超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系,其特征在于,所述适应性连接节点包括第一连接件和第二连接件,所述第一连接件装设在所述钢围檩上,且所述第一连接件与支撑件可调节的连接固定;
所述第二连接件装设在钢支撑上,且所述第二连接件与所述支撑件可调节的连接固定。
8.如权利要求7所述的超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系,其特征在于,所述适应性连接节点还包括浇筑形成并位于所述支撑件和所述钢围檩之间的混凝土传力构件,通过所述混凝土传力构件传递支撑件所受的压力。
9.如权利要求6所述的超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系,其特征在于,还包括用于加固钢支撑的加固结构,所述加固结构包括支撑梁、夹持组件、第一滑移层以及第二滑移层;
所述支撑梁固定连接于靠近所述钢支撑的格构柱,用于承托钢支撑;
所述夹持组件夹持于所述钢支撑的顶部和所述支撑梁的底部,通过所述夹持组件夹紧所述钢支撑和所述支撑梁;
所述第一滑移层垫设于所述夹持组件和所述钢支撑的顶部之间;
所述第二滑移层垫设于所述钢支撑的底部和所述支撑梁的顶部之间。
10.如权利要求6所述的超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系,其特征在于,还包括基坑施工中对基坑外已有建筑结构的换撑体系,所述换撑体系包括支撑于所述围护体系与基坑外已有建筑结构之间的传力构件,通过所述传力构件将所述基坑的水平支撑体系的支撑轴力传递到基坑外已有建筑结构的设定位置。
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