CN108005086A - 一种用于基坑支护的高支墩反拉式斜撑结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于基坑支护的高支墩反拉式斜撑结构，涉及岩土工程技术领域，包括用于支护基坑边缘的围护结构和设置在基坑内用于支撑所述围护结构的支墩桩列，所述围护结构的顶部设置有冠梁，所述围护结构靠近基坑一侧的侧壁上设置有围檩，所述支墩桩列的顶部设置有条形支座，所述围檩和所述条形支座通过撑臂连接，所述围护结构与所述支墩桩列之间设置有两排桩基列，两排所述桩基列均与所述围护结构平行，所述桩基列顶部的高度低于所述条形支座顶部的高度，两排所述桩基列的顶部设置有边跨底板连接，所述边跨底板的顶部通过斜拉臂列与所述条形支座连接；本发明有效降低主体施工难度，提高施工效率，便于基坑土方挖掘，有效降低降低施工成本。

Description

一种用于基坑支护的高支墩反拉式斜撑结构

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，具体为一种用于基坑支护的高支墩反拉式斜撑结构。

背景技术

目前国内采用的基坑支护内支撑结构主要为水平支撑和坑内斜撑，对于平面尺寸较大、深度较浅的基坑大多采用坑内斜撑，斜撑材料大多采用钢管或组合型钢，为提供可靠的支座反力，斜撑支座设置于基坑底部，采用桩基础或利用中部先期施工的地下室底板。现有斜撑技术的基坑土方采用“盆式”开挖方式，先开挖中部土方，边缘土方开挖至斜撑底附近进行放坡，待施加斜撑后再开挖斜撑下方的土体。目前技术存在如下问题：

1、斜撑下方土体开挖难度大。由于斜撑施加后方可开挖边缘土方，该部分土方位于斜撑下方的三角形区域，开挖时无法采用大型设备，只能通过人工配合小型挖掘机进行开挖，工效极低，对工期和挖土费用都造成显著影响。

2、斜撑角度大影响传力。由于斜撑支座设置在基坑底部，使得斜撑角度较大或长度较长。斜撑角度较大会使斜撑竖向分力增大，水平支撑能力降低，需要采取加密间距或增大构件尺寸方式弥补，从而增加了造价和对主体结构施工的干扰。斜撑长度加长不但会使造价增加，还会增加其下方边缘土体的方量，给土方开挖带来更大的难度。此外，斜撑加长使得长细比增大，平面外稳定性降低，往往需要设置立柱减少其跨度，立柱下方须设置桩基，因此立柱的增加也会显著增加造价和主体结构施工难度。

3.斜撑会增加主体结构施工难度。由于斜撑支座设置在基坑底部且围檩一般设置在围护结构上部，因此斜撑与拟建地下室外墙交点往往难以实现在楼板上方，从而无法利用楼板进行换撑，使得斜撑穿越侧墙板处须采取开洞或后期割除措施，给外墙结构和防水施工带来难题。

因此如何改善现有技术缺陷，是急需解决的问题。

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高支墩反拉式斜撑结构，以解决现有技术中主体结构施工困难、成本高、土方挖掘困难等技术问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种用于基坑支护的高支墩反拉式斜撑结构，包括用于支护基坑边缘的围护结构和设置在基坑内用于支撑所述围护结构的支墩桩列，所述围护结构和所述支墩桩列互相平行，所述围护结构的顶部设置有冠梁，所述围护结构靠近基坑一侧的侧壁上设置有围檩，且所述冠梁设置在基坑顶部施工场地地表，所述支墩桩列的顶部设置有条形支座，所述围檩和所述条形支座通过撑臂连接，所述撑臂倾斜设置，且所述撑臂与所述条形支座连接端的高度低于所述撑臂与所述围檩连接端的高度，所述围护结构与所述支墩桩列之间设置有两排桩基列，两排所述桩基列均与所述围护结构平行，所述桩基列顶部的高度低于所述条形支座顶部的高度，两排所述桩基列的顶部设置有边跨底板连接，所述边跨底板设置在基坑底部，所述边跨底板的顶部通过斜拉臂列与所述条形支座连接。

进一步，所述围护结构具体由多个排桩构成，所述排桩之间通过所述冠梁连接，所述支墩桩列具体由多个支墩桩构成，所述支墩桩之间通过条形支座连接，所述桩基列具体由多个桩基构成，所述桩基之间通过边跨底板连接。

进一步，所述支墩桩列顶部高度和所述桩基列顶部高度相同，且所述桩基列的顶部处于基坑底部，所述桩基通过钢立柱与所述条形支座连接。

进一步，所述斜拉臂列具体由多个相互平行的斜拉臂构成，且所述斜拉臂设置在所述撑臂的两侧，所述斜拉臂具体为钢索，所述钢索具体由钢绞线制成，所述钢索通过钢锚座与所述边跨底板连接，所述钢锚座固定安装在所述边跨底板的顶部，所述钢索通过锚具与所述条形支座连接。

进一步，所述围檩与所述围护结构采用植筋方式连接。

进一步，所述钢立柱采用中空钢管或组合型钢制成。

本发明相比现有技术具有以下优点：本发明提供了一种用于基坑支护的高支墩反拉式斜撑结构，利用斜撑的方式使得围护结构受到的土方压力经撑臂传递给条形支座及钢立柱，桩基列和边跨底板通过斜拉臂连接条形支座，使得条形支座和钢立柱保持受力平衡，且桩基列与边跨底板的受力可有效地分散到基坑底部的土方，实现受力平衡，使得基坑在有效支护的同时，抬高了撑臂的高度，进而提高了钢立柱一侧的空间高度，便于土方的挖掘，提高了施工效率；在施工的过程中，且在施工的各个阶段，整个支护结构均能够保持受力平衡，进而提高了施工的安全性；撑臂抬高后，其倾斜角度变小，避免了传统斜撑的弊端，提高了支护强度；同时撑臂抬高后便于施工主体结构，极大地缩短了工期。

附图说明

图1是本发明一种用于基坑支护的高支墩反拉式斜撑结构的内部结构示意图；

图2是本发明一种用于基坑支护的高支墩反拉式斜撑结构的内部结构俯视图；

图3是本发明实施例中第一工况示意图；

图4是本发明实施例中第二工况示意图；

图5是本发明实施例中第三工况示意图；

图6是本发明实施例中第四工况示意图；

图7是本发明实施例中第五工况示意图；

图8是本发明实施例中第六工况示意图。

图中：1、围护结构；2、支墩桩列；3、冠梁；4、围檩；5、条形支座；6、撑臂；7、桩基列；8、边跨底板；9、斜拉臂；10、钢立柱；11、钢锚座；12、锚具。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2，本发明提供的一种实施例：一种用于基坑支护的高支墩反拉式斜撑结构，包括用于支护基坑边缘的围护结构1和设置在基坑内用于支撑围护结构1的支墩桩列2，围护结构1和支墩桩列2互相平行，围护结构1具体由多个排桩构成，围护结构1的顶部设置有冠梁3，排桩之间通过冠梁3连接，围护结构1靠近基坑一侧的侧壁上设置有围檩4，且冠梁3设置在基坑顶部施工场地地表，支墩桩列2的顶部设置有条形支座5，支墩桩列2具体由多个支墩桩构成，支墩桩之间通过条形支座5连接，围檩4和条形支座5通过撑臂6连接，撑臂6倾斜设置，且撑臂6与条形支座5连接端的高度低于撑臂6与围檩4连接端的高度，围护结构1与支墩桩列2之间设置有两排桩基列7，两排桩基列7均与围护结构1平行，桩基列7具体由多个桩基构成，桩基列7顶部的高度低于条形支座5顶部的高度，两排桩基列7的顶部设置有边跨底板8连接，桩基之间通过边跨底板8连接，边跨底板8设置在基坑底部，边跨底板8的顶部通过斜拉臂9列与条形支座5连接；

当支墩桩列2顶部高度和桩基列7顶部高度相同时，桩基列7的顶部处于基坑底部，桩基通过钢立柱10与条形支座5连接；

斜拉臂9列具体由多个相互平行的斜拉臂9构成，且斜拉臂9设置在撑臂6的两侧，斜拉臂9具体为钢索，钢索具体由钢绞线制成，钢索通过钢锚座11与边跨底板8连接，钢锚座11固定安装在边跨底板8的顶部，钢索通过锚具12与条形支座5连接；

围檩4与围护结构1采用植筋方式连接；

钢立柱10采用中空钢管或组合型钢制成。

本发明的第一实施例：

请参阅图3，首先根据基坑的具体参数设定围护结构1、支墩桩列2、两排桩基列7的参数，并将围护结构1、支墩桩列2和两排桩基列7预先浇筑成型，且围护结构1、支墩桩列2、两排桩基列7相互平行设置；其中围护结构1采用排桩的方式，且各个排桩相互平行，排桩顶部的高度高于基坑顶部的高度，以便于与冠梁3固定连接；支墩桩列2采用多个支墩桩相互平行成列构成；两排桩基列7均采用多个基桩相互平行成列的设置方式；支墩桩的顶部和基桩的顶部均设置于基坑底部；对支墩桩的顶部进行钢立柱10施工，使得钢立柱10与支墩桩有效连接，且钢立柱10顶部高度低于排桩顶部高度；施工冠梁3，使得各个排桩之间能够有效连接；

参阅图4，采用正盆式施工方式开挖基坑至钢立柱10顶部所处平面，且挖成后钢立柱10顶部与排桩之间土方为倾斜面，倾斜角度为撑臂6的设计支撑角度，此时围护结构1和钢立柱10两侧均有土方支撑，受力平衡，有助于安全施工；

参阅图5，施工条形支座5、围檩4和撑臂6，形成稳定的支撑结构，其中条形支座5上预留有用于安置斜拉臂9的安装孔；

参阅图6，对条形支座5与围护结构1之间的土方实施倒盆式开挖，直至挖至基坑底部，即使得基桩顶部露出，且挖成后条形支座5与基桩顶部之间的土方为倾斜面，倾斜角度等同于斜拉臂9的设计倾斜角度，在此过程中，基坑边缘处给围护结构1施加的水平力由围檩4传递给撑臂6，撑臂6传递给条形支座5，条形支座5传递给钢立柱10，因钢立柱10两侧均有土方存在，受力平衡，保证了施工安全，同时围护结构1一侧的土方被全部挖出，便于施工地下结构；

参阅图7，在两排基桩的顶部施工边跨底板8，边跨底板8可有效地连接两排基桩，边跨底板8施工的同时在其顶部的设计位置施工钢锚座11；施工斜拉臂9，其中斜拉臂9具体为钢索，钢索具体由钢绞线制成，对钢绞线实行预紧力后，钢索通过钢锚座11与边跨底板8连接，钢索的另一端穿过安装孔通过锚具12与条形支座5连接；

参阅图8，开挖钢立柱10两侧的土方，在此过程中，钢立柱10受到撑臂6倾斜向下的力一部分被支墩桩吸收后，另一部分被斜拉臂9的反拉抵消，实现了钢立柱10的受力平衡，斜拉臂9的反拉力则由边跨底板8和两排桩基列7提供，且在边跨底板8的自重和两排桩基列7两侧土方的支撑下，边跨底板8和两排桩基列7可有效实现受力平衡，且因撑臂6被抬高，倾斜角度较小，因此，撑臂6下方空间高度较大，便于施工，保证了施工安全。

本发明第二实施例：

本例基坑内拟建主体结构为地下一层，基坑开挖深度6m，平面跨度150米，周边环境复杂，对基坑变形控制要求严格，基坑支护总体方案采用排桩内支撑体系，内支撑采用坑内斜撑。

围护结构1具体由多个排桩成列构成，参见图2。排桩采用900mm直径钻孔灌注桩，桩长12m，按一定间距形成柱列式，桩与桩通过冠梁3连接，形成排桩围护结构1。主体结构桩基采用800mm直径钻孔灌注桩，桩顶标高为拟建地下室底板结构底以上100mm。支墩桩列2具体由多个支墩桩成列构成，支墩桩采用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10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，底部插入立柱桩桩身4m，顶部锚入条形支座5内500mm。

参见图2，条形支座5、围檩4为通长设置，采用钢筋混凝土材料，围檩4与围护结构1采取植筋方式连接。

参见图2，撑臂6水平间距8m，截面尺寸采用609x16钢管，其两端分别固定在设置于条形支座5和围檩4上的预埋件钢板上。

参见图1和图2，边跨底板8为钢筋混凝土结构，厚度600，底板浇筑时在钢索对应位置预埋钢锚座11。

参见图1和图2，钢索设置于每根斜撑两侧各1m位置，顶部锚固在条形支座5上，底部锚固在预埋在钢锚座11上。钢索穿越条形支座5处采取预埋PVC套管，穿越钢锚座11前后端板处采取开洞方式。

钢锚座11底部通过9根22直径锚固钢筋预埋在边跨底板8上。钢锚座11由底座板、前后端板、两块腹板组成，均采用厚钢板，连接方式均为焊接。

施工过程如下：

如图3所示，在场地地面施工围护结构1、桩基、支墩桩、冠梁3、钢立柱10；

如图4和图5所示，开挖至一次土方开挖面，施工条形支座5、围檩4，然后安装撑臂6；

如图6和图7所示，基坑边缘土方开挖至基坑底，中间土方开挖至“倒盆式”开挖面；开挖完成后施工边跨底板8、钢锚座11；然后安装斜拉臂9并施加预应力，斜拉臂9具体为钢索，钢索具体由钢绞线制成，在条形支座5和钢锚座11处分别采用锚具12锁定；

如图8所示，开挖中部剩余土方，同时进行边跨地下室结构施工。待中部土方全部开挖至基坑底后，立即施工中部地下室结构

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于基坑支护的高支墩反拉式斜撑结构，其特征在于，包括用于支护基坑边缘的围护结构(1)和设置在基坑内用于支撑所述围护结构(1)的支墩桩列(2)，所述围护结构(1)和所述支墩桩列(2)互相平行，所述围护结构(1)的顶部设置有冠梁(3)，所述围护结构(1)靠近基坑一侧的侧壁上设置有围檩(4)，且所述冠梁(3)设置在基坑顶部施工场地地表，所述支墩桩列(2)的顶部设置有条形支座(5)，所述围檩(4)和所述条形支座(5)通过撑臂(6)连接，所述撑臂(6)倾斜设置，且所述撑臂(6)与所述条形支座(5)连接端的高度低于所述撑臂(6)与所述围檩(4)连接端的高度，所述围护结构(1)与所述支墩桩列(2)之间设置有两排桩基列(7)，两排所述桩基列(7)均与所述围护结构(1)平行，所述桩基列(7)顶部的高度低于所述条形支座(5)顶部的高度，两排所述桩基列(7)的顶部设置有边跨底板(8)连接，所述边跨底板(8)设置在基坑底部，所述边跨底板(8)的顶部通过斜拉臂(9)列与所述条形支座(5)连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于基坑支护的高支墩反拉式斜撑结构，其特征在于，所述围护结构(1)具体由多个排桩构成，所述排桩之间通过所述冠梁(3)连接，所述支墩桩列(2)具体由多个支墩桩构成，所述支墩桩之间通过条形支座(5)连接，所述桩基列(7)具体由多个桩基构成，所述桩基之间通过边跨底板(8)连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于基坑支护的高支墩反拉式斜撑结构，其特征在于，所述支墩桩列(2)顶部高度和所述桩基列(7)顶部高度相同，且所述桩基列(7)的顶部处于基坑底部，所述桩基通过钢立柱(10)与所述条形支座(5)连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于基坑支护的高支墩反拉式斜撑结构，其特征在于，所述斜拉臂(9)列具体由多个相互平行的斜拉臂(9)构成，且所述斜拉臂(9)设置在所述撑臂(6)的两侧，所述斜拉臂(9)具体为钢索，所述钢索具体由钢绞线制成，所述钢索通过钢锚座(11)与所述边跨底板(8)连接，所述钢锚座(11)固定安装在所述边跨底板(8)的顶部，所述钢索通过锚具(12)与所述条形支座(5)连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于基坑支护的高支墩反拉式斜撑结构，其特征在于，所述围檩(4)与所述围护结构(1)采用植筋方式连接。

6.根据权利要求3所述的一种用于基坑支护的高支墩反拉式斜撑结构，其特征在于，所述钢立柱(10)采用中空钢管或组合型钢制成。