CN108532634B - 一种综合管廊的支撑抗浮装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于岩土工程技术领域，涉及一种综合管廊的支撑抗浮装置，包括第一钢板桩、第二钢板桩、第一侧向斜拉板与第二侧向斜拉板；第一钢板桩埋设于预设基坑的一壁面；第二钢板桩埋设于预设基坑的另一壁面；综合管廊设于第一钢板桩与第二钢板桩之间；第一侧向斜拉板的一端以能转动的方式安装于第一钢板桩在基坑部分的下端，另一端安装于综合管廊的一侧的下端；第二侧向斜拉板的一端以能转动的方式安装于第二钢板桩在基坑部分的下端，另一端安装于综合管廊的另一侧的下端；第一侧向斜拉板的延长线、第二侧向斜拉板的延长线与综合管廊的中心轴线相交于同一点。其既能承受回填过程中的压力，又能承受水位上升时的浮力。

Description

一种综合管廊的支撑抗浮装置
技术领域
本发明属于岩土工程技术领域，涉及一种综合管廊的支撑抗浮装置。
背景技术
城市地下管线是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。地下综合管廊是将两种以上的市政管线放置于统一的人工空间中，形成的一种现代化、集约化的城市基础设施。我国国土面积大，地质条件多变复杂，地下综合管廊在施工期以及竣工期间将受到不同的荷载作用，比如在施工期进行基坑的回填，将对地下综合管廊产生压力并致使其产生一定的沉降；而在竣工期，地下水位过高或者在地震作用下可液化地基土的液化可能导致地下综合管廊承受向上的浮力作用，严重时可致使管廊发生变形或破坏。
在本发明之前，专利“一种钢制综合管廊的支撑装置(申请号 201621407045.1)”公开了一种用于对钢制综合管廊进行支撑的装置。该装置是将多组支撑钢结构件沿着钢制综合管廊的长度方向顺序排列，底部横向支架放置在钢制综合管廊的下方，两个侧面斜支撑架的下端分别与钢制综合管廊两侧的底部横向支架由螺栓相连接，两个侧面斜支撑架的上端分别与钢制综合管廊两侧壁由螺栓相连接。该方法结构简单、安装方便，能够有效地对钢制综合管廊进行稳定支撑，消除钢制综合管廊在施工中的安全隐患，保证施工顺利进行。
专利“用于地下综合管廊的抗浮装置(申请号201720199888.5)”公开了一种用于地下综合管廊的抗浮装置，该装置包括上、下和两侧的单元板片沿轴向拼接成单元管节，再拼装形成综合管廊，位于管廊下方单元板片两侧的纵向法兰上设置柔性连接件，并通过该柔性连接件连接抗浮锚杆，形成抗浮装置。该方法利用抗浮锚杆的抗浮能力可有效限制管廊的上浮运动，解决了钢结构综合管廊抗浮的难题。
上述的专利都有各自的特点和优势，但只能提供单一的支撑或者抗浮作用，专利“一种钢制综合管廊的支撑装置(申请号201621407045.1)”无法提供抗浮作用；专利“用于地下综合管廊的抗浮装置(申请号201720199888.5)”的柔性连接件对地下综合管廊的支撑力较弱，很难形成有效支撑。因此，对于柔性地下综合管廊迫切需要实现既能抗压又能抗浮的功能。
发明内容
本申请提供一种综合管廊的支撑抗浮装置，其既能承受回填过程中产生的压力，又能承受水位上升或地基土液化等引起的浮力。
为实现上述技术目的，本申请采用的技术方案为，一种综合管廊的支撑抗浮装置，包括第一钢板桩、第二钢板桩、第一侧向斜拉板与第二侧向斜拉板；
第一钢板桩埋设于预设基坑的一壁面；第二钢板桩埋设于预设基坑的另一壁面；第一钢板桩与第二钢板桩之间开挖后形成基坑；综合管廊设于第一钢板桩与第二钢板桩之间，并位于基坑中，综合管廊的最低位置处被基坑的底部支撑；
第一侧向斜拉板的一端以能转动的方式安装于第一钢板桩在基坑部分的下端，另一端安装于综合管廊的一侧的下端；第二侧向斜拉板的一端以能转动的方式安装于第二钢板桩在基坑部分的下端，另一端安装于综合管廊的另一侧的下端；
第一侧向斜拉板的延长线、第二侧向斜拉板的延长线与综合管廊的中心轴线相交于同一点。
作为本发明改进的技术方案，还包括第一刚性垫片，第一刚性垫片固定于第一钢板桩位于基坑部分的下端；第一刚性垫片上设有第一固定铰支座；第一侧向斜拉板的一端头设有第一销孔，第一侧向斜拉板通过销轴连接第一销孔与第一固定铰支座实现安装于第一钢板桩上。
本发明改进的技术方案，还包括第三刚性垫片，第三刚性垫片安装于综合管廊一侧的下端，第三刚性垫片上设有第一楔形槽；第一侧向斜拉板另一端头的下端设有第一楔形块，第一侧向斜拉板通过第一楔形块与第一楔形槽的间隙配合实现安装于综合管廊的一侧的下端。
本发明改进的技术方案，还包括第二刚性垫片，第二刚性垫片固定于第二钢板桩位于基坑部分的下端；第二刚性垫片上设有第二固定铰支座；第二侧向斜拉板的一端头设有第二销孔，第二侧向斜拉板通过销轴连接第二销孔与第二固定铰支座实现安装于第二钢板桩上。
本发明改进的技术方案，还包括第四刚性垫片，第四刚性垫片安装于综合管廊另一侧的下端，第四刚性垫片上设有第二楔形槽；第二侧向斜拉板另一端头的下端设有第二楔形块，第二侧向斜拉板通过第二楔形块与第二楔形槽的间隙配合实现安装于综合管廊的另一侧的下端。
本发明改进的技术方案，第一侧向斜拉板与第一钢板桩间的夹角为45-70°；第二侧向斜拉板与第二钢板桩间的夹角为45-70°。
本发明改进的技术方案，第一钢板桩有若干个，若干个钢板桩沿综合管廊的长度方向布置，并且任意相邻的两个第一钢板柱的间距为2.5-5米。
有益效果
本装置利用基坑支护的钢板桩作为装置的一部分，可以节约成本、缩短工期；
本装置在(柔性地下)综合管廊施工过程中可以对(柔性地下)综合管廊起到支撑作用，防止(柔性地下)综合管廊在施工中发生倾斜；本装置可以有效减小在基坑回填过程中引起的地基沉降而导致的(柔性地下)综合管廊廊体的位移；本装置同时也具备抗浮的作用，可以有效防止(柔性地下)综合管廊运营期间可液化地基土液化或地下水位过高引起的(柔性地下)综合管廊的上浮问题。
附图说明
图1是本发明结构装置的横截面示意图；
图2是本发明结构装置的第一侧向斜拉板外形图；
图3是本发明结构装置第一固定铰支座安装的局部放大图；
图4是本发明结构装置第一楔形槽在综合管廊初始状态下的局部放大图；
图5是本发明结构装置第一楔形槽在综合管廊处于上浮状态下的局部放大图；
图6是本发明结构装置第一楔形槽在综合管廊处于沉降状态下的局部放大图；
图中：1、综合管廊；2、第一侧向斜拉板；3、第一钢板桩；4、第一楔形槽；5、第一固定铰支座；6、第一刚性垫片；7、第三刚性垫片；8、第一楔形块；9、第一销孔；α第一侧向斜拉板与第一钢板桩间的夹角。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式，对本申请的技术方案做进一步描述。
如图1所示，一种柔性地下综合管廊1的支撑抗浮装置，包括第一钢板桩3、第二钢板桩、第一侧向斜拉板2与第二侧向斜拉板；
第一钢板桩3设于(打入)预设基坑的一壁面处；预设基坑是预先设定的准备开挖的基坑；第二钢板桩设于预设基坑的另一壁面处；第一钢板桩3与第二钢板桩之间开挖后形成基坑；综合管廊1设于第一钢板桩3与第二钢板桩之间，并位于基坑中，综合管廊1的最低位置处被基坑的底部支撑；综合管廊1采用的是柔性地下综合管廊1，其是标准化设计、规模化生产，由钢板材料Q235压制成波纹状，并卷制成管状构成管廊；在实际安装时，首先沿预设基坑的一侧垂直插入第一钢板桩3；然后沿预设基坑的另一侧垂直插入第二钢板桩，采取有效的降水和排水的措施后开挖第一钢板桩3与第二钢板桩间的泥土，形成基坑，基坑的深度是小于第一钢板桩3与第二钢板桩的高度的。将综合管廊1放置于基坑的中间位置。
然后第一侧向斜拉板2(如图2所示)的一端以能转动的方式安装于第一钢板桩3在基坑部分的下端，另一端安装于综合管廊1的一侧的下端，第一侧向斜拉板2的延长线与综合管廊1的中心轴线相交；第二侧向斜拉板的一端以能转动的方式安装于第二钢板桩在基坑部分的下端，另一端安装于综合管廊1的另一侧的下端，第二侧向斜拉板的延长线与综合管廊1的中心轴线相交；同时第一侧向斜拉板2的延长线、第二侧向斜拉板的延长线与综合管廊1的中心轴线相交于同一点。本实施例中，第一(二)侧向斜拉板采用钢材Q235制成，厚度为50mm-100mm, 宽度为400mm-700mm。当然也可选用其他任意能满足性能要求的材质做第一(二) 侧向斜拉板。
本实施例中将综合管廊1与第一钢板桩、第二钢板桩连接在一起，有效提高综合管廊的稳定性。第一侧向斜拉板与第二侧向斜拉板均实现对综合管廊进行限位。
本实施例中，还包括第一刚性垫片6，第一刚性垫片6固定于第一钢板桩3 位于基坑部分的下端；第一刚性垫片6上设有第一固定铰支座5；第一侧向斜拉板2的一端头设有第一销孔9，如图3所示，第一侧向斜拉板2通过销轴连接第一销孔9与第一固定铰支座5实现安装于第一钢板桩3上。
另外也可以采用合页连接第一刚性垫片6与第一侧向斜拉板2，使得二者能够相对转动。
优选地，还包括第三刚性垫片7，第三刚性垫片7安装于综合管廊1一侧的下端，第三刚性垫片7上设有第一楔形槽4；第一侧向斜拉板2另一端头的下端设有第一楔形块8，第一侧向斜拉板2通过第一楔形块8与第一楔形槽4的间隙配合实现安装于综合管廊1的一侧的下端。间隙配合实现综合管廊1在沉降与上浮时均有一定的活动空间，对综合管廊1起到支撑或抗浮作用。图4显示的是初始时第一楔形块8与第一楔形槽4间的配合，即二者间的周边均留有间隙；图5 显示的是综合管廊1上浮时，第一楔形块8与第一楔形槽4的下槽壁接触；图6 显示综合管廊1在沉降时，第一楔形块8与第一楔形槽4的上槽壁接触。
优选地，还包括第二刚性垫片，第二刚性垫片固定于第二钢板桩位于基坑部分的下端；第二刚性垫片上设有第二固定铰支座；第二侧向斜拉板的一端头设有第二销孔，第二侧向斜拉板通过销轴连接第二销孔与第二固定铰支座实现安装于第二钢板桩上。另外也可以采用合页连接第二刚性垫片与第二侧向斜拉板，使得二者能够相对转动。
优选地，还包括第四刚性垫片，第四刚性垫片安装于综合管廊1另一侧的下端，第四刚性垫片上设有第二楔形槽；第二侧向斜拉板另一端头的下端设有第二楔形块，第二侧向斜拉板通过第二楔形块与第二楔形槽的间隙配合实现安装于综合管廊1的另一侧的下端。初始时第二楔形块与第二楔形槽间的配合，即二者间的周边均留有间隙；综合管廊1上浮时，第二楔形块与第二楔形槽的下槽壁接触；综合管廊1在沉降时，第二楔形块与第二楔形槽的上槽壁接触。
优选地，第一侧向斜拉板2与第一钢板桩3间的夹角α为45-70°；第二侧向斜拉板与第二钢板桩间的夹角为45-70°。
优选地，第一钢板桩有若干个，若干个钢板桩沿综合管廊的长度方向布置，并且任意相邻的两个第一钢板柱的间距为2.5-5米。
安装时，首先沿预设基坑壁面进行垂直支护钢板桩的施工；垂直支护钢板桩施工完成后，采取有效的降水和排水的措施；待地下水位稳定后，进行基坑开挖；在基坑施工验收合格后，安放预制的柔性地下综合管廊(即前文中涉及的综合管廊，本实施例列出的是柔性地下综合管廊，但本申请的支撑抗浮装置亦能用于混凝土材质的综合管廊)，柔性地下综合管廊采用标准化设计、规模化生产，由钢板材料Q235压制成波纹状，并卷制成管状构成管廊；将柔性地下综合管廊放置到预埋位置，安装侧向斜拉板(即第一侧向斜拉板以2.5-5.0米的间隔距离设于一侧支护钢板桩上，该侧与第一侧向斜拉板相连的支护钢板桩即为第一钢板桩；第二侧向斜拉板以2.5-5.0米的间隔距离设于另一侧支护钢板桩上，该侧与第二侧向斜拉板相连的支护钢板桩即为第二钢板桩)，侧向斜拉板采用钢材Q235制成，厚度为50mm-100mm,宽度为400mm-700mm，将柔性综合管廊与侧向斜拉板用“凹”型滑动支座(即前文所述的第一楔形槽与第二楔形槽)连接，其中“凹”型滑动支座通过刚性垫片(即前文所述的第三刚性垫片、第四刚性垫片)焊接在柔性综合管廊上，槽口向上，两侧侧向斜拉板延长线交于圆形综合管廊的圆心处；柔性地下综合管廊与侧向斜拉板(第一侧向斜拉板与第二侧向斜拉板)连接好以后，将侧向斜拉板与钢板桩用固定铰支座连接，其中固定铰支座通过刚性垫片焊接在钢板桩上，侧向斜拉板与相邻的垂直钢板桩之间的夹角为45-70度；每隔2.5-5.0 米安装上述支撑抗浮装置；实际用时，第一钢板桩与第二钢板桩是连续布置的，但本申请的支撑抗浮装置只需间隔设置即能实现支撑抗浮的目的，因此，在所有的支撑抗浮装置安装好后，拔除余下的基坑支护的垂直钢板桩；回填土施工：基底清理→检验土质→分层铺土→辗压密实→找平验收。
如上所述形成了柔性地下综合管廊-侧向斜拉板-垂直钢板桩三者之间的稳定支撑抗浮桩装置，既能在施工期对柔性地下综合管廊进行有效的支撑又能防止地基液化或高地下水位引起的柔性地下综合管廊的上浮。
以上仅为本申请的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本申请的保护范围。

Claims (1)

1.一种综合管廊的支撑抗浮装置，其特征在于，包括第一钢板桩、第二钢板桩、第一侧向斜拉板与第二侧向斜拉板；
第一钢板桩埋设于预设基坑的一壁面；第二钢板桩埋设于预设基坑的另一壁面；第一钢板桩与第二钢板桩之间开挖后形成基坑；综合管廊设于第一钢板桩与第二钢板桩之间，并位于基坑中，综合管廊的最低位置处被基坑的底部支撑；
第一侧向斜拉板的一端以能转动的方式安装于第一钢板桩在基坑部分的下端，另一端安装于综合管廊的一侧的下端；第二侧向斜拉板的一端以能转动的方式安装于第二钢板桩在基坑部分的下端，另一端安装于综合管廊的另一侧的下端；
第一侧向斜拉板的延长线、第二侧向斜拉板的延长线与综合管廊的中心轴线相交于同一点；
还包括第一至第四刚性垫片，其中
第一刚性垫片固定于第一钢板桩位于基坑部分的下端；第一刚性垫片上设有第一固定铰支座；第一侧向斜拉板的一端头设有第一销孔，第一侧向斜拉板通过销轴连接第一销孔与第一固定铰支座实现安装于第一钢板桩上；
第二刚性垫片固定于第二钢板桩位于基坑部分的下端；第二刚性垫片上设有第二固定铰支座；第二侧向斜拉板的一端头设有第二销孔，第二侧向斜拉板通过销轴连接第二销孔与第二固定铰支座实现安装于第二钢板桩上；
第三刚性垫片安装于综合管廊一侧的下端，第三刚性垫片上设有第一楔形槽；第一侧向斜拉板另一端头的下端设有第一楔形块，第一侧向斜拉板通过第一楔形块与第一楔形槽的间隙配合实现安装于综合管廊的一侧的下端；
第四刚性垫片安装于综合管廊另一侧的下端，第四刚性垫片上设有第二楔形槽；第二侧向斜拉板另一端头的下端设有第二楔形块，第二侧向斜拉板通过第二楔形块与第二楔形槽的间隙配合实现安装于综合管廊的另一侧的下端；
将柔性综合管廊与侧向斜拉板用“凹”型滑动支座连接，即通过第一楔形槽与第二楔形槽连接，其中“凹”型滑动支座通过第三刚性垫片、第四刚性垫片焊接在柔性综合管廊上，槽口向上，两侧侧向斜拉板延长线交于圆形综合管廊的圆心处；其中，第一侧向斜拉板与第一钢板桩间的夹角为45-70°；第二侧向斜拉板与第二钢板桩间的夹角为45-70°；第一钢板桩有若干个，若干个钢板桩沿综合管廊的长度方向布置，并且任意相邻的两个第一钢板柱的间距为2.5-5米。
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