CN109403342A - 一种基坑混合支撑结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

一种基坑混合支撑结构及其施工方法，包括围护结构、冠梁和腰梁，还包括基坑角部设置的钢筋混凝土支撑体系和基坑中部设置的钢结构支撑体系，钢筋混凝土支撑体系包括钢筋混凝土立柱桩和钢筋混凝土支撑梁，钢结构支撑体系包括钢筋混凝土立柱桩和钢管支撑梁，各层钢筋混凝土支撑梁和钢管支撑梁的两端依次冠梁或腰梁连接，钢管支撑梁的两端分为固定端和活络端，基坑的横截面为包括全规则角部、全不规则角部或两种混合角部的矩形，相应钢筋混凝土支撑梁的形式为全规则梁、全不规则梁或者两种梁混合。本发明采用钢筋混凝土和钢支撑共同作用的混合支撑形式，结构简单，受力合理，施工方便，充分利用两证支撑的优点，适用于对周边环境控制严格的基坑工程。

Description

一种基坑混合支撑结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种基坑支撑结构，特别是一种混合支撑结构及其施工方法。

背景技术

随着城市建设的快速发展，为满足城市改造与开发、城市轨道交通和超高层建设等需要，基坑工程逐渐呈现出“深、大、近、紧”的特点，即开挖深、规模大、临近重要建（构）筑物和管线以及场地紧凑等，其周围环境复杂，对基坑变形控制要求高。因此，针对开挖深度较深或周围环境复杂、土体变形控制严格的基坑工程，一般采用围护结构和内支撑共同作用的支护体系，内支撑通常采用钢筋混凝土支撑或钢支撑。

钢筋混凝土支撑刚度大、变形小、承载力高、施工简单且安全性好，但施工速度慢、拆除困难、材料无法重复使用；钢支撑自重轻、施工速度快、易改造、可回收且绿色环保，但在基坑角部或不规则部位，节点处理复杂易导致传力不均衡造成钢支撑的可靠性和有效性不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种基坑混合支撑结构及其施工方法，要解决钢筋混凝土支撑施工速度慢、拆除困难、材料无法重复使用的技术问题；还要解决钢支撑在基坑角部或不规则部位节点处理复杂，传力不均衡造成钢支撑的可靠性和有效性不足的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基坑混合支撑结构，包括围绕基坑设置一周的围护结构、固定连接在围护结构顶部一周的冠梁以及沿围护结构的高度方向间隔设置至少两层腰梁，

还包括基坑角部设置的钢筋混凝土支撑体系和基坑中部设置的钢结构支撑体系，各个基坑角部的钢筋混凝土支撑体系均包括一组竖向的第一钢筋混凝土立柱桩和水平的钢筋混凝土支撑梁，所述钢筋混凝土支撑梁的设置层数与冠梁和腰梁的层数总和相同，各层钢筋混凝土支撑梁的两端依次与基坑角部相邻两边围护结构上的冠梁或腰梁固定连接，所述第一钢筋混凝土立柱桩的底部伸入基坑内土体中，第一钢筋混凝土立柱桩的桩身依次与各层钢筋混凝土支撑梁固定连接，

所述钢结构支撑体系包括一组第二钢筋混凝土立柱桩和一组横向水平的钢管支撑梁，所述钢管支撑梁的设置层数与冠梁和腰梁的层数总和相同，所述第二钢筋混凝土立柱桩的设置根数与每层钢管支撑梁的个数相同并设置在相应的钢管支撑梁的一侧，每层钢管支撑梁沿基坑纵向设置至少四道，

各层钢管支撑梁的两端依次与基坑横向中部相对侧两边围护结构上的冠梁或腰梁连接，所述钢管支撑梁的两端分为固定端和活络端，所述固定端与冠梁或腰梁直接固定连接，活络端与冠梁或腰梁通过轴向设置的千斤顶水平可调连接，该组第二钢筋混凝土立柱桩沿基坑内土体的中央纵向间隔成排设置，所述第二钢筋混凝土立柱桩的底部伸入基坑内土体中，第二钢筋混凝土立柱桩的桩身依次与各层钢管支撑梁固定连接。

所述基坑的横截面为包括全规则角部、全不规则角部或两种混合角部的矩形，相应钢筋混凝土支撑梁的形式为全规则梁、全不规则梁或者两种梁混合，所述规则梁设置在规则角部，不规则梁设置在不规则角部，

每根钢筋混凝土支撑梁均为平面桁架梁，包括弦杆和腹杆，所述规则梁包括两道弦杆和连接该两道弦杆之间的腹杆，该两道弦杆的两端分别连接规则角部两侧的围护结构，所述不规则梁包括一道弦杆和连接该弦杆与不规则角部的围护结构之间的腹杆，该一道弦杆的两端分别连接不规则角部两侧的围护结构。

所述第一钢筋混凝土立柱桩以及第二钢筋混凝土立柱桩均设置在钢筋混凝土支撑梁的弦杆与腹杆的相交位置。

所述第二钢筋混凝土立柱桩的桩身两侧按各层钢管支撑梁的位置分别固定连接有一道通长设置的纵向连系梁，所述纵向连系梁的顶部承托并固定连接钢管支撑梁。

所述纵向连系梁为槽钢，所述纵向连系梁的底部通过通长的牛腿角钢承托并固定连接。

所述钢管支撑梁与围护结构的连接位置均通过固定连接围护结构上的牛腿托架承托，钢管支撑梁的底部与牛腿托架固定连接。

所述纵向连系梁的顶部与钢管支撑梁的底部之间垫有木块，所述钢管支撑梁上扣接有纵向的弧形扣件，弧形扣件的脚部通过连接螺栓与纵向连系梁固定连接。

所述纵向连系梁的两端部均伸出最边部钢管支撑梁的外侧。

一种基坑混合支撑结构的施工方法，施工步骤如下：

步骤一，施工围护结构，并在围护结构上施工冠梁和各层腰梁；

步骤二，围护结构的角部位置设计钢筋混凝土支撑梁的形式和位置，进而确定第一钢筋混凝土立柱桩的个数和位置；

步骤三，按设计位置先打入第一钢筋混凝土立柱桩，然后再施工钢筋混凝土支撑梁，将钢筋混凝土支撑梁的两端与冠梁或腰梁固定连接；

步骤四，围护结构的中部位置设计钢管支撑梁的个数和位置和第二钢筋混凝土立柱桩的个数和位置；

步骤五，在设计位置先打入第二钢筋混凝土立柱桩，然后在第二钢筋混凝土立柱桩的相应位置焊接牛腿角钢，在牛腿角钢的上侧焊接纵向连系梁，对应等高位置的围护结构上固定连接两侧牛腿托架；

步骤六，在钢管支撑梁的一端连接千斤顶，并将千斤顶安装在一侧的牛腿托架上，钢管支撑梁的另一端固定连接在另一侧的牛腿托架上，

步骤七，将钢管支撑梁下侧垫入木块，然后扣接弧形扣件，将钢管支撑梁与纵向连系梁通过连接螺栓拧紧。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

本发明在基坑的中部大范围采用钢支撑，解决了钢筋混凝土支撑施工速度慢、拆除困难、材料无法重复使用的技术问题；钢支撑的两端分别采用不同的连接方式，通过千斤顶对梁施加支撑力进一步支撑围护结构，柱沿纵向成排设置与分层设置的多道钢管支撑梁连接形成立体的支撑体系，保证支撑的稳定性，支撑梁与连系梁采用扣接方式可拆卸连接，加快施工速度方便拆除，材料可重复使用。

本发明在基坑的角部有针对性的采用钢筋混凝土支撑，并对不规则位置，根据角部的形式不同，因为钢筋混凝土可以做成不同形状的，分别采用不同的支撑梁形式以及梁柱的布置方式，节点处理简单，保证传力均衡，不规则位置围护结构上的力通过腹杆直接传递到支撑柱上，增大支撑的可靠性和有效性。

本发明采用钢筋混凝土和钢支撑共同作用的混合支撑形式，结构简单，受力合理，施工方便，充分利用两证支撑的优点，适用于对周边环境控制严格的基坑工程。本发明可应用于临近重要建筑物、构筑物、地下管线及对土体位移要求严格的复杂场地条件下的基坑工程。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明的平面结构示意图。

图2是本发明的钢筋混凝土支撑体系的竖向剖面示意图。

图3是本发明的钢结构支撑体系的竖向剖面示意图。

图4是本发明的钢管支撑梁与纵向连系梁连接的剖面示意图。

附图标记：1－围护结构、2－钢筋混凝土支撑梁、21－规则梁、22－不规则梁、2a－弦杆、2b－腹杆、3－钢管支撑梁、4－纵向连系梁、5－第一钢筋混凝土立柱桩、6－冠梁、7－腰梁、8－牛腿角钢、9－连接螺栓、10－木块、11－固定端、12－活络端、13－千斤顶、14－牛腿托架、15－第二钢筋混凝土立柱桩、16－基坑内土体、17－弧形扣件。

具体实施方式

实施例参见图1-4所示，某基坑长70m，宽34m，开挖深度17m，基坑采用混合支撑形式，即角部位置采用钢筋混凝土支撑，其余采用钢管支撑。这种基坑混合支撑结构，基坑的横截面为包括一个不规则角部的矩形，基坑角部分为规则角部和不规则角部，基坑混合支撑结构包括围绕基坑设置一周的围护结构1、固定连接在围护结构顶部一周的冠梁6以及沿围护结构的高度方向间隔设置两层腰梁7。

基坑混合支撑结构还包括基坑角部设置的钢筋混凝土支撑体系和基坑中部设置的钢结构支撑体系，各个基坑角部的钢筋混凝土支撑体系均包括一组竖向的第一钢筋混凝土立柱桩5和水平的钢筋混凝土支撑梁2，所述钢筋混凝土支撑梁2的设置层数与冠梁6和腰梁7的层数总和相同，各层钢筋混凝土支撑梁2的两端依次与基坑角部相邻两边围护结构上的冠梁6或腰梁7固定连接，所述第一钢筋混凝土立柱桩5的底部伸入基坑内土体16中，第一钢筋混凝土立柱桩5的桩身依次与各层钢筋混凝土支撑梁2固定连接。

所述钢筋混凝土支撑梁包括规则梁21和不规则梁22，所述规则梁设置在规则角部，不规则梁设置在不规则角部，每根钢筋混凝土支撑梁2均为平面桁架梁，包括弦杆2a和腹杆2b，所述规则梁包括两道弦杆2a和连接该两道弦杆2a之间的腹杆2b，该两道弦杆2a的两端分别连接规则角部两侧的围护结构，所述不规则梁包括一道弦杆2a和连接该弦杆2a与不规则角部的围护结构之间的腹杆2b。该一道弦杆2a的两端分别连接不规则角部两侧的围护结构。所述第一钢筋混凝土立柱桩5以及第二钢筋混凝土立柱桩15均设置在钢筋混凝土支撑梁的弦杆2a与腹杆2b的相交位置。

所述钢结构支撑体系包括一组第二钢筋混凝土立柱桩15和一组横向水平的钢管支撑梁3，所述钢管支撑梁3的设置层数与冠梁6和腰梁7的层数总和相同，所述第二钢筋混凝土立柱桩15的设置根数与每层钢管支撑梁3的个数相同并设置在相应的钢管支撑梁3的一侧，每层钢管支撑梁3沿基坑纵向设置四道。

各层钢管支撑梁3的两端依次与基坑横向中部相对侧两边围护结构上的冠梁6或腰梁7连接，所述钢管支撑梁3的两端分为固定端11和活络端12，所述固定端11与冠梁6或腰梁7直接固定连接，活络端12与冠梁6或腰梁7通过轴向设置的千斤顶13水平可调连接，该组第二钢筋混凝土立柱桩15沿基坑内土体16的中央纵向间隔成排设置，所述第二钢筋混凝土立柱桩15的底部伸入基坑内土体中16，第二钢筋混凝土立柱桩15的桩身依次与各层钢管支撑梁3固定连接。

所述第二钢筋混凝土立柱桩15的桩身两侧按各层钢管支撑梁的位置分别固定连接有一道通长设置的纵向连系梁4，所述纵向连系梁4的顶部承托并固定连接钢管支撑梁3。所述纵向连系梁4为槽钢，所述纵向连系梁4的底部通过通长的牛腿角钢8承托并固定连接。所述钢管支撑梁3与围护结构1的连接位置均通过固定连接围护结构上的牛腿托架承托，钢管支撑梁的底部与牛腿托架14固定连接。所述纵向连系梁4的顶部与钢管支撑梁3的底部之间垫有木块10，所述钢管支撑梁3上扣接有纵向的弧形扣件17，弧形扣件17的脚部通过连接螺栓9与纵向连系梁4固定连接。所述纵向连系梁4的两端部均伸出最边部钢管支撑梁4的外侧。

这种基坑混合支撑结构的施工方法，施工步骤如下：

步骤一，施工围护结构，并在围护结构上施工冠梁和各层腰梁。

步骤二，围护结构的角部位置设计钢筋混凝土支撑梁的形式和位置，进而确定第一钢筋混凝土立柱桩的个数和位置。

步骤三，按设计位置先打入第一钢筋混凝土立柱桩，然后再施工钢筋混凝土支撑梁，将钢筋混凝土支撑梁的两端与冠梁或腰梁固定连接。

步骤四，围护结构的中部位置设计钢管支撑梁的个数和位置和第二钢筋混凝土立柱桩的个数和位置。

步骤五，在设计位置先打入第二钢筋混凝土立柱桩，然后在第二钢筋混凝土立柱桩的相应位置焊接牛腿角钢，在牛腿角钢的上侧焊接纵向连系梁，对应等高位置的围护结构上固定连接两侧牛腿托架。

步骤六，在钢管支撑梁的一端连接千斤顶，并将千斤顶安装在一侧的牛腿托架上，钢管支撑梁的另一端固定连接在另一侧的牛腿托架上。

步骤七，将钢管支撑梁下侧垫入木块，然后扣接弧形扣件，将钢管支撑梁与纵向连系梁通过连接螺栓拧紧。

Claims (9)

1.一种基坑混合支撑结构，包括围绕基坑设置一周的围护结构（1）、固定连接在围护结构顶部一周的冠梁（6）以及沿围护结构的高度方向间隔设置至少两层腰梁（7），

其特征在于：还包括基坑角部设置的钢筋混凝土支撑体系和基坑中部设置的钢结构支撑体系，各个基坑角部的钢筋混凝土支撑体系均包括一组竖向的第一钢筋混凝土立柱桩（5）和水平的钢筋混凝土支撑梁（2），所述钢筋混凝土支撑梁（2）的设置层数与冠梁（6）和腰梁（7）的层数总和相同，各层钢筋混凝土支撑梁（2）的两端依次与基坑角部相邻两边围护结构上的冠梁（6）或腰梁（7）固定连接，所述第一钢筋混凝土立柱桩（5）的底部伸入基坑内土体（16）中，第一钢筋混凝土立柱桩（5）的桩身依次与各层钢筋混凝土支撑梁（2）固定连接，

所述钢结构支撑体系包括一组第二钢筋混凝土立柱桩（15）和一组横向水平的钢管支撑梁（3），所述钢管支撑梁（3）的设置层数与冠梁（6）和腰梁（7）的层数总和相同，所述第二钢筋混凝土立柱桩（15）的设置根数与每层钢管支撑梁（3）的个数相同并设置在相应的钢管支撑梁（3）的一侧，每层钢管支撑梁（3）沿基坑纵向设置至少四道，

各层钢管支撑梁（3）的两端依次与基坑横向中部相对侧两边围护结构上的冠梁（6）或腰梁（7）连接，所述钢管支撑梁（3）的两端分为固定端（11）和活络端（12），所述固定端（11）与冠梁（6）或腰梁（7）直接固定连接，活络端（12）与冠梁（6）或腰梁（7）通过轴向设置的千斤顶（13）水平可调连接，该组第二钢筋混凝土立柱桩（15）沿基坑内土体（16）的中央纵向间隔成排设置，所述第二钢筋混凝土立柱桩（15）的底部伸入基坑内土体中（16），第二钢筋混凝土立柱桩（15）的桩身依次与各层钢管支撑梁（3）固定连接。

2.根据权利要求1所述的基坑混合支撑结构，其特征在于：所述基坑的横截面为包括全规则角部、全不规则角部或两种混合角部的矩形，相应钢筋混凝土支撑梁的形式为全规则梁（21）、全不规则梁（22）或者两种梁混合，所述规则梁设置在规则角部，不规则梁设置在不规则角部，

每根钢筋混凝土支撑梁（2）均为平面桁架梁，包括弦杆（2a）和腹杆（2b），所述规则梁包括两道弦杆（2a）和连接该两道弦杆（2a）之间的腹杆（2b），该两道弦杆（2a）的两端分别连接规则角部两侧的围护结构，所述不规则梁包括一道弦杆（2a）和连接该弦杆（2a）与不规则角部的围护结构之间的腹杆（2b），该一道弦杆（2a）的两端分别连接不规则角部两侧的围护结构。

3.根据权利要求2所述的基坑混合支撑结构，其特征在于：所述第一钢筋混凝土立柱桩（5）以及第二钢筋混凝土立柱桩（15）均设置在钢筋混凝土支撑梁的弦杆（2a）与腹杆（2b）的相交位置。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的基坑混合支撑结构，其特征在于：所述第二钢筋混凝土立柱桩（15）的桩身两侧按各层钢管支撑梁的位置分别固定连接有一道通长设置的纵向连系梁（4），所述纵向连系梁（4）的顶部承托并固定连接钢管支撑梁（3）。

5.根据权利要求4所述的基坑混合支撑结构，其特征在于：所述纵向连系梁（4）为槽钢，所述纵向连系梁（4）的底部通过通长的牛腿角钢（8）承托并固定连接。

6.根据权利要求5所述的基坑混合支撑结构，其特征在于：所述钢管支撑梁（3）与围护结构（1）的连接位置均通过固定连接围护结构上的牛腿托架承托，钢管支撑梁的底部与牛腿托架（14）固定连接。

7.根据权利要求6所述的基坑混合支撑结构，其特征在于：所述纵向连系梁（4）的顶部与钢管支撑梁（3）的底部之间垫有木块（10），所述钢管支撑梁（3）上扣接有纵向的弧形扣件（17），弧形扣件（17）的脚部通过连接螺栓（9）与纵向连系梁（4）固定连接。

8.根据权利要求4所述的基坑混合支撑结构，其特征在于：所述纵向连系梁（4）的两端部均伸出最边部钢管支撑梁（4）的外侧。

9.一种根据权利要求7所述的基坑混合支撑结构的施工方法，其特征在于，施工步骤如下：

步骤一，施工围护结构（1），并在围护结构上施工冠梁（6）和各层腰梁（7）；

步骤二，围护结构（1）的角部位置设计钢筋混凝土支撑梁（2）的形式和位置，进而确定第一钢筋混凝土立柱桩（5）的个数和位置；

步骤三，按设计位置先打入第一钢筋混凝土立柱桩（5），然后再施工钢筋混凝土支撑梁（2），将钢筋混凝土支撑梁（2）的两端与冠梁（6）或腰梁（7）固定连接；

步骤四，围护结构（1）的中部位置设计钢管支撑梁（3）的个数和位置和第二钢筋混凝土立柱桩（15）的个数和位置；

步骤五，在设计位置先打入第二钢筋混凝土立柱桩（15），然后在第二钢筋混凝土立柱桩（15）的相应位置焊接牛腿角钢（8），在牛腿角钢（8）的上侧焊接纵向连系梁（8），对应等高位置的围护结构（1）上固定连接两侧牛腿托架（14）；

步骤六，在钢管支撑梁（3）的一端连接千斤顶（13），并将千斤顶（13）安装在一侧的牛腿托架（14）上，钢管支撑梁（3）的另一端固定连接在另一侧的牛腿托架（14）上；

步骤七，将钢管支撑梁（3）下侧垫入木块（10），然后扣接弧形扣件（17），将钢管支撑梁（3）与纵向连系梁（8）通过连接螺栓（9）拧紧。