CN110965558A - 一种大跨度狭长型基坑支护方法及支护结构 - Google Patents

一种大跨度狭长型基坑支护方法及支护结构 Download PDF

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高永�
刘世雄
娄书元
刘文浩
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钱泽航
屈兴儒
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Abstract

本发明公开了一种大跨度狭长型基坑支护方法及支护结构,场地平整至标高,开挖并施工基坑两侧的基坑支护桩,并在基坑支护桩的顶部设置冠梁;确认一个基坑施工段范围内所需数量的钢桁架支撑梁,将钢桁架支撑梁通过两侧的滑移座滑动安装在冠梁顶部的导轨上;将钢桁架支撑梁的两端通过千斤顶支撑于基坑支护桩的冠梁上,形成内支撑结构;当一个基坑施工段施工完毕后,将钢桁架支撑梁的千斤顶卸力,将整个钢桁架支撑梁沿着导轨自行移动到下一个基坑施工段;重复上述步骤,直至完成全部基坑的土方开挖。本发明可适用于大跨度基坑的支撑,无需在中间设置构造柱,可以提供宽敞的基坑内部施工作业空间。

Description

一种大跨度狭长型基坑支护方法及支护结构
技术领域
本发明属于基坑支护技术领域,尤其涉及一种大跨度狭长型基坑支护方法及支护结构。
背景技术
随着我国城市基础设施建设的快速发展,尤其是各大城市中地铁和城市综合管廊的建设规模逐渐扩大,建设过程中大跨度狭长型基坑工程越来越多。由于城市中建设用地紧张且基坑紧邻周边建筑物密集,在基坑建设过程中一旦基坑发生变形过大,会对周边建筑物造成严重危害。因此,基坑开挖前需要在基坑内设置内部支撑,以确保基坑结构的安全施工,避免对周边建筑物造成伤害。
目前国内的狭长基坑以支护结构(主要为连续墙、排桩)与支撑结构相结合的支护体系为主。支撑方式常采用钢管支撑和钢筋混凝土支撑,而这些传统的支撑方式能支撑的基坑跨度较小(一般为3-6米),当跨度更大时,需在中间设置构造立柱,这会导致基坑内部施工作业面减小,严重影响机械化施工效率。
专利2016105094381公开了一种易装拆式基坑支护结构及施工方法,通过在基坑支护桩的顶端设有冠梁在立柱上设置液压伸缩装置,液压伸缩装置固定在立柱上,液压伸缩装置的横向伸缩臂向外伸出顶紧基坑支护桩的顶端或冠梁,形成内支撑结构,解决了现有钢筋混凝土基坑支护存在施工期长、额外增加费用、易污染环境等问题,具有施工速度快、可回收的特点。但是上述专利并不适应于大跨度狭长型基坑,而且需要设置中间立柱。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明的目的之一在于提供一种结构简单、安装与拆除方便且可重复使用的大跨度狭长型基坑支护方法及支护结构。
为解决上述技术问题,本申请采用如下技术方案:
一种大跨度狭长型基坑支护方法,包括如下步骤:
S1:场地平整至标高,开挖并施工基坑两侧的基坑支护桩,并在基坑支护桩的顶部设置冠梁;
S2:确认一个基坑施工段范围内所需数量的钢桁架支撑梁,将钢桁架支撑梁通过两侧的滑移座滑动安装在冠梁顶部的导轨上;
S3:将钢桁架支撑梁的两端通过千斤顶支撑于基坑支护桩的冠梁上,形成内支撑结构;
S4:当一个基坑施工段土层开挖和基坑内部的地下主体结构施工完毕后,将钢桁架支撑梁的千斤顶卸力,将整个钢桁架支撑梁沿着导轨自行移动到下一个基坑施工段;
S5:重复步骤S3和步骤S4,直至完成全部基坑的土方开挖。
进一步的,在钢桁架支撑梁上设置用于监测其变形情况的应变片,在千斤顶与钢桁架支撑梁之间设置用于钢桁架支撑梁受力状态的荷载计。
进一步的,对钢桁架支撑梁支撑范围的土体进行开挖,开挖过程中同时对荷载计及应变计测量的应力进行实时监控,若超过设计安全范围,需及时停止开挖,必要时需将开挖面回填,以快速地将桁架内部应力降到设计安全范围内,直到采取其他加固措施之前,不得继续向下开挖。
进一步的,所述钢桁架支撑梁为由四面平面桁架组成的空间钢桁架,所述平面桁架由桁架横梁、桁架纵梁和桁架斜撑焊接而成。
进一步的,所述滑移座为下承式桁架梁,由受力拉杆和下承式受力框体组成;
所述受力拉杆一端通过螺栓连接所述受力框体,另一端倾斜下向通过螺栓连接所述钢桁架支撑梁;
所述受力框体的底部设有与所述导轨相匹配的滑轮。
一种大跨度狭长型基坑支护结构,包括:
基坑支护桩,设置于基坑的两侧,且其上设有冠梁;
导轨,设置于所述冠梁的顶部,且其延伸方向与所述冠梁平行;
钢桁架支撑梁,两端通过千斤顶支撑于基坑支护桩的冠梁上;
滑移座,设置于所述钢桁架支撑梁的两侧,并与所述导轨滑动配合。
进一步的,在钢桁架支撑梁上设置用于监测其变形情况的应变片,在千斤顶与钢桁架支撑梁之间设置用于钢桁架支撑梁受力状态的荷载计。
进一步的,所述钢桁架支撑梁为由四面平面桁架组成的空间钢桁架,所述平面桁架由桁架横梁、桁架纵梁和桁架斜撑焊接而成。
进一步的,所述滑移座为下承式桁架梁,由受力拉杆和下承式受力框体组成;
所述受力拉杆一端通过螺栓连接所述受力框体,另一端倾斜下向通过螺栓连接所述钢桁架支撑梁;
所述受力框体的底部设有与所述导轨相匹配的滑轮。
与现有技术相比,本发明具有的有益效果在于:
1、本发明的支撑结构采用空间桁架结构,结构强度较高,能有效抵抗支护结构后的主动土压力,同时其结构跨度大,无需构造立柱进行支撑,可以为土方开挖提供足够大的施工空间,提高了大型机械的基坑开挖效率。
2、本发明的桁架支撑结构为装配式,因而其长度可根据需要调节,具有可重复使用、经济可靠以及安装架设方便快捷的特点,通过千斤顶的传力,桁架支撑结构体系和基坑的支护结构成为一个受力整体,结合受力监测系统,桁架支撑结构体系的受力和变形可以容易且准确的测量,进而对整个基坑的稳定和变形进行有效的评估和预警,一旦出现问题及时处理,避免出现基坑失稳的危险。
3、在基坑支护的冠梁上安装有导轨,在施工过程中,先将装配好的桁架支撑结构安装在当前土方开挖段,待该开挖段施工完成后,可沿导轨将桁架支撑单元移动到下一开挖段进行支撑,支撑结构无需重新安装,能快速对下一开挖段进行支撑,避免发生支撑结构安装跟不上土方开挖速度而造成的工期延误。
综上所述,本发明创造性地设计了一种新型可移动的桁架结构支撑体系,利用桁架结构布置灵活、跨度大、刚度大、可受压和受压的特征,可适用于大跨度基坑的支撑,无需在中间设置构造柱,提供宽敞的基坑内部施工作业空间。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图;
图2为本发明的局部示意图;
图3为图1中A-A方向剖视图;
图4为本发明的俯视结构布置图。
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作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。
参见图1-图4,一种大跨度狭长型基坑支护结构,包括基坑支护桩1、导轨2、钢桁架支撑梁3和滑移座4,基坑支护桩1设置于基坑的两侧,且其上设有冠梁5,导轨2设置于冠梁5的顶部且其延伸方向与冠梁5平行,钢桁架支撑梁3的两端通过千斤顶6支撑于基坑支护桩1的冠梁5上,钢桁架支撑梁3根据实际情况,沿着狭长型基坑的长度方向平行间隔分布,滑移座4设置于钢桁架支撑梁3的两侧并与导轨2滑动配合,从而使得钢桁架支撑梁3可以在冠梁5上移动。
本实施例中,千斤顶6能够给与钢桁架支撑梁3一个小幅的可调节长度。在桁架安装阶段,可以通过调节千斤顶6,使得钢桁架支撑梁3两端与支护结构顶紧,让整个桁架支撑结构体系和基坑的支护结构成为一个整体。
具体的,在钢桁架支撑梁3上设置用于监测其变形情况的应变片7,在千斤顶6与钢桁架支撑梁3之间设置用于钢桁架支撑梁3受力状态的荷载计8。
参见图1和图2,可以理解的是,钢桁架支撑梁3为由四面平面桁架组成的空间钢桁架,每个平面桁架由桁架横梁301、桁架纵梁302和桁架斜撑303焊接而成。
参见图1和图2,滑移座4为下承式桁架梁,由受力拉杆401和下承式受力框体402组成,受力拉杆401一端通过螺栓连接受力框体,另一端倾斜下向通过螺栓连接钢桁架支撑梁3,受力拉杆401的作用是既可以平衡桁架自重,也可以保障桁架纵梁302更大的跨度;受力框体的底部设有与导轨2相匹配的滑轮403,当一个施工基坑段施工完毕后,通过外力可使整个桁架支撑结构沿着导轨2移动到下一个基坑施工段。
滑轮403由驱动电机及钢轮组成,基坑支护桩1的冠梁5顶部安装有与钢轮匹配的导轨2,当一个施工基坑段施工完毕后,只需启动驱动电机,整个桁架支撑结构便能沿着导轨2自行移动到下一个基坑施工段。
具体的,受力框体由钢杆件或者型钢组成,杆件或型钢之间的连接通过螺栓连接或通过节点板及螺栓连接。
参见图1-图4,一种大跨度狭长型基坑支护方法,包括如下步骤:
S1、在施工准备阶段,按照附图的结构示意图,在施工点附近的开阔场地上将钢桁架支撑梁3和滑移座4装配完毕,装配时的步骤为:桁架横梁301、桁架纵梁302和桁架斜撑303焊接→联结框架→荷载计8、应变计→千斤顶6→滑轮403→下承式受力框体402→受力拉杆401。
S2、根据需要,将一个基坑施工段开挖范围内所需数量的钢桁架支撑梁3架设在基坑支护桩1冠梁5上。
S3、通过调节千斤顶6预加力,使得钢桁架支撑梁3两端与基坑支护桩1紧密接触,传力良好,安装固定螺杆,防止整个结构的纵向滑移。
S4、对钢桁架支撑梁3支撑范围的土体进行开挖,开挖过程中同时对荷载计8及应变计测量的应力进行实时监测,若超过安全范围,需及时停止开挖,必要时需将开挖面回填,以快速地将桁架内部应力降到安全范围内。直到采取其他加固措施之前,不得继续向下开挖。
S5、上一个基坑施工段土层开挖和基坑内部的地下主体结构施工完成后,可将钢桁架支撑梁3的千斤顶6卸力,利用导轨2使整个支护结构沿着基坑支护桩1上的导轨2自行移动到下一个基坑施工段。
S6、重复步S3至步骤S5,直至完成全部基坑的土方开挖。
本发明具有的优点在于:
1、本发明的支撑结构采用空间桁架结构,结构强度较高,能有效抵抗支护结构后的主动土压力,同时其结构跨度大,无需构造立柱进行支撑,可以为土方开挖提供足够大的施工空间,提高了大型机械的基坑开挖效率。
2、本发明的桁架支撑结构为装配式,因而其长度可根据需要调节,具有可重复使用、经济可靠以及安装架设方便快捷的特点,通过千斤顶6的传力,桁架支撑结构体系和基坑的支护结构成为一个受力整体,结合受力监测系统,桁架支撑结构体系的受力和变形可以容易且准确的测量,进而对整个基坑的稳定和变形进行有效的评估和预警,一旦出现问题及时处理,避免出现基坑失稳的危险。
3、在基坑支护的冠梁5上安装有导轨2,在施工过程中,先将装配好的桁架支撑结构安装在当前土方开挖段,待该开挖段施工完成后,可沿导轨2将桁架支撑单元移动到下一开挖段进行支撑,支撑结构无需重新安装,能快速对下一开挖段进行支撑,避免发生支撑结构安装跟不上土方开挖速度而造成的工期延误。
综上所述,本发明创造性地设计了一种新型可移动的桁架结构支撑体系,利用桁架结构布置灵活、跨度大、刚度大、可受压和受压的特征,可适用于大跨度基坑的支撑,无需在中间设置构造柱,提供宽敞的基坑内部施工作业空间。
上述实施例仅仅是清楚地说明本发明所作的举例,而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种大跨度狭长型基坑支护方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1:场地平整至标高,开挖并施工基坑两侧的基坑支护桩,并在基坑支护桩的顶部设置冠梁;
S2:确认一个基坑施工段范围内所需数量的钢桁架支撑梁,将钢桁架支撑梁通过两侧的滑移座滑动安装在冠梁顶部的导轨上;
S3:将钢桁架支撑梁的两端通过千斤顶支撑于基坑支护桩的冠梁上,形成内支撑结构;
S4:当一个基坑施工段土层开挖和基坑内部的地下主体结构施工完毕后,将钢桁架支撑梁的千斤顶卸力,将整个钢桁架支撑梁沿着导轨自行移动到下一个基坑施工段;
S5:重复步骤S3和步骤S4,直至完成全部基坑的土方开挖与基坑内部地下主体结构的施工作业。
2.根据权利要求1所述的支护方法,其特征在于:在钢桁架支撑梁上设置用于监测其变形情况的应变片,在千斤顶与钢桁架支撑梁之间设置用于钢桁架支撑梁受力状态的荷载计。
3.根据权利要求2所述的支护方法,其特征在于:对钢桁架支撑梁支撑范围的土体进行开挖,开挖过程中同时对荷载计及应变计测量的应力进行实时监控,若超过设计安全范围,需及时停止开挖,必要时需将开挖面回填,以快速地将桁架内部应力降到设计安全范围内,直到采取其他加固措施之前,不得继续向下开挖。
4.根据权利要求1所述的支护方法,其特征在于:所述钢桁架支撑梁为由四面平面桁架组成的空间钢桁架,所述平面桁架由桁架横梁、桁架纵梁和桁架斜撑焊接而成。
5.根据权利要求1所述的支护方法,其特征在于:所述滑移座为下承式桁架梁,由受力拉杆和下承式受力框体组成;
所述受力拉杆一端通过螺栓连接所述受力框体,另一端倾斜下向通过螺栓连接所述钢桁架支撑梁;
所述受力框体的底部设有与所述导轨相匹配的滑轮。
6.一种大跨度狭长型基坑支护结构,其特征在于,包括:
基坑支护桩,设置于基坑的两侧,且其上设有冠梁;
导轨,设置于所述冠梁的顶部,且其延伸方向与所述冠梁平行;
钢桁架支撑梁,两端通过千斤顶支撑于基坑支护桩的冠梁上;
滑移座,设置于所述钢桁架支撑梁的两侧,并与所述导轨滑动配合。
7.根据权利要求6所述的支护结构,其特征在于:在钢桁架支撑梁上设置用于监测其变形情况的应变片,在千斤顶与钢桁架支撑梁之间设置用于钢桁架支撑梁受力状态的荷载计。
8.根据权利要求6所述的支护结构,其特征在于:所述钢桁架支撑梁为由四面平面桁架组成的空间钢桁架,所述平面桁架由桁架横梁、桁架纵梁和桁架斜撑焊接而成。
9.根据权利要求6所述的支护结构,其特征在于:所述滑移座为下承式桁架梁,由受力拉杆和下承式受力框体组成;
所述受力拉杆一端通过螺栓连接所述受力框体,另一端倾斜下向通过螺栓连接所述钢桁架支撑梁;
所述受力框体的底部设有与所述导轨相匹配的滑轮。
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