CN111236286B - 一种大跨度建筑物的防沉降装置及防沉降方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于土木工程防沉降技术领域，涉及一种大跨度建筑物的防沉降装置及防沉降方法，包括支撑基座以及支撑机构；大跨度建筑物通过支撑机构与支撑基座相连接；支撑基座包括自上而下依次相连的滑动板、滚珠和底座；支撑机构与滑动板相接触，且在滚珠作用下，支撑机构随着滑动板相对于底座水平滑动，支撑机构包括大管以及小管；小管的一端套装在大管的一端内且小管能沿大管的轴向自由伸缩；所述小管的另一端与大跨度建筑物活动连接；所述大管的另一端与滑动板相接触。本发明能保证大跨度建筑物的基础稳定，不易发生变形；支撑机构有效的防止大跨度建筑物发生沉降，安全性高，且支撑装置结构简单、适用性和耐久性好。

Description

一种大跨度建筑物的防沉降装置及防沉降方法

技术领域

本发明属于土木工程防沉降技术领域，涉及一种大跨度建筑物的防沉降装置及方法。

背景技术

对于大跨度建筑物，结构形式越来越丰富，规模和跨度越来越宏大，越来越多的新材料和新技术也广泛应用到其中；大跨度结构的复杂性也为建筑项目施工设计增加了很多难度，同时大跨度结构受力荷载大，柱子和基础对沉降尤为敏感。例如煤棚，具有一定的储存和作业空间，煤棚结构的特点是跨度大、高度高、且覆盖面积广；其上部为大跨度结构，煤棚内地面承受堆煤荷载，属于对沉降敏感建筑物，因此在煤棚建造时，要对其地基进行处理以保证煤棚基础的安全性和稳定性。

强夯作为一种适应性广、经济高效、节能环保的地基处理方法，在国内得到了广泛的应用，强夯主要适用于碎石土、砂土、低饱和度的粉土和黏性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，但是当大跨度建筑物处于岩溶地区的软土地基上时，现有的地基处理方法很难防止其沉降，这是因为岩溶地区其结构层十分薄弱，一旦受外力作用则会引起一系列的结构性破坏，岩溶地区会影响建筑结构的稳定性；而软土地基是勘察中发现的普遍问题，其特点及危害性，含水量高、孔隙大，高强度受力易出现异常变形，软土承载压力小，因受力不均衡而出现大幅度沉降；软土地基的抗剪强度低，受外力易发生明显的变形，因此，岩溶地区软土地基上的大跨度建筑物防沉降技术是研究者关注的焦点。

发明内容

基于上述岩溶地区软土地基的特点，本发明提供了一种大跨度建筑物防沉降装置及防沉降方法，保证大跨度建筑物的地基基础稳定不易发生变形；有效的防止大跨度建筑物发生沉降，安全性高，且防沉降装置结构简单、适用性和耐久性好。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种大跨度建筑物的防沉降装置，包括支撑基座以及支撑机构；大跨度建筑物通过支撑机构与支撑基座相连接；

所述支撑基座包括自上而下依次相连的滑动板、滚珠和底座；所述支撑机构与滑动板相接触，且在滚珠作用下，支撑机构随着滑动板相对于底座水平滑动。

进一步的，所述支撑机构包括大管以及小管；

所述小管的一端套装在大管的一端内且小管能沿大管的轴向自由伸缩；所述小管的另一端与煤棚活动连接；所述大管的另一端与滑动板相接触。

进一步的，所述大管的另一端上设置有半球体；所述滑动板上设置有球形凹槽；所述半球体的外径与球形凹槽的内径相匹配，所述大管另一端通过半球体和球形凹槽与滑动板相接触。

进一步的，所述支撑机构上还设置有千斤顶；所述千斤顶一端与大管一端相固定；所述千斤顶另一端通过连接件与小管相固定。

进一步的，所述千斤顶为两个，分别对称置于大管的轴向两侧。

一种大跨度建筑物的防沉降装置的防沉降方法，包括以下步骤：

1)当检测到大跨度建筑物的地基发生沉降，且原支柱发生变形时，将支撑基座和支撑机构均紧贴在大跨度建筑物发生沉降变形的原支柱旁，且支撑机构的顶端与大跨度建筑物连接；

2)通过调节支撑机构的竖直方向高度，确保支撑机构的顶端始终位于大跨度建筑物的标高处；

3)通过支撑基座上的滑动板、滚珠和底座，使得位置偏移能是始终保证地基稳定，支撑机构不发生沉降变形。

进一步的，所述步骤1)的具体操作过程是，底座置于地面上，大管一端置于滑动板上；同时置于大管另一端内的小管顶端与大跨度建筑物连接。

进一步的，所述步骤2)的具体操作过程是，由于大管内部设置有小管，当大跨度建筑物地基发生沉降时，通过调节千斤顶使得小管在大管的轴向上伸缩，确保小管的顶端始终位于大跨度建筑物的设计标高处。

进一步的，所述步骤3)的具体操作过程是，煤棚沉降过程中岩溶地区的岩层发生偏移，由于滑动板在滚珠作用下相对于底座水平滑动；置于滑动板上的大管随着滑动板在底座水平滑动，大管稳定不发生沉降；且大管的下端设置有半球体，滑动板上设置有球形凹槽；所述大管通过半球体和球形凹槽与滑动板相接触，使得大管始终保持垂直状态，减少地基沉降对大管产生的扭矩，从而有效避免大管扭矩变形，使得大管和小管对大跨度建筑物起到稳定支撑的作用。

进一步的，为保证大管能在滑动板的平面范围内移动且不滑出其平面范围，滑动板的水平尺寸要远大于大管的水平尺寸。

本发明的有益效果：

1、本发明通过支撑基座来调节大跨度建筑物在垂直方向上的沉降变形，支撑基座有双层地基，且双层地基之间设置有滚珠，用于解决岩土位置发生偏移，确保软土地基稳定，在外力作用下不易发生变形，有效防止大跨度建筑物发生沉降。

2、本发明通过在支撑机构的上设置千斤顶来调节支撑机构置于其受力所需要的位置，保证大跨度建筑物始终处在设计的标高处，有效防止大跨度建筑物发生沉降，整体安全性高。

3、本发明，大管下端设置半球体，滑动板上设置球形凹槽，半球体置于球星凹槽内，这种接触结构，使整个支撑机构始终保持垂直状态，减少地基沉降对支撑机构产生的扭矩影响，使得支撑机构对大跨度建筑物起到稳定支撑的作用。

4、本发明提供的防沉降支撑装置结构简单，安装拆卸方便，具有很好的适用性和耐久性。

附图说明

图1为本发明提供的支撑机构2结构示意图；

图2为本发明提供的支撑基座1结构示意图；

图3为本发明提供的支撑基座1与支撑机构2连接处内剖示意图；

图4为本发明提供的支撑机构2应用状态示意图；

图5为本发明提供的支撑基座1与支撑机构2连接处应用状态示意图；

图6为本发明提供的支撑基座1应用状态示意图；

图7为本发明实施例3中煤棚场景的示意图；

其中：

1—支撑基座；11—底座；12—滚珠；13—滑动板；2—支撑机构；21—大管；22—小管；3—千斤顶；4—连接块；5—煤棚；6—连接轴。

具体实施方式

现结合附图以及实施例对本发明做详细的说明。

实施例1

本发明提供的大跨度建筑物的防沉降装置，包括支撑机构以及支撑基座，大跨度建筑物通过支撑机构2与支撑基座1相连接。

本实施例中，参见图1，支撑机构2包括大管21以及小管22；小管22的一端套装在大管21的一端内且小管22能沿大管21的轴向自由伸缩；小管22的另一端与大跨度建筑物之间通过活动连接；大管21的另一端与滑动板13相接触。

支撑机构2采用“管状”的钢结构设计，以便增加大管21的可增高余量，即：一根大管内放置小管，类似于雨伞的手持主支撑杆结构；小管22顶端用于支撑大跨度建筑物，并且小管22的顶端与大跨度建筑物的连接处通过转轴6铰接，避免当小管22下沉时对大跨度建筑物的梁产生过大的内力。

本实施例中，参见图2，支撑基座1包括自上而下依次相连的滑动板13、滚珠12和底座11；支撑机构2与滑动板13相接触，且在滚珠12作用下，支撑机构2随着滑动板13相对于底座11水平滑动。

具体的，在实施时，基座11的上表面上设置有与滚珠12相匹配的滑道，滑动板13的下底面与滚珠12相接触，滑动板13能在滚珠12作用下，沿着底座11的滑道相对于底座11在水平方向上滑动。

本实施例中，参见图1，支撑机构2上还设置有千斤顶3；千斤顶3一端与大管21一端相固定；千斤顶3另一端通过连接件4与小管22相固定。

参见图1，千斤顶3为两个，分别对称设置于大管21的轴向两侧，且千斤顶3一端均与大管21一端相固定；千斤顶3另一端均通过连接件4与小管22相固定。

通过千斤顶3的调节作用，使得小管22在大管21内沿着大管21的轴向发生自由伸缩。

实施例2

进一步的，参见图3，本实施例中，大管21的另一端上设置有半球体；滑动板13上设置有球形凹槽；半球体的外径与球形凹槽的内径相匹配，大管21另一端通过半球体和球形凹槽与滑动板13相接触，且半球体可在球形凹槽内自由转动。

实施例3

现结合实际的煤棚沉降，说明本发明防沉降装置的使用方法。

如图7所示，煤棚5为弧形的大跨度结构的建筑物，用于防止煤炭雨淋和污染；煤棚5设置连接有横梁，横梁上连接有多根支柱并通过多根轴向的支柱对煤棚5进行支撑，当煤棚处于岩溶地区软土地基上，由于软土地基的危害性，煤棚5发生沉降，现对其进行支撑防沉降。

具体的防沉降方法包括以下步骤：

1)当检测到煤棚5的地基发生沉降，原支柱发生变形时，将支撑基座1和支撑机构2均紧贴在煤棚发生沉降变形的原支柱旁，且支撑机构2的顶端与煤棚5连接；

2)通过调节支撑机构2的竖直方向高度，确保支撑机构2的顶端始终位于煤棚5的标高处；

3)通过支撑基座1上的滑动板13、滚珠12和底座11，使得位置偏移能是始终保证地基稳定，支撑机构2不发生沉降变形。

本实施例中，参见图4，步骤1)的具体操作过程是，底座11置于地面上，大管21一端置于滑动板13上；同时置于大管21另一端内的小管22顶端与煤棚连接。

本实施例中，参见图4，步骤2)的具体操作过程是，由于大管21内部设置有小管22，当煤棚地基发生沉降时，通过调节千斤顶3使得小管22在大管21的轴向上伸缩，确保小管22的顶端始终位于煤棚的设计标高处，从而对煤棚起到支撑作用，防止煤棚沉降。

具体的，千斤顶3的底端与大管21的顶端固定，千斤顶3的顶端与小管22通过连接件4固定，每次煤棚5下沉一定的高度后，及时调节千斤顶3使得小管22向上伸缩来弥补沉降引起的下沉高度，千斤顶3的顶端与小管22连接处可以沿着小管22上下移动，通过不断的调节千斤顶3，来控制伸缩小管22在大管21内的相对高度，最终保证煤棚5的标高始终位于设计的标高处，防止煤棚5沉降。实施时，因为千斤顶3有一定的行程问题，所以当下沉一定高度时，可以将连接件4下移一定的距离，并且与小管22再次固定牢靠,满足千斤顶3再次升起的情况下，再次完成一部分的顶起过程，不断的重复次过程，来解决煤棚5的下沉。

本实施例中，参见图5和图6，步骤3)的具体操作过程是，煤棚沉降过程中岩溶地区的岩层发生偏移，由于滑动板13在滚珠12作用下相对于底座11水平滑动；置于滑动板13上的大管21随着滑动板13在底座11水平滑动，大管21稳定不发生沉降；且大管21的下端设置有半球体，滑动板13上设置有球形凹槽；所述大管21通过半球体和球形凹槽与滑动板13相接触，使得大管21始终保持垂直状态，减少地基沉降对大管21产生的扭矩，从而有效避免大管21扭矩变形，使得大管21和小管22对煤棚起到稳定支撑的作用，使得大管21和小管22稳定，不发生偏移。

本实施例中，为保证大管21能在滑动板13的平面范围内移动且不滑出其平面范围，滑动板13的水平尺寸要远大于大管21的水平尺寸。

综上所述，本发明提供的防沉降装置，能对煤棚起到支撑作用，有效的防止处于岩溶地区软土地基上煤棚的沉降，支撑基座稳定安全，防沉降装置持久耐用，结构简单易操作。

本发明给出了防沉降装置在煤棚这种大跨度建筑上的应用实例，但是本发明提供的防沉降装置，不仅限于此，土木工程实际施工中，具有大跨度结构的建筑物，由于地基发生沉降变形时，特别是软土地基上的大跨度建筑，都可通过本发明提供的防沉降装置，保证地基基座稳定，防止大跨度建筑沉降的发生。

Claims (5)

1.一种大跨度建筑物的防沉降装置，其特征在于：所述大跨度建筑物的防沉降装置包括支撑基座(1)以及支撑机构(2)；大跨度建筑物通过支撑机构(2)与支撑基座(1)相连接；

所述支撑基座(1)包括自上而下依次相连的滑动板(13)、滚珠(12)和底座(11)；所述支撑机构(2)与滑动板(13)相接触，且在滚珠(12)作用下，支撑机构(2)随着滑动板(13)相对于底座(11)水平滑动；

所述支撑机构(2)包括大管(21)以及小管(22)；所述小管(22)的一端套装在大管(21)的一端内且小管(22)能沿大管(21)的轴向自由伸缩；所述小管(22)的另一端与煤棚活动连接；所述大管(21)的另一端与滑动板(13)相接触；

所述支撑机构(2)上还设置有千斤顶(3)；所述千斤顶(3)一端与大管(21)一端相固定；所述千斤顶(3)另一端通过连接件(4)与小管(22)相固定；

所述大管(21)的另一端上设置有半球体；所述滑动板(13)上设置有球形凹槽；所述半球体的外径与球形凹槽的内径相匹配，所述大管(21)另一端通过半球体和球形凹槽与滑动板(13)相接触。

2.根据权利要求1所述的大跨度建筑物的防沉降装置，其特征在于：所述千斤顶(3)为两个，分别对称置于大管(21)的轴向两侧。

3.一种基于权利要求1-2任一所述的大跨度建筑物的防沉降装置的防沉降方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)当检测到大跨度建筑物的地基发生沉降，且原支柱发生变形时，将权利要求1中的支撑基座(1)和支撑机构(2)均紧贴在大跨度建筑物发生沉降变形的原支柱旁，且支撑机构(2)的顶端与大跨度建筑物连接；

2)通过调节支撑机构(2)的竖直方向高度，确保支撑机构(2)的顶端始终位于大跨度建筑物的标高处；

3)通过支撑基座(1)上的滑动板(13)、滚珠(12)和底座(11)，使得位置偏移能是始终保证地基稳定，支撑机构(2)不发生沉降变形；

所述步骤1)的具体操作过程是，底座(11)置于地面上，大管(21)一端置于滑动板(13)上；同时置于大管(21)另一端内的小管(22)顶端与大跨度建筑物连接；

所述步骤2)的具体操作过程是，由于大管(21)内部设置有小管(22)，当大跨度建筑物地基发生沉降时，通过调节千斤顶(3)使得小管(22)在大管(21)的轴向上伸缩，确保小管(22)的顶端始终位于大跨度建筑物的设计标高处。

4.根据权利要求3所述的大跨度建筑物的防沉降方法，其特征在于：所述步骤3)的具体操作过程是，煤棚沉降过程中岩溶地区的岩层发生偏移，由于滑动板(13)在滚珠(12)作用下相对于底座(11)水平滑动；置于滑动板(13)上的大管(21)随着滑动板(13)在底座(11)水平滑动，大管(21)稳定不发生沉降；且大管(21)的下端设置有半球体，滑动板(13)上设置有球形凹槽；所述大管(21)通过半球体和球形凹槽与滑动板(13)相接触，使得大管(21)始终保持垂直状态，减少地基沉降对大管(21)产生的扭矩，从而有效避免大管(21)扭矩变形，使得大管(21)和小管(22)对大跨度建筑物起到稳定支撑的作用。

5.根据权利要求4所述的大跨度建筑物的防沉降方法，其特征在于：为保证大管(21)能在滑动板(13)的平面范围内移动且不滑出其平面范围，滑动板(13)的水平尺寸要远大于大管(21)的水平尺寸。

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