CN111648371A - 带变形控制框的墩列式围护墙 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带变形控制框的墩列式围护墙，属基坑工程技术领域，由变形控制框和墩列式围护墙组成，墩列式围护墙由一列墩和增强冠梁组成，增强冠梁设置于墩的顶部并将墩连成整体，墩和变形控制框一一对应，变形控制框和墩列式围护墙各自设置在相互垂直的竖向平面内，由斜向设置的减变杆和水平设置的减变体以及连接二者的下支墩组成，所述的墩为一个整体，墩与墩中心的间距是常规围护桩间距的至少两倍，变形控制框和墩之间不设围檩，墩列式围墙内侧土方开挖采用分条开挖，先挖后支，可以减少工期，降低支护成本，经济性和方便性都比现有技术极大提升。

Description

带变形控制框的墩列式围护墙

技术领域

本发明涉及基坑工程技术领域，具体是带变形控制框的墩列式围护墙。

背景技术

基坑工程在建筑或市政工程中虽然是临时性的工程措施，但是所占据的建设成本却较高，传统的板式围护墙在悬臂工况难以满足安全和变形要求时，常增设支点用于提高承载力和减少变形。支点形式常为锚杆和内撑，锚杆由于不能出建筑红线而使用受限，在基坑较大时，水平内撑加立柱不仅费用较高，工期较长，而且变形控制效果也差，针对此问题，已有公开的新技术，比如斜撑已开始在工程中应用，但是仍然存在一定的局限，比如围墙内操作空间不足时，施工时使用受限；主体结构工程桩较密时施工难度和对工程桩的影响都是问题，此时并不适合斜撑或斜桩；另外为进一步降低成本也有待新的技术来解决此问题。

另一方面，柱列式围护桩墙作为现有技术在基坑工程中得到了广泛应用，也是板式围护桩墙的一种，但是由于围护桩的间距通常较小，在桩体中间加设水平内撑或斜撑时，要么撑到冠梁上要么撑到围檩(围檩也称腰梁)上，而冠梁也是围檩的特殊形式，总之必须设置围檩，即使采用钢围檩也需要焊接等措施，极大减慢了施工速度，且通常是先支后挖，难以做到先挖后支，不仅增加成本，而且施工速度较慢，使用范围也受限制。

针对于此，本发明将公开一种新的提高支护结构承载力、减少基坑变形、降低建设成本的新技术来解决以上问题。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术中的缺点，提供一种能够缩短工期、降低成本、方便施工、安全可靠的新技术，即带变形控制框的墩列式围护墙。

为达到上述目的，本发明的带变形控制框的墩列式围护墙采用以下技术方案：

所述的带变形控制框的墩列式围护墙由变形控制框和墩列式围护墙组成，所述的墩列式围护墙由一列墩和增强冠梁组成，所述的增强冠梁设置于墩的顶部并将墩连成整体，所述的墩和变形控制框一一对应，所述的墩列式围护墙和变形控制框各自设置在相互垂直的竖向平面内，所述的变形控制框为直角三角形，由减变杆和减变体以及连接减变杆和减变体的下支墩组成，所述的减变杆斜向设置，为直角三角形的斜边，所述的减变体水平向设置，所述的墩为一个整体，墩与墩的中心间距(不小于2.4米)是常规围护桩间距的至少两倍，所述的变形控制框顶紧墩，提高墩的承载力和减少墩列式围护墙的变形，所述的减变杆和墩之间不设围檩(围檩也称腰梁)。

所述的增强冠梁，宽度大于所述的墩，在水平面内抗弯刚度不小于常规冠梁的两倍。利用增强冠梁的超强刚度和承载力，可以在后设支杆情况下，能够沿基坑边线分条开挖土方，每条开挖宽度为相邻墩的墩中心间距，利用未开挖土方作为增强冠梁的支点，开挖分条后再安装所述的减变杆，实现先挖后支、随挖随支的工法。

所述的墩在垂直于基坑边线的方向的厚度是常规围护桩的至少两倍，墩和墩之间设置止水惟幕，所述的墩为设置有加劲构件的水泥土，坑内的内表面止水帷幕和墩平齐，所述的加劲构件为钢材或混凝土或木桩或钢混凝土组合构件。所述的墩内设置有圆柱状承力体，用于承受所述的减变杆传来的力和土压力。所述的墩的墩体(即墩的本体)横断面为矩形、圆形或椭圆形。

所述的减变杆为减少变形控制支杆，可以施加预应力，调整支杆内力，控制变形，简称减变杆，倾斜设置在墩的内侧，减变杆的第一端(上端)点连接在墩体上(顶住墩)，第二端(下端)点设置在下支墩上，所述的减变体为减少变形控制体，简称减变体，减变体的第一端点顶住墩体，第二端点设置在下支墩上，所述的下支墩连接所述的减变杆和减变体，为减变杆和减变体提供竖向和水平承载力。每个墩上的减变杆一般为一个，也可以有至少两个减变杆设置在一个墩上。

所述的下支墩，顶标高在结构基础的底面，为水泥土、混凝土、木桩、钢混凝土组合构件或硬质土，一列下支墩沿平行基坑坑边的方向设置，可选的，下支墩和下支墩可以连成一体。

所述的减变体，由上层减变体和下层减变体组成，上层减变体为混凝土、木方、型钢或钢混凝土组合构件，位于主体结构的基础底板下，将下支墩和墩连在一起，下层减变体为水泥土或硬质土，位于上层减变体的正下方，所述的下层减变体在基坑开挖之前已完成，所述的硬质土可以是原状土，也可以是人工处理土，比如挤进有建筑垃圾的软土。可选的，在所述的上层减变体完成之前，下层减变体可以设置加腋体，加腋体是临时性存在的构件，在减变杆安装完毕，制作上层减变体前去除，所述的加腋体属于下层减变体的一部分，材料一致，形状为阶梯形或斜坡形。

所述的减变杆，第一端(上端)点设置有C形扣，所述的C形扣是形状为“C”的钢材制成，正好扣在墩体内的圆柱状的承力体上，所述的承力体限制C形扣的垂直承力体轴线的移动，但C形扣可以绕承力体的轴线转动，沿承力体的轴线方向平移，用于调整安装过程中的误差，方便施工。所述的减变杆由上杆和下杆组成，并通过长度调节器连接成整体，上杆设置在减变杆的上端，包含第一端点和C形扣，可以多次重复利用，降低工程成本，下杆设置在减变杆的下端，大部分永久埋设在基础底板内，高于基础底板顶面部分在拆卸减变杆时清除。所述的减变杆横断面为圆形或矩形，材料为钢管或钢管混凝土。

所述的长度调节器由限位筒框和楔紧体组成，所述的限位筒框为内空的柱体，断面为矩形(一般为正方形，也可以设置成相对的两个侧边超出正方形范围之外)，套在减变杆的周围，减变杆的横断面的圆形为长度调节器正方形断面的内切圆，限位筒框的内壁和减变杆的外壁贴合，确保长度调节器和减变杆可靠组装成一体，所述的限位筒框，在相对的两个侧面内设置有矩形的预留洞口，所述的楔紧体可以通过所述的预留洞口，楔入上杆和下杆端面之间的间隙内，并可以对减变杆施加预应力，使得减变杆顶紧墩和下支墩。所述的楔紧体是一组钢块或混凝土块或钢混凝土组合块，楔紧体至少有一块为楔形。所述的限位筒框由钢板或方钢管制作。

为了在安装工程中方便快捷，有另外的措施将减变杆组装成整体一起吊装和安装，即在位于所述的限位筒框内的上杆和下杆的圆形侧面的端部设置有防脱挡，所述的防脱挡为短钢筋(或短钢柱)垂直焊接在上杆和下杆的圆形侧面，再设置有一种临时使用的防脱楔紧器，由断面呈槽形的钢板或槽钢制成，槽口向下反扣在减变杆上方，且被限位筒框上侧面的矩形预留洞口和减变杆限位，并限制上杆和下杆的相对移动。防脱楔紧器设置有限位槽，所述的限位槽正好套住所述的防脱挡，将上杆和下杆与限位筒框一起组装成一个整体，再设置有一组顶紧螺栓，穿过限位筒框的预留螺丝孔，顶紧防脱楔紧器的侧面，防止减变杆翻转时防脱楔紧器脱落。在减变杆安装时，为方便安装，可以用吊具直接吊住上杆，将减变杆整体吊起，扣在墩体内的承力体上，取出防脱楔紧器，调整减变杆长度，第二端点顶住下支墩，置入楔紧体。所述的限位槽为长圆形洞口(一块钢板)或U形凹口(两块钢板)。减变杆插入限位筒框时，与设定位置旋转45度，所述的防脱挡从筒框的棱角空隙进入，然后再反向旋转45度置于设定的位置。

可选的，至少可以有两个所述的减变杆平行安装在一个墩上，在减变杆的设定位置设置联结构件将各个减变杆联结成整体，相当于对减变杆增加约束节点，减少减变杆的计算长度，从而减小断面，节省材料，所述的联结构件为钢结构，具有至少两个(与减变杆的数量对应)倒置的U形环的整体结构，每个减变杆分别置于对应的那个U形环内，被U形环反扣限位，所述的联结构件可以由钢板弯曲成U形环，再将各个U形环连接成整体，所述的U形环的开口处可以设置螺栓拉杆。可选的，所述的减变杆可以在圆形钢管的壁外设置平行于管轴线的外肋，形成带外肋的减变杆，以增加减变杆的刚度和承载力，外肋为钢板、钢管、钢筋、钢绞线或其组合。

优选的，基坑土方开挖采用盆式开挖，先开挖基坑中心的土方，在所述的墩列式围护墙内侧留土放坡(留坡)，从坡底起向坑内在坑底标高设置现浇混凝土垫层，留坡采用分条开挖，每个分条垂直基坑边线，在一个分条的留坡土方开挖后，在下支墩上部搁置预制好的杆座，在杆座和现浇混凝土垫层之间搁置预制好的坑底平杆，对下支墩(的杆座)提供水平反力，增强变形控制框的抗变形能力。所述的杆座为减变杆和坑底平杆的中间传力构件，杆座设置有凹口，供减变杆和坑底平杆置入，用于固定减变杆和坑底平杆并传力。此种方法，称为盆式开挖，留坡挖土路线为沿基坑边线方向的留土上，随挖随支。所述的杆座为下支墩的一部分，可由混凝土、钢结构或钢混凝土组合结构制成，平面形状为圆形或矩形或多边形或椭圆形。所述的杆座作为减变杆和坑底平杆的连接节点和转换构件，可以传力且承受竖向力，可以减少坑底平杆和减变杆的计算长度，提高基坑支护的安全度，或者降低成本。可选的，杆座和杆座间可以设置连系杆，阻挡杆座在水平面内的转动，所述的坑底平杆和连系杆为预制，断面为圆形或矩形，材料为混凝土、钢材或钢混凝土组合构件。所述的坑底平杆顶紧两端的杆座和现浇混凝土垫层，自身可以提供足够的支持力，无需借助后期新做的混凝土垫层以及摩搽力。

已知的，变形控制框在所述的下支墩的一侧，可选的，在下支墩另一侧设置临时放坡土体，的对下支墩提供水平反力，增强变形控制框的抗变形能力，下支墩顶部设置有杆座，给减变杆提供支点，提供竖向支持力。此种方法，称为掏槽开挖，出土位置在临时放坡坡顶，出土路线垂直基坑边形，对减变杆和基坑安全影响更小。

本发明的有益效果是，与现有技术相比，带变形控制框的墩列式围护墙具有以下优点：

1、降低建设成本：本发明所公开的带变形控制框的墩列式围护墙，将常规的多个围护桩集成一个墩，利用材料和构件的复合效应，在完成同等功能的前提下，节约材料降低成本；变形控制框和墩一一对应，受力直接，省掉了常规的围檩，节省成本；由于先挖后支，减变杆长度变小，且由于长度变小，减变杆稳定系数变大，在完成同等功能的前提下，减变杆断面变小，从而又极大节省成本。

2、提高施工速度，缩短工期：本发明所公开的带变形控制框的墩列式围护墙，由于不设围檩，减变杆的安装属于装配式的方法，方便快速，现场无焊接等工序，正常操作每个变形控制框的安装不超过十分钟，比现有技术的施工速度更块。

3、方便施工：由于减变杆的安装快速方便，区别于传统方法，减变杆的存在不影响挖土，可以实现先挖土后支减变杆，挖土方式灵活，可选性强。

4、基坑变形更小：由于减变杆的安装过程中可以施加预应力，调整内力，因此墩列式围护墙变形更小。

总之，采用本发明的带变形控制框的的墩列式围护墙，在经济性、方便性、工程质量和减少工期等方面都比现有技术有显著进步。

附图说明

图1为本发明墩列式围护墙的俯视图。

图2为本发明带变形控制框的墩列式围护墙的水平断面图。

图3为本发明带变形控制框的墩列式围护墙(垂直坑边)的断面图。

图4为本发明(有加腋体的)带变形控制框的墩列式围护墙(垂直坑边)的断面图。

图5为本发明的减变杆的侧立面图。

图6为本发明的(垂直坑边)减变体竖向断面图。

图7为本发明的减变杆长度调节器的横断面图。

图8为本发明的安装完毕的减变杆长度调节器的俯视图。

图9为本发明的(整体吊装过程中)减变杆长度调节器的俯视图。

图10为本发明的(整体吊装过程中)有防脱楔紧器的长度调节器的横断面图。

图11为本发明带变形控制框的墩列式围护墙(盆式开挖)的竖向断面图。

图12为本发明的杆座与减变杆和坑底平杆的位置关系俯视图。

图13为本发明带变形控制框的墩列式围护墙(掏槽开挖)的竖向断面图。

图14为本发明的多个减变杆与联结构件的横断面图。

图15为本发明的具有外肋的减变杆的横断面图。

附图标记：

1 墩

11 承力体

2 增强冠梁

3 止水帷幕

4 变形控制框

41 减变杆

411 上杆

412 下杆

413 C形扣

414 防脱挡

415 防脱楔紧器

416 限位槽

417 顶紧螺栓

42 减变体

421 上层减变体

422 下层减变体

423 加腋体

5 下支墩

51 杆座

511 连系杆

6 长度调节器

61 限位筒框

62 楔紧体

7 坑底平杆

8 现浇混凝土垫层

9 放坡

10 原状土

101 U形环

102 螺栓拉杆

103 外肋

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。

请参阅图1～15所示，其中，所述的墩列式围护墙由墩1和增强冠梁2以及止水帷幕3组成，变形控制框4由减变杆41和减变体42以及下支墩5组成，墩1和变形控制框4一一对应且在一个竖向平面内，墩1的墩体中设置有圆柱状的承力体11，变形控制框4和墩列式围护墙垂直；减变杆41倾斜设置在墩列式围护墙的内侧，包含上杆411和下杆412，上杆的上端点设置有C形口413，正好扣在承力体11上，在上杆411和下杆412的圆弧侧面的端部设置有防脱挡414，防脱楔紧器415设置有限位槽416，可以扣在减变杆41的上方，将防脱挡414置于限位槽416内，并由顶紧螺栓417顶紧；减变体42由上层减变体421和下层减变体422组成，在上层减变体421施工之前，下层减变体422还可以设置有加腋体423，减变杆41和减变体42通过下支墩5连接，下支墩5包含有杆座51；长度调节器6包含限位筒框61和楔紧体62，通过楔紧体62楔紧减变杆41的上杆411和下杆412，在减变杆41的整体吊装过程中防脱楔紧器415被限位筒框61一侧的矩形洞口限制，并通过限位槽416限制住防脱挡414，阻止上杆411和下杆412的相对滑动；可选的，基坑土方开挖采用盆式开挖，在杆座51的靠近基坑中心的一侧设置预制的坑底平杆7，坑底平杆7顶在已经达到龄期的现浇混凝土垫层8；可选的，基坑土方开挖采用掏槽开挖，在下支墩5的靠近基坑中心的一侧设置有放坡9，通过土坡产生的侧向土压力限制变形控制框4向基坑内的水平位移；减变体42的下方为原状土10；可选的，至少两个以上的减变杆41可以平行安装在一个墩上并被具有多个U形环101和螺栓拉杆102的联结构件固定形成节点；可选的，减变杆41周边可以设置外肋103，增加减变杆的刚度和承载力。

实施例1

第一步：施工墩列式围护墙的墩和止水帷幕，施工增强冠梁和下层减变体；

第二步：采用盆式开挖，将基坑中部区域的土开挖掉，并在墩列式围护墙内侧留置土坡，完成现浇混凝土垫层施工；

第三步：现浇混凝土垫层达到设计要求后，分条开挖留置的土坡，依次吊装并安装杆座和坑底平杆以及减变杆，需要时安装连系杆，施工上层减变体；

第四部：继续下一个土方分条的开挖，逐次开挖掉留置的土坡并完成杆座和坑底平杆以及减变杆的吊装和安装。

实施例2

第一步：同实施例1；

第二步：采用掏槽开挖，将墩列式围护墙内侧的土方分条开挖，并同时在土方分条靠近基坑中心一侧放坡；

第三步：依次吊装并安装杆座以及减变杆，施工上层减变体，继续下一个土方分条的开挖；

第四部：待上层减变体达到要求，挖掉放坡土体。

本发明提出的带变形控制框的墩列式围护墙，节省成本、缩短工期、方便施工、安全度提升，在经济性、方便性和工期等方面都比现有技术有显著改善，将会带来显著的社会效益和经济效益。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (9)

1.一种用于基坑支护的带变形控制框的墩列式围护墙，其特征在于，所述的带变形控制框的墩列式围护墙由变形控制框和墩列式围护墙组成，所述的墩列式围护墙由一列墩和增强冠梁组成，所述的增强冠梁设置于墩的顶部并将墩连成整体，所述的墩和变形控制框一一对应，所述的墩列式围护墙和变形控制框各自设置在相互垂直的竖向平面内，所述的变形控制框由斜向设置的减变杆和水平向设置的减变体以及连接二者的下支墩组成，所述的墩为一个整体，墩与墩的中心间距是常规围护桩间距的至少两倍，所述的变形控制框顶紧墩，提高墩的承载力和减少墩列式围护墙的变形，所述的减变杆和墩之间不设围檩，所述的墩内设置有圆柱状承力体。

2.根据权利要求1所述的带变形控制框的墩列式围护墙，其特征在于，所述的增强冠梁，宽度大于所述的墩，在水平面内抗弯刚度大于常规冠梁的两倍，所述的墩在垂直于基坑边线的方向的厚度是常规围护桩的至少两倍，墩和墩之间设置止水帷幕，所述的墩为设置有加劲构件的水泥土，用于承受土压力和所述的减变杆传来的力，实现先挖后支的工法，沿基坑边线分条开挖土方，再安装所述的减变杆，随挖随支，每条开挖宽度为相邻墩的墩中心间距。

3.根据权利要求1所述的带变形控制框的墩列式围护墙，其特征在于，所述的减变杆的第一端点设置有C形扣，扣在墩体内的圆柱状的承力体上，所述的承力体限制C形扣的垂直于承力体轴线的移动，但C形扣可以绕承力体的轴线转动，沿承力体的轴线方向平移，用于调整安装过程中的误差，所述的减变杆的第二端点设置在下支墩上，所述的减变杆由上杆和下杆组成，并通过长度调节器连接成整体，上杆设置在减变杆的上端，可以多次重复利用，下杆设置在减变杆的下端，永久埋设在基础底板内。

4.根据权利要求1和权利要求3所述的长度调节器，其特征在于，所述的长度调节器由限位筒框和楔紧体组成，所述的限位筒框为内空的矩形柱体，套在减变杆的周围，限位筒框的内壁和减变杆的外壁贴合，所述的限位筒框，在相对的两个侧面内设置有矩形的预留洞口，所述的楔紧体可以通过所述的预留洞口，楔入上杆和下杆端面之间的间隙内，并对减变杆施加预应力，顶紧墩和下支墩，在位于所述的限位筒框内的上杆和下杆的圆形侧面的端部设置有防脱挡，再设置有一种临时使用的防脱楔紧器，防脱楔紧器断面呈槽形，槽口向下反扣在减变杆上方，且被限位筒框上侧面的矩形预留洞口和减变杆限位，所述的防脱楔紧器设置有限位槽，所述的限位槽正好套住所述的防脱挡，限制上杆和下杆的相对移动，将上杆和下杆与限位筒框组装成一个整体吊装和安装，所述的限位槽为长圆形洞口或U形凹口。

5.根据权利要求1所述的带变形控制框的墩列式围护墙，其特征在于，所述的减变体的第一端点顶住墩，第二端点设置在下支墩上，所述的减变体由上层减变体和下层减变体组成，上层减变体位于主体结构的基础底板下，下层减变体位于上层减变体的正下方，所述的下层减变体在基坑开挖之前完成，下层减变体可以设置加腋体，加腋体是临时性存在的构件，在减变杆安装完毕，制作上层减变体前去除。

6.根据权利要求1所述的带变形控制框的墩列式围护墙，其特征在于，有至少两个所述的减变杆安装在一个墩上，在减变杆的设定位置设置联结构件将各个减变杆联结成整体，相当于增加约束节点，减少减变杆的计算长度，从而减小断面，节省材料，所述的联结构件为具有至少两个倒置的U形环的整体结构，每个减变杆分别置于对应的U形环内，被U形环反扣限位。

7.根据权利要求1所述的带变形控制框的墩列式围护墙，其特征在于，所述的减变杆可以在圆形钢管的壁外设置平行于管轴线的外肋，形成带外肋的减变杆，以增加减变杆的刚度和承载力。

8.根据权利要求1所述的带变形控制框的墩列式围护墙，其特征在于，基坑采用盆式开挖，所述的墩列式围护墙内侧留土放坡，从坡底起向坑内在坑底标高设置现浇混凝土垫层，所述下支墩上部设置预制的杆座，在杆座和所述的现浇混凝土垫层之间搁置预制的坑底平杆，所述的杆座用于固定减变杆和坑底平杆并传力，且承受竖向力，减少坑底平杆和减变杆的计算长度，提高基坑支护的安全度，或者降低成本，所述的坑底平杆顶紧两端的杆座和现浇混凝土垫层，自身可以提供足够的支持力，无需借助后期新做的混凝土垫层及其摩擦力。

9.根据权利要求1所述的带变形控制框的墩列式围护墙，其特征在于，基坑采用掏槽开挖，在所述的下支墩的另一侧设置临时放坡土体，对下支墩提供水平反力，增强变形控制框的抗变形能力，下支墩顶部设置有杆座，为减变杆提供支点。

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