CN112160328B - 一种基坑支护结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基坑支护结构及方法，包括下端能够插入基坑下方土层的多个桩排，桩排由竖向并排的多个管桩组成，相邻桩排通过竖向的连接板固定，以使得多个桩排成排布置；连接板的下端与基坑的底面之间形成缺口，缺口的上部转动安装有旋转杆，旋转杆的一端能够伸入基坑侧壁的土层中并形成卸荷平台，另一端与桩排上端之间设有斜撑构件，以传递力矩。

Description

一种基坑支护结构及方法

技术领域

本发明属于基坑支护技术领域，具体涉及一种基坑支护结构及方法。

背景技术

基坑工程中，最常见的支护方法就是采用支挡结构，如锚拉式支挡结构、支撑式支挡结构和悬臂式支挡结构。

发明人了解到，这些支挡结构的受力形式均是依靠自身强度来抵抗土体的侧向作用力，其支撑能力取决于结构自身强度的大小，特别是悬臂式结构，但对于结构和土的相互作用没有进一步的利用。另外在基坑工程中，排水系统需要单独设置，如果遇到有大雨或排水失效的情况，易发生基坑失稳等事故。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种基坑支护结构及方法，能够通过利用结构和土的相互作用，优化现有基坑支护结构体系，减少因大雨或者排水失效造成的基坑失稳概率。

为实现上述目的，本发明的第一方面提供一种基坑支护结构，包括下端能够插入基坑下方土层的多个桩排，桩排可由竖向并排的多个管桩组成，相邻桩排通过转轴连接，以使得多个桩排连接成排布置；旋转杆可围绕转轴转动，上端能够旋转伸入基坑侧壁的土层中并形成卸荷平台，下端可以安装斜撑构件，以传递力矩。旋转杆上部是连接板，用以封堵基坑上部土体。本发明的第二方面提供一种基坑支护方法，包括以下步骤:

基坑开挖前，将基坑支护结构整体下沉入地层设定深度；

基坑开挖至基底后，使得旋转杆的下端与基坑的底面平齐，将斜撑构件进行安装。采用辅助驱动设备推动旋转杆的下端朝向基坑侧壁的方向转动，进行旋转挖土，当旋转90°时，停止转动并去除辅助驱动设备的约束。此时再将旋转杆上下方均推入填入碎石，将钢筋网焊接在两侧钢管桩上形式简易排水通道。

以上一个或多个技术方案的有益效果：

本发明采用可以沿转动轴线转动的旋转杆，当旋转杆旋转挖土后，旋转杆与桩排的结构形成了卸荷式支挡结构，减少了对结构的侧向土压力，同时旋转杆上部的土的重力将产生力矩，并转化为对斜撑构件对管桩的推力，并最终转化成管桩对土层的反方向推力，使得结构变得更为安全。

将旋转杆上下方松散的土体内均推入填入碎石，将钢筋网焊接在两侧钢管桩上可形式简易排水通道，减少结构的水压力，使得结构变得更为安全。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。

图1为本发明实施例中整体结构在旋转杆未转动时的主视图；

图2为本发明实施例中整体结构在旋转杆未转动时的侧视图；

图3为本发明实施例中整体结构安装完毕并实现支护时的主视图；

图4为本发明实施例中整体结构安装完毕并实现支护时的侧视图；

图5为本发明实施例中侧向土压力的示意图；

图6为本发明实施例中旋转杆受到竖向土压力的结构示意图。

图中：1、普通管桩；2、加强管桩；3、连接板；4、旋转杆；5、转轴；6、固定槽口；7、斜撑构件；8、固定件；9、钢筋网。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了方便叙述，本发明中如果出现“上、下、左、右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1

如图1-图6所示，本实施例提供一种基坑支护结构，包括下端能够插入基坑下方土层的多个桩排，桩排由竖向并排的多个管桩组成，相邻桩排通过竖向的连接板3固定，以使得多个桩排成排布置；连接板3的下端与基坑的底面之间形成缺口，缺口的上部转动安装有旋转杆4，旋转杆4的一端能够伸入基坑侧壁的土层中并形成卸荷平台，另一端与桩排上端之间设有固定槽口6，用以固定斜撑构件7，以传递力矩。

具体的，在本实施例中，靠近斜撑构件7的两个管桩需要承担斜撑构件7提供的反力，因此，此处的两个管桩采用加强管桩2，远离斜撑构件7的其他管桩可以采用普通结构的管桩即可。加强管桩2与普通管桩1仅是抗弯抗剪的能力更高，二者的形状与尺寸可以相同，也可以不同。

具体的，在本实施例中，连接板3可以采用密封钢板，密封钢板可以采用焊接的方式与相邻的加强管桩2固定连接，在其他实施方式中，其也可以采用螺栓实现固定连接。又或者，在一些实施例中，连接板3可以替换成连接管，只要能够实现相邻两个加强管桩2的固定连接即可。

可以理解的是，在本实施例中，连接板3两侧桩排关于连接板3对称设置，其具有的管桩数量相同，在其他实施方式中每侧桩排中管桩的数量可以由本领域技术人员自行设置。

具体的，所述连接板3的中部安装有转轴5，转轴5的中心轴线与连接板3的中心轴线垂直，转轴5的两端通过缺口两侧的管桩支撑。在旋转杆4不转动时，旋转杆4轴线与管桩轴线平行的情况下：旋转杆4的下端与基坑的底面平齐。

所述旋转杆4背离基坑侧壁的一侧设有多个固定槽口6，所述固定槽口6用于插接固定斜撑构件7的下端。

可以理解的是，本实施例中，将斜撑构件7的下端插入固定槽口6中以实现斜撑构件7的支撑，为了提高斜撑构件7与旋转杆4之间连接的稳固性，在旋转杆4及斜撑构件7中分别设置螺栓孔，利用螺栓及螺母实现二者的固定连接。

所述缺口处安装有钢筋网9。具体的，在本实施例中，因为需要预留旋转杆4旋转时通过的缺口，在本实施例中，缺口可以填塞入碎石，并可以在缺口处设置钢筋网9，钢筋网9允许水流的通过，但是不允许大颗粒泥土砂浆通过。此处钢筋网9也可以由本领域技术人员自行设置，此处不再赘述。

所述斜撑构件7的上端分别搭接在连接板3两侧的管桩处。可以理解的是，斜撑构件7的上端搭接支撑在加强管桩2的上端外侧面(即背离基坑侧壁土层的侧面)。

所述缺口的下端设有可拆卸的固定件8，固定件8用于实现旋转杆4与管桩轴线平行时的固定。

可以理解的是，本实施例中的固定件8可以采用绑扎绳，在旋转杆4随桩排整体下降插入土层的过程中，保证旋转杆4的中心轴线与管桩的中心轴线平行。

工作原理:基坑支护打桩时，应将排桩及连接板3作为一个整体一起下沉。基坑开挖至基底后，将斜撑构件7固定在旋转杆4中的固定槽口6上，并将固定件8松开，采用辅助驱动设备推动旋转杆4绕着转轴5进行旋转挖土，此处的辅助驱动设备可以为挖掘机、装载机的铲斗。

刚好旋转90°时，斜撑构件7的上端恰好搭接支撑在桩排边缘处的管桩上。具体的转轴5的位置由计算确定，由于同等长度的情况下基坑下部主动土压力一般小于上部的被动土压力，因此需要辅助驱动设备对旋转杆4的上部进行旋转时的驱动，并控制一定的速度，避免基坑后部土体突然滑动，使的斜撑构件7对管桩产生冲击。为了方便开挖，旋转杆4可以采用槽钢或其他较易开挖的结构形式。

旋转挖土后，从侧面上看，结构形成了卸荷式支挡结构，减少了下部对结构的主动土压力，同时卸荷台中上部的土的重力将转化为对土体的推力，使得结构变得更为安全。此时原来位于旋转杆4下部的土体由于被旋转挖出，将造成一定的坍塌，但是由于土的自身抗剪强度的存在，卸荷平台下部崩塌土体对基坑内部产生非常小的侧压力。此时将基坑底清理干净，并采用机械将大块碎石填入缺口处并固定钢筋网9，形成反滤系统，可以排除基坑后的地下水。

实施例2

本实施例提供一种基坑支护方法，包括以下步骤:

基坑开挖前，将基坑支护结构整体下沉入地层设定深度；

基坑开挖至基底后，使得旋转杆4的下端与基坑的底面平齐，采用辅助驱动设备推动旋转杆4的下端朝向基坑侧壁的方向转动，进行旋转挖土，当旋转90°时，停止转动；

利用斜撑构件7支撑在旋转杆4远离基坑侧壁的一端与相邻管桩背离基坑侧壁的上端侧面之间；

去除辅助驱动设备的约束。

基坑支护结构整体下沉的深度被设定为：当基坑开挖完毕后，旋转杆4的下端与基坑的底面平齐。

当利用斜撑构件7完成旋转杆4的支撑后，在缺口处安装钢筋网9。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种基坑支护结构，其特征在于，包括下端能够插入基坑下方土层的多个桩排，桩排由竖向并排的多个管桩组成，相邻桩排通过竖向的连接板固定，以使得多个桩排成排布置；连接板的下端与基坑的底面之间形成缺口，缺口的上部转动安装有旋转杆，旋转杆的一端能够伸入基坑侧壁的土层中并形成卸荷平台，另一端与桩排上端之间设有斜撑构件，以传递力矩，利用结构和土的相互作用，将旋转杆上下方松散的土体内均推入填入碎石，将钢筋网焊接在两侧管桩上形成简易排水通道，减少结构的水压力。

2.根据权利要求1所述的基坑支护结构，其特征在于，所述连接板的中部安装有转轴，转轴的中心轴线与连接板的中心轴线垂直，转轴的两端通过缺口两侧的管桩支撑。

3.根据权利要求1所述的基坑支护结构，其特征在于，在旋转杆不转动时，旋转杆轴线与管桩轴线平行的情况下：旋转杆的下端与基坑的底面平齐。

4.根据权利要求1所述的基坑支护结构，其特征在于，所述旋转杆背离基坑侧壁的一侧设有多个固定槽口，所述固定槽口用于插接固定斜撑构件的下端。

5.根据权利要求1所述的基坑支护结构，其特征在于，所述缺口处安装有钢筋网。

6.根据权利要求1所述的基坑支护结构，其特征在于，所述斜撑构件的上端分别搭接在连接板两侧的管桩处。

7.根据权利要求1所述的基坑支护结构，其特征在于，所述缺口的下端设有可拆卸的固定件，固定件用于实现旋转杆与管桩轴线平行时的固定。

8.一种基坑支护方法，采用权利要求1-7任一所述的基坑支护结构，其特征在于，包括以下步骤:

基坑开挖前，将基坑支护结构整体下沉入地层设定深度；

基坑开挖至基底后，使得旋转杆的下端与基坑的底面平齐，采用辅助驱动设备推动旋转杆的下端朝向基坑侧壁的方向转动，进行旋转挖土，当旋转90°时，停止转动；

利用斜撑构件支撑在旋转杆远离基坑侧壁的一端与相邻管桩背离基坑侧壁的上端侧面之间；

去除辅助驱动设备的约束。

9.根据权利要求8所述的基坑支护方法，其特征在于，基坑支护结构整体下沉的深度被设定为：当基坑开挖完毕后，旋转杆的下端与基坑的底面平齐。

10.根据权利要求8所述的基坑支护方法，其特征在于，当利用斜撑构件完成旋转杆的支撑后，在缺口处安装钢筋网。

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