CN112323822B - 具有拉压支撑的管廊基坑 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有明显宽度效应的管廊基坑，特别是一种具有拉压支撑的管廊基坑，其结构要点在于，还包括有位于支档结构上端部的冠梁、桩顶支撑钢管、预应力钢绞线以及至少一道受压内支撑管；所述冠梁下部与支档结构固定连接，桩顶支撑钢管的两端分别支撑在两侧支档结构上端部的冠梁内侧；预应力钢绞线穿过桩顶支撑钢管的内腔，其两端分别固定在两侧支档结构上端部的冠梁上；受压内支撑管两端分别支撑并固定在基坑内两侧支档结构内侧面上，受压内支撑管位于桩顶支撑钢管下方，最靠近基坑底的受压内支撑管为下受压内支撑管，其距离基坑底为1.5‑2m。本发明优点在于：通过一拉一压的双重作用，能够有效降低或避免支档结构呈倒八字型失稳状况的发生，避免基坑出现踢脚破坏和圆弧滑动式的破坏。

Description

具有拉压支撑的管廊基坑

技术领域

本发明涉及一种具有明显宽度效应的管廊基坑，特别是一种具有拉压支撑的管廊基坑。

背景技术

随着城市开发进程的不断加快，各类管廊基坑工程越来越多，且其在整个工程的投资、施工工期中的占比都较大，称为控制工程建设的关键环节之一。现有管廊基坑的两侧支档结构（采用排桩或连续墙，排桩包括灌注桩、钢板桩、SMW工法桩）需根据整体稳定、抗倾覆稳定、圆弧滑动、坑底抗隆起、抗渗等各类稳定性的计算以确定其板桩插入坑底下方的深度，然而由于施工所处环境不同、土体结构不同、土壤性质影响，板桩的深度往往会出现以下几种情况：受土体结构影响无法达到设计深度、受土壤性质影响虽达到设计深度却无法达到设计稳定性要求。而这些问题都会导致管廊基坑内部踢脚的失稳而进一步导致基坑整体失稳，给人民生命财产的带来极大的安全隐患，如2008年杭州地铁基坑的失稳事件。

为解决上述问题，现有技术采用内支撑的方式，即在基坑内分布多根支撑横管，如混凝土横撑、钢管支撑等等，只考虑了内支撑向外顶推的作用，然而基坑的嵌固稳定则通过支护结构的插入深度来实现，即依靠基坑内侧土体提供的被动土压力来实现板桩的平衡，失稳时，支档结构大多呈倒八字型状态，坑底面以上大多为两侧或其中一侧外翻，即支档结构下部受外推力而向内偏斜，则支档结构的上部向外偏斜，甚至基坑底部土体向上翻起变形，因此现有的支撑横管难以起到控制失稳的作用。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种能够有效限制支档受力、控制失稳的具有拉压支撑的管廊基坑。

本发明所述目的是通过以下途径来实现的：

具有拉压支撑的管廊基坑，包括有两侧支档结构，该两侧支档结构的下部均深入基坑底下方；其结构要点在于，还包括有位于支档结构上端部的冠梁、桩顶支撑钢管、预应力钢绞线以及至少一道受压内支撑管；所述冠梁下部与支档结构固定连接，桩顶支撑钢管的两端分别支撑在两侧支档结构上端部的冠梁内侧；预应力钢绞线穿过桩顶支撑钢管的内腔，其两端分别固定在两侧支档结构上端部的冠梁上；受压内支撑管两端分别支撑并固定在基坑内两侧支档结构内侧面上，受压内支撑管位于桩顶支撑钢管下方，最靠近基坑底的受压内支撑管为下受压内支撑管，其距离基坑底为1.5-2m；只有一道受压内支撑管时，其为下受压内支撑管，有多道受压内支撑管时，其中一道为下受压内支撑管，其余受压内支撑管位于桩顶支撑钢管与下受压内支撑管之间，距离二者以及相互间距离均为3-4m。

所述冠梁用于固定预应力钢绞线，而位于桩顶支撑钢管中的预应力钢绞线通过其两端固定连接的冠梁对两侧支档结构的上端部进行对拉式连接，而受压内支撑管则为基坑内两侧支档结构进行内部支撑。当基坑要发送整体失稳时，两侧支档结构上端部受预应力钢绞线的拉力，呈现向基坑内侧方向拉动的趋势，而下受压内支撑管则在中部为即将失稳的两侧支档结构提供向外的支撑力，在上部预应力钢绞线的拉力和下方下受压内支撑管的受压支撑力双重作用下，能够有效反向限制支档结构失稳时的受力方向，从而降低或避免支档结构呈倒八字型失稳状况的发生，防止基坑底部翻起变形，并进一步达到控制失稳情况发生的技术效果。除此之外，所述冠梁便于安装，能够有效避免预应力钢绞线对支护结构的损坏，在预应力钢绞线受力后，冠梁可进行更换或修复而不影响支护结构本身，另外在施工结束时也便于拆除，作业效率高；而所述桩顶支撑钢管则可在基坑的常规开挖状态下通过冠梁对支档结构进行受压支撑，从而实现对施工中易损的基坑顶部的保护和支撑。

本发明可以进一步具体为：

还包括有锚定板，所述冠梁的中部位置设置有通孔，通孔内安装有PVC管，预应力钢绞线的端部穿过PVC管内腔并外露于冠梁的外侧部以通过螺栓固定于锚定板上。

这样，锚定板为钢绞线提供与冠梁之间的限制和固定，并与冠梁一起作为钢绞线受拉力时的共同作用体。

所述支档结构内侧面对应于受压内支撑管的位置上设置有多个钢制腰梁，该钢制腰梁垂直于支档结构内侧面并与支档结构固定连接，受压内支撑管的两端穿套于钢制腰梁上，并支撑于支档结构内侧面。

所述受压内支撑管为空心钢管，其通过腰梁支撑，可在支档结构发生失稳时，避免受压内支撑管直接掉落而导致安全问题。

综上所述，本发明提供了一种具有拉压支撑的管廊基坑，通过顶部设置的预应力钢绞线的向内拉力作用、通过下方设置的下受压内支撑管的向外受压作用，在一拉一压的双重作用下，能够有效降低或避免支档结构呈倒八字型失稳状况的发生，避免基坑出现踢脚破坏和圆弧滑动式的破坏。另外，所述桩顶支撑钢管在基坑的常规开挖状态下可对支护结构顶部起到受压支撑作用，与其内部的预应力钢绞线结合成拉压一体式构造，满足管廊基坑整体稳定趋势下的顶部内支撑受拉稳定。

附图说明

图1为本发明所述的具有拉压支撑的管廊基坑的截面结构示意图；

图2为本发明所述的具有拉压支撑的管廊基坑的俯视面结构示意图；

图3为本发明所述的具有拉压支撑的管廊基坑在正常施工中的受力结构示意图；Fz-1、Fz-2、Fz-3分别对应桩顶支撑钢管、中间受压内支撑管和下受压内支撑管；

图4为本发明所述的具有拉压支撑的管廊基坑在发生整体失稳趋势下的受力结构示意图；Ft-1、Fz-2、Fz-3分别对应预应力钢绞线、中间受压内支撑管和下受压内支撑管；

图5为本发明所述的具有拉压支撑的管廊基坑在发生整体失稳时下受压内支撑管在两侧支档结构变形下的受力结构示意图。

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

具体实施方式

最佳实施例

参照附图1-2，具有拉压支撑的管廊基坑，包括有两侧支档结构1，该两侧支档结构1的下部均深入基坑底2下方；还包括有位于支档结构1上端部的冠梁3、空心结构的桩顶支撑钢管6、预应力钢绞线9以及至少一道受压内支撑管5；所述冠梁3下部与支档结构固定连接，桩顶支撑钢管6的两端分别支撑在两侧支档结构1上端部的冠梁3内侧；所述冠梁3的中部位置设置有通孔，通孔内安装有PVC管8，预应力钢绞线9穿过桩顶支撑钢管6的内腔，其两端部分别穿过两侧冠梁3中预埋的PVC管8内腔并外露于冠梁3的外侧部，最后通过螺栓10固定于位于冠梁3外侧面的锚定板7上，从而完成预应力钢绞线9两端分别在两侧支档结构1上端部的冠梁3上的固定。

所述支档结构1内侧面对应于受压内支撑管5的位置上设置有多个钢制腰梁11，该钢制腰梁11垂直于支档结构1内侧面，并通过若干牛腿与支档结构1固定连接，受压内支撑管5的两端穿套于钢制腰梁11上，并支撑于支档结构1内侧面。受压内支撑管5位于桩顶支撑钢管6下方，最靠近基坑底的受压内支撑管为下受压内支撑管，其距离基坑底2为1.5-2m；只有一道受压内支撑管时，其为下受压内支撑管，有多道受压内支撑管时，其中一道为下受压内支撑管，其余受压内支撑管5位于桩顶支撑钢管6与下受压内支撑管5之间，距离二者以及相互间距离均为3-4m。

本发明所述实施例方案可进一步详细如下：

（1）管廊基坑采用整体上采用对撑的方式施工，根据基坑受力的需求，从顶部至底部设置2道以上的钢管内支撑结构，第一道支撑为支挡结构顶部的冠梁处的桩顶支撑钢管；自上而下的内支撑根据计算确定高程；其他内支撑仍然为只受压的内支撑；

（2）支挡式结构可采用地下连续墙、灌注排桩、SMW工法桩、咬合桩等工艺施工，但其桩顶必须浇筑一道钢筋混凝土的冠梁，冠梁通长设置，可以与地表平齐；在冠梁上位于内支撑作用处，设置若干根DN50或者其他规格的PVC管，用于预应力钢绞线的拉力穿孔；所述限定的锚定板采用20mm厚以上的钢板加工而成；

（3）所述桩顶支撑钢管及受压内支撑管均可采用Ø609/12或者其他规格的空心钢管，钢管直接可以设置端板直接支撑于混凝土冠梁上；依靠钢管的抗压承载力来承担冠梁处的受压荷载；

（4）为了防止基坑支挡式结构向基坑外侧偏向而发生的顶部支撑不在受压而发生的跌落，应当在管廊的内侧设置一定的防跌落构造措施。

本发明所述具有拉压支撑的管廊基坑的作用机理参照附图3-5，正常开挖时，桩顶支撑钢管及各受压内支撑管均起受压作用（参见附图3）；当基坑要发生整体失稳，支挡式结构出现向着基坑外侧倾斜的趋势时，最顶部的预应力钢绞线及固定的冠梁发挥作用，呈现向基坑内侧拉的趋势，而下受压支撑管则提供向外受压支撑力，以抵抗失稳的趋势，避免支挡式结构向基坑外侧失稳。

本发明未述部分与现有技术相同。

Claims (1)

1.具有拉压支撑的管廊基坑，包括有两侧支档结构，该两侧支档结构的下部均深入基坑底下方；其特征在于，还包括有位于支档结构上端部的冠梁、桩顶支撑钢管、预应力钢绞线以及至少一道受压内支撑管；所述冠梁下部与支档结构固定连接，桩顶支撑钢管的两端分别支撑在两侧支档结构上端部的冠梁内侧；预应力钢绞线穿过桩顶支撑钢管的内腔，其两端分别固定在两侧支档结构上端部的冠梁上；受压内支撑管两端分别支撑并固定在基坑内两侧支档结构内侧面上，受压内支撑管位于桩顶支撑钢管下方，最靠近基坑底的受压内支撑管为下受压内支撑管，其距离基坑底为1.5-2m；只有一道受压内支撑管时，其为下受压内支撑管，有多道受压内支撑管时，其中一道为下受压内支撑管，其余受压内支撑管位于桩顶支撑钢管与下受压内支撑管之间，距离二者以及相互间距离均为3-4m；

还包括有锚定板，所述冠梁的中部位置设置有通孔，通孔内安装有PVC管，预应力钢绞线的端部穿过PVC管内腔并外露于冠梁的外侧部以通过螺栓固定于锚定板上；

所述支档结构内侧面对应于受压内支撑管的位置上设置有多个钢制腰梁，该钢制腰梁垂直于支档结构内侧面并与支档结构固定连接，受压内支撑管的两端穿套于钢制腰梁上，并支撑于支档结构内侧面。