CN112854242A - 能主动控制基坑围护侧向变形的混凝土支撑系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能主动控制基坑围护侧向变形的混凝土支撑系统，旨在提供一种能够有效解决目前的基坑外围护桩在基坑外部土压力下，向基坑内的变形过大，对基坑安全以及对周边设施安全造成重大隐患的问题的混凝土支撑系统。它包括基坑围护桩或基坑围护墙、设置在基坑围护桩或基坑围护墙的内侧壁上的围檩梁及对撑在围檩梁之间的内支撑梁，围檩梁包括设置在基坑围护桩或基坑围护墙的内侧壁上的外围檩梁、位于外围檩梁内侧的内围檩梁及若干位于外围檩梁与内围檩梁之间的围檩支撑梁，围檩支撑梁的一端固定在内围檩梁上，围檩支撑梁的另一端通过锚板顶撑在外围檩梁上，外围檩梁与内围檩梁之间设有液压千斤顶。

Description

能主动控制基坑围护侧向变形的混凝土支撑系统

技术领域

本发明涉及基坑支撑领域，具体涉及一种能主动控制基坑围护侧向变形的混凝土支撑系统。

背景技术

近年来，随着城市地下空间的不断开发，地下室的深度越来越大，城市核心区管线密集,深基坑周边往往紧邻地铁、房屋以及道路，周边环境对基坑的变形控制要求很高。为了保证地下结构及基坑周边环境的安全，需要在基坑侧壁及周围采用支撑、加固等保护措施。目前的基坑支撑系统通常包括绕基坑边缘设置的基坑外围护桩或者基坑外围护墙、位于基坑围护桩内侧的围檩梁及对撑在围檩梁之间的内支撑梁，以此形成对基坑的支撑。伺服钢支撑系统一般用于平面较为简单以及尺度较小的基坑，由于刚度小和易屈服等因素，钢支撑使用时也存在一定的安全隐患。此外基坑开挖引起的土体侧向压力下降，可能会导致地铁隧道变形。

在实际工程中，由于基坑深、平面尺度大、场地复杂以及气候变化等因素，基坑经常出现变形过大的情况，对周边设施造成不可逆的损害。有些深基坑往往设置4-5道支撑，开挖到二道支撑时变形已超标，导致工程无法继续，造成巨大经济损失。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种能够有效解决目前的基坑外围护桩或基坑外围护墙在基坑外部土压力和内支撑梁形变的共同作用下，向基坑内的变形过大，对基坑安全以及对周边设施安全造成重大隐患的问题时的能主动控制基坑围护侧向变形的混凝土支撑系统。

本发明的技术方案是：

一种能主动控制基坑围护侧向变形的混凝土支撑系统，包括沿基坑边缘设置的基坑围护桩或基坑围护墙、设置在基坑围护桩或基坑围护墙的内侧壁上的围檩梁及对撑在围檩梁之间的内支撑梁，所述围檩梁包括设置在基坑围护桩或基坑围护墙的内侧壁上的外围檩梁、位于外围檩梁内侧的内围檩梁及若干位于外围檩梁与内围檩梁之间的围檩支撑梁，所述围檩支撑梁的一端固定在内围檩梁上，围檩支撑梁的另一端通过锚板顶撑在外围檩梁上；所述外围檩梁与内围檩梁之间设有液压千斤顶；所述内支撑梁包括纵向支撑梁，纵向支撑梁的一端顶撑在内围檩梁上，纵向支撑梁的另一端顶撑在内围檩梁上或外围檩梁上。

当基坑边缘中某一段距离内的基坑围护桩或基坑围护墙向基坑内的形变超过设定值时，可以通过液压千斤顶将外围檩梁和基坑围护桩或者基坑围护墙向外回顶，从而效解决目前的基坑外围护桩或基坑外围护墙在基坑外部土压力和内支撑梁形变的共同作用下，向基坑内的变形过大，对基坑安全以及对周边设施安全造成重大隐患的问题。

另一方面，该混凝土支撑系统运用于混凝土内支撑体系，具有极高的安全性和推广性，适用于局部或者基坑某个或多个方向整体均需要进行主动控制的基坑。

常规的混凝土支撑系统在基坑发生过大变形后往往只能停工，采取论证加固或者赔偿等措施。本混凝土支撑系统基于实时监控，可同步加载避免基坑变形过大，亦可在变形达到一定程度时进行回顶，使基坑变形满足要求。

此外，还可以在开挖过程中结合基坑工况计算分析和同步监测，以预加载或者多次分步加载的形式消除内支撑内力下的轴向变形损失，还可调节各道支撑位置的变形,对基坑变形实施主动控制。

作为优选，还包括形变辅助控制结构，形变辅助控制结构位于基坑围护桩或基坑围护墙的外侧的土层内，形变辅助控制结构包括若干沿基坑边缘依次分布的薄壁钢管，薄壁钢管的上下两端封闭，薄壁钢管的内腔填充满液体，薄壁钢管的上端设有释压口，释压口上设有能够拆卸的释压口密封盖，释压口密封盖密封释压口，且释压口密封盖位于土层上方。

当基坑边缘中某一段距离内的基坑围护桩或基坑围护墙向基坑内的形变超过设定值时，将形变辅助控制结构中全部的薄壁钢管上的释压口密封盖拆下，或者将形变辅助控制结构中对应的一段距离内的薄壁钢管上的释压口密封盖拆下；然后，通过液压千斤顶将外围檩梁和基坑围护桩或者基坑围护墙向外回顶。

发明人在实际施工过程中发现，当基坑围护桩或基坑围护墙向基坑内的形变超过设定值，通过液压千斤顶将外围檩梁和基坑围护桩或者基坑围护墙向外回顶的过程中，由于基坑围护桩或基坑围护墙外侧土层在土压力作用下变得密实，会出现“内支撑梁发生形变”，甚至出现“内支撑梁发生形变，而基坑围护桩或者基坑围护墙无法向外回顶或回顶不到位”的问题；为了解决这一问题，发明人设置了形变辅助控制结构，具体的，在基坑围护桩或基坑围护墙没有向基坑内的形变，或者向基坑内的形变没有超过设定值时，薄壁钢管的内腔被液体填充满，具有足够的强度传递土压力，不会发生形变或形变很小；当基坑边缘中某一段距离内的基坑围护桩或基坑围护墙向基坑内的形变超过设定值时，先将形变辅助控制结构中全部的薄壁钢管上的释压口密封盖拆下，或者将形变辅助控制结构中对应的一段距离内的薄壁钢管上的释压口密封盖拆下；然后，通过液压千斤顶将外围檩梁和基坑围护桩或者基坑围护墙向外回顶，在这个过程中，薄壁钢管内的液体可以通过释压口溢出，如此，可以通过薄壁钢管的形变，使外围檩梁和基坑围护桩或者基坑围护墙顺利的向外回顶，从而有效解决因基坑围护桩或基坑围护墙外侧土层在土压力作用下变得密实，会出现“内支撑梁发生形变”，甚至出现“内支撑梁发生形变，而基坑围护桩或者基坑围护墙无法向外回顶或回顶不到位”的问题；当外围檩梁和基坑围护桩或者基坑围护墙顺利的向外回顶后，再次通过释压口密封盖密封释压口。

作为优选，释压口密封盖与释压口通过螺纹连接，且释压口密封盖与释压口之间设有密封圈。

作为优选，薄壁钢管的下端设有尖锥。

作为优选，薄壁钢管的下端靠近基坑围护桩或基坑围护墙的下端。

作为优选，锚板包括内锚板与外锚板，内锚板固定在围檩支撑梁的端面上，外锚板固定在外围檩梁的内侧壁上。

作为优选，内支撑梁为砼内支撑。如此，可以保证内支撑梁的结构强度，并减轻内支撑梁的重量。

本发明的有益效果是：能够有效解决目前的基坑外围护桩或基坑外围护墙在基坑外部土压力和内支撑梁形变的共同作用下，向基坑内的变形过大，对基坑安全以及对周边设施安全造成重大隐患的问题。

附图说明

图1是本发明的能主动控制基坑围护侧向变形的混凝土支撑系统的内围檩梁采用局部布置时的一种局部结构示意图。

图2是本发明的能主动控制基坑围护侧向变形的混凝土支撑系统的内围檩梁采用整体布置时的一种局部结构示意图。

图3是图1中A处的局部放大图。

图4是本发明的能主动控制基坑围护侧向变形的混凝土支撑系统的内锚板与外锚板之间填充高强灌浆料后的一种局部结构示意图。

图中：

基坑围护桩1；

围檩梁2，端部支撑梁2.0，外围檩梁2.1，内围檩梁2.2，围檩支撑梁2.3，锚板2.4，内锚板2.41，外锚板2.42，高强灌浆料2.5；

内支撑梁3，纵向支撑梁3.1，斜向支撑梁3.2；

液压千斤顶4；

形变辅助控制结构5，薄壁钢管5.1。

具体实施方式

为使本发明技术方案实施例目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明实施例的技术方案进行清楚地解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，而不是全部实施例。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本方案，而不能解释为对本发明方案的限制。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定，“若干”的含义是表示一个或者多个。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

具体实施例一，如图1 、图2、图3、图4所示，一种能主动控制基坑围护侧向变形的混凝土支撑系统，包括沿基坑边缘设置的基坑围护桩1或基坑围护墙、设置在基坑围护桩或基坑围护墙的内侧壁上的围檩梁2及对撑在围檩梁之间的内支撑梁3。围檩梁包括设置在基坑围护桩或基坑围护墙的内侧壁上的外围檩梁2.1、位于外围檩梁内侧的内围檩梁2.2及若干位于外围檩梁与内围檩梁之间的围檩支撑梁2.3。本实施例中，外围檩梁与内围檩梁均为钢筋混凝土梁，围檩支撑梁为钢筋混凝土梁，当然围檩支撑梁也可以为钢梁。围檩支撑梁的一端固定在内围檩梁上，围檩支撑梁的另一端通过锚板2.4顶撑在外围檩梁上。本实施例中，锚板包括内锚板2.41与外锚板2.42，内锚板固定在围檩支撑梁的端面上，外锚板固定在外围檩梁的内侧壁上。外围檩梁与内围檩梁之间设有液压千斤顶4,本实施例中，任意相邻的两个围檩支撑梁之间均设置有一个液压千斤顶。内支撑梁包括纵向支撑梁3.1，纵向支撑梁的一端顶撑在内围檩梁上，纵向支撑梁的另一端顶撑在内围檩梁上或外围檩梁上。

在基坑施工过程中，当基坑边缘中某一段距离内的基坑围护桩或基坑围护墙向基坑内的形变超过设定值时，可以通过液压千斤顶将外围檩梁和基坑围护桩或者基坑围护墙向外回顶，这个过程中，内锚板与外锚板之间分离；然后，在内锚板与外锚板之间插入插板来消除内锚板与外锚板之间的间隙，或者在内锚板与外锚板之间填充高强灌浆料2.5来消除内锚板与外锚板之间的间隙，使纵向内支撑梁恢复原有支撑功能，从而效解决目前的基坑外围护桩或基坑外围护墙在基坑外部土压力和内支撑梁形变的共同作用下，向基坑内的变形过大，对基坑安全以及对周边设施安全造成重大隐患的问题。

另一方面，该混凝土支撑系统运用于混凝土内支撑体系，具有极高的安全性和推广性，适用于局部或者基坑某个或多个方向整体均需要进行主动控制的基坑。

常规的混凝土支撑系统在基坑发生过大变形后往往只能停工，采取论证加固或者赔偿等措施。本混凝土支撑系统基于实时监控，可同步加载避免基坑变形过大，亦可在变形达到一定程度时进行回顶，使基坑变形满足要求。

此外，还可以在开挖过程中结合基坑工况计算分析和同步监测，以预加载或者多次分步加载的形式消除内支撑内力下的轴向变形损失，还可调节各道支撑位置的变形,对基坑变形实施主动控制。

具体的，内围檩梁采用整体布置或局部布置的方式布置，其中整体布置是指，如图2所示，内围檩梁整体沿基坑边缘布置一圈，形成一个环形的内围檩梁；局部布置是指，如图1所示，内围檩梁布置在基坑边缘中预计变形较大的某一段位置或某几段位置上。当内围檩梁采用整体布置时，纵向支撑梁的两端均顶撑在内围檩梁上；当内围檩梁采用局部布置时，纵向支撑梁的一端顶撑在内围檩梁上，纵向支撑梁的另一端顶撑在外围檩梁上。

另外，当内围檩梁采用局部布置时，内围檩梁的两端分布往外延伸形成端部支撑梁2.0，且端部支撑梁与外围檩梁相连接。端部支撑梁倾斜延伸，且内围檩梁的两端的支撑梁倾斜之间的间距由内围檩梁往外逐渐增大。外围檩梁采用整体布置或分段布置，整体布置是指整个外围檩梁一体浇筑成型，分段布置是指，如图1所示，外围檩梁在端部支撑梁处断开。

进一步的，内支撑梁为砼内支撑。如此，可以保证内支撑梁的结构强度，并减轻内支撑梁的重量。当然内支撑梁还可以为型钢支撑梁或混泥土支撑梁。

进一步的，内支撑梁包括斜向支撑梁3.2，斜向支撑梁的一端支撑在纵向支撑梁，斜向支撑梁的另一端支撑在内围檩梁上。

具体实施例二，本实施例的具体结构参照具体实施例一，其不同之处在于：

如图1 、图2所示，一种能主动控制基坑围护侧向变形的混凝土支撑系统，还包括形变辅助控制结构5。形变辅助控制结构位于基坑围护桩或基坑围护墙的外侧的土层内。形变辅助控制结构包括若干沿基坑边缘依次分布的薄壁钢管5.1。薄壁钢管的上下两端封闭。薄壁钢管的内腔填充满液体。薄壁钢管的上端设有释压口。释压口上设有能够拆卸的释压口密封盖，释压口密封盖密封释压口，且释压口密封盖位于土层上方。

当基坑边缘中某一段距离内的基坑围护桩或基坑围护墙向基坑内的形变超过设定值时，将形变辅助控制结构中全部的薄壁钢管上的释压口密封盖拆下，或者将形变辅助控制结构中对应的一段距离内的薄壁钢管上的释压口密封盖拆下；本实施例中，当基坑边缘中某一段距离内的基坑围护桩或基坑围护墙向基坑内的形变超过设定值时，将形变辅助控制结构中对应的一段距离内的薄壁钢管上的释压口密封盖拆下（形变辅助控制结构中对应的一段距离中的“对应的一段距离”是指，与基坑围护桩或基坑围护墙向基坑内的形变超过设定值的这一段基坑边缘的距离对应）；当然，也可以将形变辅助控制结构中全部的薄壁钢管上的释压口密封盖拆下；接着，通过液压千斤顶将外围檩梁和基坑围护桩或者基坑围护墙向外回顶。

发明人在实际施工过程中发现，当基坑围护桩或基坑围护墙向基坑内的形变超过设定值，通过液压千斤顶将外围檩梁和基坑围护桩或者基坑围护墙向外回顶的过程中，由于基坑围护桩或基坑围护墙外侧土层在土压力作用下变得密实，会出现“内支撑梁发生形变”，甚至出现“内支撑梁发生形变，而基坑围护桩或者基坑围护墙无法向外回顶或回顶不到位”的问题；为了解决这一问题，发明人设置了形变辅助控制结构，具体的，在基坑围护桩或基坑围护墙没有向基坑内的形变，或者向基坑内的形变没有超过设定值时，薄壁钢管的内腔被液体填充满，具有足够的强度传递土压力，不会发生形变或形变很小；当基坑边缘中某一段距离内的基坑围护桩或基坑围护墙向基坑内的形变超过设定值时，先将形变辅助控制结构中全部的薄壁钢管上的释压口密封盖拆下，或者将形变辅助控制结构中对应的一段距离内的薄壁钢管上的释压口密封盖拆下；然后，通过液压千斤顶将外围檩梁和基坑围护桩或者基坑围护墙向外回顶，在这个过程中，薄壁钢管内的液体可以通过释压口溢出，如此，可以通过薄壁钢管的形变，使外围檩梁和基坑围护桩或者基坑围护墙顺利的向外回顶，从而有效解决因基坑围护桩或基坑围护墙外侧土层在土压力作用下变得密实，会出现“内支撑梁发生形变”，甚至出现“内支撑梁发生形变，而基坑围护桩或者基坑围护墙无法向外回顶或回顶不到位”的问题；当外围檩梁和基坑围护桩或者基坑围护墙顺利的向外回顶后，再次通过释压口密封盖密封释压口。

进一步的，释压口密封盖与释压口通过螺纹连接，且释压口密封盖与释压口之间设有密封圈。如此，方便释压口密封盖的拆卸与安装。

薄壁钢管的下端设有尖锥。如此便于薄壁钢管压入土层中。

薄壁钢管的下端靠近基坑围护桩或基坑围护墙的下端。薄壁钢管的壁厚为1-2毫米。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种能主动控制基坑围护侧向变形的混凝土支撑系统，包括沿基坑边缘设置的基坑围护桩或基坑围护墙、设置在基坑围护桩或基坑围护墙的内侧壁上的围檩梁及对撑在围檩梁之间的内支撑梁，其特征是，所述围檩梁包括设置在基坑围护桩或基坑围护墙的内侧壁上的外围檩梁、位于外围檩梁内侧的内围檩梁及若干位于外围檩梁与内围檩梁之间的围檩支撑梁，所述围檩支撑梁的一端固定在内围檩梁上，围檩支撑梁的另一端通过锚板顶撑在外围檩梁上；所述外围檩梁与内围檩梁之间设有液压千斤顶；所述内支撑梁包括纵向支撑梁，纵向支撑梁的一端顶撑在内围檩梁上，纵向支撑梁的另一端顶撑在内围檩梁上或外围檩梁上。

2.根据权利要求1所述的能主动控制基坑围护侧向变形的混凝土支撑系统，其特征是，还包括形变辅助控制结构，形变辅助控制结构位于基坑围护桩或基坑围护墙的外侧的土层内，形变辅助控制结构包括若干沿基坑边缘依次分布的薄壁钢管，薄壁钢管的上下两端封闭，薄壁钢管的内腔填充满液体，薄壁钢管的上端设有释压口，释压口上设有能够拆卸的释压口密封盖，释压口密封盖密封释压口，且释压口密封盖位于土层上方。

3.根据权利要求2所述的能主动控制基坑围护侧向变形的混凝土支撑系统，其特征是，当基坑边缘中某一段距离内的基坑围护桩或基坑围护墙向基坑内的形变超过设定值时，将形变辅助控制结构中全部的薄壁钢管上的释压口密封盖拆下，或者将形变辅助控制结构中对应的一段距离内的薄壁钢管上的释压口密封盖拆下；然后，通过液压千斤顶将外围檩梁和基坑围护桩或者基坑围护墙向外回顶。

4.根据权利要求2或3所述的能主动控制基坑围护侧向变形的混凝土支撑系统，其特征是，所述释压口密封盖与释压口通过螺纹连接，且释压口密封盖与释压口之间设有密封圈。

5.根据权利要求2或3所述的能主动控制基坑围护侧向变形的混凝土支撑系统，其特征是，所述薄壁钢管的下端设有尖锥。

6.根据权利要求2或3所述的能主动控制基坑围护侧向变形的混凝土支撑系统，其特征是，所述薄壁钢管的下端靠近基坑围护桩或基坑围护墙的下端。

7.根据权利要求1或2或3所述的能主动控制基坑围护侧向变形的混凝土支撑系统，其特征是，所述锚板包括内锚板与外锚板，内锚板固定在围檩支撑梁的端面上，外锚板固定在外围檩梁的内侧壁上。

8.根据权利要求1或2或3所述的能主动控制基坑围护侧向变形的混凝土支撑系统，其特征是，所述内支撑梁为砼内支撑。

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