CN113700005A - 一种无预应力基坑内支撑体系及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无预应力基坑内支撑体系及施工方法，该支撑体系沿基坑的长度方向设置有多个支护单元，采用模块化设计的支护单元，便于安装和拆卸。每个支护单元均设置有两组第一横梁，两组第一横梁的靠近端铰接在一起、远离端通过端头抵接基坑两侧上部的围檩，两组第一横梁能够将自身重力沿自身长度方向向基坑两侧的上部围檩处分解，对基坑两侧的上部围檩施加推力，形成自动顶撑。相对于传统的预应力支护体系，使用更为可靠和便捷。该施工方法用于使用第一方面的预应力基坑内支撑体系对基坑进行施工，极大地提高了施工进度、降低了施工成本。

Description

一种无预应力基坑内支撑体系及施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，特别涉及一种无预应力基坑内支撑体系及施工方法。

背景技术

在建筑施工或市政工程施工时，通常需要挖掘基坑。基坑是一项临时性的分项工程，其作用是挖掘出底部空间，使建筑基础的砌筑作业按照设计图纸所指定的位置进行。一般来说，挖掘深度超过5米的基坑属于深基坑，深基坑的挖掘是一项危险性和难度极高的分项工程，在对深基坑进行挖掘时，施工人员通常采用混泥土支护、钢结构支护或二者的结合的支护方式来保障基坑的防护安全。

现有的基坑支护体系通常贴合基坑的坑壁竖直打入围护桩，围护桩上设置有围檩(也被称作围挡或围令。一般采用双榀或多榀型号相同且长度相同的型钢进行拼接。拼接过程中要保证拼接质量，保证多个型钢共同受力)，然后再于基坑内部安装内部支护，内部支护的两端同时连接围檩。在架设内部支护的施工期间，通常需要通过内部支护结构给围檩预先施加压应力，预加的压应力可全部或部分抵消围檩与围护桩在服役期间受到基坑坑壁的负载，以此来确保基坑支护体系的稳定性，保障基坑掘进工程的安全。

现有的基坑施工中，对基坑的支护体系施加预应力的操作复杂，影响施工进度，同时随着时间的推移，预应力还会出现损失，进而影响基坑的安全。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，第一方面，本发明提出一种无预应力基坑内支撑体系，不需要对基坑两侧的围檩施加预应力，架设方便、安全牢固。

第二方面，本发明提出一种无预应力基坑内支撑体系的施工方法，用于使用第一方面的预应力基坑内支撑体系对基坑进行施工，极大地提高了施工进度、降低施工成本。

根据本发明第一方面实施例的一种无预应力基坑内支撑体系，沿基坑的长度方向设置有多个支护单元，每个所述支护单元均设置有两组第一横梁，两组所述第一横梁的靠近端铰接在一起、远离端设置有端头，两组所述端头对应抵接基坑两侧的上部围檩。

根据本发明的实施例，至少具有如下技术效果：

沿基坑的长度方向设置有多个支护单元，采用模块化设计的支护单元，便于安装和拆卸。每个所述支护单元均设置有两组第一横梁，两组第一横梁的靠近端铰接在一起、远离端通过端头抵接基坑两侧上部的围檩，第一横梁为钢筋混凝土结构制成，通过上述设计，两组第一横梁能够将自身重力沿自身长度方向向基坑两侧的上部围檩处分解，对基坑两侧的上部围檩施加推力，形成自动顶撑。相对于传统的预应力支护体系，使用更为可靠和便捷。提高了施工效率，降低了施工成本。

根据本发明的一些实施例，两组所述第一横梁通过铰接连接机构铰接在一起，所述铰接连接机构包括第一铰接件和铰接在所述第一铰接件上的第二铰接件，所述第一铰接件和所述第二铰接件的上端面均设置有预埋于所述第一横梁内部的栓钉。

根据本发明的实施例，至少具有如下技术效果：

两组第一横梁通过铰接连接机构铰接在一起，铰接连接机构包括第一铰接件和铰接在第一铰接件上的第二铰接件，便于两组第一横梁转动连接在一起，结构合理、转动顺畅。铰接连接机构上端面设置有栓钉。栓钉预埋于第一横梁中，能够提高第一横梁的强度，并能够安全可靠地将铰接连接机构固定在两组第一横梁上。

根据本发明的一些实施例，所述支护单元于两组所述第一横梁下方设置有底部支撑组件，所述底部支撑组件的上端连接所述第一横梁、下端支撑在基坑底部并连接两侧的下部围檩。

根据本发明的实施例，至少具有如下技术效果：

在第一横梁架设完成后，支护单元通过在两组第一横梁下方设置底部支撑组件的结构，能够为悬空放置的第一横梁提高支撑，提高第一横梁的稳定性。

根据本发明的一些实施例，所述底部支撑组件包括竖向支撑杆和多根第二横梁，所述竖向支撑杆的上端连接所述第一横梁，全部所述第二横梁沿所述竖向支撑杆的长度方向安装在所述竖向支撑杆上，并且所述第二横梁的长度方向与所述竖向支撑杆的长度方向垂直，所述第二横梁的两端连接基坑两侧的下部围檩。

根据本发明的实施例，至少具有如下技术效果：

第二横梁的两端连接基坑两侧的下部围檩，能够对围护桩下部提供固定的支撑。第一横梁通过竖向支撑杆连接第二横梁，第二横梁作为第一横梁的固定基座能够提高第一横梁支撑的稳定性。

根据本发明的一些实施例，所述竖向支撑杆沿竖直方向分成多个支撑段，每个所述支撑段的底部均安装有所述第二横梁。

根据本发明的实施例，至少具有如下技术效果：

竖向支撑杆沿竖直方向分成多个支撑段，每个支撑段的底部均安装有第二横梁，将竖向支撑杆沿竖直方向分为多段的结构，并在每一个支撑段底部安装第二横梁，能够极大地提高支护结构竖直方向的稳定性，还能对基坑两侧的下部围檩提供有利的支撑。

根据本发明的一些实施例，相邻的两个所述支护单元之间设置有横向稳定杆。

根据本发明的实施例，至少具有如下技术效果：

在相邻的两个支护单元间设置横向稳定杆的结构，沿基坑长度方向的支护单元间能够相互提供支撑例，使整体的支护结构更加稳定牢固。

根据本发明的一些实施例，两组所述第一横梁之间设置有压力调节装置，以用于调节两组所述第一横梁之间的夹角。

根据本发明的实施例，至少具有如下技术效果：

通过在两组第一横梁之间设置压力调节装置的结构，能够调节两组第一横梁之间的夹角，达到调节第一横梁对围檩处的顶推压力的效果

根据本发明的一些实施例，所述压力调节装置包括第一顶杆、第二顶杆和调节套，所述第一顶杆和所述第二顶杆同轴设置，所述第一顶杆和所述第二顶杆的靠近端通过所述调节套连接在一起，所述调节套与所述第一顶杆之间和/或与所述第二顶杆之间通过螺纹连接，以用于通过所述调节套的转动调节所述第一顶杆和所述第二顶杆之间的距离，所述第一顶杆和所述第二顶杆的远离端对应连接两组所述第一横梁。

根据本发明的实施例，至少具有如下技术效果：

通过上述结构设计的压力调节装置，通过转动调节套即可完成两组第一横梁之间夹角的调整，结构简单、方便实用。

根据本发明的一些实施例，所述调节套的外周轮廓为多棱柱结构。

根据本发明的实施例，至少具有如下技术效果：

调节套外周才用多棱柱的结构，在转动调节套时能够调高调节套的转动效率，避免调节套在转动时打滑。

根据本发明第二方面实施例的一种无预应力基坑内支撑体系的施工方法，包括以下步骤：

S1:先对施工场地平整，将土体堆拢至预开挖的基坑中间，并将聚拢的土堆沿基坑的中心线修整成双面斜坡形状；

S2：在预开挖基坑两侧打入围护桩，并在围护桩上端施做上部围檩；

S3:在双面斜坡的两侧组装两组第一横梁，使得两组第一横梁的靠近端铰接在一起、远离端分别抵接围护桩两侧的上部围檩；

S4:沿基坑的长度方向将相邻的两个铰接连接机构通过横向稳定杆连接在一起；

S5:开挖第一横梁下方的土体，开挖至土层与设置在第一横梁端部的端头平齐时，在两组第一横梁之间安装压力调节装置；

S6:继续向下开挖掘进，开挖至设定标高的时候安装竖向支撑杆并于围护桩下端施做下部围檩；

S7:在竖向支撑杆底部组装第二横梁，并将第二横梁的两端连接下部围檩；

S8:循环施工步骤S6、S7，直至开挖至基坑的设计标高。

根据本发明的实施例，至少具有如下技术效果：

通过上述步骤施工的本实施例，不仅能提高地提高施工效率，还能保证支护结构的对围护桩的支撑强度。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是本发明的无预应力基坑内支撑体系的结构示意图；

图3是本发明的支护单元的一种结构示意图；

图4是本发明的压力调节装置一种结构示意图；

图5是本发明的横向稳定杆的一种结构示意图；

图6是本发明的铰接连接机构的一种结构示意图；

图中：100-支护单元，110-第一横梁，111-端头，200-铰接连接机构，210-第一铰接件，220-第二铰接件，221-栓钉，300-底部支撑组件，310-竖向支撑杆，320-第二横梁，400-横向稳定杆，500-压力调节装置，510-第一顶杆，511-第二顶杆，512-调节套，610-上部围檩，620-下部围檩，630-围护桩。

具体实施方式

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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“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。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1～图6，本发明提出一种无预应力基坑内支撑体系，包括多个支护单元100，多个支护单元100沿基坑的长度方向均匀设置，每个支护单元100均设置有两组第一横梁110，两组第一横梁110的靠近端铰接在一起、远离端设置有端头111，两组端头111对应抵接基坑两侧的上部围檩610。

沿基坑的长度方向设置有多个支护单元100，采用模块化设计的支护单元100，便于安装和拆卸。每个支护单元100均设置有两组第一横梁110，两组第一横梁110的靠近端铰接在一起、远离端通过端头111抵接基坑两侧上部的围檩，第一横梁110为钢筋混凝土结构制成，通过上述设计，两组第一横梁110能够将自身重力沿自身长度方向向基坑两侧的上部围檩610处分解，对基坑两侧的上部围檩610施加推力，形成自动顶撑。相对于传统的预应力支护体系，使用更为可靠和便捷。提高了施工效率，降低了施工成本。

在本发明的一些实施例中，两组第一横梁110通过铰接连接机构200铰接在一起，铰接连接机构200包括第一铰接件210和铰接在第一铰接件210上的第二铰接件220，第一铰接件210和第二铰接件220的上端面均设置有预埋于第一横梁110内部的栓钉221。

在本实施例中，沿基坑的长度方向均匀设置有多个支护单元100，每个支护单元100均设置有两组第一横梁110，两组第一横梁110通过铰接连接机构200铰接在一起，铰接连接机构200包括第一铰接件210和铰接在第一铰接件210上的第二铰接件220，便于两组第一横梁110转动连接在一起，结构合理、转动顺畅。铰接连接机构200上端面设置有栓钉221。栓钉221预埋于第一横梁110中，能够提高第一横梁110的强度，并能够安全可靠地将铰接连接机构200固定在两组第一横梁110上。

在本发明的一些实施例中，支护单元100于两组第一横梁110下方设置有底部支撑组件300，底部支撑组件300的上端连接第一横梁110、下端支撑在基坑底部并连接两侧的下部围檩620。

每个支护单元100均设置有两组第一横梁110，两组所述第一横梁110的靠近端铰接在一起，支护单元100于两组第一横梁110下方设置有底部支撑组件300，在第一横梁110架设完成后，支护单元100通过在两组第一横梁110下方设置底部支撑组件300的结构，能够为悬空放置的第一横梁110提高支撑，提高第一横梁110的稳定性。

在本发明的一些实施例中，底部支撑组件300包括竖向支撑杆310和多根第二横梁320，竖向支撑杆310的上端连接第一横梁110，全部第二横梁320沿竖向支撑杆310的长度方向安装在竖向支撑杆310上，并且第二横梁320的长度方向与竖向支撑杆310的长度方向垂直，第二横梁320的两端连接基坑两侧的下部围檩620。

第二横梁320的两端连接基坑两侧的下部围檩620，能够对围护桩下部提供固定的支撑。第一横梁110通过竖向支撑杆310连接第二横梁320，第二横梁320作为第一横梁110的固定基座能够提高第一横梁110支撑的稳定性。

在本发明的一些实施例中，竖向支撑杆310沿竖直方向分成多个支撑段，每个支撑段的底部均安装有第二横梁320。

每个支护单元100均设置有两组第一横梁110，两组第一横梁110的靠近端铰接在一起，支护单元100于两组第一横梁110下方设置有底部支撑组件300，底部支撑组件300包括竖向支撑杆310和多根第二横梁320，竖向支撑杆310沿竖直方向分成多个支撑段，每个支撑段的底部均安装有第二横梁320，并且第二横梁320的长度方向与竖向支撑杆310的长度方向垂直，第二横梁320的两端连接基坑两侧的下部围檩620。竖向支撑杆310沿竖直方向分成多个支撑段，每个支撑段的底部均安装有第二横梁320，将竖向支撑杆310沿竖直方向分为多段的结构，并在每一个支撑段底部安装第二横梁320，能够极大地提高支护结构竖直方向的稳定性，还能对基坑两侧的下部围檩630提供有利的支撑。

在本发明的一些实施例中，相邻的两个支护单元100之间设置有横向稳定杆400。

在本实施例中，沿基坑的长度方向均匀设置有多个支护单元100，相邻的两个支护单元100间设置横向稳定杆400的结构，沿基坑长度方向的支护单元100间能够相互提供支撑力，使整体的支护结构更加稳定牢固。

在本发明的一些实施例中，两组第一横梁110之间设置有压力调节装置500，以用于调节两组第一横梁110之间的夹角。

通过在两组第一横梁110之间设置压力调节装置500的结构，能够调节两组第一横梁110之间的夹角，达到调节第一横梁110对围檩处的顶推压力的效果

在本发明的一些实施例中，压力调节装置500包括第一顶杆510、第二顶杆511和调节套512，第一顶杆510和第二顶杆511同轴设置，第一顶杆510和第二顶杆511的靠近端通过调节套512连接在一起，调节套512与第一顶杆510之间和/或与第二顶杆511之间通过螺纹连接，以用于通过调节套512的转动调节第一顶杆510和第二顶杆511之间的距离，第一顶杆510和第二顶杆511的远离端对应连接两组第一横梁110。

通过上述结构设计的压力调节装置500，通过转动调节套512即可完成两组第一横梁110之间夹角的调整，结构简单、方便实用。

在本发明的一些实施例中，调节套512的外周轮廓为多棱柱结构。

调节套512外周才用多棱柱的结构，在转动调节套512时能够调高调节套512的转动效率，避免调节套512在转动时打滑。

根据本发明第二方面实施例的一种无预应力基坑内支撑体系的施工方法，包括以下步骤：

S1:先对施工场地平整，将土体堆拢至预开挖的基坑中间，并将聚拢的土堆沿基坑的中心线修整成双面斜坡形状，双面斜坡的夹角取90°至120°，具体的角度需要根据现场的施工环境进行设置；

S2：在预开挖基坑两侧打入围护桩630，并在围护桩630上端施做上部围檩610；

S3:在双面斜坡的两侧组装两组第一横梁110，使得两组第一横梁110的靠近端铰接在一起、远离端分别抵接围护桩630两侧的上部围檩610，待混凝土凝固后，对第一横梁110的强度进行测试，确保第一横梁110的强度等级高于C30；

S4:沿基坑的长度方向将相邻的两个铰接连接机构200通过横向稳定杆400连接在一起；

S5:开挖第一横梁110下方的土体，开挖至土层与设置在第一横梁110端部的端头111平齐时，在两组第一横梁110之间安装压力调节装置500；

S6:继续向下开挖掘进，开挖至设定标高的时候安装竖向支撑杆310并于围护桩630下端施做下部围檩620；

S7:在竖向支撑杆310底部组装第二横梁320，第二横梁320的两端连接下部围檩620；

S8:循环施工步骤S6、S7，直至开挖至基坑的设计标高。

在本发明的一些实施例中，步骤S3中的第一横梁110的施做方式可以为现浇工艺，也可以为预制工艺，具体的选用需要参考基坑的设计尺寸以及施工现场的土质环境。采用现浇工艺制作第一横梁110时，需要在双面斜坡的两侧绑扎内部钢筋支架，对应内部钢筋支架拼接木质模板，再浇筑混凝土制成两组第一横梁110，并在浇筑的时候预埋铰接连接机构200，采用现浇工艺能够节约人力成本，提高施工效率；采用预制工艺制作第一横梁110时，需要在施工场地之外预先制作木质模板，再安装铰接连接机构200和内部钢筋支架，进一步地再进行混凝土的浇筑，最后将制作好的第一横梁110通过运输设备运输到施工现场进行吊装，采用预制工艺制作的第一横梁110，结构强度高，缺陷检出率高，保障施工的安全。

在本发明的一些实施例中，步骤S7中的第二横梁320的施做方式可以为现浇工艺，也可以为预制工艺。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种无预应力基坑内支撑体系，其特征在于，沿基坑的长度方向设置有多个支护单元，每个所述支护单元均设置有两组第一横梁，两组所述第一横梁的靠近端铰接在一起、远离端设置有端头，两组所述端头对应抵接基坑两侧的上部围檩。

2.根据权利要求1所述的无预应力基坑内支撑体系，其特征在于，两组所述第一横梁通过铰接连接机构铰接在一起，所述铰接连接机构包括第一铰接件和铰接在所述第一铰接件上的第二铰接件，所述第一铰接件和所述第二铰接件的上端面均设置有预埋于所述第一横梁内部的栓钉。

3.根据权利要求1所述的无预应力基坑内支撑体系，其特征在于，所述支护单元于两组所述第一横梁下方设置有底部支撑组件，所述底部支撑组件的上端连接所述第一横梁、下端支撑在基坑底部并连接两侧的下部围檩。

4.根据权利要求3所述的无预应力基坑内支撑体系，其特征在于，所述底部支撑组件包括竖向支撑杆和多根第二横梁，所述竖向支撑杆的上端连接所述第一横梁，全部所述第二横梁沿所述竖向支撑杆的长度方向安装在所述竖向支撑杆上，并且所述第二横梁的长度方向与所述竖向支撑杆的长度方向垂直，所述第二横梁的两端连接基坑两侧的下部围檩。

5.根据权利要求4所述的无预应力基坑内支撑体系，其特征在于，所述竖向支撑杆沿竖直方向分成多个支撑段，每个所述支撑段的底部均安装有所述第二横梁。

6.根据权利要求1所述的无预应力基坑内支撑体系，其特征在于，相邻的两个所述支护单元之间设置有横向稳定杆。

7.根据权利要求1所述的无预应力基坑内支撑体系，其特征在于，两组所述第一横梁之间设置有压力调节装置，以用于调节两组所述第一横梁之间的夹角。

8.根据权利要求7所述的无预应力基坑内支撑体系，其特征在于，所述压力调节装置包括第一顶杆、第二顶杆和调节套，所述第一顶杆和所述第二顶杆同轴设置，所述第一顶杆和所述第二顶杆的靠近端通过所述调节套连接在一起，所述调节套与所述第一顶杆之间和/或与所述第二顶杆之间通过螺纹连接，以用于通过所述调节套的转动调节所述第一顶杆和所述第二顶杆之间的距离，所述第一顶杆和所述第二顶杆的远离端对应连接两组所述第一横梁。

9.根据权利要求8所述的无预应力基坑内支撑体系，其特征在于，所述调节套的外周轮廓为多棱柱结构。

10.一种无预应力基坑内支撑体系的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1:先对施工场地平整，将土体堆拢至预开挖的基坑中间，并将聚拢的土堆沿基坑的中心线修整成双面斜坡形状；

S2：在预开挖基坑两侧打入围护桩，并在围护桩上端施做上部围檩；

S3:在双面斜坡组装两组第一横梁，使得两组第一横梁的靠近端铰接在一起、远离端分别抵接围护桩两侧的上部围檩；

S4:沿基坑的长度方向将相邻的两个铰接连接机构通过横向稳定杆连接在一起；

S5:开挖第一横梁下方的土体，开挖至土层与设置在第一横梁端部的端头平齐时，在两组第一横梁之间安装压力调节装置；

S6:继续向下开挖掘进，开挖至设定标高的时候安装竖向支撑杆并于围护桩下端施做下部围檩；

S7:在竖向支撑杆底部组装第二横梁，并将第二横梁的两端连接下部围檩；

S8:循环施工步骤S6、S7，直至开挖至基坑的设计标高。

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