CN114108593A - 一种软土地基支撑结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软土地基支撑结构，包括有多组用于沿竖直方向预埋在基坑内的预埋机构，以及用于铺设在基坑内起支撑作用的支撑机构；所述预埋机构与支撑机构之间设置有第一抗震机构，所述第一抗震机构一端与支撑机构连接，所述第一抗震机构另一端位于预埋机构内，且所述第一抗震机构沿预埋机构的长度方向伸缩；相邻的所述预埋机构之间设置有第二抗震机构，所述第二抗震机构的两端分别与各自相邻的预埋机构接触，且所述第二抗震机构沿垂直于预埋机构的长度方向伸缩。具有大大增强软土地基的承重能力，还能对建筑物起到较佳的抗震、减震效果。

Description

一种软土地基支撑结构及施工方法

技术领域

本发明涉及软土地基施工领域，尤其是涉及一种软土地基支撑结构及施工方法。

背景技术

地基是指建筑物下面支撑基础的土体或岩体。作为建筑地基的土层分为岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土。地基有天然地基和人工地基(复合地基）两类，天然地基是指不需要人加固的天然土层，而人工地基主要是对强度低，压缩量较高的软弱土层进行加固后的地基结构。由于软土强度低，沉隐量大，因此人工需要花费更多的时间与精力来对开挖的基坑进行加固，以此保证地基的稳定可靠。

发明人发现在地震多发的地区，地基的稳定直接关系着建筑物的安全，这便对软土地基的加固工作提出了更高的要求，而现有的部分软土地基支撑结构存在支撑强度低、抗震强度较弱的问题。

发明内容

为了改善部分软土地基支撑结构存在支撑强度低、抗震强度较弱的问题。本申请提供一种软土地基支撑结构及施工方法。

一种软土地基支撑结构，包括有多组用于沿竖直方向预埋在基坑内的预埋机构，以及用于铺设在基坑内起支撑作用的支撑机构；所述预埋机构与支撑机构之间设置有第一抗震机构，所述第一抗震机构一端与支撑机构连接，所述第一抗震机构另一端位于预埋机构内，且所述第一抗震机构沿预埋机构的长度方向伸缩；相邻的所述预埋机构之间设置有第二抗震机构，所述第二抗震机构的两端分别与各自相邻的预埋机构接触，且所述第二抗震机构沿垂直于预埋机构的长度方向伸缩。

通过采用上述技术方案，在对基坑进行加固时，先通过将预埋机构预埋在基坑内，在预埋机构的作用下能使上部荷载均匀传递到下卧土层，从而能大大增强软土地基的承重能力，确保了对后期建筑物的支撑效果，使软土地基不易发生沉降；通过设置在预埋机构上方的支撑机构能确保地基的均匀受力，使地基在将建筑物进行支撑时更加稳定；当发生地震时，通过设置在预埋机构与支撑机构之间的第一抗震机构，能有效减弱沿预埋机构长度方向传播的地震波向支撑机构传递，从而能对建筑物起到第一重的抗震保护效果；当遇到沿垂直于预埋机构长度方向传播的地震波时，通过设置在相邻预埋机构之间的第二抗震机构，能有效减弱沿该方向传播的地震波给建筑物带来的影响，进而能对建筑物起到第二重的抗震保护效果；本申请的支撑结构相较于传统的加固方式，依靠支撑结构来实现对基坑的支护，大大减小了对周围环境的污染，同时在安装时也能有效减少灰尘的飞扬，在保证支撑效果的同时，又实现了环保施工的效果。

可选的，所述预埋机构包括有预应力管桩，所述预应力管桩上呈同轴设置有开口朝向支撑机构的容纳槽；所述第一抗震机构包括有第一滑柱，设置在所述第一滑柱上的压盘，以及设置在所述压盘上的第一减震弹簧；所述第一滑柱一端与支撑机构连接，所述第一滑柱另一端伸入至容纳槽内；所述压盘的周向外侧壁与容纳槽的内侧壁贴合，所述压盘跟随第一滑柱滑动设置在容纳槽内；所述第一减震弹簧远离压盘的一端与容纳槽的槽底抵触。

通过采用上述技术方案，当遇到沿预埋机构长度方向传播的地震波时，预应力管桩将在地震波的作用下发生上下震动，并且预应力管桩将与第一滑柱发生相对位移；此时位于容纳槽内的第一减震弹簧将在预应力管桩的震动下，在容纳槽内发生相应的伸缩；在第一减震弹簧的作用下能有效减弱地震波传递至上方支撑机构，从而能对上方的建筑物起到较佳的减震缓冲效果；由于压盘的周向外侧壁与容纳槽的内侧壁贴合，通过压盘能将不慎落入预应力管桩内的砂石、土块进行格挡，使砂石、土块不易与第一减震弹簧接触，从而保证第一减震弹簧的正常伸缩。

可选的，还包括有防摆组件，所述防摆组件用于设置在所述预应力管桩背离支撑机构的一侧；所述防摆组件包括有沿预应力管桩的长度方向呈依次交替叠放的缓冲弹垫以及硬质钢板；所述预应力管桩朝向防摆组件的外侧壁上设置有插柱，所述防摆组件上设置有供插柱插入的插孔，所述插孔的内径大于插柱的直径。

通过采用上述技术方案，当预应力管桩在地震波的影响下发生摆动时，此时通过防摆组件能有效减弱预应力管桩的摆动幅度，其中硬质钢板保证了对预应力管桩的支撑效果，而缓冲弹垫能对预应力管桩起到较佳的缓冲效果；通过将缓冲弹垫与硬质钢板进行依次交替叠放，既保证了对预应力管桩的支撑效果，又能在发生地震时对地震波的传播起到有效抑制，减弱了预应力管桩的摆动，增强了预应力管桩的稳定性；在将预应力管桩与防摆组件进行组装时，通过将插柱插入至插孔内，通过插柱能对预应力管桩进行定位，同时也能将预应力管桩底部限位在防摆组件上；由于插孔的内径大于插柱的直径，从而能在发生地震时，给插柱提供一定的活动空间，使得硬质钢板不易与插柱接触，以保证预应力管桩的防摆效果。

可选的，所述第二抗震机构包括有安装筒、推杆以及第二减震弹簧；所述第二减震弹簧设置在安装筒内，且所述第二减震弹簧沿安装筒的长度方向伸缩；所述推杆呈对称设置在第二减震弹簧的两侧，且所述推杆滑动设置在安装筒内；所述推杆背离第二减震弹簧的一端从安装筒内伸出，伸出后的所述推杆与各自相对的预应力管桩抵触。

通过采用上述技术方案，当遇到沿垂直于预埋机构长度方向传播的地震波时，一旦位于第二减震弹簧一侧的推杆发生震动，该侧的推杆将推动第二减震弹簧发生压缩，此时通过第二减震弹簧能有效减弱该方向上地震波的传播，而通过将第二减震弹簧设置在安装筒内，能给第二减震弹簧提供一个相对稳定的空间，从而能确保第二减震弹簧的正常伸缩，保证第二减震弹簧的减震效果。

可选的，所述支撑机构包括有用于铺设在基坑底壁的横向支撑板，所述横向支撑板与第一抗震机构连接；所述支撑机构还包括有垂直于横向支撑板的纵向支撑板；所述纵向支撑板呈周向环绕在横向支撑板周围。

通过采用上述技术方案，横向支撑板用于增强基坑底壁的结构强度，从而保证了基坑底壁对建筑物的支撑效果；而通过纵向支撑板能对基坑沿竖直方向上的侧壁进行支撑，从而能有效预防该侧的基坑内壁发生坍塌的情况，进一步增强了对基坑内壁的支护效果。

可选的，所述纵向支撑板与横向支撑板之间设置有安装组件，所述安装组件包括有支撑杆，所述支撑杆一端转动连接有滑块，所述支撑杆另一端转动设置在横向支撑板上；所述纵向支撑板上设置有供滑块插入的滑槽，所述滑槽沿纵向支撑板的高度方向延伸；所述支撑杆从滑槽一侧穿出。

通过采用上述技术方案，在将纵向支撑板与横向支撑板安装在基坑内时，先将纵向支撑板安装在基坑沿竖直方向的侧壁上，接着再将横向支撑板依次铺设在基坑的底壁上；在将横向支撑板进行安装时，先将滑块对准各自相对的滑槽，接着再将滑块自上向下插入至对应的滑槽内，此时在支撑杆的作用下便能实现横向支撑板与纵向支撑板之间的连接，通过两者的连接能进一步增强支撑机构整体的可靠性，并且相邻的支撑组件、纵向支撑板以及支撑杆三者将共同围成一个稳定的三角，从而进一步提高了支撑组件与纵向支撑板的稳定性。

可选的，所述纵向支撑板上设置有与滑槽连通的让位槽，所述让位槽内设置有限位弹簧，所述限位弹簧沿垂直于滑块插入滑槽内的方向伸缩；所述限位弹簧上设置有从让位槽内伸出的限位块，所述限位块用于将滑块限位在滑槽内。

通过采用上述技术方案，自然状态下限位弹簧将限位块从让位槽内顶出至滑槽；将滑块从滑槽的上端开口滑入，当滑块移动至与限位块正对时，限位块将被滑块压入至让位槽内，此时限位弹簧将处于压缩状态，在限位弹簧的作用下能将限位块与滑块相互压紧，从而实现对滑块进行锁定，预防滑块从滑槽内脱离，保证了横向支撑板与纵向支撑板连接时的可靠性。

可选的，所述纵向支撑板上设置有多组限位块，位于同一所述滑槽内的限位块沿滑块插入滑槽的方向依次间隔排布；所述限位块背离横向支撑板的侧壁上设置有导向面，所述导向面呈斜向下倾斜设置。

通过采用上述技术方案，将滑块从滑槽的上端开口滑入时，通过设置在限位块上的导向面能使滑块更加顺利的滑入至滑槽内；由于同一滑槽内的限位块沿滑块插入滑槽的方向依次间隔排布，当将滑块滑至滑槽的适当位置后，位于滑块两侧的限位块能进一步增强对滑块的限位效果，使滑块更加稳定且牢靠的锁定在滑槽内。

本申请另一方面还提供了一种软土地基施工方法，用于施工上述软土地基支撑结构，包括有：

S1.基坑开挖，将所述预埋机构预埋在基坑底部；

S2.安装第二抗震机构，将第二抗震机构安装在相邻的预埋机构之间；

S3.铺设支撑机构，将支撑机构铺设在基坑内壁上，并将支撑机构通过第一抗震机构与预埋机构进行连接；

S4.回土填埋，在支撑机构表面铺设砂石层，在砂石层上搭建钢筋支撑架，最后向基坑内浇灌混凝土。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

大大增强软土地基的承重能力，确保了对后期建筑物的支撑效果，使软土地基不易发生沉降；同时还能对建筑物起到较佳的抗震、减震效果。

附图说明

图1是本申请安装在基坑内时的整体结构示意图。

图2是图1中本申请的局部结构示意图。

图3是图2中凸显预应力管桩的局部结构示意图。

图4是图3中沿A-A线的剖面示意图。

图5是凸显图1中安装组件的局部结构剖面示意图。

附图标记说明：

1、预埋机构；11、预应力管桩；111、容纳槽；112、插柱；2、支撑机构；21、横向支撑板；22、纵向支撑板；221、滑槽；222、让位槽；223、限位弹簧；224、限位块；2241、导向面；23、安装组件；231、支撑杆；24、滑块；3、第一抗震机构；31、第一滑柱；32、压盘；33、第一减震弹簧；4、第二抗震机构；41、安装筒；42、推杆；43、第二减震弹簧；5、防摆组件；51、缓冲弹垫；52、硬质钢板；53、插孔。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

一方面本申请实施例公开一种软土地基支撑结构，如图1、图2所示，包括有多组用于沿竖直方向预埋在基坑底部的预埋机构1，以及铺设在基坑内并用于对基坑内壁起支护作用的支撑机构2。预埋机构1与支撑机构2之间设置有用于起第一重抗震防护的第一抗震机构3，相邻的预埋机构1之间设置有起第二重抗震防护的第二抗震机构4。

如图2、图3以及图4所示，预埋机构1包括有呈竖直放置的预应力管桩11，相邻的预应力管桩11之间呈依次均匀间隔排布在支撑机构2下方，预应力管桩11上呈同轴设置有开口朝向上方支撑机构2的容纳槽111。第一抗震机构3包括有同样呈竖直设置的第一滑柱31，设置在第一滑柱31上的压盘32，以及设置在压盘32上的第一减震弹簧33。第一滑柱31上端与支撑机构2下表面固定连接，压盘32固定安装在第一滑柱31的底部，并且压盘32与第一滑柱31呈同轴设置。第一减震弹簧33固定安装在压盘32背离第一滑柱31的侧壁上，并且第一减震弹簧33沿第一滑柱31的长度方向伸缩。

如图3、图4所示，第一滑柱31下端从容纳槽111的上端开口伸入至预应力管桩11内，并且第一滑柱31与各自相对的预应力管桩11呈同轴设置。压盘32与第一减震弹簧33跟随第一滑柱31滑动设置在容纳槽111内。并且压盘32的周向外侧壁与容纳槽111的内侧壁贴合，第一减震弹簧33背离压盘32的一端与容纳槽111的底壁抵触。

如图3、图4所示，每组预应力管桩11的底部均设置有用于减弱预应力管桩11摆动的防摆组件5，防摆组件5与预应力管桩11呈同轴设置，预应力管桩11的底部外侧壁上固定安装有朝向防摆组件5中心轴的插柱112，插柱112沿预应力管桩11的长度方向延伸。防摆组件5上呈贯通设置有供插柱112自上向下插入的插孔53，插孔53的内径大于插柱112的直径。防摆组件5包括有沿预应力管桩11的长度方向依次交替叠放的缓冲弹垫51与硬质钢板52，具体的结构为每层硬质钢板52均设置在上下两层缓冲弹垫51之间，缓冲弹垫51采用TPR热塑性橡胶材料制成，其具有较佳的耐磨性能、防滑性和优良的减震性能。插孔53依次将缓冲弹垫51与硬质钢板52贯穿，自然状态下插柱112与硬质钢板52互不接触。

如图3、图4所示，每组第二抗震机构4均包括有一个中空的安装筒41、两根呈对称设置的推杆42以及位于安装筒41内的第二减震弹簧43。推杆42一端分别从安装筒41的两侧开口伸入至安装筒41内，伸入后的推杆42与各自相邻的第二减震弹簧43一端固定连接。推杆42另一端从安装筒41内伸出，且与各自相对的预应力管桩11外侧壁贴合并相互抵紧。位于安装筒41内的推杆42滑动设置在安装筒41内。

如图3、图4所示，安装筒41、推杆42以及第二减震弹簧43三者呈同轴设置。安装筒41呈水平放置，且第二减震弹簧43沿安装筒41的长度方向伸缩，两侧的推杆42沿垂直于预应力管桩11的长度方向压缩第二减震弹簧43。

如图2、图5所示，支撑机构2包括有多组用于沿水平铺设在基坑底壁的横向支撑板21，以及多组垂直于横向支撑板21的纵向支撑板22，横向支撑板21用于对基坑的底壁进行支护，纵向支撑板22呈周向环绕在横向支撑板21周围，且纵向支撑板22用于铺设在基坑沿竖直方向的内侧壁上，纵向支撑板22用于对基坑沿竖直方向的内侧壁进行支护。

如图4、图5所示，第一滑柱31的上端与横向支撑板21底部固定连接，并且每组横向支撑板21的底部均设置有多组第一滑柱31，第一滑柱31的数量可根据实际需求进行增减。

如图5所示，纵向支撑板22与各自相邻的横向支撑板21之间设置有多组安装组件23，安装组件23呈依次均匀间隔排布。安装组件23包括有呈倾斜设置的支撑杆231，以及转动设置在支撑杆231靠近纵向支撑板22一侧的滑块24。支撑杆231的中部设置有套筒，套筒内设置有弹簧，支撑杆231的两端通过弹簧连接固定。支撑杆231远离滑块24的一端转动设置在横向支撑板21上。纵向支撑板22朝向滑块24的侧壁上设置有滑槽221，滑槽221供各自相对的滑块24自上向下插入在纵向支撑板22上。支撑杆231从滑槽221靠近横向支撑板21一侧的开口穿出。滑槽221沿纵向支撑板22的高度方向延伸，滑块24滑动设置在各自的滑槽221内。

如图5所示，纵向支撑板22上还设置有多组与各自滑槽221相通的让位槽222，位于同组的让位槽222沿滑槽221的长度方向依次均匀间隔排布。每个让位槽222内均设置有限位弹簧223，限位弹簧223沿垂直于滑块24插入滑槽221内的方向伸缩。限位弹簧223一端固定安装在让位槽222的内侧壁上，限位弹簧223另一端固定安装有从让位槽222内伸出至滑槽221内的限位块224，限位块224用于将各自相对的滑块24限位在滑槽221内。限位块224背离横向支撑板21的侧壁上设置有呈斜向下倾斜的导向面2241，滑块24靠近限位块224的下端侧壁上设置有与导向面2241平行的斜面。

本申请还提供了一种软土地基施工方法，用于施工上述软土地基支撑结构，包括有：

S1.基坑开挖，将所述预埋机构1预埋在基坑底部；

S2.安装第二抗震机构4，将第二抗震机构4安装在相邻的预埋机构1之间；

S3.铺设支撑机构2，将支撑机构2铺设在基坑内壁上，并将支撑机构2通过第一抗震机构3与预埋机构1进行连接；

S4.回土填埋，在支撑机构2表面铺设砂石层，在砂石层上搭建钢筋支撑架，最后向基坑内浇灌混凝土。

本申请实施例一种软土地基支撑结构的实施原理为：

在对基坑进行加固时，先通过将预埋机构1预埋在基坑内，在预埋机构1的作用下能使上部荷载均匀传递到下卧土层，从而能大大增强软土地基的承重能力，确保了对后期建筑物的支撑效果，使软土地基不易发生沉降。通过设置在预埋机构1上方的支撑机构2能确保地基的均匀受力，使地基在将建筑物进行支撑时更加稳定。当发生地震时，通过设置在预埋机构1与支撑机构2之间的第一抗震机构3，能有效减弱沿预埋机构1长度方向传播的地震波向支撑机构传递，从而能对建筑物起到第一重的抗震保护效果。当遇到沿垂直于预埋机构1长度方向传播的地震波时，通过设置在相邻预埋机构1之间的第二抗震机构4，能有效减弱沿该方向传播的地震波给建筑物带来的影响，进而能对建筑物起到第二重的抗震保护效果。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种软土地基支撑结构，其特征在于：包括有多组用于沿竖直方向预埋在基坑内的预埋机构（1），以及用于铺设在基坑内起支撑作用的支撑机构（2）；所述预埋机构（1）与支撑机构（2）之间设置有第一抗震机构（3），所述第一抗震机构（3）一端与支撑机构（2）连接，所述第一抗震机构（3）另一端位于预埋机构（1）内，且所述第一抗震机构（3）沿预埋机构（1）的长度方向伸缩；相邻的所述预埋机构（1）之间设置有第二抗震机构（4），所述第二抗震机构（4）的两端分别与各自相邻的预埋机构（1）接触，且所述第二抗震机构（4）沿垂直于预埋机构（1）的长度方向伸缩。

2.根据权利要求1所述的一种软土地基支撑结构，其特征在于：所述预埋机构（1）包括有预应力管桩（11），所述预应力管桩（11）上呈同轴设置有开口朝向支撑机构（2）的容纳槽（111）；所述第一抗震机构（3）包括有第一滑柱（31），设置在所述第一滑柱（31）上的压盘（32），以及设置在所述压盘（32）上的第一减震弹簧（33）；所述第一滑柱（31）一端与支撑机构（2）连接，所述第一滑柱（31）另一端伸入至容纳槽（111）内；所述压盘（32）的周向外侧壁与容纳槽（111）的内侧壁贴合，所述压盘（32）跟随第一滑柱（31）滑动设置在容纳槽（111）内；所述第一减震弹簧（33）远离压盘（32）的一端与容纳槽（111）的槽底抵触。

3.根据权利要求2所述的一种软土地基支撑结构，其特征在于：还包括有防摆组件（5），所述防摆组件（5）用于设置在所述预应力管桩（11）背离支撑机构（2）的一侧；所述防摆组件（5）包括有沿预应力管桩（11）的长度方向呈依次交替叠放的缓冲弹垫（51）以及硬质钢板（52）；所述预应力管桩（11）朝向防摆组件（5）的外侧壁上设置有插柱（112），所述防摆组件（5）上设置有供插柱（112）插入的插孔（53），所述插孔（53）的内径大于插柱（112）的直径。

4.根据权利要求2所述的一种软土地基支撑结构，其特征在于：所述第二抗震机构（4）包括有安装筒（41）、推杆（42）以及第二减震弹簧（43）；所述第二减震弹簧（43）设置在安装筒（41）内，且所述第二减震弹簧（43）沿安装筒（41）的长度方向伸缩；所述推杆（42）呈对称设置在第二减震弹簧（43）的两侧，且所述推杆（42）滑动设置在安装筒（41）内；所述推杆（42）背离第二减震弹簧（43）的一端从安装筒（41）内伸出，伸出后的所述推杆（42）与各自相对的预应力管桩（11）抵触。

5.根据权利要求1所述的一种软土地基支撑结构，其特征在于：所述支撑机构（2）包括有用于铺设在基坑底壁的横向支撑板（21），所述横向支撑板（21）与第一抗震机构（3）连接；所述支撑机构（2）还包括有垂直于横向支撑板（21）的纵向支撑板（22）；所述纵向支撑板（22）呈周向环绕在横向支撑板（21）周围。

6.根据权利要求5所述的一种软土地基支撑结构，其特征在于：所述纵向支撑板（22）与横向支撑板（21）之间设置有安装组件（23），所述安装组件（23）包括有支撑杆（231），所述支撑杆（231）一端转动连接有滑块（24），所述支撑杆（231）另一端转动设置在横向支撑板（21）上；所述纵向支撑板（22）上设置有供滑块（24）插入的滑槽（221），所述滑槽（221）沿纵向支撑板（22）的高度方向延伸；所述支撑杆（231）从滑槽（221）一侧穿出。

7.根据权利要求6所述的一种软土地基支撑结构，其特征在于：所述纵向支撑板（22）上设置有与滑槽（221）连通的让位槽（222），所述让位槽（222）内设置有限位弹簧（223），所述限位弹簧（223）沿垂直于滑块（24）插入滑槽（221）内的方向伸缩；所述限位弹簧（223）上设置有从让位槽（222）内伸出的限位块（224），所述限位块（224）用于将滑块（24）限位在滑槽（221）内。

8.根据权利要求7所述的一种软土地基支撑结构，其特征在于：所述纵向支撑板（22）上设置有多组限位块（224），位于同一所述滑槽（221）内的限位块（224）沿滑块（24）插入滑槽（221）的方向依次间隔排布；所述限位块（224）背离横向支撑板（21）的侧壁上设置有导向面（2241），所述导向面（2241）呈斜向下倾斜设置。

9.一种软土地基施工方法，用于施工上述权利要求1至8任意一项所述的软土地基支撑结构，其特征在于：

S1.基坑开挖，将所述预埋机构（1）预埋在基坑底部；

S2.安装第二抗震机构（4），将第二抗震机构（4）安装在相邻的预埋机构（1）之间；

S3.铺设支撑机构（2），将支撑机构（2）铺设在基坑内壁上，并将支撑机构（2）通过第一抗震机构（3）与预埋机构（1）进行连接；

S4.回土填埋，在支撑机构（2）表面铺设砂石层，在砂石层上搭建钢筋支撑架，最后向基坑内浇灌混凝土。

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