CN114837196B - 一种基坑主动支护装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基坑主动支护装置，包括两组围檩、设置在围檩上的圈梁以及设置在两组圈梁之间的支撑组件；支撑组件包括支撑柱、设置在支撑柱顶部端头且与圈梁连接的调节支承以及设置在支撑柱底部端头且与圈梁连接的固定支承，通过调节支承带动围檩以圈梁为支点对基坑变形处进行顶紧支护；其结构可靠，易拆除、水平支撑或者竖向支撑都可用，使用范围广，造价低，操作便捷，通过围檩、圈梁、支撑组件来实现主动支护，保证对基坑侧壁的适应性实时支护，支护效果好。

Description

一种基坑主动支护装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及基坑支护技术领域，具体涉及一种基坑主动支护装置及其施工方法。

背景技术

我国基建快速发展，建筑行业也在向高层、超高层发展。在修建建筑基础时需要开挖大方量的基坑，有的基础开挖受地形或者邻近构造物的限制，基坑不能实现放坡开挖，所以随之而来的是造成基坑内壁是垂直的现象，基坑过深时，基坑内壁土压力过大会造成垮塌，为后续施工带来麻烦。

现有的一些支护方式，主要采用地下连续墙来支护、采用SMW工法桩和横向钢支撑实现对基坑的支护。然而大部分支护方式采用不可回收或者是部分可回收的支护体系，而且基本都是被动支护，支护效果较差，同时支护体系造价比较昂贵，大大增加了成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基坑主动支护装置及其施工方法，以解决现有基坑支护效果差的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基坑主动支护装置，包括两组围檩、设置在围檩上的圈梁以及设置在两组圈梁之间的支撑组件；

支撑组件包括支撑柱、设置在支撑柱顶部端头且与圈梁连接的调节支承以及设置在支撑柱底部端头且与圈梁连接的固定支承，通过调节支承带动围檩以圈梁为支点对基坑变形处进行顶紧支护。

进一步地，调节支承包括底板、设置在底板上的支撑板、位于支撑板上且沿支撑板呈圆周设置的限位器、设置在限位器内的顶升件以及设置在顶升件上的滑动垫块，滑动垫块的顶部与圈梁连接，滑动垫块的外壁配合有滑动卡环。

进一步地，限位器包括设置在支撑板上的铰支座、转动设置在铰支座上的简支梁以及设置在简支梁远离铰支座端部的限位环，限位环贴设在顶升件的外壁上，简支梁与支撑板之间设置有受拉弹簧。

进一步地，滑动卡环包括第一卡环部以及与第一卡环部扣接形成环状结构的第二卡环部，第一卡环部和第二卡环部上嵌装有向支撑板方向延伸的滑条，滑条上开设有滑槽，滑槽与设置在滑动垫块上的滑轮相配合。

进一步地，底板与支撑板之间具有间隙，所述间隙内设置有压力传感器，压力传感器与控制器通信连接。

进一步地，固定支承包括设置在支撑柱底部的第一固定板和第二固定板，第一固定板和第二固定板之间设置有加劲板，第二固定板与圈梁可拆卸连接。

进一步地，支撑柱包括多个支撑柱单元，相邻所述支撑柱单元之间通过法兰盘连接，支撑柱单元与调节支承之间、支撑柱单元与固定支承之间均为可拆卸连接。

进一步地，围檩包括多根钢板桩，相邻钢板桩扣合连接。

本发明还提供了一种基坑主动支护装置的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：基坑开挖前，将单根钢板桩依次打进基坑外围边线，形成围檩；

S2：形成围檩后，进行基坑竖直开挖；

S3：开挖到易塌土层时，安装上层圈梁，并分别在上层圈梁上安装支撑组件；

S4：按照设计要求，收集压力传感器数据，调整顶升件的推力，对基坑的变形进行修正操作；

S5：继续基坑开挖，重复S3至S4，直到基坑开挖完成；

S6：基础完成后，进行回填时，将支撑组件由下至上依次拆除。

进一步地，步骤S3中，进行支撑组件安装时，首先将圈梁与围檩连接牢固，再分别安装支撑柱，同时，安装顶部的压力传感器、限位器，在限位器内放入顶升件和滑动垫块，并将滑动垫块与圈梁连接，最后安装滑动卡环。

本发明具有以下有益效果：本发明所提供的一种基坑主动支护装置及其施工方法，其结构可靠，易拆除、水平支撑或者竖向支撑都可用，使用范围广，造价低，操作便捷，通过围檩、圈梁、支撑组件来实现主动支护。当基坑有变形，压力传感器采集的数据超过限值时候，通过顶升件使得滑动垫块通过滑槽横向移动，限位器上的受拉弹簧使得限位器迅速复位，卡在滑动垫块的下一个卡槽中，防止滑动垫块回缩，保证对基坑侧壁的适应性实时支护，保证支护的可靠性及效果。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明中调节支承结构示意图；

图3为本发明中限位器结构示意图；

图4为本发明中滑动垫块结构示意图；

图5为本发明中滑动卡环结构示意图；

图6为本发明中固定支承结构示意图；

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，一种基坑主动支护装置，包括两组围檩1、设置在围檩1上的圈梁2以及设置在两组圈梁2之间的支撑组件3。围檩1包括多根钢板桩，相邻钢板桩扣合连接。在基坑开挖前，调动机械将钢板桩一根接一根打进基坑外围边线，形成围檩1。在打进钢板桩时，每一根需要和前一根钢板桩环环相扣，使围檩1形成一个连续支护整体，保证对基坑侧壁的支护强度。围檩1与圈梁2之间焊接或通过螺栓连接牢固。支撑组件3与圈梁2之间采用螺栓连接，从而形成两者的可拆卸配合，便于安装和拆除操作。

支撑组件3包括支撑柱30、设置在支撑柱30顶部端头且与圈梁2连接的调节支承31以及设置在支撑柱30底部端头且与圈梁2连接的固定支承32，通过调节支承31带动围檩1以圈梁2为支点对基坑变形处进行顶紧支护，固定支承32为固定端，固定支承32与调节支承31形成一端可调，另一端固定的结构，保证对基坑的顶推力。支撑柱30包括多个支撑柱单元，相邻支撑柱单元之间通过法兰盘连接，支撑柱单元与调节支承31之间、支撑柱单元与固定支承32之间均为可拆卸连接，通过可拆卸连接，便于各部分的组装和拆卸，操作便捷，提高使用范围。支撑柱30可根据基坑的大小进行组装，从而满足对不同大小基坑的支护，保证支护的可靠性。

如图2至图4所示，调节支承31包括底板310、设置在底板310上的支撑板311、位于支撑板311上且沿支撑板311呈圆周设置的限位器312、设置在限位器312内的顶升件313以及设置在顶升件313上的滑动垫块314，滑动垫块314的顶部与圈梁2连接，底板310与支撑板311之间具有间隙，间隙内设置有压力传感器317，压力传感器317与控制器通信连接，控制器采用型号为STM32的单片机或PLC控制终端，顶升件采用气缸、电动缸或液压缸。当基坑出现变形时，压力传感器317用于收集压力信号，该压力信号传递至控制器，进而控制器根据设计要求，对顶升件313发出指令，顶升件313推动滑动垫块314向前移动，滑动垫块314移动时，带动限位器312转动，划过滑动垫块314的凸齿后，劲性受拉弹簧3123使限位器312复位卡死滑动垫块314，此时顶升件313缩回，滑动垫块314不回缩，保证对基坑的顶推力。缩回后的顶升件313通过抄垫可多次修正基坑变形，从而避免需要多次修正基坑变形时因为顶升件313行程不够造成的麻烦。

如图3所示，限位器312包括设置在支撑板311上的铰支座3120、转动设置在铰支座3120上的简支梁3121以及设置在简支梁3121远离铰支座3120端部的限位环3122，限位环3122贴设在顶升件313的外壁上，简支梁3121与支撑板311之间设置有受拉弹簧3123。

如图5所示，滑动垫块314的外壁配合有滑动卡环315。通过滑动卡环315便于移动，同时防止滑动垫块314掉落。滑动卡环315包括第一卡环部3150以及与第一卡环部3150扣接形成环状结构的第二卡环部3151，第一卡环部3150和第二卡环部3151上嵌装有向支撑板311方向延伸的滑条3152，滑条3152上开设有滑槽3153，滑槽3153与设置在滑动垫块314上的滑轮316相配合，提高滑动的顺畅性能，避免出现卡顿造成的移动不顺畅的问题。

如图6所示，固定支承32包括设置在支撑柱30底部的第一固定板320和第二固定板321，第一固定板320和第二固定板321之间设置有加劲板322，第二固定板321与圈梁2可拆卸连接。第一固定板320和第二固定板321采用法兰盘结构，第二固定板321与圈梁2通过螺栓连接，形成可拆卸配合，便于拆装。

本发明还提供了一种基坑主动支护装置的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：基坑开挖前，将单根钢板桩依次打进基坑外围边线，形成围檩1；

S2：形成围檩1后，进行基坑竖直开挖；

S3：开挖到易塌土层时，安装上层圈梁2，并分别在上层圈梁2上安装支撑组件3；

该步骤中，进行支撑组件3安装时，首先将圈梁2与围檩1连接牢固，再分别安装支撑柱30，同时，安装顶部的压力传感器317、限位器312，在限位器312内放入顶升件313和滑动垫块314，并将滑动垫块314与圈梁2连接，最后安装滑动卡环315。

S4：按照设计要求，收集压力传感器317数据，调整顶升件313的推力，对基坑的变形进行修正操作；

S5：继续基坑开挖，重复S3至S4，直到基坑开挖完成；

S6：基础完成后，进行回填时，将支撑组件3由下至上依次拆除。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基坑主动支护装置，其特征在于，包括两组相对设置的围檩（1）、设置在所述围檩（1）上的圈梁（2）以及设置在两组所述圈梁（2）之间的支撑组件（3）；

所述支撑组件（3）包括支撑柱（30）、设置在所述支撑柱（30）顶部端头且与所述圈梁（2）连接的调节支承（31）以及设置在所述支撑柱（30）底部端头且与所述圈梁（2）连接的固定支承（32），通过所述调节支承（31）带动所述围檩（1）以圈梁（2）为支点对基坑变形处进行顶紧支护；

所述调节支承（31）包括底板（310）、设置在所述底板（310）上的支撑板（311）、位于所述支撑板（311）上且沿所述支撑板（311）呈圆周设置的限位器（312）、设置在所述限位器（312）内的顶升件（313）以及设置在所述顶升件（313）上的滑动垫块（314），所述滑动垫块（314）的顶部与圈梁（2）连接，所述滑动垫块（314）的外壁配合有滑动卡环（315）；

所述滑动卡环（315）包括第一卡环部（3150）以及与所述第一卡环部（3150）扣接形成环状结构的第二卡环部（3151），所述第一卡环部（3150）和所述第二卡环部（3151）上嵌装有向支撑板（311）方向延伸的滑条（3152），所述滑条（3152）上开设有滑槽（3153），所述滑槽（3153）与设置在所述滑动垫块（314）上的滑轮（316）相配合。

2.根据权利要求1所述的基坑主动支护装置，其特征在于，所述限位器（312）包括设置在所述支撑板（311）上的铰支座（3120）、转动设置在所述铰支座（3120）上的简支梁（3121）以及设置在所述简支梁（3121）远离所述铰支座（3120）端部的限位环（3122），所述限位环（3122）贴设在所述顶升件（313）的外壁上，所述简支梁（3121）与所述支撑板（311）之间设置有受拉弹簧（3123）。

3.根据权利要求1所述的基坑主动支护装置，其特征在于，所述底板（310）与所述支撑板（311）之间具有间隙，所述间隙内设置有压力传感器（317），所述压力传感器（317）与控制器通信连接。

4.根据权利要求1所述的基坑主动支护装置，其特征在于，所述固定支承（32）包括设置在所述支撑柱（30）底部的第一固定板（320）和第二固定板（321），所述第一固定板（320）和所述第二固定板（321）之间设置有加劲板（322），所述第二固定板（321）与所述圈梁（2）可拆卸连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的基坑主动支护装置，其特征在于，所述支撑柱（30）包括多个支撑柱单元，相邻所述支撑柱单元之间通过法兰盘连接，所述支撑柱单元与所述调节支承（31）之间、所述支撑柱单元与所述固定支承（32）之间均为可拆卸连接。

6.根据权利要求1所述的基坑主动支护装置，其特征在于，所述围檩（1）包括多根钢板桩，相邻所述钢板桩扣合连接。

7.根据权利要求1至6任一项所述的基坑主动支护装置的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：基坑开挖前，将单根钢板桩依次打进基坑外围边线，形成围檩（1）；

S2：形成围檩（1）后，进行基坑竖直开挖；

S3：开挖到易塌土层时，安装上层圈梁（2），并分别在上层圈梁（2）上安装支撑组件（3）；

S4：按照设计要求，收集压力传感器（317）数据，调整顶升件（313）的推力，对基坑的变形进行修正操作；

S5：继续基坑开挖，重复S3至S4，直到基坑开挖完成；

S6：基础完成后，进行回填时，将支撑组件（3）由下至上依次拆除。

8.根据权利要求7所述的基坑主动支护装置的施工方法，其特征在于，步骤S3中，进行支撑组件（3）安装时，首先将圈梁（2）与围檩（1）连接牢固，再分别安装支撑柱（30），同时，安装顶部的压力传感器（317）、限位器（312），在限位器（312）内放入顶升件（313）和滑动垫块（314），并将滑动垫块（314）与圈梁（2）连接，最后安装滑动卡环（315）。

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