CN210288419U - 一种用于大跨距逆作基坑的反立柱斜撑加固系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种用于大跨距逆作基坑的反立柱斜撑加固系统。针对逆作法基坑中竖向间距较大的层在开挖过程中基坑位移骤增的情况，采用加厚围护墙或加设常规支撑的方式存在材料浪费、施工低效、支撑布置受限、地下室结构易损伤等问题。它包括：上斜撑装置，包括设有同轴液压千斤顶的主撑，它倾斜设置于基坑中竖向间距较大的地下室第n层，上斜撑装置的一端固接于围护墙，其另一端固接于地下室第n层楼板的结构梁一；反力柱装置，包括设有同轴液压千斤顶的主柱，它竖向设置于地下室第n‑1层，反立柱装置的底端固接于地下室第n层楼板，其另一端固接于地下室第n‑1层楼板的结构梁二，且反立柱装置的轴线与所述上斜撑装置的轴线延长线相交。

Description

一种用于大跨距逆作基坑的反立柱斜撑加固系统

技术领域

本实用新型涉及基坑支护设计与施工技术领域，特别涉及一种用于大跨距逆作基坑的反立柱斜撑加固系统。

背景技术

逆作法基坑是从上至下逐层开挖土方并浇筑地下室结构的基坑施工方法，如图1所示，当开挖至底板以上的最下一层土方时，常常面临围护墙竖向支承间距过大(例如悬挑6～10m)的问题，导致最终开挖阶段中土体位移骤增，对围护墙本体及周边环境造成不良影响。

为解决上述问题，工程中常用的做法有加厚围护墙及加设支撑。加厚围护墙的做法为：在围护设计阶段考虑最下一层土方较大的开挖厚度，从而对围护墙进行加厚设计，以增加围护刚度，但是，由于围护变形骤增阶段通常是出现在开挖最后一层土方时，从上至下对整个围护墙进行加厚造成材料浪费，改善基坑变形的性价比太低；加设支撑的做法为：在逆作法基坑的最终开挖面至最下一层结构楼板间设置临时支撑，目前常用的有临时水平支撑、临时下斜撑、临时上斜撑，但是，对于一些结构柱(在逆作基坑中也称立柱)间距较大的地下室或一些地下室非标楼层，若采用临时水平支撑，需额外加打临时立柱及立柱桩，而在逆作法基坑较小的暗挖空间中加打立柱施工困难，费时费力；若采用临时下斜撑，即斜撑向下撑至底板上，需先浇筑中央底板，在基坑周边留土坡并设置下斜撑，下斜撑设置完成后，挖除周边土坡浇筑周边底板，这种方法由于底板二次浇筑，而底板上表面与基坑开挖面之间有较大高差，挖除周边土方时挖土机械无法行走于高差地面，施工便捷性差，且工期较长，更无法适用于面积较小的基坑；若采用临时上斜撑，即斜撑向上撑至底板上层的结构楼板上，为避免损坏结构楼板，临时上斜撑须撑至梁柱节点，但对于结构柱跨距较大的工程，常产生支撑间距过大不能满足计算要求的情况，而加密支撑将导致临时上斜撑集中力直接作用于结构楼板或梁跨中，将对结构造成一定损伤。

因此，针对以上问题，如何提供一种受力可靠的加固系统并提供切实可行的解决方法及技术支撑，成为本领域工程技术人员亟待解决的问题。

发明内容

针对逆作法基坑中竖向间距较大的层在开挖过程中基坑位移骤增的情况，采用加厚围护墙或加设支撑的解决方式存在浪费材料、施工费时费力，易对地下结构造成一定损伤等问题。本实用新型的目的是提供一种用于大跨距逆作基坑的反立柱斜撑加固系统，在上斜撑装置与楼板的支撑节点处竖向设置反立柱装置，通过反立柱装置传递上斜撑装置的竖向分力，避免支撑节点应力过于集中而对已施工地下室梁板造成损坏，从而高效地避免了开挖竖向间距过大的土层产生的基坑位移骤增风险。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于大跨距逆作基坑的反立柱斜撑加固系统，它包括：上斜撑装置，包括设有同轴液压千斤顶的主撑，它倾斜设置于基坑中竖向间距较大的地下室第n层，所述上斜撑装置的一端固接于围护墙，其另一端固接于地下室第n层楼板的结构梁一；反力柱装置，包括设有同轴液压千斤顶的主柱，它竖向设置于地下室第n-1层，所述反立柱装置的底端固接于所述地下室第n层楼板，其另一端固接于地下室第n-1层楼板的结构梁二，且所述反立柱装置的轴线与所述上斜撑装置的轴线延长线相交，其中，n为大于等于2的整数。

优选的，所述反立柱装置还包括设置于所述地下室第n层楼板与所述主柱之间的下衬梁，及设置于所述地下室第n-1层楼板的结构梁二与所述主柱之间的上衬梁，所述上衬梁和所述下衬梁均由型钢材料制成，且所述上衬梁和所述下衬梁分别与预埋在所述地下室第n层楼板和所述地下室第n-1层楼板的结构梁二内的预埋件焊接连接。

优选的，所述上衬梁和所述下衬梁的长度a为3h～7h，其中，h为所述主柱的截面高度。

优选的，所述上斜撑装置还包括设置于所述主撑下端的钢围檩，以及设置于所述钢围檩和所述围护墙之间的填充体，所述主撑下端与所述钢围檩焊接连接，所述钢围檩与所述围护墙之间的空隙填充细石混凝土构成所述填充体。

优选的，所述填充体与所述围护墙的连接位置还设有预埋钢筋，所述预埋钢筋的一端埋设于所述围护墙，其另一端埋设于所述填充体。

优选的，所述上斜撑装置的下节点还设有三角托架，所述三角托架设置于所述填充体和所述钢围檩的底部，所述三角托架的侧面通过膨胀螺栓与所述围护墙固接。

优选的，所述上斜撑装置的上节点还设有三角形混凝土牛腿、预埋钢板及定位角钢，所述三角形混凝土牛腿设置于所述地下室第n层楼板的结构梁一侧面，所述三角形混凝土牛腿在迎主撑的一端设置所述预埋钢板，所述主撑的顶端垂直支撑于设有所述预埋钢板的所述三角形混凝土牛腿上，所述定位角钢设置于所述主撑顶端下侧，所述定位角钢的一侧直角边与所述主撑焊接，其另一侧直角边与所述三角形混凝土牛腿上的所述预埋钢板焊接。

本实用新型的有益效果主要表现在：

1、高效解决了逆作法基坑在开挖最下一层土方时出现的基坑位移骤增的问题，使基坑本体及周边环境的位移变形得到有效控制；

2、通过反立柱装置传递上斜撑装置的竖向分力，避免了应力过于集中对地下室结构的损坏，使支撑间距布置不受逆作基坑结构柱距的约束，可用于大跨距逆作基坑中；

3、无需在逆作基坑较小的暗挖空间中加打立柱及立柱桩，施工快速便捷，土方开挖空间大；

4、避免了底板二次浇筑、挖机无法行走于高差地面的问题，且节约了工期；

5、该反立柱斜撑加固系统为全钢结构的装配式可拆卸临时加固系统，在地下室底板浇筑养护完成后可拆除，并循环利用，拆除方便快捷，绿色环保。

附图说明

图1为大跨距基坑的结构示意图；

图2为本实用新型的用于大跨距逆作基坑的反立柱斜撑加固系统一实施例的结构示意图；

图3为本实用新型的用于大跨距逆作基坑的反立柱斜撑加固系统的反立柱装置的结构示意图。

图中标号如下：

围护墙1；地下室垫层2；地下室第n层楼板3；地下室第n-1层楼板4；结构梁一5；结构梁二6；

上斜撑装置10；主撑11；液压千斤顶12；填充体13；钢围檩14；预埋钢筋15；三角托架16；三角形混凝土牛腿17；预埋钢板18；定位角钢19；

反立柱装置20；主柱21；下衬梁23；上衬梁24；预埋件25。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本实用新型技术方案的限制。

结合图2和图3说明本实用新型的用于大跨距逆作基坑的反立柱斜撑加固系统，它包括：上斜撑装置10，包括设有同轴液压千斤顶12的主撑11，它倾斜设置于基坑中竖向间距较大的地下室第n层，本实施例中为地下室底板至地下室最底层楼板之间，上斜撑装置10的一端固接于围护墙1，其另一端固接于地下室第n层楼板3的结构梁一5；反力柱装置，包括设有同轴液压千斤顶12的主柱21，它竖向设置于地下室第n-1层，即地下室第n层楼板3与地下室第n-1层楼板4之间，反立柱装置20的底端固接于地下室第n层楼板3，其另一端固接于地下室第n-1层楼板4的结构梁二6，且反立柱装置20的轴线与上斜撑装置10的轴线延长线相交，n为大于等于2的整数。本实施例的主撑11和立柱均由型钢或钢管制成。

本实用新型的用于大跨距逆作基坑的反立柱斜撑加固系统，包括设置在竖向开挖间距较大层间的上斜撑装置10，及竖向设置于上斜撑装置10与楼板的支撑节点的反立柱装置20，且反立柱装置20的轴线与上斜撑装置10的轴线延长线相交,利用设置于上斜撑装置10和反立柱装置20内的液压千斤顶12对两者同时施加预应力，使得反立柱斜撑加固系统分别顶紧围护墙1及地下室结构,反立柱装置20能够为上斜撑装置10提供竖向支承，使得上斜撑装置10的间距能够灵活设置而不受大跨度结构柱距的约束，上斜撑装置10可布置于非梁柱节点位置，无需额外加打临时立柱；同时通过反立柱装置20传递上斜撑装置10的竖向分力，避免支撑节点应力过于集中而对已施工地下室梁板造成损坏，从而避免了开挖竖向间距过大的土层产生的基坑位移骤增风险，高效解决了常规支撑加固中存在的各种问题，包括立柱加打困难、挖机行走困难、临时支撑布置间距受大跨度柱距限制、支撑计算不满足、以及应力过于集中对已施工地下结构造成损坏等。本实用新型的有益效果主要表现在：1、高效解决了逆作法基坑在开挖最下一层土方时出现的基坑位移骤增的问题，使基坑本体及周边环境的位移变形得到有效控制；2、通过反立柱装置20传递上斜撑装置10的竖向分力，避免了应力过于集中对地下室结构的损坏，使支撑间距布置不受逆作基坑结构柱距的约束，可用于大跨距逆作基坑中；3、无需在逆作基坑较小的暗挖空间中加打立柱及立柱桩，施工快速便捷，土方开挖空间大；4、避免了底板二次浇筑、挖机无法行走于高差地面的问题，且节约了工期；5、该反立柱斜撑加固系统为全钢结构的装配式可拆卸临时加固系统，在地下室底板浇筑养护完成后可拆除，并循环利用，拆除方便快捷，绿色环保。

如图2和图3所示，反立柱装置20还包括设置于地下室第n层楼板3与主柱21之间的下衬梁23，及设置于地下室第n-1层楼板4的结构梁二6与主柱21之间的上衬梁24，上衬梁24和下衬梁23均由型钢材料制成，且上衬梁24和下衬梁23分别与预埋在地下室第n层楼板3和地下室第n-1层楼板4的结构梁二6内的预埋件25焊接连接。上衬梁24及下衬梁23的设置能够防止反立柱装置20与地下室楼板的支撑节点因应力集中而造成结构损坏。

更佳的，上衬梁24和下衬梁23为具有一定长度的短型钢，本实施例中上衬梁24和下衬梁23的长度a为3h～7h，其中，h为主柱21截面高度，足够长度的衬梁增大了与地下室楼板的接触面积，能够避免应力集中。

如图2所示，上斜撑装置10还包括设置于主撑11下端的钢围檩14，以及设置于钢围檩14和围护墙1之间的填充体13，主撑11下端与钢围檩14焊接连接，钢围檩14与围护墙1之间的空隙填充细石混凝土构成填充体13。

上述填充体13与围护墙1的连接位置还设有预埋钢筋15，预埋钢筋15的一端埋设于围护墙1，其另一端埋设于填充体13，在布置钢围檩14之前，剥除连接位置围护墙1的保护层，将露出的预埋钢筋15翻起，再对钢围檩14与围护墙1之间的空隙用细石混凝土填充，预埋钢筋15能够加强上斜撑装置10下节点与围护墙1的连接可靠度；可选地，填充体13与围护墙1的连接位置也可采用后期植筋代替上述预埋钢筋15。

如图2所示，上斜撑装置10的下节点还设有三角托架16，三角托架16设置于填充体13和钢围檩14的底部，三角托架16的侧面通过膨胀螺栓与围护墙1固接，用于托住钢围檩14，并进一步增强上斜撑装置10下节点与围护墙1之间的可靠连接，本实施例的三角托架16由角钢焊接而成。

请继续参考图2，上斜撑装置10的上节点还设有三角形混凝土牛腿17、预埋钢板18及定位角钢19，三角形混凝土牛腿17设置于地下室第n层楼板3的结构梁一5侧面，三角形混凝土牛腿17在迎主撑11的一端设置预埋钢板18，主撑11的顶端垂直支撑于设有预埋钢板18的三角形混凝土牛腿17上，定位角钢19设置于主撑11顶端下侧，定位角钢19的一侧直角边与主撑11焊接，其另一侧直角边与三角形混凝土牛腿17上的预埋钢板18焊接，主撑11通过三角形混凝土牛腿17支撑于地下室第n层楼板3的结构梁一5，并利用定位角钢19实现两者的固接，从而保证上斜撑装置10上节点的稳定连接。更优的，为提高三角形混凝土牛腿17的结构强度，三角形混凝土牛腿17内还设有构造配筋(图中未示出)。

利用本实用新型的用于大跨距逆作基坑的反立柱斜撑加固系统施工地下结构的主要包括以下步骤：

S1：逆作基坑按照常规逆作法由上往下开挖并浇筑地下室各层楼板，待地下室第n层楼板3浇筑养护完成后，在地下室第n层楼板3与第n-1层楼板间安装反立柱装置20，同时分层分块向下开挖土方至上斜撑装置10下节点的三角托架16标高时安装上斜撑装置10，分别详述如下；

安装反立柱装置20：在地下室第n层楼板3和第n-1层楼板分别安装下衬梁23及上衬梁24，上衬梁24和下衬梁23分别与预埋于楼板内的预埋件25焊接连接，再安装含有液压千斤顶12的主柱21，主柱21两端分别与上衬梁24、下衬梁23焊接连接；

安装上斜撑装置10：将三角托架16固定于围护墙1，安装钢围檩14，并用细石混凝土填充钢围檩14与围护墙1之间的空隙，在地下室第n层楼板3的结构梁一5侧面施工三角形混凝土牛腿17，安装含有液压千斤顶12的主撑11，主撑11底端与钢围檩14焊接固定，主撑11顶端垂直支撑于三角形混凝土牛腿17，安装定位角钢19并使其分别与主撑11、三角形混凝土牛腿17固接；

S2:反立柱装置20和上斜撑装置10的各杆件安装校验完成后，通过液压千斤顶12对上斜撑装置10和反立柱装置20施加预应力，使得反立柱斜撑加固系统分别顶紧地下室结构和围护墙1；

S3:分层分块向下开挖基坑的剩余土方至坑底并浇筑地下室垫层2，期间对基坑变形加强监护，绑扎地下室底板钢筋，待地下室底板养护完成后，拆除反立柱斜撑加固系统。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求范围。

Claims (7)

1.一种用于大跨距逆作基坑的反立柱斜撑加固系统，其特征在于，包括：

上斜撑装置，包括设有同轴液压千斤顶的主撑，它倾斜设置于基坑中竖向间距较大的地下室第n层，所述上斜撑装置的一端固接于围护墙，其另一端固接于地下室第n层楼板的结构梁一；

反立柱装置，包括设有同轴液压千斤顶的主柱，它竖向设置于地下室第n-1层，所述反立柱装置的底端固接于所述地下室第n层楼板，其另一端固接于地下室第n-1层楼板的结构梁二，且所述反立柱装置的轴线与所述上斜撑装置的轴线延长线相交，其中，n为大于等于2的整数。

2.根据权利要求1所述的用于大跨距逆作基坑的反立柱斜撑加固系统，其特征在于：所述反立柱装置还包括设置于所述地下室第n层楼板与所述主柱之间的下衬梁，及设置于所述地下室第n-1层楼板的结构梁二与所述主柱之间的上衬梁，所述上衬梁和所述下衬梁均由型钢材料制成，且所述上衬梁和所述下衬梁分别与预埋在所述地下室第n层楼板和所述地下室第n-1层楼板的结构梁二内的预埋件焊接连接。

3.根据权利要求2所述的用于大跨距逆作基坑的反立柱斜撑加固系统，其特征在于：所述上衬梁和所述下衬梁的长度a为3h～7h，其中，h为所述主柱的截面高度。

4.根据权利要求1所述的用于大跨距逆作基坑的反立柱斜撑加固系统，其特征在于：所述上斜撑装置还包括设置于所述主撑下端的钢围檩，以及设置于所述钢围檩和所述围护墙之间的填充体，所述主撑下端与所述钢围檩焊接连接，所述钢围檩与所述围护墙之间的空隙填充细石混凝土构成所述填充体。

5.根据权利要求4所述的用于大跨距逆作基坑的反立柱斜撑加固系统，其特征在于：所述填充体与所述围护墙的连接位置还设有预埋钢筋，所述预埋钢筋的一端埋设于所述围护墙，其另一端埋设于所述填充体。

6.根据权利要求4所述的用于大跨距逆作基坑的反立柱斜撑加固系统，其特征在于：所述上斜撑装置的下节点还设有三角托架，所述三角托架设置于所述填充体和所述钢围檩的底部，所述三角托架的侧面通过膨胀螺栓与所述围护墙固接。

7.根据权利要求1所述的用于大跨距逆作基坑的反立柱斜撑加固系统，其特征在于：所述上斜撑装置的上节点还设有三角形混凝土牛腿、预埋钢板及定位角钢，所述三角形混凝土牛腿设置于所述地下室第n层楼板的结构梁一侧面，所述三角形混凝土牛腿在迎主撑的一端设置所述预埋钢板，所述主撑的顶端垂直支撑于设有所述预埋钢板的所述三角形混凝土牛腿上，所述定位角钢设置于所述主撑顶端下侧，所述定位角钢的一侧直角边与所述主撑焊接，其另一侧直角边与所述三角形混凝土牛腿上的所述预埋钢板焊接。

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