CN211922631U - 一种钢支撑结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种钢支撑结构，属于基坑施工技术领域。钢支撑结构包括立柱、托架、抱箍和钢支撑，托架安装在立柱上，抱箍用于固定钢支撑，钢支撑结构还包括竖向调整单元，竖向调整单元位于钢支撑和托架之间，竖向调整单元用于对钢支撑施加与重力方向相反的大小可调节的支撑力。本实用新型提供的一种钢支撑结构，通过竖向调整单元消除了因托架相对基坑上下移动而使钢支撑受到过大的支撑力或悬空的现象，从而提高了钢支撑的稳定性；由于托架不受竖向调整单元和钢支撑的牵制，通过立柱的上下位移可以准确的反映基坑坑底的变形量。

Description

一种钢支撑结构

技术领域

本实用新型涉及基坑施工技术领域，特别涉及一种钢支撑结构。

背景技术

在基坑工程建设中，为了保持基坑稳定，在基坑施工中通常需要采用支撑工艺，如图1所示，在基坑1开挖前，为了防止坑壁2在主动土压力作用下向基坑 1移动而导致坍塌，在基坑1两侧坑壁2之间设置了钢支撑5，通过对钢支撑5施加轴向力来抵抗坑壁2内的主动土压力，实现控制坑壁2变形，保持坑壁2稳定的目的。其中，钢支撑5在结构受力方面属于轴压杆件结构，轴向力大小与压杆的稳定性有直接的关系。

为了防止钢支撑5在自重作用下发生弯曲而影响钢支撑5的稳定性，目前在施工中一般将钢支撑5放置于立柱3上，以立柱3作为钢支撑5的竖向支撑装置，如图2所示，在图2中，钢支撑5的竖向支承由立柱3、托架6和抱箍7组成。托架6 焊接在立柱3上，钢支撑5直接放置与托架6上，使用抱箍7实现钢支撑的平面内定位，抱箍7焊接在托架6上。在大型基坑开挖过程中，由于卸载、土体变形等原因，基坑坑底4会发生隆起和下沉，导致立柱3发生竖向位移。由于立柱3和钢支撑5近似处于刚接状态，立柱3的竖向位移将导致立柱3和钢支撑5之间产生较大的竖向作用力。该竖向作用力一方面对钢支撑5施加了横向力，容易导致钢支撑5发生竖向失稳；另一方面，在基坑施工中一般以立柱3的竖向位移作为衡量基坑坑底4变形的间接指标，立柱3竖向位移受到钢支撑5的阻挡后，立柱3的竖向移动不能反映基坑坑底4的真实变形，测量误差变大。

为克服上述不利影响，目前在实际中通过在钢支撑5和托架6之间设置软性橡皮垫、弹簧和软木等方式减少上述不利影响。上述柔性材料的弹性模量呈非线性特点，当变形小时弹性模量小，立柱3对钢支撑5的支撑力不足以克服自重，钢支撑5在竖向处于悬空状态，影响钢支撑5的稳定性；当变形大时弹性模量大，立柱3对钢支撑5的支撑力过大，钢支撑5处于横向受力状态，同样也会影响钢支撑5的稳定性。

实用新型内容

本实用新型提供了一种钢支撑结构，以提高钢支撑的稳定性，并准确反映基坑坑底的变形量。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种钢支撑结构，所述钢支撑结构包括立柱、托架、抱箍和钢支撑，所述托架安装在所述立柱上，所述抱箍用于固定所述钢支撑，所述钢支撑结构还包括竖向调整单元，所述竖向调整单元位于钢支撑和托架之间，所述竖向调整单元用于对所述钢支撑施加与重力方向相反的大小可调节的支撑力。

可选的，所述竖向调整单元包括施力组件和调节组件，所述施力组件与所述钢支撑连接，所述施力组件用于提供对所述钢支撑施加与重力方向相反的支撑力，所述调节组件用于调节所述施力组件对所述钢支撑施加与重力方向相反的支撑力的大小。

可选的，所述施力组件包括一液压油缸。

可选的，所述调节组件包括液压管路、蓄能器、和背压阀，所述蓄能器、所述液压油缸和所述背压阀通过液压管路相互连通；

所述液压油缸具有一活塞杆，所述活塞杆与钢所述支撑接触并对所述钢支撑提供支撑力；

所述蓄能器通过所述液压管路对所述液压油缸增压；

所述背压阀通过所述液压管路对所述液压油缸减压。

可选的，所述竖向调整单元还包括单向阀，所述单向阀位于所述蓄能器和所述液压油缸之间，所述单向阀的输入端与所述蓄能器连通，所述单向阀的输出端与所述液压油缸连通。

可选的，所述液压管路、所述蓄能器、所述液压油缸、所述背压阀和所述单向阀均位于所述抱箍内。

可选的，所述立柱、所述托架和所述抱箍之间均固定连接。

可选的，所述托架焊接在所述立柱上，所述抱箍焊接在所述托架上。

可选的，所述竖向调整单元可拆卸式安装在所述托架上。

可选的，所述竖向调整单元通过螺栓固定在所述托架上。

本实用新型提供的一种钢支撑结构，通过竖向调整单元消除了因托架相对基坑上下移动而使钢支撑受到过大的支撑力或悬空的现象，从而提高了钢支撑的稳定性；由于托架不受竖向调整单元和钢支撑的牵制，通过立柱的上下位移可以准确的反映基坑坑底的变形量。

附图说明

图1是现有技术中一种钢支撑结构的结构示意图；

图2是现有技术中一种钢支撑结构的结构示意图；

图3是本实用新型提供的一种钢支撑结构的结构示意图；

图4是本实用新型提供的竖向调整单元的结构示意图。

[附图标记说明如下]：

1-基坑；2-坑壁；3-立柱；4-坑底；5-钢支撑；6-托架；7-抱箍；

10-立柱；11-托架；12-抱箍；13-钢支撑；20-竖向调整单元；21-液压管路；

22-蓄能器；23-液压油缸；24-背压阀；25-三通接头。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图对本实用新型提出的一种钢支撑结构作进一步详细说明。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。

如图3所示，为本实用新型提供的一种钢支撑结构，钢支撑结构包括立柱 10、托架11、抱箍12和钢支撑13，托架11安装在立柱10上，抱箍12用于固定钢支撑13，钢支撑13结构还包括竖向调整单元20，竖向调整单元20位于钢支撑13和托架11之间；竖向调整单元20用于对钢支撑13施加与重力方向相反的大小可调节的支撑力。其中，竖向调整单元20可以是液压单元、气动单元或其它输出压力可控的单元，竖向调整单元20对钢支撑13的支撑力可以实时变化，并且在托架11与钢支撑13之间的距离不再变化时，竖向调整单元20对钢支撑13的支撑力的大小等于或非常接近钢支撑13的重力的大小，从而消除钢支撑13受到过大的支撑力或悬空的现象。

本实用新型提供的一种钢支撑结构，通过竖向调整单元20消除了因托架11 相对基坑上下移动而使钢支撑13受到过大的支撑力或悬空的现象，从而提高了钢支撑13的稳定性；由于托架11的上下移动不受竖向调整单元20和钢支撑13 的牵制，通过立柱10的上下位移可以准确的反映基坑坑底的变形量。

可选的，竖向调整单元包括施力组件和调节组件，施力组件与钢支撑连接，施力组件用于提供对钢支撑施加与重力方向相反的支撑力，调节组件用于调节施力组件对钢支撑施加与重力方向相反的支撑力的大小。

可选的，施力组件包括一液压油缸。

可选的，如图3和图4所示，竖向调整单元20包括施力组件和调节组件，施力组件包括液压油缸23，调节组件包括液压管路21、蓄能器22、和背压阀 24，蓄能器22、液压油缸23和背压阀24通过液压管路21相互连通；液压油缸 23具有一活塞杆，活塞杆与钢支撑13接触并对钢支撑13提供支撑力；蓄能器 22通过液压管路21对液压油缸23增压；背压阀24通过液压管路21对液压油缸23减压。

本实用新型通过液压油缸23对钢支撑13提供支撑力，液压油缸23提供的支撑力可以根据托架11对钢支撑13产生的竖向作用力的大小，实时、准确的进行自动调整，不需要人工的参与。

可选的，在初次组装钢支撑结构时，活塞杆对钢支撑13的支撑力的大小等于钢支撑13的重力的大小。将活塞杆对钢支撑13的支撑力的大小设置为钢支撑13的重力的大小，这样可以使钢支撑13和托架11平行设置，方便安装钢支撑结构。

可选的，竖向调整单元20还包括单向阀，单向阀位于蓄能器22和液压油缸23之间，单向阀的输入端与蓄能器22连通，单向阀的输出端与液压油缸23 连通。设置单向阀可以防止液压油缸23处的压力回传至蓄能器22，从而保护蓄能器22。

可选的，如图3所示，液压管路21、蓄能器22、液压油缸23、背压阀24 和单向阀均位于抱箍12内。这样可以方便钢支撑结构安装在基坑内，并且可以防止下落的杂物损坏竖向调整单元20的各部件。

可选的，在初次组装钢支撑结构时，活塞杆的伸出长度等于活塞杆总长度的一半。为了使液压油缸23的活塞杆能够伸长和缩短，所以在初次组装钢支撑结构时，可以将活塞杆的伸出长度等于活塞杆总长度的一半。

可选的，立柱10、托架11和抱箍12之间均固定连接。例如，托架11焊接在立柱10上，抱箍12焊接在托架11上。

可选的，竖向调整单元20可拆卸式安装在托架11上。通过可拆卸式的安装方式，可以重复利用竖向调整单元20。例如，竖向调整单元20通过螺栓固定在托架11上。

下面结合附图对本产品的结构和原理进行进一步的说明。如图3和图4所示，竖向调整单元20由三通接头25、液压管路21、蓄能器22、液压油缸23和背压阀24组成。蓄能器的液压管路21、液压油缸23的液压管路21和背压阀 24的液压管路21通过三通接头25连接在一起。蓄能器22的出油口安装有单向阀，当液压管路21的油压低于蓄能器的开启压力时，蓄能器22能够打开向液压管路21内供油；当液压管路21的油压高时，由于单向阀的作用，液压管路 21的液压油不能进入蓄能器内，蓄能器22处于关闭状态。竖向调整单元20的安装位置如图3所示。在图3中，液压油缸23安装在托架11的上表面，钢支撑13安装在液压油缸23的上边并与液压油缸23的活塞杆端部接触。

液压油缸23的支承力仅用来承担钢支撑13的自重，在立柱10没有发生竖向位移时，钢支撑13和液压油缸23之间仍保持原有状态，两者之间在竖向上没有相对位移。

当立柱10发生上移时，立柱10上的托架11也发生上移，钢支撑13和托架11之间的间距变小，液压油缸23被挤压，在上述挤压力作用下，液压油缸 23内部的油压上升，当油压上升至背压阀241的的开启压力时，背压阀24的泄油口打开，液压油缸23内部的液压油通过背压阀24的泄油口排至外部，液压油缸23的活塞杆缩回，而蓄能器22此时处于关闭状态。此时钢支撑13受到支承力和立柱10受到的支承反力仍等于钢支撑13自重力，不对钢支撑13和立柱 10产生不利影响。

当立柱10发生下移时，立柱10的托架11也发生下移，钢支撑13和托架 11之间的间距变大，液压油缸23的活塞杆与钢支撑13的下部脱开，整个钢支撑13在竖向处于无支承的悬空状态。此时，液压油缸23由于外力变小，其内部的油压开始降低，当降低至蓄能器22的开启压力时，蓄能器22开始向液压油缸23供油，由于蓄能器22的供油压力小于背压阀24的开启压力，此时背压阀24仍处于关闭状态。液压油缸23在蓄能器22的供油压力作用下，活塞杆开始伸出，继续顶紧钢支撑135，当液压油缸23的顶力等于钢支撑13的自重时，蓄能器22停止供油，液压油缸23的活塞杆停止伸出，液压油缸23的支承力等于钢支撑13的自重。

在具体实施过程中，可以参考以下步骤对液压油缸23等部件进行设置：

第一步：按照图3的方式将竖向调整单元20安装在托架11的上表面，钢支撑13的下表面之间。钢支撑13下表面和托架11上表面之间的距离约等于液压油缸23活塞杆伸出一半时的液压油缸23的高度；

第二步：液压系统压力设定。当油缸支承力等于钢支撑13自重时的油压定为p1，背压阀24的泄油压力设定为1.1倍p1；蓄能器供油压力设定为0.9倍p1；

第三步：使用手动泵顶起液压油缸23，当背压阀24开始泄油时停止；

第四步：立柱10上升时，液压油缸23受到挤压并开始通过背压阀24进行泄油，活塞杆开始缩回，液压油缸23的油压不变，液压油缸23的竖向支承力不变，仍等于或接近钢支撑13的自重；

第五步：当立柱10下降时，液压油缸23受到的外力减少，当达到蓄能器的开启压力时，蓄能器开始为液压油缸23补油，液压油缸23的活塞杆在上述油压作用下开始伸出，保持和钢支撑13接触的状态，当油压值等于p1时，蓄能器补油停止，此时背压阀24处于关闭状态。液压油缸23的竖向支承力仍等于或接近钢支撑13的自重；

第六步：当需要拆除时，手动关闭蓄能器，手动松开背压阀24的泄油口，液压油缸23在钢支撑13自重作用下发生缩回，将竖向调整单元20取出即可。

综上可知，本实用新型提供的一种钢支撑结构，通过竖向调整单元20消除了因托架11相对基坑上下移动而使钢支撑13受到过大的支撑力或悬空的现象，从而提高了钢支撑13的稳定性；由于托架11不受竖向调整单元20和钢支撑13 的牵制，通过立柱10的上下位移可以准确的反映基坑坑底的变形量。

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，均属于本实用新型的权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种钢支撑结构，所述钢支撑结构包括立柱、托架、抱箍和钢支撑，所述托架安装在所述立柱上，所述抱箍用于固定所述钢支撑，其特征在于，所述钢支撑结构还包括竖向调整单元，所述竖向调整单元位于钢支撑和托架之间，所述竖向调整单元用于对所述钢支撑施加与重力方向相反的大小可调节的支撑力。

2.根据权利要求1所述的一种钢支撑结构，其特征在于，所述竖向调整单元包括施力组件和调节组件，所述施力组件与所述钢支撑连接，所述施力组件用于提供对所述钢支撑施加与重力方向相反的支撑力，所述调节组件用于调节所述施力组件对所述钢支撑施加与重力方向相反的支撑力的大小。

3.根据权利要求2所述的一种钢支撑结构，其特征在于，所述施力组件包括一液压油缸。

4.根据权利要求3所述的一种钢支撑结构，其特征在于，所述调节组件包括液压管路、蓄能器、和背压阀，所述蓄能器、所述液压油缸和所述背压阀通过液压管路相互连通；

所述液压油缸具有一活塞杆，所述活塞杆与钢所述支撑接触并对所述钢支撑提供支撑力；

所述蓄能器通过所述液压管路对所述液压油缸增压；

所述背压阀通过所述液压管路对所述液压油缸减压。

5.根据权利要求4所述的一种钢支撑结构，其特征在于，所述竖向调整单元还包括单向阀，所述单向阀位于所述蓄能器和所述液压油缸之间，所述单向阀的输入端与所述蓄能器连通，所述单向阀的输出端与所述液压油缸连通。

6.根据权利要求5所述的一种钢支撑结构，其特征在于，所述液压管路、所述蓄能器、所述液压油缸、所述背压阀和所述单向阀均位于所述抱箍内。

7.根据权利要求1所述的一种钢支撑结构，其特征在于，所述立柱、所述托架和所述抱箍之间均固定连接。

8.根据权利要求7所述的一种钢支撑结构，其特征在于，所述托架焊接在所述立柱上，所述抱箍焊接在所述托架上。

9.根据权利要求1所述的一种钢支撑结构，其特征在于，所述竖向调整单元可拆卸式安装在所述托架上。

10.根据权利要求9所述的一种钢支撑结构，其特征在于，所述竖向调整单元通过螺栓固定在所述托架上。

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