CN216515635U - 用于基坑围护的装配式斜向内支撑结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于基坑围护的装配式斜向内支撑结构，包括设于地下室的底板以下的承载段、与基坑围护墙顶端的冠梁固接的锚固段和止水钢板，还包括从下至上的与承载段固接的止水段，与止水段可拆式连接的传力段，与传力段可拆式连接的测试段，测试段与锚固段可拆式连接；承载段为大小直径轴向间隔设置的混凝土预制桩；承载段为预制混凝土的竹节桩；承载段的顶端焊接有端板，端板位于地下室的底板的垫层以下；测试段在常规状态下为起传力段作用且两端连有测试段法兰盘的圆形钢管，承载力测试状态下，测试段为可拆式测试装置。本斜向内支撑结构既能较好解决现有技术斜向内支撑结构承载力不足的技术问题，又方便施工和回收钢构件。

Description

用于基坑围护的装配式斜向内支撑结构

技术领域

本实用新型涉及建筑工程技术领域，尤其是一种用于基坑围护的装配式斜向内支撑结构。

背景技术

现有技术的基坑围护工程的支撑体系主要分为外锚拉形式和内支撑形式。外锚拉形式在明挖范围内无支撑遮挡，便于挖土施工，但由于城市地下空间开发往往紧邻既有地下建筑物或构筑物，使外锚拉形式的使用受到限制。而水平向内支撑形式则相反，不受紧邻既有地下建筑物或构筑物的空间限制，但横跨基坑的水平向内支撑对开挖工程施工有一定的影响。为避免在基坑内设置大面积水平向内支撑，近年来逐步出现了斜向内支撑的支护结构。

斜向内支撑结构一般采用钢管、型钢或钢格构柱，采用打桩设备斜向打入明挖基坑内，通过将斜向内支撑结构的顶部锚入围护墙上端的冠梁中，由此整体形成基坑围护结构。

但现有技术用于基坑围护的装配式斜向内支撑结构仍存在以下不足：1、由于斜向内支撑结构对于基坑外土压力的抗力仅为其轴向承载能力在水平向的分量，所以，现有技术中，往往采用增加永久埋入地下的斜向内支撑结构的桩长，或地下室的底板以下采用格构式钢构件加囊袋、或采用在地下室的底板以下水泥土加固体中置桩等结构来增加其承载力，由于增加了注浆或水泥土桩施工流程且地下室的底板下的钢支撑段不可回收，不仅降低了施工效率，还导致工程造价的增加。2、现有技术地下室的底板以上的斜向内支撑段一般采用同种钢构件，但由于工程中相关细部构造和后期回收等需要，在基坑工程施工阶段会对斜向内支撑构件进行多次焊接和切割操作，导致工序较为繁琐且势必会影响构件的整体性能和钢构件的再利用。3、止水钢板对焊接质量要求较高，不能出现漏点而影响防水性能，而由于整体式斜向内支撑结构的止水钢板的位置预先难以准确确定，所以一般是待开挖到对应位置时在现场焊接止水钢板，但在坑内施工不方便，质量也较难保证。4、现有技术的斜向内支撑结构需要进行承载力测试时，一般是斜向内支撑结构施工完成后在需安放测试装置的位置割去一段斜向内支撑，再放入测试装置，这种割除对斜向内支撑结构有损害，且割除的部分长度与测试装置的长度也不能很好的匹配，可能要割好几次或是割除部分太多了还得补焊一段；承载力测试后，对应位置的空间长度又增加了，原来割去的那段支撑要补焊回来难度也很大，且大量焊缝的存在势必影响斜向内支撑结构的力学性能。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种既能较好解决现有技术斜向内支撑结构承载力不足的技术问题，又方便施工和回收钢构件的用于基坑围护的装配式斜向内支撑结构。

本实用新型的技术解决方案是，提供一种用于基坑围护的装配式斜向内支撑结构，包括设于地下室的底板以下的承载段、与基坑围护墙顶端的冠梁固接的锚固段和止水钢板，还包括从下至上的与承载段固接的止水段，与止水段可拆式连接的传力段，与传力段可拆式连接的测试段，所述的测试段与所述的锚固段可拆式连接；所述的承载段为大小直径轴向间隔设置的混凝土预制桩。

采用以上结构后，本实用新型用于基坑围护的装配式斜向内支撑结构具有以下优点：

利用大小直径轴向间隔设置的混凝土预制桩或称异形截面桩，相比于现有技术的钢管支撑或钢格构件支撑因大直径管桩部分的增加土与桩的接触面积，从而大幅度提高了承载段的承载力，较好地克服了现有斜向内支撑结构承载力不足的缺点，满足了斜向内支撑结构的力学性能的要求。异形截面桩采用工厂化制作，其质量可靠，且相比于加长钢构件、采用格构式钢构件加囊袋、或采用在地下室的底板以下水泥土加固体中置桩等结构来增加其承载力的现有技术而言，大幅度简化了施工步骤，大幅度提高了施工效率，造价大幅降低，更为经济。

根据斜向内支撑结构的功能特点将斜向内支撑结构细分为各功能段，各功能段的构件的形状结构可根据各自功能要求分别采用钢格构件、圆形钢管或大小直径轴向间隔设置的混凝土预制桩等，各段构件功能明确，如可利用止水段预先焊接止水钢板而简化施工步骤，又可利用测试段方便承载力测试与支撑结构的复原以保证斜向内支撑结构的整体性能，且便于不同功能段各自的加工制作。尤其是底板以上的各功能段除部分止水段需切割外，其余功能段之间均为可拆式连接，克服了在基坑工程施工阶段需对斜向内支撑构件进行多次焊接和切割操作的缺陷，利用各功能段可拆式装配化优势，对传力段、测试段和锚固段方便施工，又可回收时不损坏原构件而可重复再利用，减少钢材的浪费，以节约造价，降低施工成本，既简化了各施工步骤，又保证了斜向内支撑的整体性能和钢构件的再利用。

进一步地，所述的承载段为预制混凝土的竹节桩。采用以上结构后，进一步保证了大幅度提高了承载段的承载力、便于工厂化制作、便于直接压入土体以大幅度简化施工步骤、大幅度提高施工效率的技术效果。

进一步地，承载段的顶端焊接有端板，端板位于地下室的底板的垫层以下。采用以上结构后，使承载段与止水段的焊接更方便更牢固，同时，端板位于垫层的下方即异形截面桩的桩顶在垫层以下，防止桩顶埋深不够，影响底板施工如影响底板钢筋笼的绑扎。

进一步地，所述的止水段为预制的钢格构件，预制钢格构件高度方向的中部预先焊接有用于置于底板内且呈水平向的止水钢板，预制钢格构件的底端与承载段的端板焊接，预制钢格构件的顶端有用于与传力段法兰盘经螺栓螺帽螺接的止水段法兰盘，所述的止水段法兰盘位于底板的上方。采用以上结构后，止水钢板基本上阻隔了底板的垫层以下土中的水沿预制钢格构件的多根如四根角钢向上而直接进入底板以上的地下室内，特别是，不用在底板施工阶段进行止水钢板的现场焊接，保证了止水钢板的焊接质量并方便施工。在斜向内支撑结构回收时，仅需割除底板顶面以上少量钢格构件，从而提高了利用率，减少了钢材的浪费。

进一步地，所述的传力段为两端设有传力段法兰盘的圆形钢管。采用以上结构后，其支撑的力学性能好，且方便安装和拆卸，进一步保证了钢材回收的完好率和利用率，进一步减少了钢材的浪费。

进一步地，所述测试段为预留段，常规状态下为起传力段作用且两端连有测试段法兰盘的圆形钢管，承载力测试状态下，测试段为可拆式测试装置。采用以上结构后，常规状态下，测试段起传力段作用，需进行承载力测试时，卸除测试段而安装测试装置，克服了现有技术中需割去一段支撑再放入测试装置的缺陷，减少了割除对斜向内支撑结构的伤害，保证了斜向内支撑结构的整体性能和承载支撑性能，使安装方便，施工过程简单，施工效率大幅度提高。

进一步地，所述可拆式测试装置包括底端与测试装置上法兰盘焊接的液压千斤顶，套合在液压千斤顶外且顶端焊接在测试装置上法兰盘上的保护套筒，测试装置上法兰盘用于与锚固段法兰盘经螺栓螺帽螺接，液压千斤顶活塞杆的自由端的圆形顶板顶至一设有多个穿螺栓用通孔的第一圆形钢垫板，保护套筒的底端焊接有测试装置下法兰盘，测试装置下法兰盘上、第一圆形钢垫板上和传力段法兰盘上有多个一一对应的限位螺栓，每个限位螺栓和各自的限位螺帽对测试装置下法兰盘与传力段法兰盘轴向限位；锚固段内预埋有连接设于地面的伺服工作站与液压千斤顶的油管和导线，液压千斤顶端的油管和导线经连接接头与预埋在锚固段内的油管和导线的连接接头分别连通。采用以上结构后，可拆式测试装置既方便安装和拆卸，又能很好地实现工程所需的测试功能。保护套筒可保护内部液压千斤顶，若测试过程中发生瞬间卸载时，可抵住斜向内支撑结构的下部上抬，能避免斜向内支撑结构轴力瞬间丧失而危及基坑安全的隐患。所述测试装置的限位螺栓可限制液压千斤顶的最大行程，防止施加压力或称位移过大而影响测试的正常进行，还可以防止斜向内支撑结构偏心受荷引发测试装置与下部的传力段错位而危及基坑安全的现象发生。液压千斤顶活塞杆自由端的圆形顶板的设置使施加在圆形钢垫板上的力更为均匀平稳。所述测试装置的油路和管线穿过锚固段与伺服工作站连接，避免挖土机械对油路和管线造成破坏，防止油路和管线外露对施工人员安全造成威胁。

进一步地，在传力段与测试段之间有设有多个穿螺栓用通孔的第二圆形钢垫板。采用以上结构后，克服了现有技术中切割安装测试装置的位置需多次切割或切割过度需补焊、测试后距离增加需接长等而费时费料且影响力学性能的缺陷，根据测试变化后的实际距离，在测试段与传力段之间的间隙中采用厚度相等的圆形钢垫板填充，进一步保证了斜向内支撑的传力畅通和整体性能及承载支撑性能。

进一步地，所述的锚固段为下端焊接有锚固段法兰盘的圆形钢管，圆形钢管的外周壁上焊接有多个用于增加锚固力的圆环形锚固钢板，圆形钢管下端的管壁上有多个泄水孔，锚固段与冠梁内的钢筋笼焊接并被浇筑在冠梁的混凝土内。采用以上结构后，锚固段与冠梁的固接牢固可靠。泄水孔能防止雨水集聚造成油路和导线短路使液压千斤顶产生故障，以保证测试装置的正常运行。

附图说明

图1是本实用新型斜向内支撑结构的结构示意图一(示出测试段)。

图2是本实用新型斜向内支撑结构的结构示意图二(示出测试装置)。

图3是本实用新型中的承载段为竹节桩时的结构示意图。

图4是本实用新型中的止水段为钢格构件且未焊接止水板时的结构示意图。

图5是本实用新型中的止水段为钢格构件且焊接有止水板时的结构示意图。

图6是本实用新型中的传力段为圆形钢管时的结构示意图(省略长度的画法)。

图7是本实用新型中的测试段为圆形钢管时的结构示意图。

图8是本实用新型中的测试装置的外形结构示意图。

图9是本实用新型中的测试装置的千金顶与带法兰盘的保护套筒的爆炸结构示意图。

图10是本实用新型中的测试装置的竖向剖视结构示意图。

图11是本实用新型中的第一圆形钢垫板的结构示意图。

图12是本实用新型中的第二圆形钢垫板的结构示意图。

图13是本实用新型中的锚固段为圆形钢管时的结构示意图。

图中所示：1、基坑围护墙，2、冠梁，3、锚固段，4、测试段，5、传力段，6、止水段，7、底板，8、承载段，9、垫层，10、伺服工作站，11、油管，12、可拆式测试装置，13、限位螺帽，14、限位螺栓，15、活塞杆，16、圆形顶板，17、第一圆形钢垫板，18、止水钢板，19、端板，20、钢格构件，21、竹节桩，22、缀板，23、角钢，24、止水段法兰盘，25、通孔，26、加强肋板，27、传力段法兰盘，28、圆形钢管，29、测试段法兰盘，30、保护套筒，31、测试装置上法兰盘，32、锚固段法兰盘，33、液压千斤顶，34、测试装置下法兰盘，35、第二圆形钢垫板，36、圆环形锚固钢板，37、泄水孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要声明的是，对于这些具体实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型的各个具体实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13所示。

本实用新型用于基坑围护的装配式斜向内支撑结构，包括设于地下室的底板7以下的承载段8、与基坑围护墙1顶端的冠梁2固接的锚固段3和止水钢板18。所述的固接如锚固段3的上部和冠梁2是浇筑在一起的。

本实用新型用于基坑围护的装配式斜向内支撑结构，还包括从下至上的与承载段8固接的止水段6，与止水段6可拆式连接的传力段5，与传力段5可拆式连接的测试段4，所述的测试段4与所述的锚固段3可拆式连接。固接或称固连即固定连接。

如图1、图2、图3所示。

所述的承载段8为大小直径轴向间隔设置的混凝土预制桩，又可称异形截面的混凝土预制桩，或称异形截面桩，如异形圆桩，异形方桩等，直径也可上端至下端从小逐渐变大。所述的承载段8即大小直径轴向间隔设置的混凝土预制桩优选为预制混凝土的竹节桩21。

承载段8的顶端焊接有端板19，端板19形状可与异形截面桩在桩顶位置的截面形状一致。端板19位于地下室的底板7的垫层9以下。

如图1、图2、图4、图5所示。

所述的止水段6优选为预制的钢格构件20，预制的钢格构件20高度方向的中部预先焊接有用于置于底板7内且呈水平向的止水钢板18。不难理解，当止水钢板18呈水平状态时，钢格构件20使用状态为倾斜状态。预制的钢格构件20的底端与承载段8如竹节桩21的端板19或称顶板焊接。钢格构件20的顶端有用于与传力段法兰盘27经螺栓螺帽(图中未示出，以下亦同)螺接的止水段法兰盘24，所述的止水段法兰盘24位于底板7的上方。因钢格构件20每肢均为角钢23如四根角钢23，需在角钢23凹处和凸处各焊上一块钢板，两块钢板合在一起构成呈矩形的止水钢板18。钢格构件20的四根角钢23上还焊接有多块连接角钢23的缀板22或称横向连接板。角钢23用于受力传力，缀板22保证格钢格构件20的整体性。

如图1、图2、图4、图6所示，所述的传力段5为两端设有传力段法兰盘27的圆形钢管28。

如图1、图2、图4、图7、图8、图9、图10、图11、图12所示。

所述测试段4为预留段，常规状态下为起传力段5作用且两端连有测试段法兰盘29的圆形钢管28，承载力测试状态下，测试段4为可拆式测试装置12。

换句话说，不测试承载力时，测试段4起传力段5的作用。需进行承载力测试时，测试段4替换为可拆式测试装置12，承载力完成后，回复至常规状态即起传力段5作用的状态。实际施工过程中，项目变形不大且安全性较好的情况下，一般斜向内支撑结构都是按不进行承载力测试的结构进行设计的，但根据规范要求，需要选择其中的一些斜向内支撑结构进行承载力测试，如设计者在施工图中会指定哪些斜向内支撑结构需进行承载力测试，在斜向内支撑结构施工后测试段4替换为可拆式测试装置12，测试完成后再还原至测试段4。对于变形控制要求较高的基坑项目，设计者会考虑一部分或全部斜向内支撑均需进行承载力测试。为保护可拆式测试装置12，一般是在斜向内支撑结构施工完成后再进行测试段4的替换，而不是在斜向内支撑压入前就把测试段4替换为可拆式测试装置12。可拆式测试装置12也有称轴力伺服装置。承载力测试的过程为现有技术，有规范明确的规定，一般通过液压千斤顶33使其位移，在伺服工作站10中读取位移值和压力值。这不是本实用新型的保护范围，故不展开叙述。

所述可拆式测试装置12包括底端与测试装置上法兰盘34焊接的液压千斤顶33，套合在液压千斤顶33外且顶端焊接在测试装置上法兰盘34上的保护套筒30，测试装置上法兰盘34用于与锚固段法兰盘32经螺栓螺帽螺接，液压千斤顶33活塞杆15的自由端的圆形顶板16顶至一设有多个穿螺栓用通孔25的第一圆形钢垫板17，保护套筒30的底端焊接有测试装置下法兰盘31，测试装置下法兰盘31上、第一圆形钢垫板17上和传力段法兰盘27上有多个一一对应穿过以上三者的限位螺栓14，每个限位螺栓14和各自的限位螺帽13对测试装置下法兰盘31与传力段法兰盘27轴向限位，换句话说，传力段法兰盘27不能超过预设的轴向位置，但可在预设的轴向位置以内的限位螺栓14上滑动。锚固段3内预埋有连接设于地面的伺服工作站10与液压千斤顶33的油管11和导线，液压千斤顶端的油管11和导线经连接接头与预埋在锚固段3内的油管11和导线的连接接头分别连通(导线和连接接头图中均未示出)。不难理解，以上所有的法兰盘均有多个穿螺栓用的通孔25，所述的穿过法兰盘是指穿过法兰盘上的通孔25，当然，穿过第一圆形钢垫板17也是指穿过第一圆形钢垫板17上的通孔25。

在传力段5与测试段4之间可有设有多个穿螺栓用通孔25的第二圆形钢垫板35。第二圆形钢垫板35在斜向内支撑结构上的安装图中未示出，主要是进行承载力测试后，传力段5顶部的传力段法兰盘27与测试段4底部的测试段法兰盘29之间出现空隙后，用以填实以连续传力。当然，连接时，螺栓同样穿过第一二圆形钢垫板35的通孔25。

如图1、图2、图13所示。

所述的锚固段3为下端焊接有锚固段法兰盘32的圆形钢管28，圆形钢管28的外周壁上焊接有多个用于增加锚固力的圆环形锚固钢板36，圆形钢管28下端的管壁上有多个泄水孔37，锚固段3如圆形钢管28与冠梁2内的钢筋笼焊接并被浇筑在冠梁2的混凝土内。

为增强以上所有功能段中的法兰盘与圆形钢管28或钢格构件20之间的强度，在以上所有法兰盘与圆形钢管28上、法兰盘与钢格构件20上均焊接有若干个三角形的加强肋板26。

如图1、图2所示，本用于基坑围护的装配式斜向内支撑结构在具体施工时的大致步骤如下：

1)根据基坑围护工程需要，完成承载段8的预制加工和止水段6、传力段5、测试段4、锚固段3的预制加工。

2)所述承载段8顶端与所述止水段6底端焊接连接。所述止水段6、传力段5、测试段4和锚固段3自下而上通过各自法兰盘和螺栓螺帽连接。

3)施工基坑围护墙1，养护达到有关规定要求的强度。

4)打入上述的本实用新型用于基坑围护的装配式斜向内支撑结构。

5)所述锚固段3上部与基坑围护墙1顶端冠梁2固接，如锚固段3上部从冠梁钢筋间穿过，再与冠梁钢筋绑扎，再浇筑冠梁2混凝土，形成一根用于基坑围护的装配式斜向内支撑结构。

6)若为测试用的斜向内支撑结构或需施加轴力伺服的斜向内支撑结构，挖土使测试段4完全暴露，卸去测试段4，安装测试装置12。限位螺栓14顶端通过两个螺帽与底端的测试装置法兰盘固接，限位螺栓14下端穿过第一圆形钢垫板17的通孔25和顶端的传力段法兰盘27通孔25，且限位螺栓14底端的螺帽与顶端的传力段法兰盘27可存在一定距离，该距离即液压千斤顶33可以达到的最大行程。保护套筒30顶端测试装置的上法兰盘34与锚固段法兰盘32经螺栓螺帽连接。测试完成后卸去测试装置12，重新安装测试段4，若测试后测试段4与传力段5存在较大间隙，可在间隙中填充多块或一块厚度相等的第二圆形钢垫板35，下端的测试段法兰盘29、第二圆形钢垫板35和顶端的传力段法兰盘27三者通过螺栓螺帽连接。

7)开挖至垫层9底标高，绑扎底板7钢筋，浇筑底板7混凝土时将止水段6的设有水平向的止水钢板18的轴向中间部分一并浇筑。

8)待底板7强度达到相关要求，卸去传力段5、测试段4，割除止水段6位于底板7顶面以上部分。

9)逐根拆除，待整个地下结构施工完成后，凿除冠梁2，取出锚固段3。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于基坑围护的装配式斜向内支撑结构，包括设于地下室的底板以下的承载段、与基坑围护墙顶端的冠梁固接的锚固段和止水钢板，其特征在于：还包括从下至上的与承载段固接的止水段，与止水段可拆式连接的传力段，与传力段可拆式连接的测试段，所述的测试段与所述的锚固段可拆式连接；所述的承载段为大小直径轴向间隔设置的混凝土预制桩。

2.根据权利要求1所述的用于基坑围护的装配式斜向内支撑结构，其特征在于：所述的承载段为预制混凝土的竹节桩。

3.根据权利要求1或2所述的用于基坑围护的装配式斜向内支撑结构，其特征在于：承载段的顶端焊接有端板，端板位于地下室的底板的垫层以下。

4.根据权利要求3所述的用于基坑围护的装配式斜向内支撑结构，其特征在于：所述的止水段为预制的钢格构件，预制钢格构件高度方向的中部预先焊接有用于置于底板内且呈水平向的止水钢板，预制钢格构件的底端与承载段的端板焊接，钢格构件的顶端有用于与传力段法兰盘经螺栓螺帽螺接的止水段法兰盘，所述的止水段法兰盘位于底板的上方。

5.根据权利要求1所述的用于基坑围护的装配式斜向内支撑结构，其特征在于：所述的传力段为两端设有传力段法兰盘的圆形钢管。

6.根据权利要求1所述的用于基坑围护的装配式斜向内支撑结构，其特征在于：所述测试段为预留段，常规状态下为起传力段作用且两端连有测试段法兰盘的圆形钢管，承载力测试状态下，测试段为可拆式测试装置。

7.根据权利要求6所述的用于基坑围护的装配式斜向内支撑结构，其特征在于：所述可拆式测试装置包括底端与测试装置上法兰盘焊接的液压千斤顶，套合在液压千斤顶外且顶端焊接在测试装置上法兰盘上的保护套筒，测试装置上法兰盘用于与锚固段法兰盘经螺栓螺帽螺接，液压千斤顶活塞杆的自由端的圆形顶板顶至一设有多个穿螺栓用通孔的第一圆形钢垫板，保护套筒的底端焊接有测试装置下法兰盘，测试装置下法兰盘上、第一圆形钢垫板上和传力段法兰盘上有多个一一对应穿过以上三者的限位螺栓，每个限位螺栓和各自的限位螺帽对测试装置下法兰盘与传力段法兰盘轴向限位；锚固段内预埋有连接设于地面的伺服工作站与液压千斤顶的油管和导线，液压千斤顶端的油管和导线经连接接头与预埋在锚固段内的油管和导线的连接接头分别连通。

8.根据权利要求1或6所述的用于基坑围护的装配式斜向内支撑结构，其特征在于：在传力段与测试段之间有设有多个穿螺栓用通孔的第二圆形钢垫板。

9.根据权利要求1所述的用于基坑围护的装配式斜向内支撑结构，其特征在于：所述的锚固段为下端焊接有锚固段法兰盘的圆形钢管，圆形钢管的外周壁上焊接有多个用于增加锚固力的圆环形锚固钢板，圆形钢管下端的管壁上有多个泄水孔，锚固段与冠梁内的钢筋笼焊接并被浇筑在冠梁的混凝土内。

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