CN220335914U - 大型深基坑支护结构和支护系统 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种大型深基坑支护结构和支护系统，包括：主承压杆，安装与基坑内，所述主承压杆上设有第一三角支撑架和第二三角支撑架；支柱，设于主承压杆下部，所述支柱一端与所述主承压杆连接，所述支柱另一端与基坑底部连接。本申请通过在主承压杆上设置第一三角支撑架和第二三角支撑架，在竖直平面上增强主承压杆的抗弯强度，并且通过多根主承压杆的相互连接，增强主承压杆在水平面上的抗弯强度，从而满足大型基坑对大跨度的需求，极大的减少了支柱的数量，便于在基坑底部进行作业，且主承压杆、第一三角支撑架、第二三角支撑架由多块组成，拆卸后方便运输，且通过法兰连接，可以拆卸重复使用，降低使用成本。

Description

大型深基坑支护结构和支护系统

技术领域

本申请涉及工程基础建设技术领域，尤其涉及一种大型深基坑支护结构和支护系统。

背景技术

目前，随着我国城市基础设施建设的快速发展，大城市中的高层楼房、地下商场等建筑规模在逐渐扩大，在进行这类建筑施工时，需要开挖基坑，为了避免基坑坍塌影响到毗邻建筑物的安全，需要使用到基坑支护结构和支护体系，如申请号为202211303689.6的中国专利公开了一种基坑预制装配式混凝土支撑结构，其通过若干支护桩、冠梁、若干支护横梁以及若干转接件对基坑内部的四周进行支撑，然而在该支护体系中，基坑底部的支撑柱较多，且实际施工是为了保证支撑稳定性，支撑柱的间隔在1 0米左右，导致基坑底部的施工空间小，施工，影响施工设备的操作，为此人们又设计了一些新型的支护结构，以减少基坑内支撑柱的数量，如申请号为202122967239.4的中国专利公开了一种用于基坑支护的装配式悬吊支撑装置，该方案通过立柱和格构梁结构形成支护体系，可以保证支护效果的同时，减少了立柱的数量，增大立柱间距，但是在该方案中，需要使用两根支柱对格构梁进行支撑，仍然制约这基坑内的空间，因此需要设计一种大型深基坑支护结构和支护系统及其施工方法，针对大型深基坑进行支护，每根主承压梁仅需要一根立柱，在保证支护效果的同时，进一步降低支柱的数量，提高基坑内操作的空间。

实用新型内容

为了解决上述问题，本申请提出一种大型深基坑支护结构和支护系统，通过使用三角支撑架来对主承压杆进行加固，并通过支柱对主承压梁中部进行支撑，降低支柱的数量，提高基坑内操作的空间。

本申请通过以下技术方案实现的：

本申请提出一种大型深基坑支护结构，包括：

主承压杆，安装与基坑内，所述主承压杆上设有第一三角支撑架和第二三角支撑架；

支柱，设于主承压杆下部，所述支柱一端与所述主承压杆连接，所述支柱另一端与基坑底部连接；

所述第一三角支撑架与主承压杆的两端可拆卸连接，所述第二三角支撑架与主承压杆中部可拆卸连接。

进一步地，所述第一三角支撑架和所述第二三角支撑架垂直安装在主承压杆上，且所述第一三角支撑架和所述第二三角支撑架处于同一竖直平面上。

进一步地，所述主承压杆包括直管、K形接头、Y形接头、十字接头，所述K形接头和Y形接头通过直管和法兰连接后，对称安装在十字接头两侧。

进一步地，所述第一三角支撑架呈直角三角形，所述第一三角支撑架包括第一拼接块、第二拼接块、第三拼接块，所述第一拼接块、第二拼接块、第三拼接块通过法兰连接，第一拼接块一端与主承压杆通过法兰连接。

进一步地，所述第二三角支撑架呈等腰三角形，所述第二三角支撑架包括直管、K形接头、Y形接头、米形接头、异型接头，所述K形接头、Y形接头、米形接头、异型接头通过直管和法兰连接，所述直管、K形接头、Y形接头、米形接头、异型接头用于在第二三角支撑架和主承压杆之间连接形成多个三角形框架。

进一步地，所述第二三角支撑架斜边与底边的夹角为20°。

一种大型深基坑支护体系，包括多根主承压杆和多根支护桩，多根所述支护桩间隔设置于基坑内部，支护桩上端通过冠梁相互连接，所述主承压杆两端通过第一三角支撑架与冠梁连接，所述主承压杆之间通过连接梁相互连接。

进一步地，所述主承压杆有两层，支护桩中部设有腰梁，下层的所述主承压杆两端通过第一三角支撑架与腰梁连接。

进一步地，下层的所述主承压杆通过第二三角支撑架与上层的主承压杆连接。

进一步地，上层的所述主承压杆上的第二三角支撑架与下层的所述主承压杆上的第二三角支撑架处于同一竖直平面。

本申请的有益效果：通过在主承压杆上设置第一三角支撑架和第二三角支撑架，在竖直平面上增强主承压杆的抗弯强度，并且通过多根主承压杆的相互连接，增强主承压杆在水平面上的抗弯强度，从而满足大型基坑对大跨度的需求，极大的减少了支柱的数量，便于在基坑底部进行作业，且主承压杆、第一三角支撑架、第二三角支撑架由多块组成，拆卸后方便运输，且通过法兰连接，可以拆卸重复使用，降低使用成本。

附图说明

图1为单层结构时主承压杆组件的结构示意图；

图2为双层结构时主承压杆组件的连接示意图；

图3为主承压杆组件和第二三角支撑架的分解示意图；

图4为第一三角支撑架的分解示意图；

图5为单层支护体系的示意图；

图6为双层支护体系的示意图；

图中各附图标记说明如下：

1-主承压杆，2-第一三角支撑架，3-第二三角支撑架，4-支柱，5-第一拼接块，6-第二拼接块，7-第三拼接块，8-K形接头，9-Y形接头，10-米形接头，11-异型接头，12-十字接头，13-支护桩，14-冠梁，15-连接梁，16-腰梁。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果所述特定姿态发生改变时，则所述方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本申请中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个所述特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

如图1至图6所示，本实用新型一实施例提供了一种大型深基坑支护结构，包括：主承压杆1、支柱4，主承压杆1安装与基坑内，主承压杆1上设有第一三角支撑架2和第二三角支撑架3，支柱4设于主承压杆1下部，支柱4一端与主承压杆1连接，支柱4另一端与基坑底部连接，第一三角支撑架2与主承压杆1的两端可拆卸连接，第二三角支撑架3与主承压杆1中部可拆卸连接。

冠梁14与多根支护桩13进行连接，然后通过主承压杆1对冠梁14进行支撑，从而防止支护桩13向内倾斜，避免基坑塌陷，主承压杆3之间通过连接梁15进行连接，使得所有的主承压杆1形成一个整体，提高支护系统的稳定性，支柱4在主承压杆1中部对主承压杆1进行支撑，避免在大跨度情况下主承压杆1向下弯曲，保证支护效果，达到减低支柱4的数量，便于在基坑底部进行作业的目的。

在一个优选的实施例中，第一三角支撑架2和第二三角支撑架3垂直安装在主承压杆1上，且第一三角支撑架2和第二三角支撑架3处于同一竖直平面上，利用三角形稳定性高的特点，提高第一三角支撑架2和第二三角支撑架3的抗弯强度，并通过将第一三角支撑架2和第二三角支撑架3与主承压杆1连接，提高主承压杆1的抗弯强度，在大型基坑支护时，每根主承压杆1只需要在中部设置一根支柱4，减低支柱4的数量，便于在基坑底部进行作业的目的。

在一个优选的实施例中，如图3所示，主承压杆1包括直管、K形接头8、Y形接头9、十字接头12，K形接头8和Y形接头9通过直管和法兰连接后，对称安装在十字接头12两侧，主承压杆1上的多种接头用于提供安装位置与第二三角支撑架3连接，连接后可以形成多个小的三角形框架，利用三角形稳定性高的特点，增强主承压杆1的抗弯性能，避免在支护过程中主承压杆1弯曲变形。

在一个优选的实施例中，如图4所示，第一三角支撑架2呈直角三角形，第一三角支撑架2包括第一拼接块5、第二拼接块6、第三拼接块7，第一拼接块5、第二拼接块6、第三拼接块7通过法兰连接，第一拼接块5一端与主承压杆1通过法兰连接，多块拼接的设计，使得第一三角支撑架2可以重复使用，且拆卸后便于转运，第三拼接块7与冠梁14连接，在支护时可以通过第一三角支撑架2将支撑力传递各根支护桩13上，便于保持基坑内的稳定。

具体地，如图3所示，第二三角支撑架3呈等腰三角形，第二三角支撑架3包括直管、K形接头8、Y形接头9、米形接头10、异型接头11，K形接头8、Y形接头9、米形接头10、异型接头11通过直管和法兰连接，直管、K形接头8、Y形接头9、米形接头10、异型接头11用于在第二三角支撑架3和主承压杆1之间连接形成多个三角形框架，多种接头和直管相互拼接成第二三角支撑架3，接头提供连接位置，方便进行对接，可以在第二三角支撑架3主体框架内形成小的三角框架增强第二三角支撑架3的结构强度，将第二三角支撑架3与主承压杆1连接后，可以增强主承压杆1的抗弯能力，从而在支护时使主承压杆1保持平直。

一种大型深基坑支护体系，如图5所示，包括多根主承压杆1和多根支护桩13，多根支护桩13间隔设置于基坑内部，支护桩13上端通过冠梁14相互连接，主承压杆1两端通过第一三角支撑架2与冠梁14连接，主承压杆1之间通过连接梁15相互连接，支护时，通过第一三角支撑架2和第二三角支撑架3增强主承压杆1在竖直平面上的抗弯能力，同时通过多根主承压杆1之间通过连接梁15连接，增强主承压杆1在水平面上的抗弯强度，从而形成支护系统，保证基坑内的安全，同时减少的抗内支柱4的使用量，保证作业便利。

优选地，如图6所示，主承压杆1有两层，支护桩13中部设有腰梁16，下层的主承压杆1两端通过第一三角支撑架2与腰梁16连接。对于深基坑，只对支护桩13上部进行支撑还不够，因此还需要在中部对支护桩13进行支撑，在支护桩13上施工腰梁16后，通过第一三角支撑架2与腰梁16进行连接，将主承压杆1提供的支撑力分摊到支护桩13中部，提高深基坑中支护桩中部的的稳定性。

在一个优选的实施例中，下层的主承压杆1通过第二三角支撑架3与上层的主承压杆1连接，便于将支柱4提供的支撑力通过下层第二三角支撑架3传递到上层的主承压杆1上，提高整个结构的稳定性。

在一个优选的实施例中，上层的主承压杆1上的第二三角支撑架3与下层的主承压杆1上的第二三角支撑架3处于同一竖直平面，双层的主承压杆1可以使用同一根支柱4，支柱4提供的支撑力通过下层的第二三角支撑架3传递到上层的主承压杆1上，使得上层主承压杆1中部得到支撑，保持平直状态。

一种大型深基坑支护体系的施工方法，包括以下步骤：

1、施工支护桩、冠梁及立柱桩基础，并与立柱桩基础上植入立柱，为基坑开挖进行支护准备；

2、基坑开挖至主承压杆底部标高以下0.5m，分段拼接主承压杆，并在主承压杆安装第一三角支撑架和第二三角支撑架后，将主承压杆与冠梁连接，开挖后便于主承压杆组件的安装操作；

3、将多根主承压杆上的第一三角支撑架和第二三角支撑架分别通过连接梁相互连接，使主承压杆相互连接形成框架结构，提高整体强度；

4、基坑开挖至设计坑底标高，完成基坑的开挖工作，便于进行坑内建设。

具体地，主承压杆、第一三角支撑架、第二三角支撑架通过法兰连接，法兰连接方式连接牢固，且可以重复使用，便于降低工程造价。

具体地，主承压杆有两层时，安装完首层的主承压杆后，开挖至第二层主承压杆底部标高以下0.5m，并在支护桩上施工两道腰梁后，安装第二层主承压杆，第二层主承压杆通过第一三角支撑架与腰梁连接，上下相邻的主承压杆之间的中部通过第二三角支撑架相互连接，对于深基坑，只对支护桩上部进行支撑还不够，因此还需要在中部对支护桩进行支撑，在支护桩上施工腰梁后，通过第一三角支撑架与腰梁进行连接，将主承压杆提供的支撑力分摊到支护桩中部，提高深基坑中支护桩中部的的稳定性。

具体地，主承压杆1与水平面平行，第一三角支撑架2和第二三角支撑架3上斜边与主承压杆1有20°的夹角，如下表1、表2所示，以基坑深度为6m，第一三角支撑架跨度为20m，第二三角支撑架跨度为40m，第一三角支撑架与第二三角支撑架间隔为20m，主承压杆水平间距为6.0m，主承压杆截面为800mm×800mm×16mm，斜杆截面为600mm×600mm×14mm进行建模，模拟斜边与主承压杆1夹角在10°、20°、45°的情况，计算结果显示：

随着斜边夹角的增大，三角结构上的竖边高度、钢材工程量呈递增的规律，说明增加斜边夹角的同时会增加用钢量及工程造价，但当斜边夹角大于20°时，结构钢材工程量的增加幅度呈递增的趋势，斜边夹角为45°时甚至增加了将近40％的用钢量；

随着斜边夹角的增大，最大压应力、最大拉应力呈递减规律，说明增加斜边夹角能减小结构体系内的应力，增加结构的安全富余度，但当斜杆夹角大于20°时，结构应力的减少幅度呈递减的趋势；

随着斜边夹角的增大，屈曲模态特征值呈先递增后递减的规律，在斜杆夹角为20°时屈曲模态特征值达到最大值。

综上，在稳定性、成本之间，新型基坑内支撑结构的最佳斜杆夹角为20°。

表1

表2

优选地，第一三角支撑架2跨度为20m，第二三角支撑架3跨度为40m，第一三角支撑架2与第二三角支撑架3的之间的间隔根据基坑大小进行调整，间隔超过20m，根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120－2012)第4.9.11条“当设置支撑立柱时，临时立柱应避开主体结构的梁、柱及承重墙；对纵横双向交叉的支撑结构，立柱宜设置在支撑的交汇点处；对用作主体结构柱的立柱，立柱在基坑支护阶段的负荷不得超过主体结构的设计要求；立柱与支撑端部及立柱之间的间距应根据支撑构件的稳定要求和竖向荷载的大小确定，且对混凝土支撑不宜大于15m，对钢支撑不宜大于20m”，因此将第一三角支撑架2和第二三角支撑架3跨度定为20m，同时根据基坑大小调整直管的长度，使得本支护体系可以满足不同大小基坑的要求，在满足《建筑基坑支护技术规程》的前提下，降低钢材用量。

当然，本申请还可有其他多种实施方式，基于本实施方式，本领域的普通技术人员在没有做出任何创造性劳动的前提下所获得其他实施方式，都属于本申请所保护的范围。

Claims (10)

1.一种大型深基坑支护结构，其特征在于，包括：

主承压杆(1)，安装与基坑内，所述主承压杆(1)上设有第一三角支撑架(2)和第二三角支撑架(3)；

支柱(4)，设于主承压杆(1)下部，所述支柱(4)一端与所述主承压杆(1)连接，所述支柱(4)另一端与基坑底部连接；

所述第一三角支撑架(2)与主承压杆(1)的两端可拆卸连接，所述第二三角支撑架(3)与主承压杆(1)中部可拆卸连接。

2.根据权利要求1所述的大型深基坑支护结构，其特征在于，所述第一三角支撑架(2)和所述第二三角支撑架(3)垂直安装在主承压杆(1)上，且所述第一三角支撑架(2)和所述第二三角支撑架(3)处于同一竖直平面上。

3.根据权利要求1所述的大型深基坑支护结构，其特征在于，所述主承压杆(1)包括直管、K形接头(8)、Y形接头(9)、十字接头(12)，所述K形接头(8)和Y形接头(9)通过直管和法兰连接后，对称安装在十字接头(12)两侧。

4.根据权利要求1所述的大型深基坑支护结构，其特征在于，所述第一三角支撑架(2)呈直角三角形，所述第一三角支撑架(2)包括第一拼接块(5)、第二拼接块(6)、第三拼接块(7)，所述第一拼接块(5)、第二拼接块(6)、第三拼接块(7)通过法兰连接，第一拼接块(5)一端与主承压杆(1)通过法兰连接。

5.根据权利要求1所述的大型深基坑支护结构，其特征在于，所述第二三角支撑架(3)呈等腰三角形，所述第二三角支撑架(3)包括直管、K形接头(8)、Y形接头(9)、米形接头(10)、异型接头(11)，所述K形接头(8)、Y形接头(9)、米形接头(10)、异型接头(11)通过直管和法兰连接，所述直管、K形接头(8)、Y形接头(9)、米形接头(10)、异型接头(11)用于在第二三角支撑架(3)和主承压杆(1)之间连接形成多个三角形框架。

6.根据权利要求5所述的大型深基坑支护结构，其特征在于，所述第二三角支撑架(3)斜边与底边的夹角为20°。

7.一种大型深基坑支护系统，使用了权利要求1至6任一所述的基坑支护结构，其特征在于，包括多根主承压杆(1)和多根支护桩(13)，多根所述支护桩(13)间隔设置于基坑内部，支护桩(13)上端通过冠梁(14)相互连接，所述主承压杆(1)两端通过第一三角支撑架(2)与冠梁(14)连接，所述主承压杆(1)之间通过连接梁(15)相互连接。

8.根据权利要求7所述的大型深基坑支护系统，其特征在于，所述主承压杆(1)有两层，支护桩(13)中部设有腰梁(16)，下层的所述主承压杆(1)两端通过第一三角支撑架(2)与腰梁(16)连接。

9.根据权利要求8所述的大型深基坑支护系统，其特征在于，下层的所述主承压杆(1)通过第二三角支撑架(3)与上层的主承压杆(1)连接。

10.根据权利要求9所述的大型深基坑支护系统，其特征在于，上层的所述主承压杆(1)上的第二三角支撑架(3)与下层的所述主承压杆(1)上的第二三角支撑架(3)处于同一竖直平面。