鋼桁架式基坑支護結構的製作方法

2023-09-16 01:42:45

專利名稱：鋼桁架式基坑支護結構的製作方法
鋼桁架式基坑支護結構
技術領域：
本發明涉及工業與民用建築領域中的臨時性基坑支護，特別適用於解決可能出現流泥流沙的基坑支護問題。
背景技術：
在土層條件下開挖地下建構物施工空間一基坑時，其側壁非常容易向坑內倒塌， 必須建構臨時加固結構用以擋土支護，才可保證基坑和地下建構物施工安全以及基坑四周已有建構物的安全。深基坑支護工程是一種特殊的工程構築物，它具有複雜性、可變性和臨時性的特點。目前，我國的支護結構型式主要有擋牆和支撐(土錨)兩部分。支護形式分為加固型支護和支擋型支護兩大類。一、支擋型支護目前常用的有鋼板樁支護、鑽孔灌注樁擋牆、地下連續牆支護、帶有內支撐樁排支護等幾種型式，而這些支護系統中，往往輔以止水防滲、支撐拉錨、降水排水、挖土卸載等技術措施，使支護方案達到擋土、止水的效果。1、鋼板樁支護鋼板樁支護由於施工速度快，可重複使用，適用於5m IOm的基坑。但目前採用的拉森式(U)型以及工字形型鋼並鋪以攪拌樁阻水的支護形式，其支承剛度較小，往往需要多道支撐，嚴重影響基坑的土方開挖，基坑變形較大止水不夠理想，基坑開挖工期過長。2、鑽孔灌注樁擋牆常用者Φ600mm Φ 1000mm,做成排樁擋牆，頂部澆築混凝土冠梁，它具有剛度較大、抗彎能力強、變形相對較小等特點。由於樁之間留有IOOmm 300mm的間隙，擋水效果差，需要與深層攪拌水泥樁組合使用。3、地下連續牆地下連續牆作為深基坑的主要支護結構之一，常用厚度為500mm 800mm。地下連續牆集擋土、截水、防滲和受力於一體。是一種很有效的基坑支護方式，但需專用機具設備， 機械化程度高，造價高，它的採用應與內襯層結合後作為結構物外牆使用，方可降低支護結構的成本。二、加固型支護加固型支護多採用深層水泥攪拌樁或旋噴樁等，既可擋土又可形成隔水帷幕，目前已用於7m以內的深的基坑支護，它適用於軟土地基。但施工質量很難控制，止水效果不夠理想，基坑變形較大。已有的支護結構施工工法專利為((LXK工法》懸臂式水泥土加筋支護結構(專利號ZL95117076. 7)，但其工法仍然是以往一些工法的組合，同樣存在以上支護型式的一些問題，效果並不理想。上海市隧道工程軌道交通設計研究院喬宗昭、顧聞和賀春寧提出了鋼管樁密排結構加榫接防水的支護方法(專利號ZL 03231835. 9)，其方法僅是連接和支護材料的改變，其結構受力並無實質性的改變。雖然其鋼材也可回收但還需採用水泥攪拌樁止水，抵抗水平力的剛度比較差，因此需要設置較多的水平支撐，所用材料也很容易變形，適用範圍有限。綜上所述，就目前已有的基坑支護結構形式除鋼板樁支護外其餘都必須浪費大量的資源，根據有關工程的計算分析，在沿海地區一個中等的兩層地下室基坑支護工程起碼要浪費鋼材loot以上，混凝土 2000m3以上，浪費驚人。目前最為經濟的鋼板樁也沒有一個很好的止水措施，並且由於受型鋼尺寸和施工設備的限制，該支護形式需要多道水平支撐， 基坑變形大，工序較多，工程隱患多。基坑工程是一個風險性較大的工程，由於到目前為止還沒有一種理想的基坑支護結構形式，因此常出現工程事故，造成城市管網破壞和鄰近建築物的開裂和不均勻沉降等。有鑑於此，本發明人針對現有技術材料浪費、工序多、質量難以控制、施工周期長的缺陷深入研究，才有本案產生。

發明內容本發明所要解決的技術問題在於提供一種環保節源、施工簡便的鋼桁架式基坑支護結構，該支護結構使得圍護樁和圍護支撐構件的標準化和裝配化，並可重複使用。本發明採用以下技術方案解決上述技術問題鋼桁架式基坑支護結構，包括複數個鋼桁架式圍護樁，每相鄰兩個鋼桁架式圍護樁之間通過樁間擋土板連接形成支護樁牆；所述鋼桁架式圍護樁呈方形空間桁架，該方形空間桁架包括四根鋼管，該四根鋼管形成的兩個相對的側面由焊接在鋼管上的固定腹杆形成桁架，另外兩相對的側面分布有可拆卸腹杆；所述固定腹杆形成的桁架兩個擋土側面的桁架節點上通過螺栓連接有荷載轉換板。所述鋼桁架式圍護樁頂部中部任意兩節點位置處可連接一空間平面桁架作為冠梁或圍檁。所述鋼桁架式圍護樁位於基坑最底部處還連接樁靴。本發明的優點在於利用中高頻振動錘可以懸吊沉樁和拔樁的特點進行沉拔樁施工，因此施工靈活機動；中高頻振動消散快對周邊建構築物的振動影響小，可在建築物密集的城市內施工；鋼桁架式圍護樁和圍護支撐構件可以根據受力要求任意組合，有關構件可加工成標準件，裝配靈活；所有構件工後可回收重複利用，符合國家環保節源的戰略要求。
下面參照附圖結合實施例對本發明作進一步的描述。圖1是本發明鋼桁架式圍護樁通過樁間擋土板連接形成支護牆的俯視圖。圖2是本發明鋼桁架式圍護樁基坑支護結構與牆體平行的側面剖視圖。圖3是本發明鋼桁架式圍護樁基坑開挖後牆體一側的結構剖面示意圖。圖4是本發明鋼桁架式圍護樁中荷載轉換板與樁間擋土板連接俯視圖。
具體實施方式如圖1所示，鋼桁架式基坑支護結構，包括多個鋼桁架式圍護樁10，每相鄰兩個鋼桁架式圍護樁10之間通過樁間擋土板20連接形成支護樁牆；鋼桁架式圍護樁10呈方形空
4間桁架，該方形空間桁架包括四根鋼管11，該四根鋼管11形成的兩個相對的側面(靠近基坑牆體)分布有固定桁杆12，另外兩相對的側面分布有可拆卸腹杆13 ；分布有固定桁杆12 的側面(靠近基坑牆體)通過螺栓連接有荷載轉換板14。如圖2所示，鋼桁架式圍護樁10靠近基坑牆體一側的結構示意圖。其上分布的固定桁杆12從上至下橫置、斜置間隔設置。如圖3所示，其餘兩側面分布的可拆卸腹杆13也是從上至下橫置、斜置間隔設置。可拆卸腹杆13通過螺栓連接在鋼管11上，可以拆卸。可拆卸腹杆13的長度可調，這樣可以根據調節可拆卸腹杆13的長度來調節支護牆的厚度。鋼桁架式圍護樁10靠基坑側可與連接一空間平面桁架40作為基坑的圍護結構的冠梁或圍檁以增加桁架樁抵抗水平位移的能力。鋼桁架式圍護樁10可以通過法蘭實現接長，在需要比較高的支護牆時，鋼桁架式圍護樁可以多個從上至下排列，之間通過法蘭連接。鋼桁架式圍護樁10的最底部通過螺栓連接一樁靴30。設置樁靴30可避免沉樁施工時方形空間桁架遇障礙物時連接構件發生變形影響重複使用，同時可增強沉樁時的穿透能力並減輕擠土效應。如圖4所示，荷載轉換板14通過螺栓與固定在固定桁架12節點上的固定螺母連接，其主要作用是擋土、止水，同時還起到將主被動土壓應力由面荷載轉換成作用在節點上的集中荷載的作用，以滿足桁架各杆件為二力杆的受力要求，這也是桁架可以作為基坑支護樁的關鍵所在。荷載轉換板14可採用鋼板焊接而成也可採用鋼與其他輕質材料組合而成的構件，但其功能必須保證能實現擋土、止水和荷載轉換的要求。鋼桁架完成與荷載轉換板14及樁靴30連接後形成的空間桁架，如圖2所示，該桁架頂部通過可拆卸的夾持器連接板50與液壓振動錘或其它振動沉樁設備的夾持器連接， 通過振動將桁架樁沉入至設計要求的深度，施工時可首先進行測試樁的沉樁施工，以便及時獲得個土層的靜止土壓力，並以此分析桁架的受力情況，進而調整設計，實現信息化設計與施工。樁間擋土板20通過其兩側的鎖扣榫與荷載轉換板14兩側的槽口連接，本發明所述鎖扣榫結構不拘泥於圖中所畫的形式，陰鎖口可使用圓鋼管或者方形鋼管等任意形狀截面的管材，陽鎖口也可使用任意形式的型材，比如角鋼、鋼管或T型鋼等。樁間擋土板20 可採用鋼板加垂直加勁肋焊接而成，也可採用可調節寬度的桁架與輕質材料組合而成，只要能做到擋土止水並能方便振動沉入土中即可。樁間擋土板20應待方形空間桁架樁沉樁施工完成後通過振動順其荷載轉換板兩側的槽口插入至設計標高，可在主動區插入也可在被動區插入，如擋土止水需要也可在主被動區都插入擋土板。本發明在實踐中，由設計單位根據場地地質條件和基坑開挖深度確定各構件的規格和長度，將所需構件統計後由工廠加工派送至施工現場。施工時工序如下根據設計要求開挖導向槽並準確定位方形桁架樁的位置一現場拼裝桁架樁並將荷載轉換板、夾持器連接板和樁鞋與桁架樁連接形成整體一振動沉入桁架樁一振動沉入樁間擋土板一根據設計要求安裝桁架式支撐冠梁一開挖坑內土體一地下室底板施工一地下室外牆施工一外牆防水施工一外牆與圍護樁之間回填土施工一振動拔出樁間擋土板一振動拔出桁架樁一拆去桁架樁中的荷載板、樁鞋、可拆卸連接腹杆等一裝車轉場，開始下一基坑支護的施工。
本發明基坑支護所需要的大型設備是振動錘和較大噸位的履帶式帶車，其餘均為小型施工設備，操作簡便，施工快捷，對周邊環境幹擾較小，適用範圍廣。應力傳感器可埋置在固桁架和荷載轉換板的節點上，還可以配套分析軟體，可動態顯示出樁的受力狀態，發現問題及時進行修改補救，避免潛在的安全隱患，安全可靠度
尚ο通過大量工程實踐和測試結果的回歸與分析可以獲得更加合理的土壓應力計算計算模型為區域性地方規範的修改提供可靠的理論和實踐依據。本發明所實施的基坑支護形式主要以鋼材為主，雖然一次性投資較大但均可回收重複使用，其施工耗材除了施工時所消耗的動力之外，基本上不會把材料留在地下，也不留下任何垃圾，這是地下連續牆支護、鋼筋混凝土樁加內支撐支護所無法相比的。就是採用 SMW工法也無法與之相比較。因此，這是可以得到政府大力扶持的低碳環保的朝陽產業，投資回報高並造福人類。以上所述僅為本發明的較佳實施用例而已，並非用於限定本發明的保護範圖。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換以及改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.鋼桁架式基坑支護結構，其特徵在於包括複數個鋼桁架式圍護樁，每相鄰兩個鋼桁架式圍護樁之間通過樁間擋土板連接形成支護樁牆；所述鋼桁架式圍護樁呈方形空間桁架，該方形空間桁架包括四根鋼管，該四根鋼管形成的兩個相對的側面由焊接在鋼管上的固定腹杆形成桁架，另外兩相對的側面分布有可拆卸腹杆；所述固定腹杆形成的桁架兩個擋土側面的桁架節點上通過螺栓連接有荷載轉換板。
2.如權利要求1所述的鋼桁架式基坑支護結構，其特徵在於所述鋼桁架式圍護樁頂部中部任意兩節點位置處可連接一空間平面桁架作為冠梁或圍檁。
3.如權利要求1所述的鋼桁架式基坑支護結構，其特徵在於所述鋼桁架式圍護樁位於基坑最底部處還連接樁靴。
全文摘要
鋼桁架式基坑支護結構，包括複數個鋼桁架式圍護樁，每相鄰兩個鋼桁架式圍護樁之間通過樁間擋土板連接形成支護樁牆；所述鋼桁架式圍護樁呈方形空間桁架，該方形空間桁架包括四根鋼管，該四根鋼管形成的兩個相對的側面由焊接在鋼管上的固定腹杆形成桁架，另外兩相對的側面分布有可拆卸腹杆；所述固定腹杆形成的桁架兩個擋土側面的桁架節點上通過螺栓連接有荷載轉換板。本發明利用中、高頻振動錘可以懸吊沉樁和拔樁的特點進行沉拔樁施工，施工靈活機動；鋼桁架式圍護樁和圍護支撐構件可以根據受力要求任意組合，有關構件可加工成標準件，裝配靈活；所有構件工後可回收重複利用，符合國家環保節源的戰略要求。
文檔編號E02D17/02GK102286980SQ20111019281
公開日2011年12月21日 申請日期2011年7月11日 優先權日2011年7月11日
發明者簡洪鈺 申請人:福建工大建築設計院