一種用於基坑支護的桁錨支撐結構的製作方法
2023-06-02 00:12:56 3
本發明屬於巖土工程技術領域，涉及臨時基坑支護方法中一種邊桁架支撐與錨索結合的支護方法。
背景技術：
對於平面尺寸和開挖深度均較大的深大基坑，目前國內採用的基坑支護方法主要為內支撐結構或樁錨結構。內支撐結構的平面布置形式主要有：網格式、對撐桁架、角撐桁架、邊桁架、環形支撐等。支撐構件分為水平支撐梁和豎向支承立柱，立柱設置在梁梁交匯節點位置，材料為鋼管或型鋼格構，每根立柱下設一根樁基，主要承受豎向荷載，同時也承受支撐傳遞到立柱上的部分水平荷載。立柱間距一般為8～12米，對於平面尺寸大於100x100米的深大基坑，坑內立柱可達到數十根甚至上百根。在擬建地下室施工時，立柱需要穿過地下室底板和樓板。樁錨結構的錨索錨固在基坑外的穩定土體中，鎖定在設置於圍護結構表面的腰梁上，錨索全長位於土體中，自由段長度不小於5米，錨固段根據土質條件和設計拉力值的大小不盡相同，常見錨索長度為15～40米。目前技術存在如下問題：
1.由於基坑內分布有大量立柱，基坑進行每層土方開挖時，挖掘機操作和土方外運時需要避讓立柱，大大降低了挖土工效，加之天氣和市容管制等疊加效應，使得基坑土方開挖進度緩慢，從而延長了基坑使用時間和總體工期，對基坑安全、工程進度造成不利影響。
2.由於基坑內存在大量支撐構件和立柱，使得擬建地下室結構施工時作業空間侷促，工效降低。
3.由於立柱間距較小，且為鋼結構，土方開挖過程中各種設備容易對其造成損傷，從而影響基坑安全。
4.大量立柱需要穿過地下室底板，雖然立柱穿底板處均設置止水鋼板，但由於地下室底板的防水層被立柱穿破，底板防水效果難以保證。
5.由於每根立柱下設有樁基，顯著增加了內支撐支護工程的造價，尤其在軟土地區。
6.樁錨支護中的錨索全長設置在基坑以外的土體中，往往超越用地紅線，給紅線外相鄰工程施工形成障礙，甚至侵犯相鄰場地物權。
技術實現要素：
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供了一種用於基坑支護的桁錨支護結構。
本發明是通過以下技術方案實現的：一種用於基坑支護的桁錨支護結構，包括邊桁架結構，其特徵在於：邊桁架結構圍繞基坑內緣四周設置，邊桁架結構包括立柱樁、鋼立柱、圍護結構和桁架橫梁，立柱樁設置在基坑內，圍護結構設置在基坑邊緣，立柱樁上設置鋼立柱，桁架橫梁架設在鋼立柱與圍護結構的頂部；用於基坑支護的桁錨支護結構還包括錨索，錨索的錨頭臺座設置在鋼立柱與桁架橫梁的連接處，錨索的錨固段傾斜向下設置於基坑外的土體中，錨頭臺座與錨固段之間由貫穿圍護結構的錨索的自由段連接。
作為對上述方案的進一步改進，在圍護結構頂部設置有冠梁，在鋼立柱的頂部設置有邊桁架縱梁，邊桁架橫梁設置在冠梁與邊桁架縱梁的上方。
作為對上述方案的進一步改進，邊桁架橫梁、冠梁與邊桁架縱梁為一個澆築整體。
作為對上述方案的進一步改進，在鋼立柱的中段設置有二層邊桁架橫梁和二層邊桁架縱梁，二層邊桁架縱梁連接在相鄰兩根鋼立柱的中段之間，二層邊桁架橫梁設置在鋼立柱與圍護結構之間，在維護結構與二層邊桁架橫梁的連接部位設置有圍檁，在圍檀中設置有供錨索的自由段穿過的通孔。
作為對上述方案的進一步改進，在圍檀和邊桁架縱梁與邊桁架橫梁的連接處之間設置斜向鋼支撐，斜向鋼支撐使用中空的鋼管件或鋼格構，錨索的自由段設置在鋼管或鋼格構的管腔內。
作為對上述方案的進一步改進，二層邊桁架橫梁、圍檁和二層邊桁架縱梁為一個澆築整體。
作為對上述方案的進一步改進，邊桁架結構沿基坑周邊設置。
本發明相比現有技術具有以下優點：本發明取消了水平對撐及其下方的立柱，僅在基坑邊緣設置邊桁架水平支撐，和沿基坑周邊的立柱，為基坑土方開挖和地下室結構施工提供了良好的平面作業空間，大大提高了施工效率，從而減少了基坑暴露時間，縮短了工期。同時，由於立柱和立柱樁的取消，解決了立柱穿底板的防水處理難題，節約了造價。本發明採用錨索與邊桁架支撐共同作用，替代了水平對撐，且錨索的自由段置於邊桁架中的斜向鋼支撐內，僅錨固段位於土體中，大大減少了錨索進入基坑外的尺寸，解決了錨索超越用地紅線侵權問題。
附圖說明
圖1是本發明的縱向剖視圖。
圖2是本發明俯視圖。
圖3本發明施工流程示意圖一。
圖4本發明施工流程示意圖二。
圖5本發明施工流程示意圖三。
圖6本發明施工流程示意圖四。
圖7為斜向鋼支撐採用鋼格構時的截面示意圖。
圖8為斜向鋼支撐採用鋼管時的截面示意圖。
具體實施方式
下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。
一種用於基坑支護的桁錨支護結構，包括邊桁架結構，其特徵在於：邊桁架結構圍繞基坑內緣四周設置，邊桁架結構包括立柱樁2、鋼立柱3、圍護結構1和桁架橫梁，立柱樁2設置在基坑內，圍護結構1設置在基坑邊緣，立柱樁2上設置鋼立柱3，桁架橫梁架設在鋼立柱3與圍護結構1的頂部；用於基坑支護的桁錨支護結構還包括錨索5，錨索5的錨頭臺座12設置在鋼立柱3與桁架橫梁的連接處，錨索5的錨固段17傾斜向下設置於基坑外的土體中，錨頭臺座12與錨固段17之間由貫穿圍護結構1的錨索5的自由段18連接。常用的基坑支護結構需要在基坑內設置分布廣泛的支撐結構，使基坑內的空間被佔用分割，大大降低施工效率；而通常的樁錨結構將錨索5固定於圍護結構1的腰部，收到拉力要求的限制，錨索5的長度不能隨意減少，常會造成錨索5伸出用地紅線16而無法有效使用的問題。本方案將樁錨結構與常用的支護結構結合，使用邊桁架結構與錨索5相結合，將錨頭臺座12設置於鋼立柱3與桁架橫梁的連接部位，使錨索5能夠不僅提供橫向的水平拉力，還提供一個將整個邊桁架向下壓的豎直方向的分力，使邊桁架結構更加穩固，對基坑邊緣土體的支撐強度更大，同時由於錨索5的自由段18有很長一部分設置在邊桁架結構中，使其伸出圍護結構1的部分的長度得到縮短，在保證總長度不減少的情況下使錨固段17不會伸出用地紅線16，使施工時的操作餘地更大，適用性更強。
在圍護結構1頂部設置有冠梁4，在鋼立柱3的頂部設置有邊桁架縱梁7，邊桁架橫梁6設置在冠梁4與邊桁架縱梁7的上方。通過設置邊桁架縱梁7和冠梁4能夠使整個邊桁架結構的整體性更強，結合錨索5能夠形成承受力更強且性能穩定的基坑支護結構。
邊桁架橫梁6、冠梁4與邊桁架縱梁7為一個澆築整體。
在鋼立柱3的中段設置有二層邊桁架橫梁8和二層邊桁架縱梁10，二層邊桁架縱梁10連接在相鄰兩根鋼立柱3的中段之間，二層邊桁架橫梁8設置在鋼立柱3與圍護結構1之間，在維護結構與二層邊桁架橫梁8的連接部位設置有圍檁，在圍檀9中設置有供錨索5的自由段18穿過的通孔。在一些基坑深度較深的情況下，為防止鋼立柱3和圍護結構1的變形幅度太大影響施工安全，通過設置二層邊桁架橫梁8和二層邊桁架縱梁10，使邊桁架結構的抗變形能力得到大幅度的提升，同時圍檀9的設置，一方面使二層邊桁架橫梁8與圍護結構1結合牢固，另一方面通孔的設置在不影響結構安全的前提下保證錨索5能夠順利設置不受影響。
在圍檀9和邊桁架縱梁7與邊桁架橫梁6的連接處之間設置斜向鋼支撐11，斜向鋼支撐11使用中空的鋼管件或鋼格構，錨索5的自由段18設置在鋼管或鋼格構的管腔內。鋼管件製作的斜向鋼支撐11一方面能夠提高邊桁架結構的抗變形能力，有效的將錨頭臺座12處錨索5的拉力傳遞分散至整個邊桁架架構中，增強結構的穩固性，另一方面，鋼管或鋼格構的管腔能夠有效保護錨索5的自由段18，防止意外導致錨索5結構損壞。
二層邊桁架橫梁8、圍檁和二層邊桁架縱梁10為一個澆築整體。邊桁架結構沿基坑周邊設置。
如圖1所示，基坑內擬建主體結構為地下兩層，基坑開挖深度11m，平面跨度150米，周邊環境複雜，對基坑變形控制要求嚴格。基坑支護總體方案內支撐採用桁錨支撐結構。
圍護結構1採用排樁，參見圖1。排樁採用900mm直徑鑽孔灌注樁，樁長17m，按一定間距形成柱列式，樁與樁通過冠梁4連接，形成排樁圍護結構1。立柱樁2採用900mm直徑鑽孔灌注樁，樁頂標高為擬建地下室底板墊層底以下200mm，樁長6m，鋼立柱3採用550mmx550mm鋼格構柱，由4根L160x16角鋼和鋼綴板焊接而成，立柱間距8m，底部插入立柱樁2樁身4m。
參見圖2，邊桁架橫梁6與二層邊桁架橫梁8水平間距8m，截面尺寸採用850x850，邊桁架橫梁6與冠梁4、邊桁架縱梁7澆築為整體，二層邊桁架橫梁8與圍檁、二層邊桁架縱梁10澆築為整體。邊桁架橫梁6與二層邊桁架橫梁8平面跨度8m，邊桁架縱梁7與二層邊桁架縱梁10及圍檁沿基坑通長設置。
參見圖1、2，斜向鋼支撐11水平間距4m，截面尺寸採用609x16鋼管，其兩端分別固定在設置於邊桁架縱梁7和圍檁上的預埋件鋼板上。
參見圖1、2，錨索5的錨固段17位於基坑外的土體中，並位於潛在滑動面15以外。錨索5的自由段18先後穿越圍檁、斜向鋼支撐11和邊桁架縱梁7，鎖定在錨頭臺座12上。錨索5的自由鍛穿越圍檁和邊桁架縱梁7處採取預埋PVC套管。
施工過程如下：
1)如圖3所示，在場地地面13施工圍護結構1、立柱樁2、立柱、冠梁4，冠梁4上預埋鋼筋與擬施工的首層邊桁架橫梁6接駁；
2)如圖4所示，整體開挖至一次土方開挖面19，施工錨索5，錨索5自由段18暫時放置在基坑內；
3)如圖5所示，施工邊桁架橫梁6、邊桁架縱梁77、二層邊桁架橫梁8、圍檁、二層邊桁架縱梁10、斜向鋼支撐11、錨索5臺座，依次將錨索5穿越進行張拉和鎖定；
4)如圖6所示，整個基坑開挖至基坑底14，基坑支護及土方開挖全部完工，可移交土建施工單位進行地下室結構施工。
以上僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。