拱牆式自立支護結構的製作方法
2023-06-14 10:47:26
專利名稱：拱牆式自立支護結構的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於基坑支護結構。
目前，基坑工程施工中，平衡支護結構荷載(土壓力)的抵抗力(如抗力、錨力等)都取決於地層地質特性，即使採用多支點抗力支護結構，其支護結構最下段也是以土體抗力作為抵抗力來平衡荷載。支護結構設計由土體地質特性決定，其結果存在工程事故頻率高；費用不容易降低；軟土地層支護深度受到限制等缺點。如目前我國基坑支護結構工程事故頻率為30％左右，軟土地層特大事故時有發生，支護結構工程事故頻率之高實在罕見。以多支點抗力、懸臂式等支護結構為例，工程事故原因評述主要歸咎於支護結構本身的支護機理。現在所使用的基坑支護結構無統一的安全標準，並隨地質特性而異，法無定法，各行其「道」。支護結構安全取值存在嚴重的結構缺陷，地質特性愈差(或愈軟)，工程費用愈昂貴。而這了緩解這一矛盾，大部分都採用安全換費用的「變通」處理辦法，即降低軟土地層支護結構安全度，促使其費用減少，結果是地質特性愈差，安全度愈小。實際上，軟土地層土體的非均勻性、施工意外影響和勘察誤差等均大於非軟土地層，即使支護結構採用統一安全標準，軟土地層工程事故頻率也高於非軟土地層。
本實用新型的目的是在於提供一種完全不同於目前基坑支護結構機理的新型支護結構、具有結構特性優越的且安全可靠的拱牆式自立支護結構。
本實用新型的拱牆式自立支護結構的是基於以下支護機理來設計的平衡基坑支護結構全部荷載(地面至零強度處土壓力)不是依靠土體產生的任何「抵抗力」(如抗力、錨力等)，而是依靠支護結構自身「抵抗力」(拱牆壓力)獨立承擔。
本實用新型的拱牆式自立支護結構包括有拱牆，該拱牆由上部的擋土拱牆和下部的支座拱牆構成。所述的拱牆形狀可為圓拱，或/和橢圓拱，或/和二次曲線拱。
所述的拱牆可以是全拱牆；也可以是非全拱牆，該非全拱牆由拱牆與其它支護結構構成。
本實用新型的拱牆式自立支護結構與現有的支護結構相比具有結構特性優越、工程安全可靠、適應範圍廣、工程費用節省(約20％～60％)等特點。
以下結合附圖對本實用新型的技術內容及其結構特徵作進一步的說明
圖1為本實用新型拱牆式自立支護結構的一種平面結構示意圖；圖2為本實用新型中拱牆支座的一種結構平面示意圖，即拉杆複合支座的結構示意圖；圖3為圖2的A-A剖視結構示意圖；圖4為本實用新型中的連續拱牆的平面結構示意圖；圖5為本實用新型中的挖孔拱牆的平面結構示意圖；圖6為沉梁法敷設墊層以下支座拉杆的平面結構示意圖；圖7為圖6的B-B剖視結構示意圖；圖8為錘擊法敷設墊層以下支座拉杆的豎向正面結構示意圖；圖9為圖8的C-C剖視結構示意圖；
圖10為本實用新型中抗隆起墊層底板的豎向剖面結構示意圖。
參見
圖1，本實用新型的拱牆式自立支護結構包括有拱牆，該拱牆由上部的擋土拱牆1和下部的支座拱牆2構成。一般情況下，拱牆截面根據墊層處最大荷載來確定，受地質特性、基坑開挖深度及拱牆跨長等因素的影響；由於拱牆上下兩端即拱牆上端〔地面〕和下端(零強度處)的荷載為零，因此，在實際應用時，可以根據荷載特點對拱牆截面採用必要的設計措施，如改變截面大小，或採用空腹結構的拱牆結構等等。擋土拱牆1和支座拱牆2的截面厚度不同。
所述的拱牆形狀可為圓拱，或/和橢圓拱，或/和二次曲線拱。
所述的拱牆可以是全拱牆；也可以是非全拱牆，該非全拱牆由拱牆與其它支護結構構成。
所述拱牆形式根據實際情況不同，可為平板拱牆，也可梁板拱牆。
圖1所述的拱牆為全拱牆，由四個拋物線拱牆組成，拱牆上、下和左、右均為對稱。該支護結構中平衡基坑支護結構全部荷載即地面至零強度處土壓力3不是依靠土體產生的任何「抵抗力」(如抗力、錨力等)，而是依靠支護結構自身「抵抗力」(拱牆壓力)獨立承擔。
由於拱牆下端的拱腳即支座拱牆處於土層中，拱牆上的土壓力由其支座來承擔。由支座拱牆處的被動土壓力直接承擔並平衡其上的土壓力的支座稱為被動土壓力支座，一般情況下，由於土體橫向剛度大於豎向剛度，按被動土壓力就能滿足其結構設計要求。但又由於土體非均勻性等原因，軟土地層深基坑一般採用複合支座。
所述的支座拱牆處設有平衡結構，即支座拱牆處的複合支座。由於規範設計的拱牆結構是根據理想的地質特性等因素來確定，而在實際施工過程中，地質特性是不相同的。對各拱牆的應力或應變進行有效監測以了解該支護結構的變化情況，若監測其應力或應變超過設計極限值，就必須對該拱牆結構作反饋設計，以滿足其應力或應變的變化，達到安全的有效目的。本實用新型中所指的反饋設計是對拱牆支座採用平衡措施來完成的，即設在支座拱牆處的平衡結構(複合支座)。由於本實用新型中支護結構是由若干拱牆構成的，因此只要對各拱牆的應力或/和應變進行監測就能掌握整個支護結構的變化情況，該工程監測就像管道閥門一樣，可以對支護結構拱牆、支座等的變化進行監測，即有效監測。
參見圖2和圖3，所述的設在支座拱牆處的平衡結構為設在支座拱牆2處的豎向縱梁4，或/和拱牆底部處後補環梁5，或/和支座拉杆6。圖中標號7表示基坑墊層。
所述的支座拉杆6可以是可調式。
參見圖6和圖7，所述平衡結構中的支座拉杆6設置在沉梁8的一側，該沉梁8的間距為0.5m左右，沉梁間採用可動頂撐9；所述的沉梁8實際上為「變形」沉井，沉梁8為無底園蓋，其園蓋中間置井筒11。構成特殊的鋼筋混凝土薄壁空腹結構，該井筒為土方開挖通道。圖中標號10表示沉梁的底座。
參見圖8和圖9，所述的拉杆6豎向排成列，每隔3.00m左右設置一根型鋼樁12，型鋼樁上設有倒鉤13，支座拉杆6與型鋼樁倒鉤13綑紮。兩支座間的所有型鋼樁12同時擊入土內。
參見
圖10，所述的平衡結構還可為抗隆起墊層底板。對於基坑墊層處發生土體隆起時，可採用鋼筋混凝土抗隆起墊層底板防止土體隆起，該抗隆起墊層地板14的一端支承於拱牆上，一端支承於拱牆的斜杆15上，其寬度(即離拱牆距離)為6.0～8.0m左右。圖中標號5為拱牆上的環梁，16為該環梁拉杆。
參見圖4，所述的拱牆為連續拱牆，它由連續拱牆段1＇和接頭拱牆段2＇構成。該連續拱牆段較長，一般為6～8m；該連續拱牆內的鋼筋大部分為水平鋼筋17，水平鋼筋17利用排架就地綁紮成型，直接放於拱牆槽段內；連續拱牆段兩段的水平鋼筋向上彎曲90度形成水平鋼筋搭接18，並與隔板連為一體成接頭拱牆段，端部予留空隙為0.5m左右。圖中標號5為環梁，4為豎向縱梁。
參見圖5，所述的拱牆為挖孔拱牆，它是由逐個挖孔樁連接而成的拱牆。挖孔樁的護壁由橢圓形拱壁1｀｀與直線端頭板2｀｀組成，端頭板平行於拱牆法線，挖孔護壁的端頭板設置水平鋼筋予留孔。水平鋼筋17穿過各挖孔樁體。圖中的挖孔拱牆中還具有環梁5和拱牆豎向縱梁4。
另外，所述的拱牆還可以由豎排列的單排或多排攪拌樁與配置有鋼筋的環梁複合而成。該拱牆又稱為複合拱牆。
本實用新型的拱牆式自立支護結構安全構思慎密，不同地質特性的地層，安全取值按統一標準；支護結構採用動態安全理念，能防止各種意外工程事故。根據動態安全理念，在實際應用中支護設計採用規範設計和反饋設計相結合。首先，根據(JGJ120-99)「建築基坑支護技術規程」等現行規範進行支護結構設計即規範設計；然後，在基坑土方開挖過程中，同時對支護結構進行有效監測其應力和變力是否超過設計極限值，並根據監測數據對規範設計進行修改或變改即反饋設計。由於規範設計時已考慮到反饋設計各設計項目，但反饋設計各設計項目的予埋構件和予留孔等均包括在規範設計中。支座、拱牆、環梁、支座豎向縱梁等屬於規範設計範圍，其拱牆和支護截面、支護長度(地面至零強度處)等均按有關規範計算；後補環梁、拱牆豎向縱梁、工具式無粘結予應力、支座拉杆、抗隆起墊層底板等屬於反饋設計範圍。反饋設計項目和設計根據有效監測和有關規範確定，反饋設計環梁稱為後補環梁，以區別於規範設計環梁。墊層以上環梁均設置環梁拉杆支承其重量，環梁拉杆向間距相等。
上述所述的環梁實際上可採用現澆環梁、或挖孔環梁、或予制打入式環梁。這裡所說的環梁以予制打入式環梁為主。所述的環梁與拱牆結合在一起。
權利要求1.一種拱牆式自立支護結構，包括有拱牆，其特徵在於該拱牆由上部的擋土拱牆和下部的支座拱牆構成；所述的拱牆形狀可為二次曲線拱。
2.根據權利要求1所述的拱牆式自立支護結構，其特徵在於所述的拱牆形狀為圓拱。
3.根據權利要求1所述的拱牆式自立支護結構，其特徵在於所述的拱牆形狀為橢圓拱。
4.根據權利要求1或2或3所述的拱牆式自立支護結構，其特徵在於所述的拱牆可以是全拱牆；也可以是非全拱牆，該非全拱牆由拱牆與其它支護結構構成。
5.根據權利要求1或2或3所述的拱牆式自立支護結構，其特徵在於所述的拱牆為全拱牆，由四個拋物線拱牆組成，拱牆上、下和左、右均為對稱。
6.根據權利要求1或2或3所述的拱牆式自立支護結構，其特徵在於所述的支座拱牆處設有平衡結構，即支座拱牆處的複合支座。
7.根據權利要求6所述的拱牆式自立支護結構，其特徵在於所述的設在支座拱牆處的平衡結構為設在支座處的豎向縱梁，或/和拱牆底部處後補環梁，或/和支座拉杆。
8.根據權利要求6所述的拱牆式自立支護結構，其特徵在於所述平衡結構中的支座拉杆設置在沉梁的一側，該沉梁的間距為0.5m左右，沉梁間採用可動頂撐；所述的沉梁為無底園蓋，其園蓋中間置井筒。
9.根據權利要求6所述的拱牆式自立支護結構，其特徵在於所述的拉杆豎向排成列，每隔3.00m左右設置一根型鋼樁，型鋼樁上設有倒鉤，支座拉杆與型鋼樁倒鉤綑紮。
10.根據權利要求6所述的拱牆式自立支護結構，其特徵在於所述的平衡結構還可為抗隆起墊層底板；該抗隆起墊層地板的一端支承於拱牆上，一端支承於拱牆的斜杆上，其寬度為6.0～8.0m左右。
專利摘要本實用新型為一種拱牆式自立支護結構,它包括有拱牆,該拱牆由上部的擋土拱牆和下部的支座拱牆構成。所述的拱牆形狀可為圓拱,或/和橢圓拱,或/和二次曲線拱。所述的拱牆可以是全拱牆;也可以是非全拱牆,該非全拱牆由拱牆與其它支護結構構成。該拱牆式自立支護結構與現有的支護結構相比具有結構特性優越、工程安全可靠、適應範圍廣、工程費用節省(約20%～60%)等特點。
文檔編號E02D5/18GK2436553SQ00203259
公開日2001年6月27日 申請日期2000年1月31日 優先權日2000年1月31日
發明者彭高培 申請人:彭高培