一种坑外拱形支撑体系的基坑支护结构及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种坑外拱形支撑体系的基坑支护结构及其施工方法，该结构包括坑外拱形支撑结构、支护桩、冠梁、对撑、角撑、连杆、立柱；支护桩顶部设有冠梁；拱形支撑结构由拱肋和吊索组成，拱肋两端交于冠梁，吊索一端锚固在拱肋上，另一端锚固在冠梁上；拱形支撑结构设置在长边基坑侧壁的坑外，拱脚处的坑内设置对撑，短边基坑侧壁设置角撑，对撑和角撑的中部设置立柱；以此形成一种坑外拱形支撑体系的基坑支护结构。本发明专利技术的基坑支护结构及其施工方法，充分利用了拱形结构受力合理的特征，具有刚度大、跨度大、控制变形能力强、施工方便、部分构件可回收等优点，可大幅减少坑内支撑、提高基坑安全、缩短施工工期、节省工程造价。

【技术实现步骤摘要】
一种坑外拱形支撑体系的基坑支护结构及其施工方法
本专利技术属于深基坑工程支护领域，特别涉及一种用于软土基坑的坑外拱形支撑体系的基坑支护结构及其施工方法。
技术介绍
随着城市地下空间不断的开发，深基坑工程的周边环境也愈发变地紧张，这也对深基坑支护工程带来了巨大的挑战。对于软土地区的深基坑工程，由于土体自稳性差，且又要兼顾坑外周围环境的安全，所以往往采用支护桩+内支撑的支护方式。传统基坑的内支撑主要以对撑、角撑、边桁架、圆环撑或几种组合的形式进行布置，如图1、2、3所示。由图1、2、3可以看出，传统基坑中，支撑系统的冠梁或围檩跨度有限，支撑布置间距较小，坑内支撑覆盖率较高。在现实施工过程中，为了增加基坑施工空间，便于坑内土方开挖及地下结构施工，则需增大支撑结构中的角撑或对撑间距，即增大冠梁或围檩跨度，这也大幅增加了冠梁或围檩的截面尺寸，进而导致支撑工程量增加。然而，支护工程作为临时性工程，大量内支撑的不可回收再利用，也造成了社会资源浪费；同时支撑的施工，以及后期的拆除工作，大大增加了现场施工工作量，造成劳动力资源的浪费。综上所述，在当今流行“低碳绿色”的节约环保理念下，社会迫切需求的各种新型式、新材料、新体系的支撑系统，如可回收再利用，施工安装便捷，高强高稳定性等，以满足安全可靠、施工方便、节约经济的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于软土基坑的坑外拱形支撑体系的基坑支护结构及其施工方法，以解决
技术介绍
中所提出的深基坑内支撑密集、不利于施工、不可回收、施工中变形不易控制等缺点。为实现上述专利技术目的，本专利技术的实施例提供一种坑外拱形支撑体系的基坑支护结构，其特征在于，包括多个坑外拱形支撑结构、竖直设置的若干支护桩及竖直设置的多个立柱；若干所述支护桩布置在基坑内四周位置处，若干所述支护桩顶部固定设置有冠梁；多个所述拱形支撑结构对称设置在冠梁长边侧壁处且设置在基坑的坑外，每一所述拱形支撑结构的拱脚处在坑内横向设置有对撑，所述冠梁在基坑内部的各角部区域位置处设置有角撑，多个所述立柱的顶部分别固定在对撑和角撑的中间位置处。进一步的，所述拱形支撑结构由拱肋和吊索组成，所述拱肋两端固定在冠梁长边外侧，所述吊索一端锚固在拱肋上，另一端锚固在冠梁上。进一步的，相对距离较近的两所述对撑之间固定设置有一根或多根连杆。进一步的，所述支护桩可采用钻孔灌注桩、SMW工法桩或预应力空心桩中的任意一种。进一步的，所述冠梁设置为钢筋混凝土梁。进一步的，所述拱肋采用实心或空心的钢筋混凝土制成，所述吊索设置为钢绞线或高强度热处理钢筋。进一步的，所述角撑设置为一道或多道。本专利技术的实施例另外还提供一种坑外拱形支撑体系的基坑支护结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、按照图纸要求，固定若干支护桩；并将立柱固定在图纸所需要固定的位置处；S2、按照图纸要求，固定在若干支护桩的顶部固定冠梁，在冠梁外侧固定拱肋，在冠梁内侧固定对撑、角撑，在距离相近的两对撑之间固定连杆，并在冠梁及拱肋的吊索锚固点处预留孔道，放置吊索；S3、待拱肋、冠梁、对撑、角撑、连杆达到养护强度后，分批次对称张拉吊索预应力，并锁定；S4、基坑开挖前，在拱肋的锚固点处对吊索进行张拉，给予预应力初始值，后按照图纸对基坑尺寸的要求，分段分层开挖基坑内的土体至坑底；S5、基坑工程施工完成后，先释放吊索的全部预应力，再卸除吊索，进行回收再利用，最后拆除坑内支撑。进一步的，所述基坑在开挖过程中，可通过二次张拉对吊索预应力进行调整以控制基坑的变形。进一步的，所述冠梁可以通过调整吊索在冠梁上的锚固点间距，以使冠梁受力最优。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：一种坑外拱形支撑体系的基坑支护结构及其施工方法，通过在基坑坑外设置拱形支撑结构，充分利用了钢筋混凝土拱形结构抗压性能好，以及吊索可张拉预应力的特点，具有受力性能好、支撑跨度大、控制变形能力强、施工便捷、材料可回收再利用等优点，可以提高基坑支护安全、缩短施工工期、节省工程造价等目的，可广阔应用于软土地区7m以内的深基坑工程。附图说明图1为
技术介绍
中对撑与角撑的支撑布置示意图；图2为
技术介绍
中对撑、角撑与边桁架组合的支撑布置示意图；图3为
技术介绍
中圆环撑的支撑布置示意图；图4为本专利技术的实施例1中的一种坑外拱形支撑结构体系的平面示意图；图5为本专利技术的实施例2中的一种坑外拱形支撑结构体系的平面示意图；图6为图4、5中的A-A剖视图；图中：1、拱肋；2、吊索；3、锚具；4、支护桩；5、冠梁；6、对撑；7、角撑；8、连杆；9、立柱。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本专利技术的优点和特征，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚的界定。本专利技术所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1如图4所示，一种坑外拱形支撑体系的基坑支护结构，包括坑外拱形支撑体系、支护桩、冠梁、对撑、角撑、连杆、立柱；支护桩顶部设有冠梁；拱形支撑结构由拱肋和吊索组成，拱肋两端交于冠梁，吊索一端锚固在拱肋上，另一端锚固在冠梁上；拱形支撑体系设置在长边基坑侧壁的坑外，拱脚处的坑内设置对撑，短边基坑侧壁设置角撑，对撑和角撑的中部设置立柱；以此形成一种坑外拱形支撑体系的基坑支护结构。（箭头所示为坑外水土压力）。在本实施例中，支护桩可采用钻孔灌注桩、SMW工法桩、预应力空心桩。在本实施例中，支护桩顶部设有冠梁，冠梁采用钢筋混凝土支撑。在本实施例中，拱形支撑体系由拱肋和吊索组成，拱肋采用实心或空心的钢筋混凝土材料。在本实施例中，吊索为单根或多根高强低松弛钢绞线或高强度热处理钢筋，吊索均匀分布在拱肋与冠梁之间，一端通过锚具固定在冠梁上，另一端通过锚具锚固在坑外主撑的端部，形成拱形支撑结构。在本实施例中，冠梁与拱肋的吊索锚固点区域处预留孔道，冠梁与对撑设置在同一标高，并一同浇筑施工。在本实施例中，角撑、连杆采用钢筋混凝土或型钢材料，立柱采用格构柱形式。在本实施例中，拱形支撑结构设置在长边基坑侧壁的坑外，拱脚处的坑内设置对撑，短边基坑侧壁设置角撑，对撑和角撑的中部设置立柱；以此形成一种坑外拱形支撑体系的基坑支护结构。在本实施例中，冠梁的设计可以通过调整吊索在冠梁上的锚固点间距，以使冠梁受力最优，材料最省。在本实施例中，基坑开挖前，在拱肋的锚固点处对吊索进行张拉，给予预应力初始值。在本实施例中，基坑开挖过程中，可通过二次张拉对吊索预应力进行调整，提高控制基坑变形能力。在本实施例中，坑外水压力作用在围护桩上，支护桩通过桩顶冠梁将坑外水土压力传递至均匀分布在对撑两侧的吊索上，最后吊索将水土压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种坑外拱形支撑体系的基坑支护结构，其特征在于，包括多个坑外拱形支撑结构、竖直设置的若干支护桩及竖直设置的多个立柱；若干所述支护桩布置在基坑内四周位置处，若干所述支护桩顶部固定设置有冠梁；多个所述拱形支撑结构对称设置在冠梁长边侧壁处且设置在基坑的坑外，每一所述拱形支撑结构的拱脚处在坑内横向设置有对撑，所述冠梁在基坑内部的各角部区域位置处设置有角撑，多个所述立柱的顶部分别固定在对撑和角撑的中间位置处。/n

【技术特征摘要】
1.一种坑外拱形支撑体系的基坑支护结构，其特征在于，包括多个坑外拱形支撑结构、竖直设置的若干支护桩及竖直设置的多个立柱；若干所述支护桩布置在基坑内四周位置处，若干所述支护桩顶部固定设置有冠梁；多个所述拱形支撑结构对称设置在冠梁长边侧壁处且设置在基坑的坑外，每一所述拱形支撑结构的拱脚处在坑内横向设置有对撑，所述冠梁在基坑内部的各角部区域位置处设置有角撑，多个所述立柱的顶部分别固定在对撑和角撑的中间位置处。


2.根据权利要求1所述的一种坑外拱形支撑体系的基坑支护结构，其特征在于，所述拱形支撑结构由拱肋和吊索组成，所述拱肋两端固定在冠梁长边外侧，所述吊索一端锚固在拱肋上，另一端锚固在冠梁上。


3.根据权利要求1所述的一种坑外拱形支撑体系的基坑支护结构，其特征在于，相对距离较近的两所述对撑之间固定设置有一根或多根连杆。


4.根据权利要求1所述的一种坑外拱形支撑体系的基坑支护结构，其特征在于，所述支护桩可采用钻孔灌注桩、SMW工法桩或预应力空心桩中的任意一种。


5.根据权利要求1所述的一种坑外拱形支撑体系的基坑支护结构，其特征在于，所述冠梁设置为钢筋混凝土梁。


6.根据权利要求1所述的一种坑外拱形支撑体系的基坑支护结构，其特征在于，所述拱肋采用实心或空心的钢筋混凝土制成，所述吊索设置为...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴昌将，沈吴钦，潘春辉，洪俊青，张邵峰，钦亚洲，曹小建，钱王萍，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32