用于深大基坑的無柱鋼筋混凝土支撐構架及其搭建方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于深大基坑的無柱鋼筋混凝土支撐構架及其搭建方法，主要應用在巖土工程的技術領域之中。
【背景技術】
[0002]對于平面尺寸和開挖深度均較大的深大基坑，目前國內(nèi)采用的內(nèi)支撐基坑支護方法主要為現(xiàn)澆鋼筋混凝土支撐。鋼筋混凝土支撐的平面布置形式主要有:網(wǎng)格式、對撐桁架、角撐桁架、邊桁架、環(huán)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(jié)點位置，材料為鋼管或型鋼格構，每根立柱下設一根粧基，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，對于平面尺寸大于100x100米的深大基坑，坑內(nèi)立柱可達到數(shù)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。目前技術存在如下問題:
[0003]1:由于基坑內(nèi)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。
[0004]2:由于基坑內(nèi)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(yè)空間局促，工效降低。
[0005]3:由于立柱間距較小，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。
[0006]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，但由于地下室底板的防水層被立柱穿破，底板防水效果難以保證。
[0007]5:由于每根立柱下設有粧基，顯著增加了內(nèi)支撐支護工程的造價，尤其在軟土地區(qū)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種用于深大基坑的無柱鋼筋混凝土支撐構架及其搭建方法，提高基坑土方開挖效率，更加便于擬建地下室結構施工，解決目前技術的作業(yè)空間和防水處理難題，節(jié)約成本。
[0009]本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn)的。
[0010]一種用于深大基坑的無柱鋼筋混凝土支撐構架，包括:
[0011]兩個圍護機構，包括多個排粧，上述排粧豎直并列鉆入基坑兩側壁外側的土地中；
[0012]兩個加固機構，包括多個立柱粧，上述立柱粧豎直并列鉆入基坑兩側壁外側的土地中并且位于上述圍護機構靠近基坑兩側壁的一側；
[0013]多個并排設置的呈拱形的拱梁，其兩端分別固定在上述加固機構，上述拱梁兩側部分位于地表之下，中間部分位于地表之上；
[0014]水平支撐機構，包括多個水平支撐梁，上述水平支撐梁并排橫向設置，其兩端分別固定在基坑兩側壁外側的圍護機構頂部。
[0015]進一步地，上述加固機構還包括有多個邊立柱，上述邊立柱豎直設置，并且插入上述立柱粧的粧身，上述邊立柱由上往下依次固定設置有第一立柱支承梁、第二立柱支撐梁。
[0016]進一步地，上述拱梁包括上拱梁、兩個下拱梁，上述上拱梁為位于地表之上的中間部分，兩個下拱梁為位于地表之下的兩側部分，上述下拱梁的一端固定在上述第二立柱支撐梁。
[0017]進一步地，上述下拱梁設置有三角桁架梁，上述三角桁架梁包括一個主架梁和多個從架梁，上述主架梁的兩端分別固定在上述下拱梁的中間段和上述水平支撐梁固定在圍護機構的端處，上述相鄰的從架梁首尾固定在相同處，一個從架梁的兩端分別固定連接在上述主架梁位于上述下拱梁的固定端以及上述水平支撐梁，與之固定連接的多個從架梁的兩端分別固定在上述下拱梁以上述水平支撐梁，另一個從架梁的兩端分別固定連接在上述主架梁位于上述下拱梁的固定端以及上述加固機構，與之固定連接的多個從架梁的兩端分別固定在上述下拱梁以及上述加固機構。
[0018]進一步地，上述固定兩端分別為上述主架梁位于上述下拱梁的固定端以及上述加固機構的從架梁，其連接的上述加固機構為上述第一立柱支撐梁。
[0019]進一步地，上述用于深大基坑的無柱鋼筋混凝土支撐構架還包括斜向支撐機構，上述斜向支撐機構包括多個斜撐、多個階梯式支座，上述階梯式支座固定在基坑底面土地中并且上述階梯式支座的頂面平擬建地下室底板墊層底，上述斜撐的兩端分別固定連接上述第二立柱支撐梁與上述階梯式支座。
[0020]進一步地，上述圍護機構還包括有冠梁，上述相鄰排粧之間通過上述冠梁連接，上述水平支撐梁的兩端錨入上述冠梁。
[0021]進一步地，上述相鄰拱梁之間設置多個肋梁連接固定，上述上拱梁設置有多個豎直的拉棒，上述拉棒的兩端分別固定在上述上拱梁與上述水平支撐梁。
[0022]進一步地，上述水平支撐梁與上述拱梁的兩個交匯節(jié)點處各均設置有轉換梁，上述轉換梁將上述水平支撐梁與上述拱梁連城整體。
[0023]一種用于深大基坑的無柱鋼筋混凝土支撐構架的搭建方法，步驟包括:
[0024]I)施工基坑側壁構件圍護結構，排粧鉆孔灌注粧，按一定間距形成柱列式；
[0025]2)施工基坑周邊位于擬建地下室外墻與圍護結構之間的邊立柱；
[0026]3)在場地地面標高施工圍護結構的冠梁，以及支撐構架中的:水平支撐梁、上拱梁、肋梁、轉換梁、拉棒；
[0027]4)分兩次開挖基坑內(nèi)土方至設計構架底腳位置，并依次施工第一立柱支承梁、第二立柱支撐梁、三角桁架梁、下拱梁；
[0028]5)開挖基坑內(nèi)土方至基坑底標高，并施工階梯式支座、斜撐；
[0029]6)挖除斜撐下方土坡后澆筑地下室底板，并整體順作施工地下室結構至正負零。
[0030]本發(fā)明的有益效果:
[0031](I)本發(fā)明取消了擬建地下室范圍內(nèi)的所有立柱，僅在基坑邊緣設置邊立柱，采用拉棒和三角桁架梁將水平支撐構件的豎向荷載依次傳遞給拱梁和邊立柱，實現(xiàn)了無柱支撐，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(yè)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，由于立柱和立柱粧的取消，解決了立柱穿底板的防水處理難題，節(jié)約了造價；
[0032](2)本發(fā)明采用三角桁架梁將圍護結構下部水平荷載傳遞至頂部的水平支撐梁，減少了水平支撐道數(shù)，顯著減少了基坑內(nèi)的水平支撐構件，為基坑土方開挖和地下室結構施工提供了良好的豎向作業(yè)空間，并節(jié)約了造價；
[0033](3)本發(fā)明采用可施加預應力的花籃螺栓，可有效減小水平支撐梁中部的撓度，調(diào)節(jié)支撐梁應力，減小支撐變形，提高基坑安全性。
【附圖說明】
[0034]圖1為本發(fā)明的結構剖面示意圖；
[0035]圖2為圖1的A—A剖面示意圖；
[0036]圖3為圖1的B—B尚]面不意圖；
[0037]圖4為實施例第一工況示意圖；
[0038]圖5為實施例第二工況示意圖；
[0039]圖6為實施例第三工況示意圖；
[0040]圖7為實施例第四工況示意圖；
[0041]圖8為實施例第五工況示意圖；
[0042]圖9為實施例第六工況示意圖。
【具體實施方式】
[0043]下面根據(jù)附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0044]如圖1所示，本例基坑內(nèi)擬建主體結構為地下三層，基坑開挖深度13m，平面跨度80米，周邊環(huán)境復雜，對基坑變形控制要求嚴格?；又ёo總體方案采用排粧內(nèi)支撐體系，內(nèi)支撐采用無柱鋼筋混凝土支撐構架。
[0045]圍護結構采用排粧，參見圖4。排粧I采用100mm直徑鉆孔灌注粧，粧長20m，按一定間距形成柱列式，相鄰排粧I之間通過冠梁4連接，形成排粧圍護結構。立柱粧12采用100mm直徑鉆孔灌注粧，粧頂標高為擬建地下室底板墊層底以下200mm，粧長10m，邊立柱13采用550mmx550mm鋼格構柱，由4根L160xl6角鋼和鋼綴板焊接而成，邊立柱13間距5m，底部插入立柱粧12粧身4m。
[0046]參見圖2、圖5，水平支撐梁5水平間距10m，共三根，截面尺寸采用1000x900，兩端頭主筋錨入冠梁4。上拱梁6平面跨度54m，拱頂高度9m，截面尺寸為1000x900，沿基坑跨度方向每隔9m設置一道肋梁8，將三根上拱梁6連成整體，肋梁8截面尺寸為700x900。在水平支撐梁5與上拱梁6兩個交匯節(jié)點處各設一根轉換梁9，轉換