專利名稱：鋼桁架式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
鋼桁架式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及工業(yè)與民用建筑領(lǐng)域中的臨時性基坑支護(hù)，特別適用于解決可能出現(xiàn)流泥流沙的基坑支護(hù)問題。
背景技術(shù)：
在土層條件下開挖地下建構(gòu)物施工空間一基坑時，其側(cè)壁非常容易向坑內(nèi)倒塌， 必須建構(gòu)臨時加固結(jié)構(gòu)用以擋土支護(hù)，才可保證基坑和地下建構(gòu)物施工安全以及基坑四周已有建構(gòu)物的安全。深基坑支護(hù)工程是一種特殊的工程構(gòu)筑物，它具有復(fù)雜性、可變性和臨時性的特點(diǎn)。目前，我國的支護(hù)結(jié)構(gòu)型式主要有擋墻和支撐(土錨)兩部分。支護(hù)形式分為加固型支護(hù)和支擋型支護(hù)兩大類。一、支擋型支護(hù)目前常用的有鋼板樁支護(hù)、鉆孔灌注樁擋墻、地下連續(xù)墻支護(hù)、帶有內(nèi)支撐樁排支護(hù)等幾種型式，而這些支護(hù)系統(tǒng)中，往往輔以止水防滲、支撐拉錨、降水排水、挖土卸載等技術(shù)措施，使支護(hù)方案達(dá)到擋土、止水的效果。1、鋼板樁支護(hù)鋼板樁支護(hù)由于施工速度快，可重復(fù)使用，適用于5m IOm的基坑。但目前采用的拉森式(U)型以及工字形型鋼并鋪以攪拌樁阻水的支護(hù)形式，其支承剛度較小，往往需要多道支撐，嚴(yán)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、鉆孔灌注樁擋墻常用者Φ600mm Φ 1000mm,做成排樁擋墻，頂部澆筑混凝土冠梁，它具有剛度較大、抗彎能力強(qiáng)、變形相對較小等特點(diǎn)。由于樁之間留有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(xù)墻地下連續(xù)墻作為深基坑的主要支護(hù)結(jié)構(gòu)之一，常用厚度為500mm 800mm。地下連續(xù)墻集擋土、截水、防滲和受力于一體。是一種很有效的基坑支護(hù)方式，但需專用機(jī)具設(shè)備， 機(jī)械化程度高，造價高，它的采用應(yīng)與內(nèi)襯層結(jié)合后作為結(jié)構(gòu)物外墻使用，方可降低支護(hù)結(jié)構(gòu)的成本。二、加固型支護(hù)加固型支護(hù)多采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，目前已用于7m以內(nèi)的深的基坑支護(hù)，它適用于軟土地基。但施工質(zhì)量很難控制，止水效果不夠理想，基坑變形較大。已有的支護(hù)結(jié)構(gòu)施工工法專利為((LXK工法》懸臂式水泥土加筋支護(hù)結(jié)構(gòu)(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(hù)型式的一些問題，效果并不理想。上海市隧道工程軌道交通設(shè)計研究院喬宗昭、顧聞和賀春寧提出了鋼管樁密排結(jié)構(gòu)加榫接防水的支護(hù)方法(專利號ZL 03231835. 9)，其方法僅是連接和支護(hù)材料的改變，其結(jié)構(gòu)受力并無實(shí)質(zhì)性的改變。雖然其鋼材也可回收但還需采用水泥攪拌樁止水，抵抗水平力的剛度比較差，因此需要設(shè)置較多的水平支撐，所用材料也很容易變形，適用范圍有限。綜上所述，就目前已有的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)形式除鋼板樁支護(hù)外其余都必須浪費(fèi)大量的資源，根據(jù)有關(guān)工程的計算分析，在沿海地區(qū)一個中等的兩層地下室基坑支護(hù)工程起碼要浪費(fèi)鋼材loot以上，混凝土 2000m3以上，浪費(fèi)驚人。目前最為經(jīng)濟(jì)的鋼板樁也沒有一個很好的止水措施，并且由于受型鋼尺寸和施工設(shè)備的限制，該支護(hù)形式需要多道水平支撐， 基坑變形大，工序較多，工程隱患多?；庸こ淌且粋€風(fēng)險性較大的工程，由于到目前為止還沒有一種理想的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)形式，因此常出現(xiàn)工程事故，造成城市管網(wǎng)破壞和鄰近建筑物的開裂和不均勻沉降等。有鑒于此，本實(shí)用新型人針對現(xiàn)有技術(shù)材料浪費(fèi)、工序多、質(zhì)量難以控制、施工周期長的缺陷深入研究，才有本案產(chǎn)生。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種環(huán)保節(jié)源、施工簡便的鋼桁架式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，該支護(hù)結(jié)構(gòu)使得圍護(hù)樁和圍護(hù)支撐構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化和裝配化，并可重復(fù)使用。本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題鋼桁架式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括復(fù)數(shù)個鋼桁架式圍護(hù)樁，每相鄰兩個鋼桁架式圍護(hù)樁之間通過樁間擋土板連接形成支護(hù)樁墻；所述鋼桁架式圍護(hù)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(cè)面由焊接在鋼管上的固定腹桿形成桁架，另外兩相對的側(cè)面分布有可拆卸腹桿；所述固定腹桿形成的桁架兩個擋土側(cè)面的桁架節(jié)點(diǎn)上通過螺栓連接有荷載轉(zhuǎn)換板。所述鋼桁架式圍護(hù)樁頂部中部任意兩節(jié)點(diǎn)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(hù)樁位于基坑最底部處還連接樁靴。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于利用中高頻振動錘可以懸吊沉樁和拔樁的特點(diǎn)進(jìn)行沉拔樁施工，因此施工靈活機(jī)動；中高頻振動消散快對周邊建構(gòu)筑物的振動影響小，可在建筑物密集的城市內(nèi)施工；鋼桁架式圍護(hù)樁和圍護(hù)支撐構(gòu)件可以根據(jù)受力要求任意組合，有關(guān)構(gòu)件可加工成標(biāo)準(zhǔn)件，裝配靈活；所有構(gòu)件工后可回收重復(fù)利用，符合國家環(huán)保節(jié)源的戰(zhàn)略要求。

下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。圖1是本實(shí)用新型鋼桁架式圍護(hù)樁通過樁間擋土板連接形成支護(hù)墻的俯視圖。圖2是本實(shí)用新型鋼桁架式圍護(hù)樁基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)與墻體平行的側(cè)面剖視圖。圖3是本實(shí)用新型鋼桁架式圍護(hù)樁基坑開挖后墻體一側(cè)的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖4是本實(shí)用新型鋼桁架式圍護(hù)樁中荷載轉(zhuǎn)換板與樁間擋土板連接俯視圖。
具體實(shí)施方式如圖1所示，鋼桁架式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括多個鋼桁架式圍護(hù)樁10，每相鄰兩個鋼桁架式圍護(hù)樁10之間通過樁間擋土板20連接形成支護(hù)樁墻；鋼桁架式圍護(hù)樁10呈方形空間桁架，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(cè)面(靠近基坑墻體)分布有固定桁桿12，另外兩相對的側(cè)面分布有可拆卸腹桿13 ；分布有固定桁桿12 的側(cè)面(靠近基坑墻體)通過螺栓連接有荷載轉(zhuǎn)換板14。如圖2所示，鋼桁架式圍護(hù)樁10靠近基坑墻體一側(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖。其上分布的固定桁桿12從上至下橫置、斜置間隔設(shè)置。如圖3所示，其余兩側(cè)面分布的可拆卸腹桿13也是從上至下橫置、斜置間隔設(shè)置?？刹鹦陡箺U13通過螺栓連接在鋼管11上，可以拆卸?？刹鹦陡箺U13的長度可調(diào)，這樣可以根據(jù)調(diào)節(jié)可拆卸腹桿13的長度來調(diào)節(jié)支護(hù)墻的厚度。鋼桁架式圍護(hù)樁10靠基坑側(cè)可與連接一空間平面桁架40作為基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(hù)樁10可以通過法蘭實(shí)現(xiàn)接長，在需要比較高的支護(hù)墻時，鋼桁架式圍護(hù)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(hù)樁10的最底部通過螺栓連接一樁靴30。設(shè)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(gòu)件發(fā)生變形影響重復(fù)使用，同時可增強(qiáng)沉樁時的穿透能力并減輕擠土效應(yīng)。如圖4所示，荷載轉(zhuǎn)換板14通過螺栓與固定在固定桁架12節(jié)點(diǎn)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(yīng)力由面荷載轉(zhuǎn)換成作用在節(jié)點(diǎn)上的集中荷載的作用，以滿足桁架各桿件為二力桿的受力要求，這也是桁架可以作為基坑支護(hù)樁的關(guān)鍵所在。荷載轉(zhuǎn)換板14可采用鋼板焊接而成也可采用鋼與其他輕質(zhì)材料組合而成的構(gòu)件，但其功能必須保證能實(shí)現(xiàn)擋土、止水和荷載轉(zhuǎn)換的要求。鋼桁架完成與荷載轉(zhuǎn)換板14及樁靴30連接后形成的空間桁架，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(shè)備的夾持器連接， 通過振動將桁架樁沉入至設(shè)計要求的深度，施工時可首先進(jìn)行測試樁的沉樁施工，以便及時獲得個土層的靜止土壓力，并以此分析桁架的受力情況，進(jìn)而調(diào)整設(shè)計，實(shí)現(xiàn)信息化設(shè)計與施工。樁間擋土板20通過其兩側(cè)的鎖扣榫與荷載轉(zhuǎn)換板14兩側(cè)的槽口連接，本實(shí)用新型所述鎖扣榫結(jié)構(gòu)不拘泥于圖中所畫的形式，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可采用鋼板加垂直加勁肋焊接而成，也可采用可調(diào)節(jié)寬度的桁架與輕質(zhì)材料組合而成， 只要能做到擋土止水并能方便振動沉入土中即可。樁間擋土板20應(yīng)待方形空間桁架樁沉樁施工完成后通過振動順其荷載轉(zhuǎn)換板兩側(cè)的槽口插入至設(shè)計標(biāo)高，可在主動區(qū)插入也可在被動區(qū)插入，如擋土止水需要也可在主被動區(qū)都插入擋土板。本實(shí)用新型在實(shí)踐中，由設(shè)計單位根據(jù)場地地質(zhì)條件和基坑開挖深度確定各構(gòu)件的規(guī)格和長度，將所需構(gòu)件統(tǒng)計后由工廠加工派送至施工現(xiàn)場。施工時工序如下根據(jù)設(shè)計要求開挖導(dǎo)向槽并準(zhǔn)確定位方形桁架樁的位置一現(xiàn)場拼裝桁架樁并將荷載轉(zhuǎn)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(jù)設(shè)計要求安裝桁架式支撐冠梁一開挖坑內(nèi)土體一地下室底板施工一地下室外墻施工一外墻防水施工一外墻與圍護(hù)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、可拆卸連接腹桿等一裝車轉(zhuǎn)場，開始下一基
5坑支護(hù)的施工。本實(shí)用新型基坑支護(hù)所需要的大型設(shè)備是振動錘和較大噸位的履帶式帶車，其余均為小型施工設(shè)備，操作簡便，施工快捷，對周邊環(huán)境干擾較小，適用范圍廣。應(yīng)力傳感器可埋置在固桁架和荷載轉(zhuǎn)換板的節(jié)點(diǎn)上，還可以配套分析軟件，可動態(tài)顯示出樁的受力狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題及時進(jìn)行修改補(bǔ)救，避免潛在的安全隱患，安全可靠度
尚ο通過大量工程實(shí)踐和測試結(jié)果的回歸與分析可以獲得更加合理的土壓應(yīng)力計算計算模型為區(qū)域性地方規(guī)范的修改提供可靠的理論和實(shí)踐依據(jù)。本實(shí)用新型所實(shí)施的基坑支護(hù)形式主要以鋼材為主，雖然一次性投資較大但均可回收重復(fù)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(xù)墻支護(hù)、鋼筋混凝土樁加內(nèi)支撐支護(hù)所無法相比的。就是采用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(huán)保的朝陽產(chǎn)業(yè)， 投資回報高并造福人類。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施用例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圖。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換以及改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.鋼桁架式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于包括復(fù)數(shù)個鋼桁架式圍護(hù)樁，每相鄰兩個鋼桁架式圍護(hù)樁之間通過樁間擋土板連接形成支護(hù)樁墻；所述鋼桁架式圍護(hù)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(cè)面由焊接在鋼管上的固定腹桿形成桁架，另外兩相對的側(cè)面分布有可拆卸腹桿；所述固定腹桿形成的桁架兩個擋土側(cè)面的桁架節(jié)點(diǎn)上通過螺栓連接有荷載轉(zhuǎn)換板。
2.如權(quán)利要求1所述的鋼桁架式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述鋼桁架式圍護(hù)樁頂部中部任意兩節(jié)點(diǎn)位置處可連接一空間平面桁架作為冠梁或圍檁。
3.如權(quán)利要求1所述的鋼桁架式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述鋼桁架式圍護(hù)樁位于基坑最底部處還連接樁靴。
專利摘要鋼桁架式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，包括復(fù)數(shù)個鋼桁架式圍護(hù)樁，每相鄰兩個鋼桁架式圍護(hù)樁之間通過樁間擋土板連接形成支護(hù)樁墻；所述鋼桁架式圍護(hù)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(cè)面由焊接在鋼管上的固定腹桿形成桁架，另外兩相對的側(cè)面分布有可拆卸腹桿；所述固定腹桿形成的桁架兩個擋土側(cè)面的桁架節(jié)點(diǎn)上通過螺栓連接有荷載轉(zhuǎn)換板。本實(shí)用新型利用中、高頻振動錘可以懸吊沉樁和拔樁的特點(diǎn)進(jìn)行沉拔樁施工，施工靈活機(jī)動；鋼桁架式圍護(hù)樁和圍護(hù)支撐構(gòu)件可以根據(jù)受力要求任意組合，有關(guān)構(gòu)件可加工成標(biāo)準(zhǔn)件，裝配靈活；所有構(gòu)件工后可回收重復(fù)利用，符合國家環(huán)保節(jié)源的戰(zhàn)略要求。
文檔編號E02D17/02GK202157328SQ20112024218
公開日2012年3月7日 申請日期2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月11日
發(fā)明者簡洪鈺 申請人:福建工大建筑設(shè)計院