箱型式平衡梁基坑支撑系统的制作方法

本实用新型涉及基坑的工程施工技术领域，尤其涉及一种箱型式平衡梁基坑支撑系统。

背景技术：

基坑是在基础设计位置按基底标高和基础平面尺寸所开挖的土坑。在工程施工中，当基坑为大型基坑，需要在基坑内部进行支撑，以保证地下结构施工及基坑周边环境的安全。目前，基坑内支撑工法主要包括混凝土支撑、传统钢支撑、鱼腹梁型钢支撑。

其中，混凝土支撑存在如下问题：(1)由于混凝土支撑拆除/建筑垃圾等造成的资源浪费；(2)由于混凝土支撑绑钢筋、架模板、浇筑养护、拆模、拆除，从而导致施工速度慢；(3)缺乏大跨度结构，混凝土支撑土方开挖空间有限，进而导致地下结构施工空间狭窄。

所述传统钢支撑存在如下问题：(1)由于传统钢支撑是非标准件现场进行焊接圆形截面，其工伤率高、安全度差；(2)地下结构施工空间狭窄。

所述鱼腹梁型钢支撑核心构件少，鱼腹梁跨度不大而且抗力分布不均衡，附加力多。同时，基坑的短边只能设置一跨鱼腹梁，且沿着基坑周边需要架设一圈立柱桩以及托梁。此外，需要整体支撑平面完成之后才开挖，浪费了主体结构的施工工期。

因此，针对上述问题，有必要提出进一步的解决方案。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种箱型式平衡梁基坑支撑系统，以克服现有技术中存在的不足。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供一种箱型式平衡梁基坑支撑系统，其包括：箱型围檩梁、第一连接组件、第二连接组件、以及第三连接组件；

所述箱型围檩梁用于基坑中对撑位置、角撑位置与八字支撑位置的安装连接；

所述第一连接组件为三角形组件或锯齿形组件，所述箱型围檩梁通过所述三角形组件实现在所述角撑位置和八字支撑位置的安装连接，所述箱型围檩梁通过所述锯齿形组件实现在所述角撑位置和对撑位置的安装连接；

所述第二连接组件为长方形组件，所述箱型围檩梁通过所述长方形组件实现在所述对撑位置的安装连接；

所述第三连接组件为对撑八字支撑连接件，所述箱型围檩梁通过所述对撑八字支撑连接件实现在所述对撑位置和八字支撑位置的安装连接。

作为本实用新型的箱型式平衡梁基坑支撑系统的改进，所述箱型围檩梁为三组式时，所述箱型围檩梁包括第一直线型型钢以及对称地安装于所述第一直线型型钢两侧的第二直线型型钢；所述箱型围檩梁为两组对称式时，所述箱型围檩梁包括对称设置的且安装在一起的第三直线型型钢。

作为本实用新型的箱型式平衡梁基坑支撑系统的改进，所述第一直线型型钢具有两个沿长度方向设置的收容钢绞线的第一收容腔，两个所述第一收容腔的截面形状为“日”字形，且所述第一直线型型钢具有多根与锚盘链接的内置钢绞线。

作为本实用新型的箱型式平衡梁基坑支撑系统的改进，所述第三直线型型钢具有四个沿长度方向设置的收容钢绞线的第二收容腔，四个所述第二收容腔的截面形状为“田”字形。

作为本实用新型的箱型式平衡梁基坑支撑系统的改进，所述箱型围檩梁为两组对称式时，所述箱型围檩梁还具有锚固件，所述锚固件上具有呈正六边形布置的穿越单根钢绞线多组孔。

作为本实用新型的箱型式平衡梁基坑支撑系统的改进，所述三角形组件为分体式或整体式。

作为本实用新型的箱型式平衡梁基坑支撑系统的改进，所述三角形组件为分体式时，所述三角形组件包括对称设置且安装在一起的两个三角形子单元，所述三角形子单元包括第一安装部和第一连接部，所述第一安装部为直角三角形，所述第一连接部位于所述第一安装部的直角边上，所述第一安装部的斜边的表面形成所述箱型围檩梁的安装面。

作为本实用新型的箱型式平衡梁基坑支撑系统的改进，所述三角形组件为整体式时，所述三角形组件包括第二安装部和第二连接部，所述第二安装部为直角三角形，所述第二连接部位于所述第二安装部的斜边上，所述第二安装部的直角边的表面形成所述箱型围檩梁的安装面。

作为本实用新型的箱型式平衡梁基坑支撑系统的改进，所述锯齿形组件包括第三安装部和第三连接部，所述第三安装部为T形，T形第三安装部的竖直部分位于所述第三连接部上，T形第三安装部的水平部分的端面形成所述箱型围檩梁的安装面，且所述端面上设置有若干间隔分布的三角形锯齿。

作为本实用新型的箱型式平衡梁基坑支撑系统的改进，所述长方形组件为分体式或整体式。

作为本实用新型的箱型式平衡梁基坑支撑系统的改进，所述长方形组件为分体式时，所述长方形组件包括对称设置且安装在一起的两个第一长方形子单元，所述第一长方形子单元包括第一子单元本体、自所述第一子单元本体一侧延伸而出的第一延伸臂和第二延伸臂以及自所述第一子单元本体另一侧延伸而出的第三延伸臂。

作为本实用新型的箱型式平衡梁基坑支撑系统的改进，所述长方形组件为分体式时，所述长方形组件包括对称设置且安装在一起的两个第二长方形子单元，所述第二长方形子单元包括第二子单元本体、自所述第二子单元本体一侧延伸而出的第四延伸臂和第五延伸臂。

作为本实用新型的箱型式平衡梁基坑支撑系统的改进，所述长方形组件为整体式时，所述长方形组件包括长方形本体以及自所述长方形本体的两侧对称延伸而出的第六延伸臂和第七延伸臂。

作为本实用新型的箱型式平衡梁基坑支撑系统的改进，所述对撑八字支撑连接件为分体式时，其包括位于两端的所述锯齿形组件以及位于两端的所述三角形组件之间的辅助连接组件，所述辅助连接组件包括：与两端的所述三角形组件相连接的第一连接件、位于所述第一连接件之间的第二连接件以及位于所述第一连接件和第二连接件两侧的第三连接件。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型提供一种组装式、可回收、智能化的箱型式平衡梁基坑支撑系统，其具有节能环保、显著提高施工速度、预留施工空间大、降低内支撑成本的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的箱型式平衡梁基坑支撑系统中三组式箱型围檩梁的截面示意图；

图2为本实用新型的箱型式平衡梁基坑支撑系统中两组对称式箱型围檩梁的截面示意图；

图3为本实用新型的箱型围檩梁的立体示意图；

图4为本实用新型的箱型式平衡梁基坑支撑系统中分体式三角形组件的平面示意图；

图5为图4中三角形子单元的立体示意图；

图6为本实用新型的箱型式平衡梁基坑支撑系统中整体式三角形组件的立体示意图；

图7为本实用新型的箱型式平衡梁基坑支撑系统中锯齿形组件的立体示意图；

图8为为应用锯齿形组件在角撑位置时，箱型围檩梁与锯齿形组件的连接关系示意图；

图9为为应用锯齿形组件在对称位置时，箱型围檩梁与锯齿形组件的连接关系示意图；

图10为锯齿形组件与箱型围檩梁的连接关系示意图；

图11为图10的分解示意图；

图12为本实用新型的箱型式平衡梁基坑支撑系统中分体式长方形组件的平面示意图；

图13为长方形组件中第一长方形子单元的立体示意图；

图14为长方形组件中第二长方形子单元的立体示意图；

图15为本实用新型的箱型式平衡梁基坑支撑系统中整体式长方形组件的立体示意图；

图16为本实用新型的箱型式平衡梁基坑支撑系统中对撑八字支撑连接件的平面示意图；

图17为图16的分解示意图；

图18为本实用新型的箱型式平衡梁基坑支撑系统中大跨度结构的平面示意图，图中为一组八字撑和箱型围檩梁；

图19为本实用新型的箱型式平衡梁基坑支撑系统中大跨度结构的平面示意图，图中为两组八字撑和箱型围檩梁；

图20为本实用新型的箱型式平衡梁基坑支撑系统施工时，布置对撑和八字撑的原理示意图，图中为一组八字撑；

图21为本实用新型的箱型式平衡梁基坑支撑系统施工时，布置对撑和八字撑的原理示意图，图中为两组八字撑；

图22为本实用新型的箱型式平衡梁基坑支撑系统施工时，布置交叉式对撑的原理示意图；

图23为本实用新型的箱型式平衡梁基坑支撑系统施工时，布置混凝土支撑和型钢支撑的原理示意图

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。

本实用新型的箱型式平衡梁基坑支撑系统包括：箱型围檩梁、第一连接组件、第二连接组件、以及第三连接组件。

所述箱型围檩梁用于基坑中对撑位置、角撑位置与八字支撑位置的安装连接，以实现在基坑内部进行支撑。所述箱型围檩梁由若干条形的直线型型钢组成，根据直线型型钢的数量及组成方式的不同，所述箱型围檩梁可以为三组式或两组对称式。优选地，所述直线型型钢的材质为Q345，截面是400*400*13*21；长度有1m到10m。

如图1所示，所述箱型围檩梁10为三组式时，所述箱型围檩梁10包括第一直线型型钢11以及对称地安装于所述第一直线型型钢11两侧的第二直线型型钢12。其中，所述第一直线型型钢11具有两个沿长度方向设置的收容钢绞线的第一收容腔，两个所述第一收容腔的截面形状为“日”字形。

如图2、3所示，所述箱型围檩梁10为两组对称式时，所述箱型围檩梁10包括对称设置的且安装在一起的第三直线型型钢13。其中，所述第三直线型型钢13具有四个沿长度方向设置的收容钢绞线的第二收容腔，四个所述第二收容腔的截面形状为“田”字形。此时，所述箱型围檩梁10还具有锚固件，所述锚固件上具有呈正六边形布置的穿越单根钢绞线多组孔。

如图4、7所示，所述第一连接组件为三角形组件21或锯齿形组件22，所述箱型围檩梁10通过所述三角形组件21实现在所述角撑位置和八字支撑位置的安装连接。其中，所述三角形组件21上布置有多组螺栓孔，每组螺栓孔可以与一根直线型型钢件连接，也可以与箱型围檩梁连接。此外，所述三角形组件21可以为分体式或整体式。所述三角形组件21的材质为Q425，厚度为400mm。

如图5所示，进一步地，当所述三角形组件21为分体式时，所述三角形组件21包括对称设置且安装在一起的两个三角形子单元210，所述三角形子单元210包括第一安装部211和第一连接部212，其中，所述第一安装部211为直角三角形，所述第一连接部212位于所述第一安装部211的一条直角边上，所述第一安装部211的斜边的表面形成所述箱型围檩梁10的安装面，所述第一连接部212则与基坑的内侧壁相连接。

此外，三角形子单元210还设置有拱形结构2100，如此设置，目的是保证围檩上的轴力的传力效果。同时，两个三角形子单元210在装配在一起时，二者的拱形结构2100中还设置有楔形块2101，该楔形块2101作用是在完成钢绞线施工之后，楔入增加三角形组件21的整体刚度。

如图6所示，所述三角形组件21为整体式时，所述三角形组件21包括第二安装部213和第二连接部214，其中，所述第二安装部213为直角三角形，所述第二连接部214位于所述第二安装部213的斜边上，所述第二安装部213的直角边的表面形成所述箱型围檩梁10的安装面，所述第二连接部214则与基坑的内侧壁相连接。

如图7所示，所述箱型围檩梁10通过所述锯齿形组件22实现在所述角撑位置和对撑位置的安装连接。其中，所述锯齿形组件22的材质为Q420，厚度为400mm。

具体地，所述锯齿形组件22上布置多组螺栓孔，每组螺栓孔可以与一根型钢件连接。所述锯齿形组件22包括第三安装部221和第三连接部222，其中，所述第三安装部221为T形，T形第三安装部221的竖直部分位于所述第三连接部222上，T形第三安装部221的水平部分的端面形成所述箱型围檩梁10的安装面。同时，所述端面上设置有若干间隔分布的三角形锯齿223。

如图8、9所示，为应用锯齿形组件22在角撑位置和对称位置时，箱型围檩梁10与锯齿形组件22的连接关系示意图。

如图10、11所示，进一步地，当所述锯齿形组件22与箱型围檩梁10可采用先张拉式或后张拉式。其中，先张拉式内置预应力钢绞线的箱型围檩梁包括三个部分：内置已经张拉的预应力钢绞线的箱形梁、型钢梁以及未内置钢绞线的箱型梁。

内置已经张拉的预应力钢绞线的箱形梁包括：箱型梁、预应力钢绞线、锚盘a辅助件b，其中，有两个或四个空腔可以穿越钢绞线。同时，内置已经张拉的预应力钢绞线的箱形梁与型钢梁以及未内置钢绞线的箱型梁为对称结构。

如图12所示，所述第二连接组件30为长方形组件31，所述箱型围檩梁10通过所述长方形组件31实现在所述对撑位置的安装连接。其中，所述长方形组件31可以为分体式或整体式。所述长方形组件31的材质为Q425，厚度为400mm。此外，所述长方形组件31布置有多组螺栓孔，每组螺栓孔可以与一根直线型型钢件连接。

如图13所示，进一步地，当所述长方形组件31为分体式时，所述长方形组件包括对称设置且安装在一起的两个第一长方形子单元310，所述第一长方形子单元310包括第一子单元本体311、自所述第一子单元本体311一侧延伸而出的第一延伸臂312和第二延伸臂313以及自所述第一子单元本体310另一侧延伸而出的第三延伸臂314。

如图14所示，可替代地，在另一实施方式中，所述长方形组件31为分体式时，所述长方形组件31包括对称设置且安装在一起的两个第二长方形子单元310'，所述第二长方形子单元310'包括第二子单元本体311'、自所述第二子单元本体311'一侧延伸而出的第四延伸臂312'和第五延伸臂313'。

如图15所示，当所述长方形组件31为整体式时，所述长方形组件31为整体式时，所述长方形组件31包括长方形本体320以及自所述长方形本体320的两侧对称延伸而出的第六延伸臂321和第七延伸臂322。

如图16、17所示，所述第三连接组件为对撑八字支撑连接件41，所述箱型围檩梁10通过所述对撑八字支撑连接件41实现在所述对撑位置和八字支撑位置的安装连接。其中，所述对撑八字支撑连接件41上布置多组螺栓孔，每组螺栓孔可以与一根直线型型钢件连接。根据需要，所述对撑八字支撑连接件41可以为分体式或整体式。此外，所述对撑八字支撑连接件41的材质为Q425，厚度为400mm。

具体地，当所述对撑八字支撑连接件41为分体式时，所述对撑八字支撑连接件41包括位于两端的所述锯齿形组件22以及位于两端的所述三角形组件21之间的辅助连接组件42，所述辅助连接组件42包括：与两端的所述三角形组件21相连接的第一连接件421、位于所述第一连接件421之间的第二连接件422以及位于所述第一连接件421和第二连接件422两侧的第三连接件423。

如图18、19所示，本实用新型可在基坑中实现大跨度结构。具体地，所述大跨度结构具有由所述箱型围檩梁形成的多组八字撑1和对撑2，所述多组八字撑1和对撑2相应地通过三角形组件、长方形组件、对撑八字支撑连接件实现连接。从而，相邻的对称结构具有较大的跨度，所述跨度可以为10m/15m/20m/25m/30m/35m等。

下面结合实施例，对本实用新型的箱型式平衡梁基坑支撑系统的施工方法进行进一步地说明。本实用新型的箱型式平衡梁基坑支撑系统施工时，按照先先布置角撑、对撑、再布置箱型梁的原则进行施工。

所述施工方法包括如下步骤：

S1、确定基坑边界线；

在确定基坑边界线时，应使基坑边界线尽量接近长方形，确定基坑的短边、长边；在非规则部分可以应用混凝土支撑。

S2、布置角撑；

布置角撑时，采取基坑短边中点原则以及对称原则(左侧区域角撑右侧与区域角撑对称)。具体地，在短边中点位置设置第一角撑支撑点，第一角撑与围檩成45度角；与此同时，第一角撑在基坑长边的支撑点也得到确定；而且控制第一角撑与第二角撑的水平间距为一跨围檩梁的距离。

S3、布置对撑和八字撑；

如图20、21所示，完成布置角撑之后，在剩下的基坑长边位置布置对撑+八字撑，其中，对撑间距应该控制在能布置预制箱型围檩梁。可替代地，布置对撑和八字撑时，也可采用在剩下的基坑长边位置布置长方形组件+箱型围檩梁的结构。

如图22所示，对撑也可被设置为交叉式，此时，在布置角撑时，应当在基坑的长边和短边均预留对称布置位置。优选地，布置对撑时，采用对撑+八字撑的结构形式，交叉的对称形成一“井”字形结构。

如图23所示，此外，根据需要，布置对撑时也可采用混凝土支撑+型钢支撑的结构形式。

S4、在角撑或者对撑之间设置预制箱型围檩梁。

本实用新型的箱型式平衡梁基坑支撑系统还应当进行验算。具体地，所述箱型围檩梁应当满足强度验算、位移控制(挠度)验算。

(1)、强度验算。所述强度验算的公式为：

其中，轴心压力N是围檩轴力，是经过角撑围檩传递过来的侧土压力；A是围檩梁的截面积；M_y是弱轴的最大弯矩；M_y是围檩梁的截面模量；[σ]是材料所允许的强度。

围檩轴力计算为：

其中，q为基坑围檩上所需要的支撑抗力：L_CB是该跨围檩梁所对应的侧土压力的宽度；

弱轴的最大弯矩为：

其中，q'＝ρg；ρ为型钢每米的质量；L_WLL是围檩梁的长度。

(2)、位移控制(挠度)验算。所述位移控制(挠度)验算的公式为：

其中，f是围檩梁的最大挠度；N_YYL是围檩梁上钢绞线所施加的预应力；e是钢绞线到围檩梁轴线的间距；E是围檩梁材料钢的弹性模量；

I是围檩梁的截面模量；f₀是国家基坑规范所允许的位移范围。

进一步地，在计算基坑的支撑抗力时一般取刚度为25-35MN/m²；角撑对撑的组合数量应该根据角撑/对撑所需要的刚度、角撑/对撑的强度以及角撑/对撑稳定性计算得到。其中，进行强度验算与稳定性验算，分析对象为立柱桩之间的支撑段。

(3)、刚度验算。刚度计算公式为：

角撑：

对撑：

其中，A_JC为角撑截面面积；A_DC为对撑截面面积。

(4)、强度验算。强度验算应该符合以下公式：

其中，轴心压力是：N＝qL_z；L_z为立柱桩之间的段的长度，在计算角撑时L_z＝L₆、在计算对撑时L_z＝L₇。

弱轴的最大弯矩是：对撑的截面积是A；弱轴的截面模量分别是W_y；弱轴轴心受压的杆件稳定系数是γ_y＝1.05。所以，

(5)、强度验算。

稳定性验算应该符合以下公式

的计算过程如下：

回转半径：长细比：计算得到

查询GB50017-2003钢结构设计规范附录C可以得到等效弯矩系数β_ty是β_ty＝1；截面影响系数：η＝1；受弯构件整体稳定性系数所以：

综上所述，本实用新型提供一种组装式、可回收、智能化的箱型式平衡梁基坑支撑系统，其具有节能环保、显著提高施工速度、预留施工空间大、降低内支撑成本的优点。

具体地，本实用新型的箱型式平衡梁基坑支撑系统与现有技术相比：(1)使用的标准基本构件不同。(2)大跨度结构原理不同，箱型梁的抗弯截面模量大，内置钢绞线能够提供预应力，该力可以提供所需要的支撑抗力，以保证基坑边界的位移在规范之内(3-5cm)。(3)设计理念不同，以混凝土支撑的刚度设计；以对撑+角撑为骨干，以箱型梁为辅助。(4)去掉了因为弓形式大跨度结构所需要的立柱以及托梁，大量的减少了工程量，并且提供更多的施工空间。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。