一种新型可拆卸基坑支护体系及其施工安装方法与流程

本发明涉及基坑、边坡、路堤等岩土工程支护领域，特别涉及一种新型可拆卸基坑支护体系及其施工安装方法。

背景技术：

目前，针对基坑开挖工程，支护结构的形式主要分为两类：内支撑结构和拉锚结构。

内支撑结构是在基坑开挖的内部，在两侧基坑壁之间架设一道或多道钢管或混凝土的支撑结构，以防止基坑发生过大变形或坍塌。当基坑开挖面积较大时，支撑结构中部往往会架设立柱，以防止支撑结构长细比过大发生失稳破坏。然而，这种支护方式往往会占据基坑内部大量空间，妨碍基坑内部的正常出土；而且，当内部架设立柱过多时，拟建建筑物不得不预留较多的孔道，导致建筑物防水体系遭到破坏。

另一种支护型式为拉锚结构，即岩土体锚固技术。该技术是在需要加固的岩土体中通过钻孔或直接挤入锚固杆体(钢筋或钢绞线)，从而达到提高岩土体自身承载力，减小岩土体变形的目的。通常在变形要求严格、地质条件差的情况下，通过钻孔、注浆、张拉等工艺制作的预应力锚固技术可以满足要求。预应力锚杆可以预先对土体进行压缩，是一种主动支护结构。然而，锚固技术也存在一定的缺点，锚杆具有一定的嵌入深度，因此在基坑周边空间较为狭小时将无法使用；并且，当邻近结构施工产生扰动时，锚杆易发生破坏，减小其支护效果；当锚固技术应用在软土地层中，由于锚杆杆体与软土层间极限摩阻力较小，为获得更大的锚固力不得不将锚杆长度加长，最终导致成本增加。

国内有的技术中提到了“鱼腹梁结构”，该结构对基坑围檩结构施加预应力，从而对支挡结构提供约束，但这种结构的钢绞线加载方式将造成千斤顶施加非常大的拉力，将给施工带来一定的困难，并且存在较大的安全风险。由于张拉位置的原因，从而使得结构中钢绞线的实际受力不明确，并且在施工过程中无法确定预应力是否松弛。另外，该结构在后期补张拉预应力的时候较为不便，并且，在外漏钢筋腐蚀后将无法完成补张拉的施工。并且，该结构的局部将存在应力集中现象，容易造成应力腐蚀现象。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述现有技术中存在的问题，提供一种新型可拆卸基坑支护体系及其施工安装方法，通过不断调整预应力钢绞线的预加力大小，可实现对基坑侧壁支护结构提供一定的支撑力和反向作用力，达到控制基坑侧壁变形的目的。

本发明的技术方案是：一种新型可拆卸基坑支护体系，包括多个H型钢桩、横梁、中间荷载传递构件以及钢绞线，所述横梁安装于多个H型钢桩上，所述横梁两端设有钢绞线锁定装置，横梁上固定有中间荷载传递构件，所述钢绞线从中间荷载传递构件上设置的孔道穿过，钢绞线的两端分别固定于横梁两端的锁定装置上，锁定装置与横梁之间设有压力传感器，所述中间荷载传递构件上设有与钢绞线相连接的用于对钢绞线进行预应力加载的拉伸装置。

较佳地，所述孔道包括预留于中间荷载传递构件两侧的与中间荷载传递构件内部相通的导槽，所述中间荷载传递构件内设有用于穿过钢绞线的管状的钢绞线固定器，所述钢绞线固定器的两端分别位于中间荷载传递构件两侧的导槽中，所述导槽的槽边上设有沿导槽纵向的若干个螺栓孔，所述钢绞线固定器的一侧通过定位螺栓进行阻挡，钢绞线固定器的另一侧与拉杆固定连接，拉杆与设于中间荷载传递构件端部的液压千斤顶连接，其中中间荷载传递构件端部和液压千斤顶之间设有压力传感器；所述液压千斤顶连接有压力计。

较佳地，所述拉杆中部设置有引导盘，该引导盘与中间荷载传递构件的内壁之间留有间隙。

较佳地，所述荷载传递构件沿横梁方向设为多组；每组荷载传递构件的数量为2个且并排设置，且它们之间的间隔为3-6m。

较佳地，所述导槽包括两个并排相对平行设置的钢翼缘，所述螺栓孔沿钢翼缘的纵向等间距设置，所述定位螺栓穿入螺栓孔中来固定钢绞线固定器的位置。

较佳地，所述钢绞线锁定装置包括圆形托盘，圆形托盘上设有多个钢绞线孔，钢绞线穿过钢绞线孔，所述钢绞线孔内还夹紧有用于对钢绞线进行锁紧的夹片。

一种新型可拆卸基坑支护体系的施工安装方法，包括如下步骤：

(1)开挖基坑，当基坑开挖至指定标高后，通过焊接，将横梁与H型钢桩按设计要求固定在一起，随后通过螺栓将中间荷载传递构件与横梁固定在一起；

(2)将钢绞线按设计长度下料后，穿过两端钢绞线锁定装置与中间荷载传递构件的钢绞线固定器；

(3)在两端钢绞线锁定装置上安装夹片，并安装千斤顶准备张拉锁定；

(4)将钢绞线初步张拉锁定后，通过调整中间荷载传递构件中的钢绞线固定器，调整整个中间荷载传递构件中钢绞线的应力分布；利用千斤顶对钢绞线进行再次张拉，并利用压力传感器读出张拉力值；

(5)通过定位螺栓穿入螺栓孔来固定钢绞线固定器，完成可拆卸基坑支护体系的施工安装。

本发明的有益效果：本发明实施例中，提供一种新型可拆卸基坑支护体系及其施工安装方法，本发明可拆卸基坑支护体系的预应力支护结构的布置形状与均布梁受到的弯矩形状类似。通过液压千斤顶对每个加力点的钢绞线进行张拉，以此将钢绞线的预应力进行传递，对基坑的支挡结构提供作用力。该结构可减少支挡桩的数量，通过调节每个中间荷载传递构件的钢绞线固定器位置，保证预应力支护结构支撑力均匀。

钢绞线穿过中间荷载传递构件后，通过横梁上的锁定装置锁定。为实时监控钢绞线施加的预应力，保持各部分间的受力均匀，在钢绞线两端以及中间荷载传递构件上布设力传感器。钢绞线通过中间荷载传递构件中的钢绞线固定器，通过中间荷载传递构件上的钢绞线固定器可调整钢绞线的松紧程度，该钢绞线固定器可沿槽移动。

本发明施工工艺通过对钢绞线两端以及中间荷载传递构件进行施加预应力并进行监测，可实现施工过程中的信息化与可视化，并且可以反复调整与再加载。同时，可以保持该预应力支护结构保持在有效弹性工作段，最大限度的避免了基坑失稳。另外，本发明结构的跨度可以根据场地情况大范围的延伸，场地适应性高。与传统的鱼腹梁式支护结构相比，节省大量钢材与接头。

附图说明

图1为本发明施工工艺的流程图；

图2为本发明支护结构的主视图；

图3为图2中A-A剖面图；

图4为钢绞线锁定装置的放大剖面图；

图5为钢绞线锁定装置的放大水平截面图；

图6为图4中B-B剖面图；

图7为图4中C-C剖面图；

图8为中间荷载传递构件的透视图；

图9为中间荷载传递构件的俯视剖面图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图2、图3所示，本发明提供了一种新型可拆卸基坑支护体系及其施工安装方法，该可拆卸基坑支护体系包括多个H型钢桩10、横梁14、中间荷载传递构件30以及钢绞线50，所述横梁14安装于多个H型钢桩10上，H型钢桩10为基坑的支护结构，在基坑开挖前已插入土体内，不用与其他构件连接，起挡土作用，所述横梁14两端设有钢绞线锁定装置20，横梁上固定有中间荷载传递构件30，所述钢绞线50从中间荷载传递构件30上设置的孔道穿过，钢绞线50的两端分别固定于横梁14两端的锁定装置20上，锁定装置20与横梁14之间设有压力传感器，压力传感器在张拉的时候可以测出张拉力值，所述中间荷载传递构件30上设有与钢绞线50相连接的用于对钢绞线50进行预应力加载的拉伸装置。

进一步地，参见图8、图9，所述中间荷载传递构件30为内部中空的圆形或多边形的管状结构，所述孔道包括预留于中间荷载传递构件30两侧的与中间荷载传递构件30内部相通的导槽31，所述中间荷载传递构件30内设有用于穿过钢绞线50的管状的钢绞线固定器32，所述钢绞线固定器32的两端分别位于中间荷载传递构件30两侧的导槽31中，所述导槽31的槽边上设有沿导槽31纵向的若干个螺栓孔37，所述钢绞线固定器32的一侧通过定位螺栓进行阻挡，钢绞线固定器32的另一侧与拉杆41固定连接，拉杆41与设于中间荷载传递构件30端部的液压千斤顶40连接，其中中间荷载传递构件30端部和液压千斤顶40之间设有压力传感器，压力传感器在千斤顶张拉的时候可以测出张拉力值；所述液压千斤顶40连接有压力计42。

进一步地，所述拉杆41中部设置有引导盘43，该引导盘43与中间荷载传递构件30的内壁之间留有间隙。

进一步地，所述荷载传递构件30沿横梁14方向设为多组；每组荷载传递构件30的数量为2个且并排设置，且它们之间的间隔为3-6m。

进一步地，所述导槽31包括两个并排相对平行设置的钢翼缘36，所述螺栓孔37沿钢翼缘36的纵向等间距设置，所述定位螺栓38穿入螺栓孔37中来固定钢绞线固定器32的位置。

进一步地，参加图4、图5、图6以及图7，所述钢绞线锁定装置20包括圆形托盘，圆形托盘上设有多个钢绞线孔24，钢绞线50穿过钢绞线孔24，所述钢绞线孔24内还夹紧有用于对钢绞线50进行锁紧的夹片26。所述该锁定结构是一种楔形锚具，在张拉过程中，千斤顶将钢绞线向外张拉，同时将夹片压入钢绞线孔，从而挤紧钢绞线起到锁定作用。

综上，本发明的H型钢桩10用于安装预应力承载构件的横梁14，横梁14中包含安装在横梁两端的锁定装置20，中间荷载传递构件30。中间荷载传递构件中预留孔道使钢绞线50顺畅通过。将钢绞线50通过锁定装置20固定在支护结构上，在锁定装置20和中间荷载传递构件30处安装力传感器，用来控制各个位置处的锚索预应力值，通过中间荷载传递构件上的拉伸装置对钢绞线50进行加载。中间荷载传递构件30将钢绞线50构造成为梁体受到力矩的形状。通过荷载传递构件30可以增加或减小钢绞线50的预应力。其中荷载传递构件30的数量和间隔等根据支护结构支撑构件的数量来决定。中间荷载传递构件30为内部中空的圆形或多边形的管状结构，钢绞线通过传递构件30两侧预留导槽31穿过管体，导槽31用于调整钢绞线在中间传递构件30中的位置，以便于调整钢绞线50的预应力，钢绞线50需穿过内置于中间传递构件30中的钢绞线固定器32。在中间荷载传递构件的端部设置有液压千斤顶40，拉杆41穿过千斤顶用于施加张拉荷载，拉杆41与钢绞线固定器32为一体的。液压千斤顶40张拉钢绞线时，可以从压力计42中读得液压千斤顶压力值。拉杆41中设置有引导盘43，该引导盘与中间荷载传递构件30的内壁之间存在一定的空隙，以便于在移动时顺畅。导槽31是由两个钢翼缘36组成，钢翼缘36上有多个螺栓孔37以等间距规则排列，将定位螺栓38穿入螺栓孔37中来固定钢绞线固定器的位置。中间荷载传递构件30与钢绞线50之间形成的形状并不限于根据土压力与土压力作用在横梁14上的力矩形状。力矩形状为从横梁两端向中间凸起的凸抛物线形状，因此在每个支撑处设置中间荷载传递构件30，并且在中部的荷载传递构件30与横梁呈直角，两端的荷载传递构件30有倾角以完善受力体系。钢绞线50固定在横梁14的两端，在横梁14端部设置有钢绞线锁定装置，其中有多个钢绞线孔24，利用夹片26将钢绞线进行锁紧。一旦钢绞线被张拉锁定后，通过中间荷载传递构件30中的液压千斤顶40可局部调整钢绞线的预应力值，由于钢绞线与支护结构构件之间存在较大的摩擦力，所以不同的位置处的预应力并不相同。而通过液压千斤顶读数以及安装在液压千斤顶与中间荷载传递构件30之间的力传感器的读数来调整预应力大小，以便更加接近设计张拉值。

参见图1，本发明提供的新型可拆卸基坑支护体系的施工安装方法，包括如下步骤：

(1)开挖基坑，当基坑开挖至指定标高后，通过焊接，将横梁14与H型钢桩10按设计要求固定在一起，随后通过高强螺栓将中间荷载传递构件30与横梁14固定在一起；

(2)将钢绞线50按设计长度下料后，穿过两端钢绞线锁定装置20与中间荷载传递构件30的钢绞线固定器32；

(3)在两端钢绞线锁定装置20上安装夹片26，并安装千斤顶40准备张拉锁定；

(4)将钢绞线50初步张拉锁定后，通过调整中间荷载传递构件30中的钢绞线固定器32，调整整个中间荷载传递构件30中钢绞线的应力分布；利用千斤顶40对钢绞线50进行再次张拉，并利用压力传感器读出张拉力值；

(5)通过定位螺栓38穿入螺栓孔37来固定钢绞线固定器32，完成可拆卸基坑支护体系的施工安装。

因此，本发明实施例中，提供的一种新型可拆卸基坑支护体系其布置形状与均布梁受到的弯矩形状类似。通过液压千斤顶对每个加力点的钢绞线进行张拉，以此将钢绞线的预应力进行传递，对基坑的支挡结构提供作用力。该结构可减少支挡桩的数量，通过调节每个中间荷载传递构件的钢绞线固定器位置，保证预应力支护结构支撑力均匀。

钢绞线穿过中间荷载传递构件后，通过横梁上的锁定装置锁定。为实时监控钢绞线施加的预应力，保持各部分间的受力均匀，在钢绞线两端以及中间荷载传递构件上布设力传感器。钢绞线通过中间荷载传递构件中的钢绞线固定器，通过中间荷载传递构件上的钢绞线固定器可调整钢绞线的松紧程度，该钢绞线固定器可沿槽移动。

本发明施工工艺通过对钢绞线两端以及中间荷载传递构件进行施加预应力并进行监测，可实现施工过程中的信息化与可视化，并且可以反复调整与再加载。同时，可以保持该预应力支护结构保持在有效弹性工作段，最大限度的避免了基坑失稳。另外，本发明结构的跨度可以根据场地情况大范围的延伸，场地适应性高。与传统的鱼腹梁式支护结构相比，节省大量钢材与接头。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。