地下室支护结构的制作方法
本发明涉及一种支护结构，特别涉及一种地下室支护结构。
背景技术：
当地下室开挖较深时设置混凝土对撑来抵抗被动土压力，混凝土对撑过多设置不但会增加工程成本，而且不利于挖土，混凝土对撑所受到的水平轴力会很大，如何既减少混凝土对撑的轴力又能确保安全是工程人员面临的课题。但是，在确保安全前提下如何减少成本。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种地下室支护结构解决现有技术的不足。
本发明在地下室中部设置圆环支撑，圆环支撑面积为30～80m2，圆环支撑中心为地下室几何形状的形心处，圆环支撑高度为500～700mm，圆环支撑宽度为250～300mm。
地下室设置十字交叉对撑梁，十字交叉对撑梁的交叉点在地下室几何形状的形心处。十字交叉对撑梁高度为600～800mm，十字交叉对撑梁宽度为250～300mm。
圆环支撑与十字交叉对撑梁交叉部位设置钢格构柱，钢格构柱插入工程桩500～600mm，钢格构柱高出混凝土压顶梁顶面标高0.7～0.9m，钢格构柱上面设置预应力张拉墩。
地下室围护桩采用钻孔灌注桩；钻孔灌注桩外围设置水泥搅拌桩止水帷幕，水泥搅拌桩止水帷幕所采用的水泥搅拌桩直径为500mm，相邻水泥搅拌桩相互咬合300～400mm；钻孔灌注桩顶部设置混凝土压顶梁，混凝土压顶梁宽度为300mm，高度为500～600mm；当地下室开挖深度大于等于3.5m时，地下室中部设置混凝土腰梁，混凝土腰梁设置位置在竖向平面上与混凝土压顶梁是相同的，混凝土腰梁宽度为300mm，高度为500～600mm。
当地下室开挖深度小于等于3.5m时，竖向平面采用一排支护结构，在十字交叉对撑梁上部1/8跨度、1/4跨度、3/4跨度和7/8跨度部位设置钢悬索上拉结点，在十字交叉对撑梁下部3/8跨度、1/2跨度和5/8跨度部位设置钢悬索下拉结点，这里跨度是指十字交叉对撑梁与混凝土压顶梁交叉点和圆环支撑与十字交叉对撑梁交叉点之间的距离。钢悬索采用预应力张拉。
当地下室开挖深度大于3.5m时，竖向平面采用两排支护结构；第一排支护结构在十字交叉对撑梁上部1/8跨度、1/4跨度、3/4跨度和7/8跨度部位设置钢悬索上拉结点，在十字交叉对撑梁下部3/8跨度、1/2跨度和5/8跨度部位设置钢悬索下拉结点，四个角部设置混凝土现浇板，混凝土现浇板面积大于等于5m2，混凝土现浇板厚度为12～15mm，配筋采用直径为12～14mm；由于第一排支护结构的四个角部会出现应力集中，设置了混凝土现浇板可以有效的缓解这些部位的应力。第二排支护结构设置在开挖深度的1/2处，第二排支护结构在十字交叉对撑梁上部1/8跨度、1/4跨度、3/4跨度和7/8跨度部位设置钢悬索上拉结点，在十字交叉对撑梁下部3/8跨度、1/2跨度和5/8跨度部位设置钢悬索下拉结点，钢悬索采用预应力张拉；在圆环支撑与混凝土压顶梁之间设置钢管对撑。
当地下室开挖深度大于3.5m时，施工步骤包括：
(1)施工围护桩；
(2)围护桩顶部设置混凝土压顶梁；
(3)在设置钢格构柱的工程桩施工时，待工程桩混凝土未硬化时插入钢格构柱；
(4)浇筑第一排圆环支撑和第一排十字交叉对撑梁混凝土；
(5)浇筑第一排支护结构的混凝土现浇板；
(6)设置第一排支护结构的钢悬索拉结点；十字交叉对撑梁上部主钢筋焊接吊钩作为钢悬索上拉结点；钢悬索下拉结点设置如下：十字交叉对撑梁中设置斜向塑料小圆管，钢悬索在斜向塑料小圆管内，十字交叉对撑梁下部主钢筋焊接吊钩作为钢悬索下拉结点；
(7)对第一排支护结构的钢悬索进行预应力张拉；
张拉顺序采用如下：采用三次张拉，第一次张拉参数采用如下：先张拉圆环支撑范围内上拉结点的钢悬索，再张拉圆环支撑与混凝土压顶梁之间范围内上拉结点的钢悬索，然后张拉圆环支撑范围内下拉结点的钢悬索，最后张拉圆环支撑与混凝土压顶梁之间范围内下拉结点的钢悬索，张拉应力采用总张拉应力的30％。第二次张拉参数采用如下：先张拉圆环支撑范围内上拉结点的钢悬索，再张拉圆环支撑与混凝土压顶梁之间范围内上拉结点的钢悬索，然后张拉圆环支撑范围内下拉结点的钢悬索，最后张拉圆环支撑与混凝土压顶梁之间范围内下拉结点的钢悬索，张拉应力采用总张拉应力的60％。第三次张拉参数采用如下：先张拉圆环支撑范围内上拉结点的钢悬索，再张拉圆环支撑与混凝土压顶梁之间范围内上拉结点的钢悬索，然后张拉圆环支撑范围内下拉结点的钢悬索，最后张拉圆环支撑与混凝土压顶梁之间范围内下拉结点的钢悬索，张拉应力采用总张拉应力的100％。
对于不同土方开挖深度和不同跨度，采用不同的总张拉力，如表1所示，不同的开挖深度或者不同的跨度根据插值方式确定总张拉力。
表1不同情况下总张拉力
(8)开挖土方至第二排支护结构底标高以下2cm；
(9)浇筑混凝土腰梁；
(10)浇筑第二排圆环支撑和十字交叉对撑梁混凝土；
(11)设置第二排支护结构的钢管对撑；
(12)设置第二排支护结构的钢悬索拉结点；十字交叉对撑梁上部主钢筋焊接吊钩作为钢悬索上拉结点；钢悬索下拉结点设置如下：十字交叉对撑梁中设置斜向塑料小圆管，钢悬索在斜向塑料小圆管内，钢悬索下拉结点焊接在十字交叉对撑梁下部主钢筋；
(13)对第二排支护结构的钢悬索进行预应力张拉；第二排支护结构的钢悬索张拉参数与第一排支护结构的钢悬索张拉参数相同；
(14)开挖第二排圆环支撑与混凝土腰梁之间的土方至地下室底板底标高；保留第二排圆环支撑范围内土方以形成中心岛效应，有利于地下室稳定；
(15)浇筑第二排圆环支撑与混凝土腰梁之间的地下室底板及地下室侧壁；在圆环支撑部位的地下室底板设置钢板止水带；
(16)开挖第二排圆环支撑范围内土方至地下室底板底标高；
(17)浇筑第二排圆环支撑范围内地下室底板；
(18)先拆除第二排支护结构的钢悬索，再拆除第二排圆环支撑和十字交叉对撑梁混凝土；
(19)先拆除第一排支护结构的钢悬索，再拆除第一排圆环支撑和十字交叉对撑梁混凝土。
当地下室开挖深度小于等于3.5m时，施工步骤包括：
(1)施工围护桩；
(2)围护桩顶部设置混凝土压顶梁；
(3)在设置钢格构柱的工程桩施工时，待工程桩混凝土未硬化时插入钢格构柱；
(4)浇筑圆环支撑和十字交叉对撑梁混凝土；
(5)浇筑支护结构的混凝土现浇板；
(6)设置支护结构的钢悬索拉结点；十字交叉对撑梁上部主钢筋焊接吊钩作为钢悬索上拉结点；钢悬索下拉结点设置如下：十字交叉对撑梁中设置斜向塑料小圆管，钢悬索在斜向塑料小圆管内，十字交叉对撑梁下部主钢筋焊接吊钩作为钢悬索下拉结点；
(7)对支护结构的钢悬索进行预应力张拉；
张拉顺序采用如下：采用三次张拉，第一次张拉参数采用如下：先张拉圆环支撑范围内上拉结点的钢悬索，再张拉圆环支撑与混凝土压顶梁之间范围内上拉结点的钢悬索，然后张拉圆环支撑范围内下拉结点的钢悬索，最后张拉圆环支撑与混凝土压顶梁之间范围内下拉结点的钢悬索，张拉应力采用总张拉应力的30％。第二次张拉参数采用如下：先张拉圆环支撑范围内上拉结点的钢悬索，再张拉圆环支撑与混凝土压顶梁之间范围内上拉结点的钢悬索，然后张拉圆环支撑范围内下拉结点的钢悬索，最后张拉圆环支撑与混凝土压顶梁之间范围内下拉结点的钢悬索，张拉应力采用总张拉应力的60％。第三次张拉参数采用如下：先张拉圆环支撑范围内上拉结点的钢悬索，再张拉圆环支撑与混凝土压顶梁之间范围内上拉结点的钢悬索，然后张拉圆环支撑范围内下拉结点的钢悬索，最后张拉圆环支撑与混凝土压顶梁之间范围内下拉结点的钢悬索，张拉应力采用总张拉应力的100％。
(8)开挖圆环支撑与混凝土压顶梁之间的土方至地下室底板底标高；保留圆环支撑范围内土方以形成中心岛效应；
(9)浇筑圆环支撑与混凝土压顶梁之间的地下室底板及地下室侧壁；在圆环支撑部位的地下室底板设置钢板止水带；
(10)开挖圆环支撑范围内土方至地下室底板底标高；
(11)浇筑圆环支撑范围内地下室底板；
(12)先拆除支护结构的钢悬索，再拆除圆环支撑和十字交叉对撑梁混凝土。
本发明具有施工安全可靠、成本低的优点。
附图说明
图1、一排支护结构立面示意图，图2、二排支护结构立面示意图，图3、一排支护结构平面示意图，图4、二排支护结构平面示意图，图5、十字交叉对撑梁弯矩包络图。
各附图中：1、混凝土压顶梁，2、十字交叉对撑梁，3、钢格构柱，4、混凝土现浇板，5、混凝土腰梁，6、钢管对撑，7、钢悬索，8、预应力张拉墩。
具体实施方式
实施例一
本实施例在地下室中部设置圆环支撑，圆环支撑面积为50m2，圆环支撑中心为地下室几何形状的形心处，圆环支撑高度为600mm，圆环支撑宽度为300mm。
地下室设置十字交叉对撑梁2，十字交叉对撑梁2的交叉点在地下室几何形状的形心处。十字交叉对撑梁2高度为700mm，十字交叉对撑梁2宽度为300mm。
圆环支撑与十字交叉对撑梁2交叉部位设置钢格构柱3，钢格构柱3插入工程桩600mm，钢格构柱3高出混凝土压顶梁1顶面标高0.8m，钢格构柱3上面设置预应力张拉墩8。
地下室围护桩采用钻孔灌注桩；钻孔灌注桩外围设置水泥搅拌桩止水帷幕，水泥搅拌桩止水帷幕所采用的水泥搅拌桩直径为500mm，相邻水泥搅拌桩相互咬合350mm；钻孔灌注桩顶部设置混凝土压顶梁1，混凝土压顶梁1宽度为300mm，高度为600mm。
地下室开挖深度为3m，竖向平面采用一排支护结构，在十字交叉对撑梁2上部1/8跨度、1/4跨度、3/4跨度和7/8跨度部位设置钢悬索7上拉结点，在十字交叉对撑梁2下部3/8跨度、1/2跨度和5/8跨度部位设置钢悬索7下拉结点，钢悬索7拉结点设置位置是根据弯矩包络图而获得的，在这些位置进行预应力拉结会使十字交叉对撑梁2弯矩包络图更加合理；通过钢悬索7的预应力拉结使十字交叉对撑梁2轴力转换为拉力传递给钢格构柱3。钢悬索7采用预应力张拉。四个角部设置混凝土现浇板4，混凝土现浇板4面积为8m2，混凝土现浇板4厚度为12～15mm，配筋采用直径为12～14mm。
施工步骤包括：
(1)施工围护桩；
(2)围护桩顶部设置混凝土压顶梁1；
(3)在设置钢格构柱3的工程桩施工时，待工程桩混凝土未硬化时插入钢格构柱3；
(4)浇筑圆环支撑和十字交叉对撑梁2混凝土；
(5)浇筑支护结构的混凝土现浇板4；
(6)设置支护结构的钢悬索7拉结点；十字交叉对撑梁2上部主钢筋焊接吊钩作为钢悬索7上拉结点；钢悬索7下拉结点设置如下：十字交叉对撑梁2中设置斜向塑料小圆管，钢悬索7在斜向塑料小圆管内，十字交叉对撑梁2下部主钢筋焊接吊钩作为钢悬索7下拉结点；
(7)对支护结构的钢悬索7进行预应力张拉；
张拉顺序采用如下：采用三次张拉，第一次张拉参数采用如下：先张拉圆环支撑范围内上拉结点的钢悬索7，再张拉圆环支撑与混凝土压顶梁1之间范围内上拉结点的钢悬索7，然后张拉圆环支撑范围内下拉结点的钢悬索7，最后张拉圆环支撑与混凝土压顶梁1之间范围内下拉结点的钢悬索7，张拉应力采用总张拉应力的30％。第二次张拉参数采用如下：先张拉圆环支撑范围内上拉结点的钢悬索7，再张拉圆环支撑与混凝土压顶梁1之间范围内上拉结点的钢悬索7，然后张拉圆环支撑范围内下拉结点的钢悬索7，最后张拉圆环支撑与混凝土压顶梁1之间范围内下拉结点的钢悬索7，张拉应力采用总张拉应力的60％。第三次张拉参数采用如下：先张拉圆环支撑范围内上拉结点的钢悬索7，再张拉圆环支撑与混凝土压顶梁1之间范围内上拉结点的钢悬索7，然后张拉圆环支撑范围内下拉结点的钢悬索7，最后张拉圆环支撑与混凝土压顶梁1之间范围内下拉结点的钢悬索7，张拉应力采用总张拉应力的100％。总张拉力采用1.417mpa。
(8)开挖圆环支撑与混凝土压顶梁1之间的土方至地下室底板底标高；保留圆环支撑范围内土方以形成中心岛效应；
(9)浇筑圆环支撑与混凝土压顶梁1之间的地下室底板及地下室侧壁；在圆环支撑部位的地下室底板设置钢板止水带；
(10)开挖圆环支撑范围内土方至地下室底板底标高；
(11)浇筑圆环支撑范围内地下室底板；
(12)先拆除支护结构的钢悬索7，再拆除圆环支撑和十字交叉对撑梁2混凝土。
实施例二
本实施例在地下室中部设置圆环支撑，圆环支撑面积为50m2，圆环支撑中心为地下室几何形状的形心处，圆环支撑高度为600mm，圆环支撑宽度为300mm。
地下室设置十字交叉对撑梁2，十字交叉对撑梁2的交叉点在地下室几何形状的形心处。十字交叉对撑梁2高度为700mm，十字交叉对撑梁2宽度为300mm。
圆环支撑与十字交叉对撑梁2交叉部位设置钢格构柱3，钢格构柱3插入工程桩600mm，钢格构柱3高出混凝土压顶梁1顶面标高0.8m，钢格构柱3上面设置预应力张拉墩8。
地下室围护桩采用钻孔灌注桩；钻孔灌注桩外围设置水泥搅拌桩止水帷幕，水泥搅拌桩止水帷幕所采用的水泥搅拌桩直径为500mm，相邻水泥搅拌桩相互咬合350mm；钻孔灌注桩顶部设置混凝土压顶梁1，混凝土压顶梁1宽度为300mm，高度为600mm；当地下室开挖深度大于等于3.5m时，地下室中部设置混凝土腰梁5，混凝土腰梁5设置位置在竖向平面上与混凝土压顶梁1是相同的，混凝土腰梁5宽度为300mm，高度为600mm。
地下室开挖深度为4.8m时，竖向平面采用两排支护结构；第一排支护结构在十字交叉对撑梁2上部1/8跨度、1/4跨度、3/4跨度和7/8跨度部位设置钢悬索7上拉结点，在十字交叉对撑梁2下部3/8跨度、1/2跨度和5/8跨度部位设置钢悬索7下拉结点，四个角部设置混凝土现浇板4，混凝土现浇板4面积为8m2，混凝土现浇板4厚度为12～15mm，配筋采用直径为12～14mm。第二排支护结构设置在开挖深度的1/2处，第二排支护结构在十字交叉对撑梁2上部1/8跨度、1/4跨度、3/4跨度和7/8跨度部位设置钢悬索7上拉结点，在十字交叉对撑梁2下部3/8跨度、1/2跨度和5/8跨度部位设置钢悬索7下拉结点，钢悬索7采用预应力张拉。在圆环支撑与混凝土压顶梁1之间设置钢管对撑6。
施工步骤包括：
(1)施工围护桩；
(2)围护桩顶部设置混凝土压顶梁1；
(3)在设置钢格构柱3的工程桩施工时，待工程桩混凝土未硬化时插入钢格构柱3；
(4)浇筑第一排圆环支撑和第一排十字交叉对撑梁2混凝土；
(5)浇筑第一排支护结构的混凝土现浇板4；
(6)设置第一排支护结构的钢悬索7拉结点；十字交叉对撑梁2上部主钢筋焊接吊钩作为钢悬索7上拉结点；钢悬索7下拉结点设置如下：十字交叉对撑梁2中设置斜向塑料小圆管，钢悬索7在斜向塑料小圆管内，十字交叉对撑梁2下部主钢筋焊接吊钩作为钢悬索7下拉结点；
(7)对第一排支护结构的钢悬索7进行预应力张拉；
张拉顺序采用如下：采用三次张拉，第一次张拉参数采用如下：先张拉圆环支撑范围内上拉结点的钢悬索7，再张拉圆环支撑与混凝土压顶梁1之间范围内上拉结点的钢悬索7，然后张拉圆环支撑范围内下拉结点的钢悬索7，最后张拉圆环支撑与混凝土压顶梁1之间范围内下拉结点的钢悬索7，张拉应力采用总张拉应力的30％。第二次张拉参数采用如下：先张拉圆环支撑范围内上拉结点的钢悬索7，再张拉圆环支撑与混凝土压顶梁1之间范围内上拉结点的钢悬索7，然后张拉圆环支撑范围内下拉结点的钢悬索7，最后张拉圆环支撑与混凝土压顶梁1之间范围内下拉结点的钢悬索7，张拉应力采用总张拉应力的60％。第三次张拉参数采用如下：先张拉圆环支撑范围内上拉结点的钢悬索7，再张拉圆环支撑与混凝土压顶梁1之间范围内上拉结点的钢悬索7，然后张拉圆环支撑范围内下拉结点的钢悬索7，最后张拉圆环支撑与混凝土压顶梁1之间范围内下拉结点的钢悬索7，张拉应力采用总张拉应力的100％。总张拉力采用0.907mpa。
(8)开挖土方至第二排支护结构底标高以下2cm；
(9)浇筑混凝土腰梁5；
(10)浇筑第二排圆环支撑和十字交叉对撑梁2混凝土；
(11)设置第二排支护结构的钢管对撑6；
(12)设置第二排支护结构的钢悬索7拉结点；十字交叉对撑梁2上部主钢筋焊接吊钩作为钢悬索7上拉结点；钢悬索7下拉结点设置如下：十字交叉对撑梁2中设置斜向塑料小圆管，钢悬索7在斜向塑料小圆管内，钢悬索7下拉结点焊接在十字交叉对撑梁2下部主钢筋；
(13)对第二排支护结构的钢悬索7进行预应力张拉；第二排支护结构的钢悬索7张拉参数与第一排支护结构的钢悬索7张拉参数相同；
(14)开挖第二排圆环支撑与混凝土腰梁5之间的土方至地下室底板底标高；保留第二排圆环支撑范围内土方以形成中心岛效应，有利于地下室稳定；
(15)浇筑第二排圆环支撑与混凝土腰梁5之间的地下室底板及地下室侧壁；在圆环支撑部位的地下室底板设置钢板止水带；
(16)开挖第二排圆环支撑范围内土方至地下室底板底标高；
(17)浇筑第二排圆环支撑范围内地下室底板；
(18)先拆除第二排支护结构的钢悬索7，再拆除第二排圆环支撑和十字交叉对撑梁2混凝土；
(19)先拆除第一排支护结构的钢悬索7，再拆除第一排圆环支撑和十字交叉对撑梁2混凝土。
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