基坑支护结构的制作方法

本实用新型属于土木工程技术领域，具体涉及一种基坑支护结构。

背景技术：

基坑支护，是为了保证地下结构施工以及周边环境安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。目前常采用的支护结构包括地下连续墙、排桩、钢板桩、土钉墙、自然放坡等。其中，地下连续墙、排桩、土钉墙等支护形式，虽然支护可靠性较好，但其在施工完成后，仍有部分构件残留在地下，会对地下环境造成影响。钢板桩虽然具有可重复利用的优点，但其刚度较小，不适用于土质环境较差的基坑支护中，且其在施工过程中部分构件需要焊接，会造成钢板桩非正常的报废，造成建筑资源浪费。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的基坑支护结构的材料利用率低的缺陷。

鉴于此，本实用新型提供一种基坑支护结构，包括：相对设置的钢板桩，以及固定在所述钢板桩之间的支护件；

所述支护件为拼接结构且长度可调。

可选地，所述支护件包括：

第一腰梁和第二腰梁，分别垂直固定在两个所述钢板桩上的，所述钢板桩与连接桁架杆的槽位一体成型，所述钢板桩包括承台板；

内支撑结构，一端与所述第二腰梁固定连接；

长度控制装置，一端与所述内支撑结构的另一端固定连接，另一端与所述第一腰梁固定连接，所述长度控制装置的长度可调。

可选地，所述第一腰梁以及所述第二腰梁为梁式结构，其形状与所述承台板对应设置；

所述第二腰梁的中间设置有与所述内支撑结构的端部相匹配的挂槽；

所述挂槽内设置有加劲肋，用于约束所述内支撑结构的水平位移。

可选地，所述内支撑结构，包括：

第一端部，与所述长度控制装置连接；

第二端部，与所述第二腰梁的挂槽连接；所述第二端部为挂钩结构，在所述挂钩结构的外侧设置有凹凸纹路；

连接杆，所述第一端部以及所述第二端部分别设置在所述连接杆两端；所述连接杆的长度可调。

可选地，所述长度控制装置，包括：

主体，传动齿轮组，增力循环液压装置，第一端头以第二端头；

所述传动齿轮组以及所述增力循环液压装置设置在所述主体的腔体内；

沿所述主体的长度方向上，所述第一端头以及所述第二端头分别设置在所述主体的两侧；

所述第一端头与所述第一腰梁的挂槽连接；

所述第二端头与所述第一端部连接。

可选地，所述传动齿轮组包括：

动力齿轮；

转向齿轮，其齿口与所述动力齿轮的齿口相匹配；

传动杆，轴向转动齿轮，动力过度齿轮；

动力传递齿轮，与所述动力过度齿轮连接；

液压加载齿轮，其齿口与液压动力齿轮杆的齿口相匹配；

平面过度齿轮；液压杆归位动力齿轮；

液压杆归位齿轮，其齿口与所述液压动力齿轮杆的齿口相匹配。

可选地，所述增力循环液压装置，包括：

动力活塞，单向流动阀，液压储存仓，液压仓推进阀，液压阀归位弹簧，液压密封阀，液压动力仓，液压动力活塞，液压回流线以及液压断路阀。

可选地，所述第一端头包括面板，所述面板与所述液压动力活塞连接，所述面板表面设置有若干螺栓孔。

可选地，还包括中央控制系统以及应急系统；

所述中央控制系统，用于对控制所述支护件；

所述应急系统，用于对监测所述支护件的工作状态，并反馈给所述中央控制系统。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型中通过设置长度可调的支护件，使得该支护件能够自动对其自身的轴力进行控制，也可以根据基坑的变形，实现该基坑支护结构的位移控制，具有较高的应用范围；此外，拼接结构的支护件，能够避免在施工过程中的焊接工艺，施工工艺简单，材料利用率高。

2.本实用新型中设置有中央控制系统以及应急系统，其中，中央控制系统实现对支护件长度的控制，应急系统用于反馈该支护件的运行状态，以保证该基坑支护结构的可靠性。

3.本实用新型提供的施工方法，在施工过程中无任何焊接施工，仅需进行拼装和参数输入即可对整个基坑的变形、受力大小进行控制，具有施工操作简单，施工速度快，支护刚度大，支护抗倾覆能力强，以及可靠性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例中基坑支护结构的一个具体示意的剖面图；

图2为本实用新型实施例中钢板桩的一个具体示意的结构图；

图3为本实用新型实施例中腰梁的一个具体示意的结构图；

图4为本实用新型实施例中内支撑结构的一个具体示意的结构图；

图5为本实用新型实施例中第一端部的一个具体示意的结构图；

图6为本实用新型实施例中长度控制装置的一个具体示意的结构图；

图7为本实用新型实施例中传动齿轮组的一个具体示意的结构图；

图8为本实用新型实施例中传动齿轮组的一个具体示意的立体图；

图9为本实用新型实施例中液压增力装置的一个具体示意的结构图；

图10为本实用新型实施例中第一端头的一个具体示意的结构图；

附图标记：10-钢板桩；20-支护件；21-第一腰梁；211-承台板；212-加劲肋；22-第二腰梁；23-内支撑结构；231-第一端部；232-第二端部；233-连接杆；24-长度控制装置；241-主体；242-传动齿轮组；24210-动力齿轮；24211-转向齿轮；24212-传动杆；24213-轴向转动齿轮；24214-动力过度齿轮；24215-动力传递齿轮；24216-液压加载齿轮；24217-液压动力齿轮杆；24218-平面过度齿轮；24219-液压杆归位动力齿轮；24220-液压杆归位齿轮；24221-中心轴；243-增力循环液压装置；24310-动力活塞；24311-单向流动阀；24312-液压储存仓；24313-液压仓推进阀；24314-液压阀归位弹簧；24315-液压密封阀；24316-液压动力仓；24317-液压动力活塞；24318-液压回流线；24319-液压断路阀；244-第一端头；245-第二端头；30-中央控制系统；40-应急系统。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实施例提供一种基坑支护结构，如图1所示，包括相对设置的钢板桩10，以及固定在钢板桩10之间的支护件20。其中，支护件20为拼接结构且长度可调。

本实用新型实施例中通过设置长度可调的支护件20，使得该支护件20能够自动对其自身的轴力进行控制，也可以根据基坑的变形，实现该基坑支护结构的位移控制，具有较高的应用范围；此外，拼接结构的支护件20，能够避免在施工过程中的焊接工艺，施工工艺简单，材料利用率高。

如图1以及图2所示，钢板桩10与连接桁架杆的槽位一体成型，其具有可以安装腰梁的承台板211。其中，支护件20包括分别垂直固定在两个钢板桩10上的第一腰梁21和第二腰梁22；内支撑结构23，一端与第二腰梁22固定连接，另一端与长度控制装置24的一端固定连接；长度控制装置24的另一端与第一腰梁21固定连接。

其中，如图3所示，第一腰梁21以及第二腰梁22为梁式结构，其形状大小与承台板211之间的间距相适应。例如，第一腰梁21以及第二腰梁22可以为H型钢，箱型钢以及槽钢等可以提供侧向刚度的其他梁式结构。在第二腰梁22的中间设置有与内支撑结构23的端部相匹配的挂槽，在挂槽内可以设置有约束水平位移的加劲肋212。

如图4所示，内支撑结构23包括：与长度控制装置24连接的第一端部231，与第二腰梁22的挂槽连接的第二端部232，以及用于连接第一端部231以及第二端部232的连接杆233。其中，第二端部232为挂钩结构，在挂钩结构的外侧设置有凹凸纹路，可以嵌入加劲肋，以限制其水平位移。其中，连接杆233的长度可调。第一端部231与长度控制装置24的第二端头245连接，其连接方式可以为螺栓连接等可重复连接的形式。如图5所示，第一端部231的表面具有一定分布规律螺栓孔。

如图6所示，长度控制装置24，包括主体241，传动齿轮组242，增力循环液压装置243，第一端头244以及第二端头245。传动齿轮组242以及增力循环液压装置243设置在主体241的腔体内。在沿主体241的长度方向上，第一端头244以及第二端头245分别设置在主体241的两侧。其中，第一端头244与第一腰梁21的挂槽连接。

如图7所示，传动齿轮组242，包括动力齿轮24210；转向齿轮24211，具有与动力齿轮24210相适应的齿口，以实现弯矩力方向的调整；传动杆24212；轴向转动齿轮24213；动力过度齿轮24214；动力传递齿轮24215，与动力过度齿轮24214可靠连接；液压加载齿轮24216，与液压动力齿轮杆24217的齿口相适应，并与液压杆归位齿轮24220有效工作面积相适应；平面过度齿轮24218；液压杆归位动力齿轮24219；液压杆归位齿轮24220，应与液压动力齿轮杆24217的齿口相适应，并与液压动力齿轮杆24217有效工作面积相适应；液压动力齿轮杆24217，其内部具有限制水平位移的装置，以保证仅可以做单向往复运动。该传动齿轮组242包括但不仅限于上述齿轮组组合形式，还包括任何可以将扭矩转化为可以使液压动力齿轮杆24217轴向往复运动的齿轮组组合形式。其中，动力过度齿轮24214，液压加载齿轮24216，液压动力齿轮杆24217，平面过度齿轮24218以及液压杆归位齿轮24220的中心轴24221重合。此外，如图7所示，液压动力齿轮杆24217内部的条形框为限位装置，用于对动力活塞24310进行限位。其中,图8示出了传动齿轮组242的立体图。

如图9所示，增力循环液压装置243，包括动力活塞24310；单向流动阀24311，包括所有可以使液体单向流动的阀门构件；液压储存仓24312；液压仓推进阀24313，保证液体流出后液压储存舱压力平衡；液压阀归位弹簧24314，包括所有弹性构件；液压密封阀24315，包括所有可以使液体单向流动的阀门构件；液压动力仓24316，用以储存高压液体；液压动力活塞24317，可以提供液压力；液压回流线24318，包括一切可以承受高压的管线；液压断路阀24319，可以对液压回流线24318的通断进行控制和液体压力进行反馈。

如图10所示，第一端头244包括面板，该面板与液压动力活塞24217连接，面板表面具有一定分布规律的螺栓孔；第二端头245与第一腰梁21的挂槽相连接的端部，具有挂钩的形式，且在挂钩外侧具有凹凸的纹路，可以嵌入加劲肋，以限制其水平位移。

如图6所示，该基坑支护装置具有与长度控制装置相适应的中央控制系统30及在紧急情况下对长度控制装置24实施紧急制动的应急系统40。其中，中央控制系统30包括控制系统、电源系统以及动力系统。中央控制系统30的特征为控制系统可以依据设计要求，通过传动齿轮组242对轴向的应力和应变进行控制，并以液晶屏幕的方式显示；电源系统具有双电路，以保证在电源更换过程中装置仍可以运行；动力系统具有可以提供扭转力的作用，带动驱动杆。紧急制动的应急系统40具有工作状态反馈仪器，且与第二端头245可靠连接，包括加速度传感器等任何可以对第二端头245出现异常进行反馈的仪器；具有对中央控制器工作状态进行反馈的仪器，包括电源反馈、中央处理器正常运行反馈等。通过反馈，以实现装置在异常情况下自动锁死，保证该基坑支护结构的稳定性。

本实用新型实施例还提供了一种基坑支护结构的施工方法，包括如下步骤：

S1，根据地质勘探资料对支护主体结构进行设计；

S2，先打入钢板桩10，后打入连接桁架杆，完成钢板桩10的拼接；

S3，开挖至第一层支撑设置深度，完成腰梁、内支撑结构23、中央控制系统30、应急系统40及具有增力功能的长度控制装置的安装；

S4，按照设计要求在中央控制系统和应急系统40中输入对应参数；

S5，重复上述步骤，直至开挖至坑底。

作为本实施例的一种具体实施方式，具体包括：

1)根据地质勘探报告提供的土层参数，结合基坑深度，考虑降水等多种因素的影响，确定钢板桩10、支撑腰梁、内支撑结构23及具有增力功能的长度控制装置24的参数。实施例中，传动齿轮组242动力齿轮24210齿数Z1＝20、模数m1＝2.5，转向齿轮24211齿数Z2＝60、模数m2＝2.5，传动比i1＝3；轴向转动齿轮24213齿数Z1＝2、模数m1＝3,动力过度齿轮24214齿数Z2＝100、模数m2＝3，传动比i2＝50；动力传递齿轮24215、平面过度齿轮24218和液压杆归位动力齿轮24219齿数Z均为32，模数m均为7；液压动力齿轮杆24218齿数Z＝32，模数m＝4；液压加载齿轮24216、液压杆归位齿轮24220齿数Z均为96(取32齿)，模数m均为4。传动比i12＝i1xi2＝150。中央可以输出的扭矩假设为8N·m，则动力过度齿轮24214获得扭矩T2＝8×150＝1200N·m，传递到液压杆归位齿轮24220获得扭矩T2，液压动力齿轮杆24217获得轴向力动力活塞24310直径d为60mm，液压动力活塞24317直径D为480mm，第二端头245产生的轴向力F245根据帕斯卡原理得F245力的大小可根据设计要求确定。

2)在钢板桩施工之前，在对应的桁架杆槽位中插入对应的密封条，防止打入过程中土体塞入；按照设计要求打入带有承台板的钢板桩10；拔出密封条，沿着槽位打入对应的桁架杆，完成钢板桩10施工；

3)开挖至第一层支撑设置位置，在支撑平台上放置腰梁，安装H型钢腰梁；其中H型钢在支撑平台上的部分应设置横向加劲肋，且其间隔应满足一定模数；既可以起到补强作用，又可以作为与支撑端部或长度控制装置的卡槽；

4)将长度控制装置24与H型钢支撑通过万用端头连接，并用螺栓固定；然后挂在支撑腰梁的对应位置，完成初步安装；

5)在中央控制系统30中输入对应的轴力控制范围，启动装置；具有增力功能的长度控制装置长度不断增加，直至产生对应的轴力；两侧强化钢板桩10的范围不断增加，第一层基坑支护完成；

6)开挖至第二层支撑底部，重复步骤3,4,5，完成第二层支撑设置；重复上述步骤，直至开挖至坑底；

7)在基坑支护过程中，应对中央控制系统中的电源进行定期更换，以保证装置的可靠运行；

8)在基坑支护过程中，假设支撑发生较大的位移变化，应急系统会立刻启动，并将长度控制装置24的长度限死，并发出警告声，以保证基坑施工的安全。

本实用新型的第一目的是提供一种拼接式智能控制快速基坑支护结构；本实用新型的第二目的是提供该支护结构进行基坑支护的施工方法。本方法可以对基坑进行快速支护，可靠的控制基坑外侧的变形和土压力，且具有较高的重复利用率，尤其适合长条形基坑的施工。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。