一种软土地基深基坑支护装置的制作方法

本发明属于基坑支护技术领域，尤其涉及一种软土地基深基坑支护装置。

背景技术：

基坑支护，是为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施；在软土、高地下水位及其他复杂场地条件下开挖基坑，很容易产生土体滑移、基坑失稳、桩体变位、坑底隆起、支挡结构严重漏水、流土以致破损等病害，对周边建筑物、地下构筑物及管线的安全造成很大威胁；现有基坑支护主要采用刚性支撑，施工时，首先需要对软土地基采用钻孔灌注桩等进行初步地基加固，在对软土地基初步加固的基础上，在基坑内采用钢筋混凝内支撑的方式，对软土基坑进行支护处理；其基坑支护方式施工过程复杂、耗材较大，在基坑变形初期无法对基坑变形进行遏制，同时支护结构占据大量基坑内位置，不利于基坑内施工组织的开展。

技术实现要素：

针对上述现有技术中的不足，本发明提供了一种软土地基深基坑支护装置，以解决在基坑变形初期无法对基坑变形进行遏制的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

本发明提供了一种软土地基深基坑支护装置，其特征在于，包括柱桩、短桩、斜撑、挤压杆及防变位装置；短桩设置在柱桩的一侧，且远离地基坡面一侧设置；斜撑设置在柱桩与短桩之间，斜撑的一端与柱桩连接，另一端与短桩连接；挤压杆的上端与斜撑活动连接，挤压杆的下端与防变位装置连接；防变位装置设置在柱桩与短桩之间，防变位装置的一侧与柱桩连接，另一端与短桩连接，防变位装置用于放置柱桩与短柱之间发生位移。

进一步的，防变位装置包括推动杆、滑动板、气压缸、中心体、环形滑轨、滑动管及出气阀门；推动杆的上端与挤压杆的下端固定连接，推动杆下端固定设置滑动板，滑动板配合安装在气压缸内；中心体采用十字中空结构，气压缸固定设置在中心体的上端，气压缸的出气口与中心体连通；出气阀门固定设置在中心体的下端，出气阀门延伸至地基中；

中心体的两侧伸出端分别设置为环形滑轨，每个环形滑轨上分别设置一个滑动管，中心体内部气压变化时，滑动管能够沿环形滑轨移动；其中，一个滑动管的端部与柱桩连接，另一个滑动管的端部与短桩连接。

进一步的，防变位装置中还包括吸附装置，吸附装置设置在滑动管与柱桩或短桩之间；吸附装置的一端与滑动管的端部连接，吸附装置的另一端与柱桩或短桩的外表面吸附连接。

进一步的，出气阀门内设置有弹性金属膜瓣。

进一步的，还包括锚拉装置，锚拉装置设置在柱桩的另一侧，且靠近地基坡面一侧设置；锚拉装置的一端与柱桩固定连接，另一端与地基坡面连接。

进一步的，锚拉装置包括锚桩及拉杆，锚桩固定设置在地基坡面上；拉杆设置在锚桩及柱桩之间，拉杆的一端与柱桩的顶端固定连接，拉杆的另一端与锚桩固定连接。

进一步的，柱桩的顶部设置有支撑肋，支撑肋的一侧与柱桩固定连接，支撑肋的另一侧与斜撑固定连接。

进一步的，支撑肋包括支撑底座、限位销轴、圆柱齿轮、限位卡勾、两个活动卡板、第一齿条及第二齿条；支撑底座固定设置在柱桩的顶部，限位销轴固定设置在支撑底座上，圆柱齿轮活动套设在限位销轴上，圆柱齿轮能够围绕限位销轴自由转动；限位卡勾活动设置在支撑底座上，限位卡勾的中部设置有齿槽，限位卡勾通过齿槽与圆柱齿轮啮合；两个活动卡板对称设置在支撑底座的两侧，第一齿条水平设置在其中一个活动卡板上，第二齿轮水平设置另一个活动卡板上，第一齿条和第二齿条均与圆柱齿轮啮合；斜撑设置在两个活动卡板之间，斜撑的顶端与限位卡勾固定连接。

进一步的，柱桩和短桩上均设置有便吸装置，便吸装置包括硬质壳套、环形套轴及卡紧螺栓；硬质壳套套设在柱桩或短桩上，环形轴套套设在硬质壳套上，环形轴套的一侧设置有螺纹孔，卡紧螺栓穿设在环形轴套的螺纹孔内，通过环形轴套将硬质壳套固定在柱桩或短桩上；硬质壳套采用表面光滑的耐磨材料制作。

进一步的，还包括挡土板及回填土体；挡土板设置在柱桩的一侧，且靠近地基坡面一侧设置；挡土板与地基坡面之间形成三角槽，回填土体充填在三角槽内。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种软土地基深基坑支护装置，通过在柱桩和短桩之间设置防变位装置，在基坑变形初期，当短桩由于地基土地过软，短桩发生远离柱桩方向移动时，防变位装置实现对柱桩和短桩之间位移的限制，避免了由于短桩的位移导致斜撑松动，导致的柱桩或短桩变位、坑底隆起、支护结构严重漏水、流土以致破损等问题；本发明结构紧凑、耗材较少，适用范围广。

进一步的，通过在防变位装置中设置气压缸，当短桩由于地基土地过软发生远离柱桩方向的位移时，短桩带动斜撑逆时针转动，挤压杆在斜撑逆时针转动压力下向下产生推力，推动推动杆发生向下的位移，将中心体内部的气体通过出气阀门排出，两个滑动管在气压减小的情况下同时发生位移相互靠近，进而对柱桩和短桩提供反向拉力，避免柱桩由于短桩的位移时出现桩体变位，确保短桩与斜撑的底部稳定连接。

进一步的，防变位装置中设置吸附装置，实现了对柱桩和短桩的便捷连接，结构能够实现二次利用。

进一步的，通过在出气阀门内设置弹性金属膜瓣，确保了出气阀门在受到防变位装置内的气体挤压时发生变形开启出气阀门，排出挤压气体，且在受到防变位装置外部气体时出气阀门不发生变形无法通过气体；保证了结构的稳定性。

进一步的，通过在柱桩的另一侧设置锚拉装置，锚拉装置与短桩及斜撑分别在柱桩的两侧形成对拉结构，实现了柱桩位置的准确限定，避免了柱桩发生偏移。

进一步的，通过在柱桩顶部设置支撑肋，确保了斜撑与柱桩的可靠连接，避免斜撑与柱桩发生滑脱。

进一步的，通过将斜撑设置在支撑肋的两个活动板之间，两个活动板实现了斜撑顶端位置的初步限定，避免斜撑与柱桩发生滑脱；通过设置限位卡勾，在短桩由于地基土地过软发生远离柱桩方向的位移时，短桩带动斜撑移动，斜撑的顶部向下拉动限位卡勾，限位卡勾在斜撑的拉动作用下向下移动，同时带动圆柱齿轮发生转动，圆柱齿轮发生转动时带动第一齿条和第二齿条同步移动相向移动，使得两个活动卡板同步聚拢对斜撑进行夹紧，进一步的对斜撑的位置进行固定即可。

进一步的，通过在柱桩和短桩上设置便吸装置，确保了防变位装置上的吸附装置与柱桩或短桩的强力吸附。

进一步的，在基坑开挖过程中，为了防止地基边坡发生垮塌，一般采用放坡；基坑支护完成后，通过在柱桩与地基边坡之间重新设置回填土体，实现了对边坡变形的抑制，通过在回填土体与柱桩之间设置挡土板，增加了柱桩与回填土体之间的接触面积，实现了对回填土体的封堵，避免了回填土体散落，柱桩、挡土板及回填土体形成整体增强了对地基边坡变形的抑制作用。

附图说明

图1为本发明所述的一种软土地基深基坑支护装置的整体结构示意图；

图2为本发明所述的一种软土地基深基坑支护装置中的支撑肋结构示意图；

图3为本发明所述的一种软土地基深基坑支护装置中的防变位装置结构示意图；

图4为本发明所述的一种软土地基深基坑支护装置中的便吸装置结构示意图。

其中，1柱桩，2短桩，3斜撑，4挤压杆，5防变位装置，6锚拉装置，7便吸装置，8挡土板，9回填土体；11支撑肋；111支撑底座，112限位销轴，113圆柱齿轮，114限位卡勾，115活动卡板，116第一齿条，117第二齿条；117活动卡板；31转动销；51推动杆，52滑动板，53气压缸，54中心体，55环形滑轨，56滑动管，57吸附装置，出气阀门58；61锚桩，62拉杆；71硬质壳套，72环形套轴，73卡紧螺栓。

具体实施方式

为了更好地解释本发明中的技术方案，下面将结合附图对本发明的具体实施方式进行详细地描述，所述的实施例只是本发明实施例中的一部分，不能作为本发明实施例的全部代表。

如附图1-4所示，本发明提供了一种软土地基深基坑支护装置，包括柱桩1、短桩2、斜撑3、挤压杆4、防变位装置5、锚拉装置6、便吸装置7、挡土板8及回填土体9，柱桩1固定设置在地基坡脚；短桩2设置在柱桩1的一侧，且位于远离地基坡面的一侧；斜撑3倾斜设置在柱桩1与短桩2之间，斜撑3的一端与柱桩1连接，斜撑3的另一端与短桩2连接；柱桩1的顶端设置有支撑肋11，通过支撑肋11将斜撑3与柱桩1连接在一起。

支撑肋11包括支撑底座111、限位销轴112、圆柱齿轮113、限位卡勾114、两个活动卡板115、第一齿条116及第二齿条117；支撑底座111固定设置在柱桩1的顶部，且朝向短桩2一侧设置，支撑底座111与柱桩1之间采用螺栓固定或焊接固定；限位销轴112固定设置在支撑底座111的中间部位，圆柱齿轮113活动套设在限位销轴112上，圆柱齿轮113与限位销轴112同轴线设置，圆柱齿轮113能够绕限位销轴112的轴线转动；限位卡勾114活动设置在支撑底座111上，限位卡勾114的中部设置齿槽，限位卡勾114通过齿槽与圆柱齿轮113啮合，限位卡勾114上下移动时，能够带动圆柱齿轮113转动时；两个活动卡板115对称活动设置在支撑底座111的两侧，第一齿条116水平固定设置在其中一个活动卡板115上，第二齿条117水平固定设置在另一个活动卡板115上；第一齿条116和第二齿条117均与圆柱齿轮113啮合；圆柱齿轮113转动时，带动第一齿轮116和第二齿轮117水平方向移动，进而带动两个活动卡板115彼此靠近或远离移动；斜撑3设置在两个活动卡板115之间，斜撑3的顶部与限位卡勾114固定连接，斜撑3发生位移时，带动限位卡板114移动。

挤压杆4设置在柱桩1和短桩2之间，挤压杆4的上端与斜撑3的中间部位转动连接；斜撑3的中间部位设置有转动销31，通过转动销31将挤压杆4与斜撑3转动连接；挤压杆4的下端固定设置有防变位装置5，防变位装置5的一侧与柱桩1固定连接，防变位装置5的另一侧与短桩2固定连接，防变位装置5用于防止柱桩1与短桩2之间位移发生变化。

防变位装置5包括推动杆51、滑动板52、气压缸53、中心体54、环形滑轨55、滑动管56、吸附装置57及出气阀门58；推动杆51的上端与挤压杆4的下端固定连接，推动杆51的下端固定设置滑动板52，滑动板52配合安装在气压缸53内，滑动板52与气压缸53密封连接，且滑动板52能够在气压缸53的来回移动；气压缸53固定设置在中心体54的上端，中心体54采用十字中空结构，气压缸53的出气口与中心体54连通；中心体54的下端固定设置有固定板，固定板上套接设置有出气阀门58，出气阀门58延伸至地基中；出气阀门58内设置有弹性金属膜瓣，当出气阀门58受到中心体54内气体挤压时，出气阀门58内的弹性金属膜瓣受压变形，实现出气阀门58的开启，排出挤压气体；当出气阀门58受到中心体外的气体挤压时，出气阀门58内的弹性金属膜瓣不发生变形，气体无法进入出气阀门58内；中心体54的两侧伸出端分别设置为环形滑轨55，每个环形滑轨55上分别设置一个滑动管56，中心体54内部气压变化时，滑动管56能够沿环形滑轨55移动；其中，一个滑动管56的端部与柱桩1连接，另一个滑动管56的端部与短桩2连接；吸附装置57设置在滑动管56与柱桩1或短桩2之间；吸附装置57的一端与滑动管56的端部连接，吸附装置57的另一端与柱桩1或短桩2的外表面吸附连接；吸附装置57内均匀设置有若干吸附盘，通过吸附盘实现一柱桩1或短桩2的强力吸附连接。

锚拉装置6设置在柱桩1的另一侧，且靠近地基坡面一侧设置；锚拉装置6包括锚桩61及拉杆62，锚桩61固定设置在地基坡面上；拉杆62设置在锚桩61及柱桩1之间，拉杆62的一端与柱桩1的顶端固定连接，拉杆62的另一端与锚桩61固定连接；锚桩61和短桩2分别插入固定设置装置的两侧的地基或基坑中，锚桩61通过拉杆62与柱桩1连接，短桩2通过斜撑3与装置1连接，实现了对柱桩1两侧位置的限定。

柱桩1和短桩2的外表面均设置有便吸装置7，便吸装置7设置在柱桩1和短桩2伸入地基一端，通过在柱桩1和短桩2上设置便吸装置7确保了吸附装置57与柱桩1或短桩2之间强力吸附；便吸装置7包括硬质壳套71、环形套轴72及卡紧螺栓73，硬质壳套71套设在柱桩1或短桩2上，环形套轴72套设在硬质壳套71上，环形套轴72的一侧开设有螺纹孔，卡紧螺栓73穿设在环形轴套72的螺纹孔内，通过卡紧螺栓73将环形套轴72固定在硬质壳套71上，实现对硬质壳套71的固定。硬质壳套71采用表面光滑且耐磨材料制作，不仅能够减少柱桩1或短桩2插入地基内时的阻力，同时确保了吸附装置57上的吸附盘与硬质壳套71之间产生强力吸附，避免了吸附装置57的吸附盘与柱桩1或短桩2直接吸附时，由于泥土粘附或表面不光滑导致吸附不牢固的影响；硬质壳套71通过环形套轴72及卡紧螺栓73限定在柱桩1或短桩2上，方便拆卸及更换，在硬质壳套71未损坏的情况下，可实现便吸装置7的循环使用。

柱桩1的另一侧设置挡土板8，且靠近地基坡面的一侧，挡土板8与地基坡面之间形成三角槽，三角槽内采用回填土体9进行填充。

施工方法及工作原理

本发明所述的一种软土地基深基坑支护装置，在支护装置预定位置处插入柱桩，在柱桩一侧安装挡土板，挡土板靠近地基坡面一侧设置，使得柱桩与地基坡面之间形成三角槽，三角槽内采用回填土体进行填充；将锚桩和短桩分别插入固定在柱桩的两侧地基坡面或地基基坑中，分别通过过锚桩、拉杆以及支撑肋、斜撑、短桩两组支撑结构，形成对拉结构，实现对柱桩两侧的位置进行限定；其中，在斜撑和短桩形成固定位置之前，在柱桩和短桩之间的基坑中挖出一个坑洞，并将防变位装置埋伏进去，撒上水使防变位装置周围湿润后一端时间再填土覆盖，将与防变位装置固定连接的挤压杆与斜撑上的转动销通过插销连接住；在短桩由于地基土地过软发生远离柱桩方向的位移时，短桩带动斜撑逆时针转动，挤压杆在斜撑逆时针转动压力下向下产生推力，推动推动杆发生向下的位移，将防变位装置内部的气体通过出气阀门排出，两个滑动管在气压减小的情况下同时发生位移相互靠近，并带动两个吸附装置对柱桩和短桩同时进行吸附，避免柱桩另一侧的支撑结构由于短桩的位移出现桩体变位；同时在短桩由于地基土地过软发生远离柱桩方向的位移时，短桩带动斜撑移动，斜撑的顶部向下拉动限位卡勾，限位卡勾在斜撑的拉动作用下向下移动，同时带动圆柱齿轮发生转动，圆柱齿轮发生转动时带动第一齿条和第二齿条同步移动相向移动，使得两个活动卡板同步聚拢对斜撑进行夹紧，进一步的对斜撑的位置进行固定即可。

以下进一步对本发明进行说明。

本发明所述的一种软土地基深基坑支护装置，具备双重加固体系，避免了短桩发生较大位移；包括柱桩1，柱桩1的一侧的顶部固定连接拉杆62，拉杆62的一端固定设置在柱桩1上，拉杆62的另一端固定连接在锚桩61上，锚桩61固定设置在地基坡面上；在柱桩1的中间部位固定设置有挡土板8，挡土板8与地基坡面形成的三角槽，三角槽内通过回填土体进行填充；柱桩1的顶部固定安装支撑肋11，柱桩1的另一侧下方的地基上设置短桩2，短桩2与柱桩1之间设置斜撑3，斜撑3的一端与支撑肋11连接，斜撑3的另一端与短桩2活动连接；斜撑3上靠近柱桩1的一侧的中部设置有转动销；转动销的中部通过插销活动连接有挤压杆4，挤压杆4的底部固定连接有位于柱桩1和短桩2之间的防变位装置。挤压杆4可通过插销进行转动但其转动范围受到斜撑的限制。优选的，短桩2和柱桩1的侧边相互平行，且两者之间的最小距离大于一米，确保斜撑3能够在短桩2与柱桩1之间实现转动，进而实现通过挤压杆4带动滑动板52在气压缸53内上下移动。

支撑肋11包括支撑底座111、限位销轴112、圆柱齿轮113、限位卡勾114、两个活动板115、第一齿条116及第二齿条117；限位销轴112设置在支撑底座111的中间部位，且在支撑底座111中部通过限位销轴112活动安装有圆柱齿轮113；支撑底座111上活动设置有限位卡勾114，在限位卡勾114的中部开设有齿槽，限位卡勾114通过中部的齿槽与圆柱齿轮一侧的外沿相互啮合；支撑底座111的两侧分别对称安装有两个活动卡板115，第一齿条116焊接固定在其中一个活动卡板115上，第二齿条117焊接固定在另一个活动卡板115上；第一齿条116和第二齿条117分别于圆柱齿轮113啮合；斜撑的顶部带动限位卡勾114向下移动时，限位卡勾114上的齿槽带动圆柱齿轮113转动；圆柱齿轮113发生转动时，带动第一齿条116和第二齿条117相向运动，进而带动两个活动卡板115相对聚拢，实现对斜撑3的进一步夹紧固定。

防变位装置5的中心体54的顶部与气压缸53固定连接，在气压缸53的内部活动连接有滑动板52，滑动板52上表面的中部与推动杆51固定连接，推动杆51的顶部与挤压杆4固定连接，在中心体54中部的两侧分别环形滑轨55固定连接，且中心体54中部的两侧通过环形滑轨55分别活动连接有两个滑动管56，并且在滑动管56的侧边均固定连接有吸附装置57，在中心体54的底部固定连接有固定板，且中心体底部固定板的中部固定套接有出气阀门58。在防变位装置5中的环形滑轨55内圈开设有与滑动管56相适配的滑动槽且表面润滑，并且滑动管可沿环形滑轨内圈的滑动槽水平移动；在吸附装置57内设有均匀分布的吸附盘，其在湿润条件下具有强吸附性。出气阀门58的底端贯穿中心体54底部的固定板且延伸至下方地基内，在出气阀门58的内部设有弹性金属膜瓣，出气阀门在受到防变位装置内部的气压时发生变形可通过气体，且在受到防变位装置外部气体时不发生变形无法通过气体。

便吸装置7由硬质壳套71、环形套轴72及卡紧螺栓73三部分组成，在柱桩1和短桩2下半段的外围均包覆有耐磨力强的光滑硬质壳套71，在柱桩1和短桩2上靠近硬质壳套71顶部的位置处固定套接有可将硬质壳套71顶部位置限定的环形套轴72，并且环形套轴72的一侧开设有螺纹孔且通过螺纹孔与柱桩1和短桩1的位置相互固定。

本发明所述的一种软土地基深基坑支护装置，通过设置锚桩和拉杆对柱桩的顶部位置进行固定的同时，在柱桩的另一侧设置支撑肋、斜撑及短桩组成的支撑结构，实现对柱桩的两侧同时进行持续固定，确保了在软土地基上对柱桩位置的固定。

本发明所述的一种软土地基深基坑支护装置，通过在柱桩和短桩之间设置防变位装置，在短桩由于地基土地过软发生远离柱桩方向的位移时，对柱桩和短桩同时进行吸附，避免柱桩一侧的支撑结构，由于短桩的位移导致出现松动，从而出现桩体变位、坑底隆起、支挡结构严重漏水、流土以致破损等问题，对周边建筑物、地下构筑物及管线的安全造成很大威胁，同时影响其他施工过程的进度。

本发明所述的一种软土地基深基坑支护装置，通过采用支撑肋将斜撑与柱桩连接，在短桩由于地基土地过软发生远离柱桩方向的位移时，支撑肋上的两个活动卡板，可以实现对斜撑顶端位置进行控制，避免斜撑滑脱。当防变位装置对柱桩和短桩同时进行吸附，短桩的侧边会顶住斜撑的底部，使其顶部向上挤压推动限位卡勾，限位卡勾在斜撑的推动下向上移动，同时带动圆柱齿轮发生转动，圆柱齿轮发生转动时带动第一齿条或第二齿条同步移动相互聚拢，使得两个活动卡板同步聚拢对斜撑进行夹紧，进一步的对斜撑的位置进行固定。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。