专利名称：临时土层支护装置的制作方法
技术领域：
概括地说，本发明涉及一种临时土层支护装置，更具体地说，涉及一种临 时土层支护装置，其能够在建造地下结构的挖坑工作期间，通过结构简化来提 高土压承受能力。
背景技术：
本领域中的人都知道，在地铁建设或形成建筑物地基的挖坑工作中，要在 指定的区域中钻孔到预定的深度，然后将竖桩插入孔中。在插入竖桩以后，将 对地面进行部分挖掘，然后安装宽幅工字梁和衬板。在安装衬板以后，将对其 余地面进行挖掘，并在挖掘过程中伴随着重复的联结梁安装。因此，为了设计 这种临时结构，必须为每个挖掘步骤重复计算作用在每根联结梁上的土压和负 荷，并以能够承受最大土压和从而确定的负荷的方式安装联结梁。这种设计和施工需要许多联结梁。在大多数情况下，联结梁以2到3米 的间隔密集地放置。密集的联结梁成了妨碍所挖坑中的建筑材料运输、重型设 备等进入和操作的主要障碍，并严重干扰随后形成主结构时的模板工程或钢筋 工程。此外，密集的联结梁不可避免地需要在主结构中形成多个孔，从而在完 工后的地下结构防水性方面导致严重问题。竖桩根据各种不同的方法进行设置，例如使用钢制宽幅工字梁的方法、使 用混凝土桩的方法(其中钻孔并注入混凝土)、结合使用宽幅工字梁和混凝土桩 的方法，以及使用板桩的方法。就在地面钻孔、将桩形成支撑墙和支撑地面负 荷的基本原理而言，这些方法没有什么区别。此外，还存在其他方法使用预弯梁作为竖桩的方法，以及将板桩连接到 工字桩以增加刚性的方法。同时，在用于建造地下结构的临时方法中，存在一种使用地锚来支撑钢桩 的方法，此方法不需要上述联结梁。该方法涉及到在桩的后面向地面倾斜地钻孔，将钢丝或钢条插入孔中，使 用机械方法或化学方法(例如环氧灌浆或水泥灌浆)锚固所插入的钢丝或钢条 的一端，并拉紧锚固的钢丝或钢条以固定钢桩。
这种临时方法的优点在于，由于施工结构保证了足够的内部空间，因此难 于施工的问题得到了缓解。然而，这种临时方法在发达市区付诸实施时受到了公众的广泛批评，因为 在大多数情况下会侵占周围的私有土地，此外，该方法的成本也非常高昂。韩国实用新型注册第20-258949号公开了一种方法，其使用桁架来从临 时结构中消除横跨所挖的坑的联结梁。此方法预期能够应用于向地面挖掘相对 较浅的坑的情况，其中在接近地面的位置双倍形成晶格状的宽幅工字梁，并通 过竖梁和斜撑梁进行加固。从而使得接近地面的两层桁架能够承受土压。设计此方法是为了克服挖坑和主结构安装中由于临时结构的联结梁所导 致的困难，如果要在所挖地面的下部形成宽结构，并在所挖地面的上部形成窄 结构，在这些情况下，此方法可视为一种方便的方法。通常，联结梁主要在挖坑工作中使用。在此类工作期间，当从顶部看时， 土压对矩形区域中心部分的力矩最大，因此中心部分必须具有比其他部分更大 的承重能力。因此，中心部分需要许多联结梁。这成了增加施工成本并使得结构复杂化 的因素。而且，工作空间縮小了，从而降低了工作效率。
发明内容
技术问题相应地，为了解决相关技术中出现的问题而提出了本发明，本发明的一个 目的是提供一种临时土层支护装置，其中在建造地下结构的挖坑工作期间，在 中间挖坑部分安装一组中间联结梁，这些联结梁的中间具有预压千斤顶，两端 具有三角形支撑结构，从而通过结构简化来提高承受土压的能力。本发明的另一个目的是提供一种临时土层支护装置，其中在建造地下结构 的挖坑工作期间，向挖坑部分的每个角落应用角落连接结构，从而通过结构简 化来提高承受土压的能力。本发明的又一个目的是提供一种临时土层支护装置，其中在建造地下结构 的挖坑工作期间，在挖坑部分的每个角落互连联结梁，从而将承受土压的联结 梁形成桁架结构，使得这些联结梁的行为就像单个构件一样。
技术方案为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种临时土层支护装 置，包括 一组中间联结梁，其在地下挖坑工作期间横跨安装在矩形区域的中间挖坑部分；以及横撑，其与中间联结梁组的两端结为一体地连接在一起。这 里，中间联结梁组在中间具有预压千斤顶，并通过其每端左侧和右侧的第一和 第二连接器与斜撑梁连接在一起，使其两端形成三角形支撑结构。根据本发明的另一个方面，提供了一种临时土层支护装置，包括支护墙， 其在地下挖坑工作期间以与挖坑部分平行的方式安装； 一组联结梁，其在挖坑 工作期间在每个角落耦合到支护墙并支撑土压；以及角落连接器，其具有耦合 到每根横撑的横梁、倾斜地连接到横梁一端并结为一体地连接到联结梁组一端 的压縮梁，以及连接压縮梁一端和横梁另一端的斜撑梁。根据本发明的又一个方面，提供了一种临时土层支护装置，包括联结梁， 其按预定间隔成排地布置，以便在地下挖坑工作期间支撑每个角落；以及至少 一个连接板，其通过耦合构件结为一体地耦合到每根联结梁的任一个上表面和 下表面，以便将联结梁互连起来。
有利效果根据本发明的第一实施例，该临时土层支护装置适合于简化中间联结梁组 结构的连接，并在建造地下结构的矩形挖坑工作期间，加强承受从支护墙和横 撑传输来的土压的能力。因而，该临时土层支护装置具有三角形支撑结构，其 在建造地下结构的挖坑工作中支撑中间联结梁组，从而能够合乎要求地支撑土 压。因此，可以防止空间由于复杂的支撑结构而减小，通过减少材料使用来降 低施工成本，并增加工作空间从而提高工作效率。此外，中间联结梁组的两端在三角形支撑结构中受到支撑。因此，与用于 连接中间联结梁的现有结构相比，实际接收土压的支护墙可以受到更广的支撑 面积的支撑，从而可以同时应用与土压相对应的压縮力大小并提高承重能力。根据本发明的第二实施例，该临时土层支护装置适合于简化每个角落的结 构连接，并在建造地下结构的挖坑工作期间，加强承受从支护墙和横撑传输来 的土压的能力。因此，该临时土层支护装置可以在建造地下结构的挖坑工作期 间，使用简单的角落连接结构来合乎要求地支撑传输到每个角落的土压，以便 能够防止空间由于复杂的支撑结构而减小，通过减少材料使用来降低施工成本， 并增加工作空间从而提高工作效率。根据本发明的第三实施例，该临时土层支护装置适合于在建造地下结构的 挖坑工作期间，将成排地布置在每个角落的联结梁互连起来。该临时土层支护 装置在桁架结构中将每个角落成排的联结梁结为一体，以便能够均匀地传输水 平负荷，从而获得抵抗弯曲负荷的足够耐久性。
图1是说明根据本发明的第一实施例的临时土层支护装置的俯视示意 图；图2是说明根据本发明的第一实施例的临时土层支护装置中重要部分的 透视图；图3是说明根据本发明的第一实施例的临时土层支护装置中的第一连接 器(重要部分)的俯视图；图4是说明根据本发明的第一实施例的临时土层支护装置中的第二连接 器(重要部分)的连接结构的俯视图；图5是说明根据本发明的第二实施例的临时土层支护装置的俯视示意 图；图6是说明图5的A部分的放大透视图；图7是说明图6的重要部分的剖视图；图8是说明图5的角落连接结构修改后的部分俯视图；图9是说明根据本发明的第三实施例的临时土层支护装置的俯视图；图10是说明图9的B部分的放大透视图；图11是说明图9的重要部分的俯视图；图12是说明图9的重要部分的正视图；以及图13是说明图12修改后的正视图。
具体实施例方式以下将参照附图详细说明本发明的示范性实施例。 [38]实施例1参照图1至4，根据本发明的第一实施例的临时土层支护装置包括横 撑20，其结为一体地耦合到支护墙(未示出)，在挖坑工作期间以与矩形区域 中的垂直挖掘部分平行的方式安装，并支撑土压； 一组中间联结梁100，其沿 着支护墙的侧面横穿，并支撑从支护墙传输来的土压；斜撑梁200，其两端倾 斜地支撑中间联结梁组100和对应的横撑20，以便在三角形结构中与中间联 结梁组100和对应的横撑20连接在一起。更具体地说，中间联结梁组100包括多根联结梁，并具有特别的结构，其中每根中间联结梁以两端结为一体地耦合到横撑20的方式连接，并在其中 间部分提供了预压千斤顶150 ，从而具有承受土压的不同能力。每根横撑20可以采用单层横撑或多层横撑，具体取决于所挖掘地面的占 地面积，并优选地预加应力，以便匹配土压(的力矩)。每根斜撑梁200以相对于中间联结梁100和对应的横撑20倾斜的方 式安装，从而形成三角形结构。斜撑梁200的两端通过第一和第二连接器310 和320结为一体地分别连接到中间联结梁组100和对应的横撑20。第一和第 二连接器310和320具有大致的三角形形状，以便能够支撑每根斜撑梁200 的两端。第一连接器310插入中间联结梁组100与斜撑梁200之间，并包括-竖梁312，其连接到中间联结梁组100;以及第一和第二支撑梁314和316， 其倾斜地连接到竖梁312 —侧的两端，以便形成三角形形状。此外，第二连接器320插入斜撑梁200与对应的横撑20之间，并包括 横梁322，其与横撑20平行并与之表面接触；以及第一和第二连接梁324和 326，其倾斜地连接到横梁322 —侧的两端，并结为一体地耦合到斜撑梁200 的另一端，以便形成三角形形状。第二连接器320的横梁322通过螺栓连接在横撑20的一侧，并且第一 和第二连接梁324和326用来分散和支撑从斜撑梁200传输来的负荷。优选地，第一和第二连接器310和320的梁分别采用具有腹板和法兰的 典型宽幅工字梁。将至少一个第一刚性构件310a焊接到第一连接器310的宽 幅工字梁的腹板，将至少一个第二刚性构件320a焊接到第二连接器320的宽 幅工字梁的腹板。优选地，提供每个第一和第二刚性构件310a和320a，以便在耦合另一 个构件或传输力的部分支撑压縮力。此外，横梁322和竖梁312的两端焊接有端板，以便分别与对应的横撑 20和中间联结梁组100连接起来。此外，第一和第二连接器310和320具有第一和第二加强板310b和 320b，其分别插入竖梁312与第一支撑梁314之间和横梁322与第一连接梁 324之间。因而，第一和第二连接器310和320与每个第一和第二加强板 310b和320b的两侧进行表面接触，因此可以提高承受压縮力的能力。优选地，横撑20在传输压縮力的位置具有剪力键322a。剪力键322a通过高张力螺栓进行连接，并与横梁322的一个法兰接触。由于传输到横撑20的压縮力和从斜撑梁200传输的力的作用方向相 反，剪力键322a旨在利用相反的力来彼此抵消。以下将说明具有根据本发明的第一实施例的构造的临时土层支护装置的 操作。根据本发明的第一实施例的临时土层支护装置通过安装斜撑梁200来实 现与横撑20的连接，以便在中间联结梁组100的两端形成三角形支撑结构， 从而适合于在中间部分支撑通过支护墙传输的土压。此时，安装在中间联结梁组100中间部分(最好是在中心)的预压千斤 顶150以相反方向传输负荷。因此，中间联结梁组100的两端向相对的横撑 20施加压力，从而将对应于土压的承压力传输到相对的横撑20。此外，从相对的横撑20传输的压縮力通过斜撑梁200 (其安装在中间联 结梁组100两端以形成三角形形状)进行分散和支撑，从而可以获得稳定的承 重能力。通过每根横撑20传输的压力被传输到每根横梁322的端板，其中横梁 与对应的横撑20的止动器进行表面接触。在每根横梁322与剪力键322a接 触的情况下，从每根横撑20传输的压縮力与通过中间联结梁组100传输到横 梁322的压力的作用方向相反。因此，这些力可以彼此偏移和抵消，同时可以 由高张力的螺栓提供承重能力。此外，斜撑梁200连接到中间联结梁组100和相对的横撑20以形成三 角形支撑结构，因此可以更稳定地分散和支撑来自相对的横撑的压縮力。此外，第一和第二刚性构件310a和320a焊接到第一和第二连接器(其 采用宽幅工字梁)的腹板，因此可以提高刚性和承受压縮力的能力。此外，第 一和第二连接器310和320分别具有第一和第二加强板310b和320b，因此 可以弥补承受从斜撑梁200传输来的压縮力的能力。实施例2根据本发明的第二实施例的临时土层支护装置进一步包括角落连接结构， 其采用根据本发明的第一实施例的临时土层支护装置中采用的三角形支撑结 构。在此情况下，该临时土层支护装置可以通过结构简化来提高空间使用效率 和承受土压的能力。根据本发明的第二实施例的临时土层支护装置进一步包落角落连接结构，其采用上述三角形支撑结构。参照图5至8，根据本发明的第二实施例的临时 土层支护装置包括支护墙510，其以与挖坑工作期间的垂直挖掘部分平行的 方式安装；横撑520和联结梁组550，其结为一体地耦合到支护墙510并支 撑土压；以及角落连接器600，其位于由支护墙510形成的角落，并支撑从支 护墙510传输来的土压。更明确地说，每个联结梁组550可由支柱替代，可对每根横撑520预加 应力，以便匹配土压的力矩。此外，考虑到所挖地面的占地面积和深度，每根 横撑520可以采用单层或多层横撑。每个角落连接器包括横梁610、压縮梁620和斜撑梁630，这些梁在承 受传输来的压力时共同形成稳定的结构，即三角形结构。这里，横梁610结为 一体地与对应的横撑520耦合在一起。压縮梁620连接到横梁610的一端和 每个联结梁组550的一端。斜撑梁630连接横梁610和压縮梁620。横梁610通过螺栓固定到对应的横撑520的一侧。压縮梁620的一侧 与每个联结梁组550连接在一起，并将从每个联结梁组550传来的土压负荷 传输到其他构件。斜撑梁630用来分散和支撑从压縮梁620传来的负荷。横梁610、压縮梁620和斜撑梁630中的每根梁优选地采用众所周知的 宽幅工字梁，并将至少一个刚性构件650焊接到梁的腹板。刚性构件650优选地位于耦合其他构件或传输力的部分，以便支撑压縮 力。此外，横梁610的两端焊接有端板614，以便与对应的横撑520连接在 一起。此外，加强板810插入横梁610与压縮梁620之间。加强板810的两 侧与横梁610和压縮梁620进行表面接触，因此可以提高承受压縮力的能力。还没有描述的参考编号"602"是指排水孔，用于防止每根梁中沉积雨水。如图4所示，每根横撑520优选地在传输压縮力的位置具有剪力键 615。剪力键615通过高张力螺栓进行连接，并与横梁610另一侧进行表面接 触。由于传输到横撑520的压縮力和从压縮梁620传输的力的作用方向相 反，剪力键615旨在利用相反的力来彼此抵消。虽然附图中未示出，但每个联结梁组550的中间部分提供了具有气缸的 预压千斤顶。优选地，每个联结梁组550两端提供了具有三角形结构的对应角落连接器600,从而将对应于土压的压縮力从预压千斤顶传输到对应角落连接 器600的压縮梁620。以下将说明具有根据本发明的第二实施例的构造的临时土层支护装置的 操作。根据本发明的第二实施例的临时土层支护装置通过安装在角落(由支护墙 510界定)的联结梁组550与横撑520之间的角落连接器600，适合于支撑 通过支护墙510传输的土压。同时，支护墙510上的土压由从联结梁组550传输的压縮力和从角落的 横撑520传输的横向压力所支撑。每个角落连接器600的压縮梁620分散并 传输从每个联结梁组550传输来的压力，并将其传输到横梁610和斜撑梁 630。因此，该临时土层支护装置可以使用简单的结构提高承重能力。通过每根横撑520传输的压力被传输到每根横梁610的端板，其中横梁 与对应的横撑520进行表面接触。在每根横梁610与剪力键615接触的情况 下，从每根横撑520传输的压縮力与通过每个联结梁组550传输到每根横梁 610的压力的作用方向相反。因此，这些力可以彼此偏移和抵消，并且可以使 用高张力的螺栓提供承重能力。此外，刚性构件650焊接到每个角落连接器600 (其采用宽幅工字梁) 的腹板，因此提高刚性和承受压缩力的能力。此外，加强板插入横梁610和压 縮梁620之间，因此可以提高承受从每个联结梁组550传输来的压縮力的能 力。实施例3根据本发明的第三实施例的临时土层支护装置进一步包括角落连接结构， 在执行建造地下结构的挖坑工作时，其成排地布置在每个角落，并在桁架结构 中结为一体，适合于均匀地传输水平负荷，从而使用联结梁来获得承受弯曲负 荷的足够能力。参照图9至13，根据本发明的第三实施例的临时土层支护装置包括联 结梁1100，在执行建造地下结构的挖坑工作时，其倾斜地成排布置在每个角落， 并且两端在支护墙1010上受到支撑；以及至少一个连接板1200，其使用耦合 构件将相邻联结梁1100的上表面或下表面互连起来。更具体地说，连接板1200具有矩形形状，并具有至少一个朝向纵向方向 的刚性构件1210，以便抵抗垂直弯曲变形。[82]刚性构件1210结为一体地形成于连接板1200的一个边缘，或者通过焊 接与连接板1200结为一体。刚性构件1210为带状或具有L形角。尽管附 图中未示出，但连接板1200采用宽幅工字梁。图13是说明图12修改后的正视图。连接板1200分别耦合到每根联结 梁1100的上表面和下表面。根据特定现场的情形，优选地以堆叠排列的方式 使用多个连接板1200。如果必要，可以省略刚性构件1210。连接板1200导致以与桁架结构平行布置成排的联结梁1100，并旨在均 匀地传输负荷而不会向一侧倾斜。每根联结梁1100与横撑1020连接在一起，横撑的两端结为一体地耦合 到支护墙1010。或者，每根联结梁1100的两端通过单独的结构与横撑1020 连接在一起。耦合构件旨在通过焊接或众所周知的紧固部件(例如使用螺栓1310和螺 母1320)，将连接板1200和联结梁1100结为一体。当使用紧固部件时，每 个联结梁1100和连接板1200具有大量的通孔1102和1202,分别用于紧固 螺栓1310。螺栓1310穿过通孔1102和1202，然后由螺母1320固紧。还未描述的参考编号"1150"是指承重梁，其沿横向方向承受联结梁1100。 至少一根承重梁1150通过螺栓1310结为一体地紧固到每个联结梁1100的 下表面，用来防止联结梁1100由于负荷而向上和/或向下弯曲。以下将说明具有根据本发明的第三实施例的构造的临时土层支护装置的 操作。根据本发明的第三实施例的临时土层支护装置适合于互连多排联结梁 1100,其在执行建造地下结构的挖坑工作时平行布置在每个角落，并使用矩形 形状的连接板1200，以便将彼此隔开的联结梁1100连接到单个结构中，从而 就从每端传输的负荷而言，联结梁具有统一的行为方式。因而，负荷均匀地传 输到每根联结梁1100，并防止联结梁1100偏离或弯曲。同时，连接板1200与每根联结梁1100的上表面和/或下表面进行表面接 触，并且通孔1102和1202在垂直方向对齐。然后，螺栓1310穿过通孔1102 和1202，并由螺母1320紧固。这样就完成了该临时土层支护装置的装配。当装配完成时，联结梁1100在由支护墙界定的每个角落具有桁架结构。 因此，联结梁1100以结为一体的方式对传输的负荷做出反应，从而具有针对 水平弯曲负荷的足够抵抗力。[92]此外，从每个连接板1200的一个表面向往突出的刚性构件1210焊接到 每个连接板1200，因此在传输每根联结梁1100的负荷时，联结梁1100可以 抵抗向上的弯曲。同时，当地下结构足够稳定，能够防止地面坍塌时，将拆卸并重用该临时 土层支护装置。同时，通过松开螺栓1310和螺母1320，将连接板1200与每 根联结梁1100分离。连接板1200的大小各异，具体取决于成排的联结梁1100之间的间隔。 因此，每个连接板1200不需要具有固定的大小。
权利要求
1.一种临时土层支护装置，包括一组中间联结梁，其在地下挖坑工作期间横跨安装在矩形区域中的中间挖坑部分；以及横撑，其结为一体地与中间联结梁的两端连接在一起，其中中间联结梁组的中间具有预压千斤顶，并通过其每端左侧和右侧的第一和第二连接器与斜撑梁连接在一起，使其两端形成三角形支撑结构。
2. 如权利要求1所述的临时土层支护装置，其中每个第一连接器插入中 间联结梁组一侧与每根斜撑梁一端之间，并包括垂直梁，其连接到中间联结梁 组；以及第一和第二支撑梁，其倾斜地连接到竖梁一侧的两端，以便形成三角 形形状。
3. 如权利要求1所述的临时土层支护装置，其中每个第二连接器插入每 根斜撑梁另一端与每根横撑之间，并包括横梁，其与每根横撑平行并与之表面 接触；以及第一和第二连接梁，其倾斜地连接到横梁一侧的两端，以便形成三 角形形状。
4. 如权利要求3所述的临时土层支护装置，其中每个第二连接器与位于 每根横撑上的剪力键进行表面接触。
5. 如权利要求3所述的临时土层支护装置，其中每个第一和第二连接器 是具有腹板和法兰的宽幅工字梁，并且至少一个刚性构件焊接到腹板，以便增 加压縮力。
6. 如权利要求1所述的临时土层支护装置，进一步包括角落连接结构， 该结构包括支护墙，其在地下挖坑工作期间以与挖坑部分平行的方式安装； 一组联结梁，其在挖坑工作期间在每个角落耦合到支护墙并支撑土压；以及角落连接器，包括 横梁，其耦合到每根横撑；压縮梁，其倾斜地连接到横梁的一端并结为一体地连接到联结梁组的一端;以及斜撑梁，其连接压縮梁的一端和横梁的另一端。
7. 如权利要求6所述的临时土层支护装置，其中斜撑梁和压縮梁以彼此 垂直的方式连接。
8. 如权利要求6所述的临时土层支护装置，其中角落连接器是具有腹板 和法兰的宽幅工字梁，并且至少一个刚性构件耦合到腹板。
9. 如权利要求6所述的临时土层支护装置，其中横梁和压縮梁具有加强 板，其结为一体地耦合在横梁和压縮梁之间，以提供加固。
10. 如权利要求6所述的临时土层支护装置，其中每根横撑在传输压縮力 的位置包括与横梁接触的剪力键。
11. 如权利要求1所述的临时土层支护装置，进一步包括角落连接结构， 该结构包括联结梁，其按预定间隔成排地布置，以便在地下挖坑工作期间支撑每个角 落；以及至少一个连接板，其通过耦合构件结为一体地耦合到每根联结梁的任一上 表面和下表面，以便将联结梁互连起来。
12. 如权利要求11所述的临时土层支护装置，进一步包括至少一个刚性 构件，其从连接板的一个表面沿纵向方向向外突出。
13. 如权利要求11所述的临时土层支护装置，其中耦合构件包括 多个通孔，其位于每根联结梁和连接板上；螺栓，其穿过通孔；以及 螺母，其旋在螺栓上。
14. 如权利要求11所述的临时土层支护装置，其中连接板为四边形形状， 数量为多个，并以堆叠方式排列。
全文摘要
一种临时土层支护装置，其在建造地下结构的挖坑工作期间，以三角形支撑结构支撑一组中间联结梁，从而能够合乎要求地支撑土压。因此，能够防止空间由于复杂的支撑结构而减小，通过减少材料使用来降低施工成本，并增加工作空间以提高工作效率。该临时土层支护装置能够简化角落连接结构，并加强承受从联结梁和横撑传输来的土压的能力。因此，能够防止空间由于复杂的支撑结构而减小，通过减少材料使用来降低施工成本，并增加工作空间从而提高工作效率。
文档编号E02D17/04GK101310079SQ200680042739
公开日2008年11月19日 申请日期2006年11月15日 优先权日2005年11月16日
发明者白承德 申请人:斯博泰科有限公司