一种用于基坑支护的桁锚支撑结构的制作方法

本发明属于岩土工程技术领域，涉及临时基坑支护方法中一种边桁架支撑与锚索结合的支护方法。

背景技术：

对于平面尺寸和开挖深度均较大的深大基坑，目前国内采用的基坑支护方法主要为内支撑结构或桩锚结构。内支撑结构的平面布置形式主要有：网格式、对撑桁架、角撑桁架、边桁架、环形支撑等。支撑构件分为水平支撑梁和竖向支承立柱，立柱设置在梁梁交汇节点位置，材料为钢管或型钢格构，每根立柱下设一根桩基，主要承受竖向荷载，同时也承受支撑传递到立柱上的部分水平荷载。立柱间距一般为8～12米，对于平面尺寸大于100x100米的深大基坑，坑内立柱可达到数十根甚至上百根。在拟建地下室施工时，立柱需要穿过地下室底板和楼板。桩锚结构的锚索锚固在基坑外的稳定土体中，锁定在设置于围护结构表面的腰梁上，锚索全长位于土体中，自由段长度不小于5米，锚固段根据土质条件和设计拉力值的大小不尽相同，常见锚索长度为15～40米。目前技术存在如下问题：

1.由于基坑内分布有大量立柱，基坑进行每层土方开挖时，挖掘机操作和土方外运时需要避让立柱，大大降低了挖土工效，加之天气和市容管制等叠加效应，使得基坑土方开挖进度缓慢，从而延长了基坑使用时间和总体工期，对基坑安全、工程进度造成不利影响。

2.由于基坑内存在大量支撑构件和立柱，使得拟建地下室结构施工时作业空间局促，工效降低。

3.由于立柱间距较小，且为钢结构，土方开挖过程中各种设备容易对其造成损伤，从而影响基坑安全。

4.大量立柱需要穿过地下室底板，虽然立柱穿底板处均设置止水钢板，但由于地下室底板的防水层被立柱穿破，底板防水效果难以保证。

5.由于每根立柱下设有桩基，显著增加了内支撑支护工程的造价，尤其在软土地区。

6.桩锚支护中的锚索全长设置在基坑以外的土体中，往往超越用地红线，给红线外相邻工程施工形成障碍，甚至侵犯相邻场地物权。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种用于基坑支护的桁锚支护结构。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种用于基坑支护的桁锚支护结构，包括边桁架结构，其特征在于：边桁架结构围绕基坑内缘四周设置，边桁架结构包括立柱桩、钢立柱、围护结构和桁架横梁，立柱桩设置在基坑内，围护结构设置在基坑边缘，立柱桩上设置钢立柱，桁架横梁架设在钢立柱与围护结构的顶部；用于基坑支护的桁锚支护结构还包括锚索，锚索的锚头台座设置在钢立柱与桁架横梁的连接处，锚索的锚固段倾斜向下设置于基坑外的土体中，锚头台座与锚固段之间由贯穿围护结构的锚索的自由段连接。

作为对上述方案的进一步改进，在围护结构顶部设置有冠梁，在钢立柱的顶部设置有边桁架纵梁，边桁架横梁设置在冠梁与边桁架纵梁的上方。

作为对上述方案的进一步改进，边桁架横梁、冠梁与边桁架纵梁为一个浇筑整体。

作为对上述方案的进一步改进，在钢立柱的中段设置有二层边桁架横梁和二层边桁架纵梁，二层边桁架纵梁连接在相邻两根钢立柱的中段之间，二层边桁架横梁设置在钢立柱与围护结构之间，在维护结构与二层边桁架横梁的连接部位设置有围檩，在围檀中设置有供锚索的自由段穿过的通孔。

作为对上述方案的进一步改进，在围檀和边桁架纵梁与边桁架横梁的连接处之间设置斜向钢支撑，斜向钢支撑使用中空的钢管件或钢格构，锚索的自由段设置在钢管或钢格构的管腔内。

作为对上述方案的进一步改进，二层边桁架横梁、围檩和二层边桁架纵梁为一个浇筑整体。

作为对上述方案的进一步改进，边桁架结构沿基坑周边设置。

本发明相比现有技术具有以下优点：本发明取消了水平对撑及其下方的立柱，仅在基坑边缘设置边桁架水平支撑，和沿基坑周边的立柱，为基坑土方开挖和地下室结构施工提供了良好的平面作业空间，大大提高了施工效率，从而减少了基坑暴露时间，缩短了工期。同时，由于立柱和立柱桩的取消，解决了立柱穿底板的防水处理难题，节约了造价。本发明采用锚索与边桁架支撑共同作用，替代了水平对撑，且锚索的自由段置于边桁架中的斜向钢支撑内，仅锚固段位于土体中，大大减少了锚索进入基坑外的尺寸，解决了锚索超越用地红线侵权问题。

附图说明

图1是本发明的纵向剖视图。

图2是本发明俯视图。

图3本发明施工流程示意图一。

图4本发明施工流程示意图二。

图5本发明施工流程示意图三。

图6本发明施工流程示意图四。

图7为斜向钢支撑采用钢格构时的截面示意图。

图8为斜向钢支撑采用钢管时的截面示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

一种用于基坑支护的桁锚支护结构，包括边桁架结构，其特征在于：边桁架结构围绕基坑内缘四周设置，边桁架结构包括立柱桩2、钢立柱3、围护结构1和桁架横梁，立柱桩2设置在基坑内，围护结构1设置在基坑边缘，立柱桩2上设置钢立柱3，桁架横梁架设在钢立柱3与围护结构1的顶部；用于基坑支护的桁锚支护结构还包括锚索5，锚索5的锚头台座12设置在钢立柱3与桁架横梁的连接处，锚索5的锚固段17倾斜向下设置于基坑外的土体中，锚头台座12与锚固段17之间由贯穿围护结构1的锚索5的自由段18连接。常用的基坑支护结构需要在基坑内设置分布广泛的支撑结构，使基坑内的空间被占用分割，大大降低施工效率；而通常的桩锚结构将锚索5固定于围护结构1的腰部，收到拉力要求的限制，锚索5的长度不能随意减少，常会造成锚索5伸出用地红线16而无法有效使用的问题。本方案将桩锚结构与常用的支护结构结合，使用边桁架结构与锚索5相结合，将锚头台座12设置于钢立柱3与桁架横梁的连接部位，使锚索5能够不仅提供横向的水平拉力，还提供一个将整个边桁架向下压的竖直方向的分力，使边桁架结构更加稳固，对基坑边缘土体的支撑强度更大，同时由于锚索5的自由段18有很长一部分设置在边桁架结构中，使其伸出围护结构1的部分的长度得到缩短，在保证总长度不减少的情况下使锚固段17不会伸出用地红线16，使施工时的操作余地更大，适用性更强。

在围护结构1顶部设置有冠梁4，在钢立柱3的顶部设置有边桁架纵梁7，边桁架横梁6设置在冠梁4与边桁架纵梁7的上方。通过设置边桁架纵梁7和冠梁4能够使整个边桁架结构的整体性更强，结合锚索5能够形成承受力更强且性能稳定的基坑支护结构。

边桁架横梁6、冠梁4与边桁架纵梁7为一个浇筑整体。

在钢立柱3的中段设置有二层边桁架横梁8和二层边桁架纵梁10，二层边桁架纵梁10连接在相邻两根钢立柱3的中段之间，二层边桁架横梁8设置在钢立柱3与围护结构1之间，在维护结构与二层边桁架横梁8的连接部位设置有围檩，在围檀9中设置有供锚索5的自由段18穿过的通孔。在一些基坑深度较深的情况下，为防止钢立柱3和围护结构1的变形幅度太大影响施工安全，通过设置二层边桁架横梁8和二层边桁架纵梁10，使边桁架结构的抗变形能力得到大幅度的提升，同时围檀9的设置，一方面使二层边桁架横梁8与围护结构1结合牢固，另一方面通孔的设置在不影响结构安全的前提下保证锚索5能够顺利设置不受影响。

在围檀9和边桁架纵梁7与边桁架横梁6的连接处之间设置斜向钢支撑11，斜向钢支撑11使用中空的钢管件或钢格构，锚索5的自由段18设置在钢管或钢格构的管腔内。钢管件制作的斜向钢支撑11一方面能够提高边桁架结构的抗变形能力，有效的将锚头台座12处锚索5的拉力传递分散至整个边桁架架构中，增强结构的稳固性，另一方面，钢管或钢格构的管腔能够有效保护锚索5的自由段18，防止意外导致锚索5结构损坏。

二层边桁架横梁8、围檩和二层边桁架纵梁10为一个浇筑整体。边桁架结构沿基坑周边设置。

如图1所示，基坑内拟建主体结构为地下两层，基坑开挖深度11m，平面跨度150米，周边环境复杂，对基坑变形控制要求严格。基坑支护总体方案内支撑采用桁锚支撑结构。

围护结构1采用排桩，参见图1。排桩采用900mm直径钻孔灌注桩，桩长17m，按一定间距形成柱列式，桩与桩通过冠梁4连接，形成排桩围护结构1。立柱桩2采用900mm直径钻孔灌注桩，桩顶标高为拟建地下室底板垫层底以下200mm，桩长6m，钢立柱3采用550mmx550mm钢格构柱，由4根L160x16角钢和钢缀板焊接而成，立柱间距8m，底部插入立柱桩2桩身4m。

参见图2，边桁架横梁6与二层边桁架横梁8水平间距8m，截面尺寸采用850x850，边桁架横梁6与冠梁4、边桁架纵梁7浇筑为整体，二层边桁架横梁8与围檩、二层边桁架纵梁10浇筑为整体。边桁架横梁6与二层边桁架横梁8平面跨度8m，边桁架纵梁7与二层边桁架纵梁10及围檩沿基坑通长设置。

参见图1、2，斜向钢支撑11水平间距4m，截面尺寸采用609x16钢管，其两端分别固定在设置于边桁架纵梁7和围檩上的预埋件钢板上。

参见图1、2，锚索5的锚固段17位于基坑外的土体中，并位于潜在滑动面15以外。锚索5的自由段18先后穿越围檩、斜向钢支撑11和边桁架纵梁7，锁定在锚头台座12上。锚索5的自由锻穿越围檩和边桁架纵梁7处采取预埋PVC套管。

施工过程如下：

1)如图3所示，在场地地面13施工围护结构1、立柱桩2、立柱、冠梁4，冠梁4上预埋钢筋与拟施工的首层边桁架横梁6接驳；

2)如图4所示，整体开挖至一次土方开挖面19，施工锚索5，锚索5自由段18暂时放置在基坑内；

3)如图5所示，施工边桁架横梁6、边桁架纵梁77、二层边桁架横梁8、围檩、二层边桁架纵梁10、斜向钢支撑11、锚索5台座，依次将锚索5穿越进行张拉和锁定；

4)如图6所示，整个基坑开挖至基坑底14，基坑支护及土方开挖全部完工，可移交土建施工单位进行地下室结构施工。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。