用于地铁车站基坑端部的支撑系统及支撑方法与流程

本发明涉及建筑支护技术领域，具体而言，涉及用于地铁车站基坑端部的支撑系统及支撑方法。

背景技术：

目前在城市轨道交通工程中，明挖顺作法(或半盖挖顺作法)车站基坑广泛使用支护桩(连续墙)+内支撑的支护型式。地铁车站基坑一般为狭长形，中部标准段一般采用直支撑对撑支护，两端端部盾构井范围一般采用斜撑支护。目前，端部斜撑的设置主要有两种方式，一种是采用现浇钢筋混凝土腰梁+钢筋混凝土斜支撑组合，第二种是采用现浇钢筋混凝土腰梁+钢管斜支撑组合。以上两种支撑方法的共同特点是均具备较好的整体性和较大的支护刚度，利于基坑的稳定及控制基坑开挖过程中产生的变形，保护基坑周边建构筑物等，但同时也存在非常突出的弊端，主要如下：

(1)采用了钢筋混凝土支撑结构，腰梁及内支撑属临时结构，采用钢筋混凝土结构不经济。

(2)模筑钢筋混凝土腰梁或支撑之前需施作地模，且需安装钢筋和立侧模，施工相对繁琐。

(3)模筑钢筋混凝土腰梁或支撑工期较长，且需养护达到设计强度后方可进一步开挖基坑；而后期拆除腰梁及支撑也很繁琐和花费时日，往往制约整体工程的进展。这在地铁建设中体现的尤为明显：在整个地铁线路的建设中，盾构区间的施工往往对整个建设工期起控制作用，而盾构的始发和接收施工一般选择在车站端部进行，因此车站端部的施工往往成为了工期控制的关键节点。

上述论述表明，目前基坑角部(特别是地铁车站盾构井部位)传统的支护形式存在施工繁琐、工期长、经济性差等系列问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供了用于地铁车站基坑端部的支撑系统及支撑方法。具体地，其技术方案如下：

一种用于地铁车站基坑端部的支撑系统，包括腰梁、牛腿和支撑件，所述腰梁的一侧可拆卸地固定或抵靠于支护桩或地下连续墙的内侧面，所述牛腿设置在所述腰梁的另一侧和所述支撑件之间，所述牛腿相对于所述腰梁倾斜设置，且所述牛腿的两端分别固定连接所述腰梁和所述支撑件。

作为对技术方案的改进，所述腰梁包括并排拼接设置的若干个支承梁，所述支承梁的两翼缘各设置有一个面板，所述面板将各所述支承梁固定连接在一起。

作为对技术方案的改进，支承梁为工字形结构。

作为对技术方案的改进，在所述腰梁中，所述支承梁的数量为两个。

作为对技术方案的改进，所述腰梁、所述牛腿、支承梁和所述面板均为钢质材料。

作为对技术方案的改进，所述支撑件为管状结构。

作为对技术方案的改进，所述牛腿为由第一连接板、第二连接板、第三连接板、第四连接板、第五连接板、第六连接板组合而成的中空结构，所述牛腿的水平剖面为三角形结构，所述牛腿的竖向剖面为“日”字型结构。

作为对技术方案的改进，所述腰梁沿轴向间隔设置有若干个加劲板。

作为对技术方案的改进，所述支撑件与所述牛腿同轴设置。

一种用于地铁车站基坑端部的支撑方法，其使用前述任一方案所述的用于地铁车站基坑端部的支撑系统，按以下步骤操作：

s1：施工基坑支护桩或地下连续墙；

s2：将腰梁的一侧可拆卸地固定或抵靠于所述支护桩或所述地下连续墙的内侧面；

s3：将牛腿的一侧与所述腰梁的另一侧固定，且使所述牛腿相对于所述腰梁倾斜设置；

s4：将支撑件固定连接到所述牛腿的另一侧，并施加预加力。

本发明至少具有以下有益效果：

根据本发明提供的用于地铁车站基坑端部的支撑系统及支撑方法，包括腰梁、牛腿和支撑件，腰梁的一侧可拆卸地固定或抵靠于支护桩或地下连续墙的内侧面，牛腿设置在腰梁的另一侧和支撑件之间，牛腿相对于腰梁倾斜设置，且牛腿的两端分别固定连接腰梁和支撑件。

这种支撑系统及支撑方法采用可重复使用的结构构件，腰梁、牛腿和支撑件均可于工厂加工后运至现场进行吊装，具有施工快捷简便，并可重复回收使用等优点，既能确保基坑安全，又能节省资源，同时安装便捷，能大大节省工期，优点显著。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本发明实施例中用于地铁车站基坑端部的支撑系统的示意图；

图2是本发明实施例中腰梁的示意图；

图3是本发明实施例中牛腿的水平剖面图；

图4是本发明实施例中牛腿的竖向剖面图。

主要元件符号说明：

1-腰梁；2-牛腿；3-支撑件；11-第一支承梁；12-第二支承梁；13-第一面板；14-第二面板；21-第一连接板；22-第二连接板；23-第三连接板；24-第四连接板；25-第五连接板；26-第六连接板；4-支护桩；5-加劲板。

具体实施方式

在下文中，将更全面地描述本发明的各种实施例。本发明可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。然而，应理解：不存在将本发明的各种实施例限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本发明理解为涵盖落入本发明的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。

在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本发明的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本发明的各种实施例中，表述“或”或“a或/和b中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“a或b”或“a或/和b中的至少一个”可包括a、可包括b或可包括a和b二者。

在本发明的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本发明的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：在本发明中，除非另有明确的规定和定义，“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接、也可以是可拆卸连接、或者一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也是可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，本领域的普通技术人员需要理解的是，文中指示方位或者位置关系的术语为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。

实施例

请一并参阅图1、图2、图3和图4，本实施例提供了一种用于地铁车站基坑端部的支撑系统(以下简称“支撑系统”)。该支撑系统通过在基坑端部采用可重复周转使用和快速安装的腰梁1-牛腿2-支撑件3组合的构件支撑方式，来进行支护作业。

具体地，包括支撑系统腰梁1、牛腿2和支撑件3。

其中，腰梁1的一侧可拆卸地固定或抵靠于支护桩4或地下连续墙的内侧面。作为一种示例性的说明，腰梁1的一侧可拆卸地固定于支护桩4的侧面。在本实施例中，腰梁1直接与支护桩4接触，并承载支护桩4传递的力。在现有支护领域中，腰梁1使设置在支护结构顶部以下传递支护结构与锚杆支点力的钢筋混凝土梁或钢梁。或者是用在挡墙上，在挡墙的中间高度上设置一条横向的梁，可以把支撑挡墙的斜撑的一端固定在腰梁1上，这样可以使斜撑对挡墙的支撑从一个点变为一条线，从而提高挡墙的稳定性。但的钢筋混凝土梁一方面施工难度高、工期长，另一方面一旦安装，很难完整拆卸，使得腰梁1难以重复利用。而现有的钢梁，如果钢梁尺寸过小则难以起到支撑效果，如果钢梁尺寸过大则需要大量的钢材料，提高了成本和钢梁的重量。为了，本实施例中对腰梁1进行了改进。

作为一种优选的腰梁1，腰梁1包括并排拼接设置的若干个支承梁，支承梁的两翼缘各设置有一个面板，面板将各支承梁固定连接在一起。其中，两个面板分别为第一面板13和第二面板14，若干个支承梁被并排夹持在第一面板13和第二面板14之间。

其中，支承梁、第一面板13和第二面板14的材质优选为钢材。作为一种示例性的钢材，支承梁、第一面板13和第二面板14的材质为45号钢。45号钢是一种优质碳素结构钢，化学成分元素比例(％)：碳c:0.42～0.50；铬cr：≤0.25；锰mn：0.50～0.80；镍ni：≤0.25；磷p：≤0.035；硫s：≤0.035；硅si：0.17～0.37。

需要特别说明的是，45号钢仅是本实施例中支承梁、第一面板13和第二面板14采用的一种示例性的钢材。除了45号钢外，本实施例中还可以采用其它类型的钢材，例如q235，此处不再一一叙述。

优选地，如图2所示，在腰梁1中，支承梁的数量为两个，分别是第一支承梁11和第二支承梁12。第一支承梁11和第二支承梁12并排对齐设置，第一面板13和第二面板14设置在第一支承梁11和第二支承梁12的两侧，并与第一支承梁11和第二支承梁12固定连接。

作为第一支承梁11、第二支承梁12、第一面板13和第二面板14之间的一种优选的固定方式，在本实施例中，第一支承梁11、第二支承梁12、第一面板13和第二面板14之间焊接连接。焊接：也称作熔接、镕接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术。由于第一支承梁11、第二支承梁12、第一面板13和第二面板14焊接连接，由第一支承梁11、第二支承梁12、第一面板13和第二面板14组合而成的腰梁1具有强大的承载能力。

需要特别说明的是，第一支承梁11、第二支承梁12、第一面板13和第二面板14之间也有其它固定方式，例如焊接与螺栓连接、榫卯连接等方式搭配使用。

优选地，如图2所示，第一支承梁11、第二支承梁12为工字形结构。

优选地，腰梁1沿轴向间隔设置有若干个加劲板5。由于腰梁1沿纵向间隔设置有若干个加劲板5，腰梁1的结构强度得到了进一步加强。优选地，加劲板5设置在工字形结构的第一支承梁11、第二支承梁12上。

在本实施例中，牛腿2设置在腰梁1的另一侧和支撑件3之间，牛腿2相对于腰梁1倾斜设置，且牛腿2的两端分别固定连接腰梁1和支撑件3。通过上述设置，牛腿2作为过渡结构，可以将腰梁1承载的力集中到牛腿2后再传递给支撑件3。

作为一种优选的牛腿2，牛腿2为由第一连接板21、第二连接板22、第三连接板23、第四连接板24、第五连接板25、第六连接板26组合而成的中空结构，牛腿2的水平剖面为三角形结构，牛腿2的竖向剖面为“日”字型结构。通过上述设置，一方面可以充分利用三角形结构的高结构稳定特点，使牛腿2均具有较大的承载能力，一方面可以利用日承载面积大的特定，降低应力集中，防止牛腿2局部损坏。

优选地，支撑件3为管状结构。

优选地，第一连接板21、第二连接板22、第三连接板23、第四连接板24、第五连接板25、第六连接板26、支撑件3均为钢质材料。作为一种示例性的钢材，第一连接板21、第二连接板22、第三连接板23、第四连接板24、第五连接板25、第六连接板26、支撑件3的材质为45号钢。45号钢是一种优质碳素结构钢，化学成分元素比例(％)：碳c:0.42～0.50；铬cr：≤0.25；锰mn：0.50～0.80；镍ni：≤0.25；磷p：≤0.035；硫s：≤0.035；硅si：0.17～0.37。

需要特别说明的是，45号钢仅是本实施例中第一连接板21、第二连接板22、第三连接板23、第四连接板24、第五连接板25、第六连接板26、支撑件3采用的一种示例性的钢材。除了45号钢外，本实施例中还可以采用其它类型的钢材，例如q235，此处不再一一叙述。

优选地，支撑件3与牛腿2同轴设置。由于支撑件3与牛腿2同轴设置，能够使支撑件3与牛腿2受力更均衡，避免局部受力过大。

本实施例还提供了一种用于地铁车站基坑端部的支撑方法，其利用本实施例中提供的支撑系统，按以下步骤操作：

s1：施工基坑支护桩4或地下连续墙；

s2：将腰梁1的一侧可拆卸地固定或抵靠于支护桩4或地下连续墙的内侧面；

s3：将牛腿2的一侧与腰梁1的另一侧固定，且使牛腿2相对于腰梁1倾斜设置；

s4：将支撑件3固定连接到牛腿2的另一侧，并施加预加力。

本实施例至少具有以下有益效果：

根据本实施例提供的用于地铁车站基坑端部的支撑系统及支撑方法，包括腰梁1、牛腿2和支撑件3，腰梁1的一侧可拆卸地固定或抵靠于支护桩4或地下连续墙的内侧面，牛腿2设置在腰梁1的另一侧和支撑件3之间，牛腿2相对于腰梁1倾斜设置，且牛腿2的两端分别固定连接腰梁1和支撑件3。

这种支撑系统及支撑方法采用可重复使用的结构构件，腰梁1、牛腿2和支撑件3均可于工厂加工后运至现场进行吊装，具有施工快捷简便，并可重复回收使用等优点，既能确保基坑安全，又能节省资源，同时安装便捷，能大大节省工期，优点显著。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施场景，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。