本实用新型涉及地下结构工程技术领域，具体涉及一种地铁车站基坑围护结构支撑。
背景技术：
全国有30多个城市正在大规模建设地铁工程，每条地铁一般要修建20 多个地铁车站。地铁车站一般为长条形结构，车站宽度18m-25m，车站长度 200m-300m。目前，地铁车站基坑围护结构一般采用竖向挡土结构+支撑，支撑采用钢筋混凝土支撑或钢管支撑；对于两层结构的地铁车站基坑，当场地土体强度较高时一般设三道支撑，第一道支撑一般为钢筋混凝土支撑或钢管支撑，第二道、第三道支撑常采用钢管支撑。当基坑宽度较小(例如，≤20m) 时，基坑中间不施做临时格构柱及构柱桩基；当即坑宽度较大(例如，＞20m) 时，基坑中间需要施做临时格构柱及构柱桩基，临时格构柱沿线路方向间距 6m-9m。地铁基坑挖土时，基坑底部有挖土机作业，格构柱存在会给挖土带来不方便；对于软土地区，格构柱的长度需要几十米深。例如，苏州轨道交通3 号线横山路站，标准段基坑深度17.9m，基坑临时格构柱基桩长度20m，桩直径850mm。
地铁车站基坑支撑受力大小主要与场地土体特性、地下水位、支撑沿线路方向间距、支撑沿竖直方向的间距和支撑离地面深度；钢管支撑的承载力主要与钢管的直径、壁厚、计算长度有关。钢管越长，钢管受压承载力越小。地铁车站基坑围护结构设计，钢管支撑沿线路方向间距大多取3.0m。当基坑较宽时，在基坑中间设置临时格构柱及联系梁，是为了在钢管中间位置给钢管施加竖向和水平方向约束，从而减少钢管支撑的计算长度，提高钢管支撑的承载能力。
大量的地铁基坑围护结构受力计算结果统计表明：(1)第一道支撑受力较小，受力不需要设置临时格构柱；(2)第二及以下几道支撑受力比较大，基坑宽度决定临时格构柱设置与否。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种不需要施作临时格构柱、格构柱基桩和联系梁、节约资源、方便挖土作业和结构施工的地铁车站基坑围护结构支撑。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：它包含地下连续墙、钢筋混凝土冠梁、第一道支撑、钢管支撑、特殊钢管节、连杆、第一预埋钢板、第二预埋钢板、钢管、连接钢板、斜向连杆、钢板圆环；沿地铁车站基坑四周施做有地下连续墙，地下连续墙顶部设有钢筋混凝土冠梁，沿线路方向间隔设有若干根第一道支撑，第一道支撑支顶或固定在钢筋混凝土冠梁上；在第一道支撑下面沿竖向间隔设置若干道钢管支撑，每道钢管支撑沿线路方向间隔设置若干根钢管支撑；钢管支撑在基坑同一侧安设有特殊钢管节，特殊钢管节与第一预埋钢板通过螺栓连接；所述的钢管的两侧和顶部焊接连接钢板，位于连接钢板的两端在钢管上套有钢板圆环，钢板圆环与钢管外壁焊接，连接钢板一端与钢板圆环焊接，每根特殊钢管节的两侧的连接钢板与其相邻特殊钢管节的两侧连接钢板之间至少固定连接有一根连杆；每根特殊钢管节的顶部连接钢板与地下连续墙、钢筋混凝土冠梁之间设有斜向连杆，顶部连接钢板与斜向连杆焊接，斜向连杆与地下连续墙、钢筋混凝土冠梁上的第二预埋钢板焊接。
作为优选，所述的特殊钢管节具有相同的长度，特殊钢管节的一端为固定端、另一端为连接端，固定端的端面设有第一封堵钢板，连接端的端面设有第二封堵钢板；固定端和钢管支撑的活动端支顶在地下连续墙的第一预埋钢板上；沿固定端的第一封堵钢板四周在第一预埋钢板上焊接若干螺母，螺母上安设螺栓，通过螺栓将固定端与第一预埋钢板连接。
作为优选，所述的第一封堵钢板与钢管外壁焊接，固定端一侧的钢管内侧设有若干第一矩形劲板和第二矩形劲板，第二矩形劲板的两个相互平行的边沿钢管轴线方向与钢管内壁密贴且焊接，第二矩形劲板的另一边与第一封堵钢板密贴；第一矩形劲板的一边与钢管内壁焊接，另一个平行边与第二矩形劲板焊接，且第一矩形劲板的第三边与第一封堵钢板密贴；固定端一端钢管外侧与第一封堵钢板之间沿钢管外壁设有若干三角形肋板，三角形肋板的一直角边与第一封堵钢板焊接，三角形肋板的另一直角边与钢管外壁焊接；连接端的钢管端部设有第二封堵钢板，第二封堵钢板与钢管外壁焊接，第二封堵钢板与钢管外侧之间设有若干三角形肋板，三角形肋板的一直角边与第二封堵钢板焊接，三角形肋板的另一直角边与钢管外壁焊接；第二封堵钢板上设有螺孔。
作为优选，所述的连杆采用槽钢或角钢，连杆与连接钢板之间采用焊接或螺栓连接；当采用螺栓连接时，槽钢或角钢两端设有螺孔。
本实用新型施工方法包括如下步骤：
1、首先沿地铁车站基坑外侧进行地下连续墙1施做，地下连续墙在钢管支撑位置安设有第一预埋钢板和第二预埋钢板；
2、挖第一层土，冠梁施工，浇筑或架设第一道支撑；
3、加工特殊钢管节、连杆；
4、挖第二层土，架设第二道钢管支撑，其中特殊钢管节均安设在基坑的一侧，安装第二道钢管支撑中特殊钢管节之间的连杆，安装第二道钢管支撑中特殊钢管节顶部连接板与地下连续墙或冠梁之间的斜向连杆，沿特殊钢管节固定端头四周在第一预埋钢板上焊接若干螺母，螺母上安设螺栓，通过螺栓将钢管支撑固定端头与第一预埋钢板固定；
5、挖第三层土，架设第三道钢管支撑，安装第三道钢管中特殊钢管节之间的连杆；安装第三道钢管支撑中特殊钢管节顶部连接板与地下连续墙之间的斜向连杆，沿钢管支撑固定端头四周在第一预埋钢板上焊接若干螺母，螺母上安设螺栓，通过螺栓将钢管支撑固定端头与第一预埋钢板固定；
6、挖第四层土，依次进行混凝土垫层、底板混凝土浇筑施作；
7、拆除第三道钢管支撑中特殊钢管节之间连杆、第三道钢管支撑中特殊钢管节与地下连续墙之间的斜向连杆和第三道钢管支撑；
8、浇筑结构侧墙及中板；
9、拆除二道钢管支撑中特殊钢管节之间连杆、第二道钢管支撑与地下连续墙或冠梁之间的斜向连杆和第二道钢管支撑；
10、浇筑结构侧墙及顶板，拆除第一道支撑。
采用上述结构后，本实用新型产生的有益效果为：本实用新型所述的一种地铁车站基坑围护结构支撑，不需要施作临时格构柱、格构柱基桩和联系梁，节约资源，方便挖土作业和结构施工。
附图说明
图1为基坑围护结构横剖面示意图；
图2为钢管支撑沿线路方向局部剖面示意图；
图3为特殊钢管节示意图；
图4为特殊钢管节1-1剖面图；
图5为特殊钢管节2-2剖面图；
图6为特殊钢管节3-3剖面图；
图7为斜向连杆、连接钢板、钢板圆环等节点示意图；
图8为实施例2的局部剖面示意图2。
具体实施方式
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
参看如图1——图7所示，本具体实施方式采用的技术方案是：它包含地下连续墙1、钢筋混凝土冠梁2、第一道支撑3、钢管支撑4、特殊钢管节5、连杆6、第一预埋钢板7、第二预埋钢板8、钢管9、连接钢板10、斜向连杆 11、钢板圆环12；沿地铁车站基坑四周施做有地下连续墙1，地下连续墙1 顶部设有钢筋混凝土冠梁2，沿线路方向间隔设有若干根第一道支撑3，第一道支撑3支顶或固定在钢筋混凝土冠梁2上；在第一道支撑下面沿竖向间隔设置若干道钢管支撑，每道钢管支撑沿线路方向间隔一定水平间距设置若干根钢管支撑4；钢管支撑4在基坑同一侧安设有特殊钢管节5，特殊钢管节5 与第一预埋钢板7通过螺栓连接；所述的钢管9的两侧和顶部焊接连接钢板 10，位于连接钢板10的两端在钢管9上套有钢板圆环12，钢板圆环12与钢管9外壁焊接，连接钢板10一端与钢板圆环12焊接，每根特殊钢管节5的两侧的连接钢板与其相邻特殊钢管节5的两侧连接钢板之间至少固定连接有一根连杆6；每根特殊钢管节5的顶部连接钢板10与地下连续墙1、钢筋混凝土冠梁2之间设有斜向连杆11，顶部连接钢板10与斜向连杆11焊接，斜向连杆11与地下连续墙1、钢筋混凝土冠梁2上的第二预埋钢板8焊接。
所述的特殊钢管节5具有相同的长度，特殊钢管节的一端为固定端51、另一端为连接端52，固定端51的端面设有第一封堵钢板53，连接端52的端面设有第二封堵钢板56；固定端51和钢管支撑的活动端支顶在地下连续墙的第一预埋钢板7上；沿固定端51的第一封堵钢板53四周在第一预埋钢板7 上焊接若干螺母，螺母上安设螺栓，通过螺栓将固定端与第一预埋钢板7连接。
所述的第一封堵钢板53与钢管9外壁焊接，固定端一侧的钢管9内侧设有若干第一矩形劲板54和第二矩形劲板57，第二矩形劲板57的两个相互平行的边沿钢管轴线方向与钢管9内壁密贴且焊接，第二矩形劲板57的另一边与第一封堵钢板53密贴；第一矩形劲板54的一边与钢管9内壁焊接，另一个平行边与第二矩形劲板57焊接，且第一矩形劲板57的第三边与第一封堵钢板密贴；固定端51一端钢管9外侧与第一封堵钢板53之间沿钢管9外壁设有若干三角形肋板55，三角形肋板55的一直角边与第一封堵钢板53焊接，三角形肋板55的另一直角边与钢管9外壁焊接；连接端的钢管端部设有第二封堵钢板56，第二封堵钢板56与钢管9外壁焊接，第二封堵钢板56与钢管 9外侧之间设有若干三角形肋板55，三角形肋板55的一直角边与第二封堵钢板56焊接，三角形肋板55的另一直角边与钢管9外壁焊接；第二封堵钢板上设有螺孔58。
所述的连杆6采用槽钢61或角钢62，连杆6与连接钢板10之间采用焊接或螺栓连接；当采用螺栓连接时，槽钢61或角钢62两端设有螺孔。
本具体实施方式施工方法包括如下步骤：
1、首先沿地铁车站基坑外侧进行地下连续墙1施做，地下连续墙在钢管支撑位置安设有第一预埋钢板7和第二预埋钢板8；
2、挖第一层土，冠梁2施工，浇筑或架设第一道支撑3；
3、加工特殊钢管节5、连杆6；
4、挖第二层土，架设第二道钢管支撑，其中特殊钢管节均安设在基坑的一侧，安装第二道钢管支撑中特殊钢管节之间的连杆6，安装第二道钢管支撑中特殊钢管节顶部连接板与地下连续墙1/冠梁2之间的斜向连杆11，沿特殊钢管节固定端头四周在第一预埋钢板7上焊接若干螺母，螺母上安设螺栓，通过螺栓将钢管支撑固定端51与第一预埋钢板7固定；
5、挖第三层土，架设第三道钢管支撑，安装第三道钢管中特殊钢管节之间的连杆6；安装第三道钢管支撑中特殊钢管节顶部连接板与地下连续墙1之间的斜向连杆11，沿钢管支撑固定端头四周在第一预埋钢板7上焊接若干螺母，螺母上安设螺栓，通过螺栓将钢管支撑固定端51与第一预埋钢板7固定；
6、挖第四层土，依次进行混凝土垫层、底板混凝土浇筑施作；
7、拆除第三道钢管支撑中特殊钢管节5之间连杆6、第三道钢管支撑中特殊钢管节5与地下连续墙之间的斜向连杆11和第三道钢管支撑4；
8、浇筑结构侧墙及中板；
9、拆除二道钢管支撑中特殊钢管节5之间连杆6、第二道钢管支撑与地下连续墙1/冠梁2之间的斜向连杆11和第二道钢管支撑；
10、浇筑结构侧墙及顶板，拆除第一道支撑。
实施例1：
车站站台宽度14m，车站为两层结构，采用双柱双跨结构。标准段基坑宽度22.9m，基坑深度19.2m。基坑围护结构采用地下连续墙+三道支撑，第一道支撑为钢筋混凝土支撑，第二道、第三道支撑为钢管支撑。基坑中间设临时格构柱，支撑沿线路方向间距6m，混凝土支撑截面尺寸为800mm×600mm；中间设有混凝土联系梁，联系梁截面尺寸为500mm×600mm；第二道、第三道钢管支撑底部设有联系梁。第一道混凝土支撑中心离地面距离2.0m，第一道混凝土支撑中心离第二道钢管支撑中心距离6.5m，第二道钢管支撑中心离第三道钢管支撑中心距离5.5m，第三道钢管支撑中心距离基坑底部5.2m。钢管直径609mm，钢管壁厚14mm。
采用本实用新型的基坑围护结构，地下连续墙+三道支撑，第一道支撑为钢筋混凝土支撑，第二道、第三道支撑为钢管支撑。基坑中间不设临时格构柱，第一道钢筋混凝土支撑沿线路方向间距6m，混凝土支撑截面尺寸为 800mm×600mm；第一道混凝土支撑中心离地面距离2.0m，第一道混凝土支撑中心离第二道钢管支撑中心距离6.5m，第二道钢管支撑中心离第三道钢管支撑中心距离5.5m，第三道钢管支撑中心距离基坑底部5.2m。钢管直径 609mm，钢管壁厚14mm。
第二道、第三道钢管支撑在基坑同一侧安设有特殊钢管节，特殊钢管节长度(两端面之间长度)均为5.0m，特殊钢管节的一端为固定端、另一端为连接端；固定端的端头有第一封堵钢板、连接端的端头有第二封堵钢板，第一封堵钢板厚度为30mm、外直径为730mm，第二封堵钢板厚度为20mm、外直径为730mm；固定端和钢管支撑的活动端支顶在地下连续墙的第一预埋钢板上，第一预埋钢板厚度为15mm，第一预埋钢板的尺寸为800mm×800mm，第一预埋钢板靠地下连续墙混凝土一侧焊接有15根锚筋，锚筋直径16mm，锚筋长度500mm，锚筋锚入地下连续墙混凝土中；等钢管支撑安设后，沿第一封堵钢板四周在第一预埋钢板上焊接若干螺母，螺母上安设螺栓，通过螺栓将固定端与第一预埋钢板连接；紧邻连接端在钢管的两侧和顶部焊接连接钢板，连接钢板尺寸300mm(高)×450mm(沿钢管轴线长)，连接钢板厚度30mm；位于连接钢板的两端在钢管上套有钢板圆环，钢板圆环外经900mm、内径 611mm，钢板圆环厚度20mm，靠连接端的钢板圆环离连接端面距离200mm；钢板圆环与钢管外壁焊接，连接钢板两端分别与其密贴钢板圆环焊接，每根特殊钢管节的左侧/右侧的连接钢板与其相邻特殊钢管节的右侧/左侧连接钢板之间通过螺栓至少连接有一根连杆，连杆采用槽钢，槽钢截面高度240mm、宽度90mm；每根特殊钢管节的顶部连接钢板与地下连续墙之间设有斜向连杆，斜向连杆采用二根角钢，角钢位于顶部连接钢板两侧、且角钢的一边与连接钢板平行设置，角钢截面尺寸为125mm×125mm×12mm；第二道钢管支撑上的斜向连杆的长度6700mm，且与钢管轴线之间夹角为45度，与其对应的第二预埋钢板设在地下连续墙上、第二预埋钢板中心离第二道钢管支撑中心线距离5120mm；第三道钢管支撑上斜向连杆的角钢长度6188mm，且与钢管轴线之间夹角为40度，与其对应的第二预埋钢板设在地下连续墙上；顶部连接钢板与斜向连杆焊接，斜向连杆与地下连续墙上的第二预埋钢板焊接，第二预埋钢板位于钢管支撑的正上方、第二预埋钢板中心离第三道钢管支撑中心线距离4378mm；第二预埋钢板尺寸为400mm×400mm×15mm，第二预埋钢板背面(与地下连续墙接触面)焊接有9根钢筋，钢筋直径20mm，钢筋长度 600mm，钢筋与钢板采用塞焊。
第一封堵钢板与钢管的外壁焊接，靠固定端一侧的钢管内侧设有若干第一矩形劲板和第二矩形劲板，第一矩形劲板的尺寸为288mmm×400mm×15mm，第二矩形劲板的尺寸为578mmm×400mm×15mm；第二矩形劲板的两个相互平行的边(边长400mm)沿钢管轴线方向与钢管内壁密贴且焊接，第二矩形劲板的另一边(边长578mm)与第一封堵钢板密贴；第一矩形劲板的一边(边长 400mm)与钢管内壁焊接、另一个平行边(边长400mm)与第二矩形劲板的中部焊接、且第一矩形劲板的一边(边长288mm)与第一封堵钢板密贴；钢管外侧与第一封堵钢板之间沿钢管外壁设有若干三角形肋板，肋板尺寸为 50mm×50mm×12mm；三角形肋板的一直角边与第一封堵钢板焊接，三角形肋板的另一直角边与钢管外壁焊接。
第二封堵钢板与钢管外壁焊接，第二封堵钢板与钢管外侧之间设有若干三角形肋板，肋板尺寸为50mm×50mm×12mm；三角形肋板的一直角边与第二封堵钢板焊接，三角形肋板的另一直角边与钢管外壁焊接；第二封堵钢板上沿封堵钢板四周均匀设有16螺孔(螺孔中心离钢管圆心距离338mm)，螺孔直径26mm。
连杆与左侧/右侧连接钢板之间采用螺栓连接，槽钢两端设有螺孔，槽钢两端的长孔位置与连接钢板的螺孔位置对应，左侧/右侧连接钢板有4个螺孔直径，螺孔直径26mm，螺孔中心间距120mm；
本实施例，基坑宽度22.9m，特殊钢管节长度5.0m，连接钢板中心离连接端面距离500mm，L1＝22.9m-(5.0m-0.5m)＝18.4m。
可以把地下连续墙看成不动体，斜向连杆顶端与地下连续墙上的第二预埋钢板焊接，斜向连杆底端与连接钢板焊接牢固、连接钢板与钢管焊接牢固，斜向连杆沿斜杆轴线具有较大的刚度，我们可以把连接钢板中心点位置的钢管看作沿竖向不动点；同时，由于钢管与左侧/右侧钢管之间设有连杆，我们也可以把连接钢板中心点位置的钢管看作沿水平方向不动点。所以，通过斜向连杆和连杆给钢管施加水平和竖向方向约束，从而减少钢管的计算长度。 L1＝18.4m＜20m，所以剩余钢管支撑段(基坑宽度-基坑特殊钢管节长度-0.5m) 不需要再设竖向格构柱和纵向联梁。
本实施例的地铁车站基坑围护结构支撑的受力原理，与塔吊立柱(四根角钢、沿竖向间隔一定距离设置的水平拉杆、与结构墙固定杆)的原理相同。
实施例2：
车站站台宽度14m，车站为两层结构，采用双柱双跨结构。标准段基坑宽度22.9m，基坑深度19.2m。基坑围护结构采用地下连续墙+三道支撑，第一道支撑为钢筋混凝土支撑，第二道、第三道支撑为钢管支撑。基坑中间设临时格构柱，支撑沿线路方向间距6m，混凝土支撑截面尺寸为800mm×600mm；中间设有混凝土联系梁，联系梁截面尺寸为500mm×600mm；沿线路方向格构柱间距6m；第二道、第三道钢管支撑底部设有联系梁。第一道混凝土支撑中心离地面距离2.0m，第一道混凝土支撑中心离第二道钢管支撑中心距离 6.5m，第二道钢管支撑中心离第三道钢管支撑中心距离5.5m，第三道钢管支撑中心距离基坑底部5.2m。钢管直径609mm，钢管壁厚14mm。
参看附图8，采用本实用新型的基坑围护结构，除斜向连杆设置不同外，其他设计与实施例1完全相同。本实施例，每根特殊钢管节的顶部连接钢板与地下连续墙之间设有斜向连杆，斜向连杆采用二根角钢，角钢截面尺寸为 125mm×125mm×12mm，角钢位于顶部连接钢板两侧、且角钢与顶部连接钢板有一夹角；与第二道钢管支撑对应的第二预埋钢板设在地下连续墙上、第二预埋钢板中心离第二道钢管支撑中心距离为5120mm，与第三道钢管支撑对应的第二预埋钢板设在地下连续墙上、第二预埋钢板中心离第三道钢管支撑中心线距离4378mm；第二预埋钢板设在两根钢管支撑之间的顶上方，顶部连接钢板左侧角钢与其左侧上方的第二预埋件焊接、顶部连接钢板右侧角钢与其右侧上方的第二预埋件焊接；斜向连杆与地下连续墙/冠梁上的第二预埋钢板焊接；第二预埋钢板尺寸为400mm×400mm×15mm，钢板背面(与地下连续墙接触面)焊接有6根钢筋，钢筋直径20mm，钢筋长度600mm，钢筋与钢板采用塞焊。其余部件以及连接关系均与实施例1相同。
采用上述结构后，本具体实施方式产生的有益效果为：本实用新型所述的一种地铁车站基坑围护结构支撑，不需要施作临时格构柱、格构柱基桩和联系梁，节约资源，方便挖土作业和结构施工。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征以及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型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实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型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实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。