一种地下雨水调蓄池深基坑内支撑结构的制作方法

1.本实用新型涉及深基坑支护系统技术领域，尤其涉及一种地下雨水调蓄池深基坑内支撑结构。


背景技术：

2.常规的深基坑支护结构多采用临时性的，在主体结构施工完成后就退出工作并被拆除或者遗弃在地下，造成极大浪费。基于“永临一体化”的深基坑内支撑设计是将基坑内支护结构转化为主体结构，内支撑无需拆除，避免了材料浪费，以及由此引起的人力、物力、社会资源的浪费，同时避免了内支撑拆除过程中引起的基坑围护桩二次受力和二次变形造成的影响，实现支护结构永久化，具有高效节能、绿色环境、缩短建设周期等诸多优势，是我国近年来深基坑工程领域迅速发展和应用的一种新型支护形式。
3.调蓄池深基坑“永临一体化”水平内支撑设计，立足于充分发挥地下雨水调蓄池主体地下结构功能，将调蓄池主体地下结构梁同时承担基坑开挖期间的水平内支撑构件功能。基坑内支撑依然按照安全稳定要求进行设计，“永临一体化”设计方案不改变深基坑水平和竖向内支撑支护体系数量、平面分布位置，不改变基坑开挖方式、材料运输和土石方出土路线，仅将水平内支撑由调蓄池主体结构梁替代。相较于深基坑临时水平内支撑，调蓄池深基坑“永临一体化”水平内支撑无需拆除，避免了材料浪费，以及由此引起的人力、物力、社会资源的浪费；同时避免了内支撑拆除过程中引起的基坑围护桩二次受力和二次变形造成的影响。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种地下雨水调蓄池深基坑内支撑结构。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
6.一种地下雨水调蓄池深基坑内支撑结构，包括布设在深基坑的围护桩侧壁的水平支撑和竖立在深基坑内的竖直支撑，水平支撑包括设置在围护桩内侧壁顶部附近位置的第一道钢筋混凝土水平支撑和设置在围护桩内侧壁中部位置的第二道钢筋混凝土水平支撑，第一道钢筋混凝土水平支撑顶面高度小于围护桩内侧壁顶部高度；
7.围护桩顶部的内侧壁位置浇筑有冠梁，第一道钢筋混凝土水平支撑通过钢筋连接器插入到冠梁中，围护桩中部的内侧壁位置浇筑有腰梁，第二道钢筋混凝土水平支撑通过钢筋连接器插入到腰梁中；
8.深基坑底壁设有封底；
9.竖直支撑由钢立柱插入立柱桩基的“一柱一桩”结构形式构成；上部的钢立柱具体是由4块等边角钢和缀板焊接而成的格构柱，下部的立柱桩基为钢筋混凝土钻孔灌注桩基础；
10.第一道钢筋混凝土水平支撑和第二道钢筋混凝土水平支撑与竖直支撑的连接节
点通过在角钢格构柱的梁侧加腋法完成的结构，具体结构是：通过梁侧加腋法在梁侧加腋的方式扩大梁柱节点位置梁的宽度，使得第一道钢筋混凝土水平支撑或第二道钢筋混凝土水平支撑的主筋得以从角钢格构柱侧面绕行贯通；
11.第一道钢筋混凝土水平支撑兼作为地下雨水调蓄池主体结构的第二层框架梁，第二道钢筋混凝土水平支撑兼作为地下雨水调蓄池主体结构的第三层框架梁，竖直支撑兼作为地下雨水调蓄池主体结构的框架柱，封底兼作为地下雨水调蓄池主体结构的底板。
12.优选地，第一道钢筋混凝土水平支撑和第二道钢筋混凝土水平支撑均为多根纵横两个方向的梁体交叉而成的网格分布状钢筋混凝土结构，任一梁体均由矩形或方形的钢筋笼浇筑混凝土而成，任一梁体的两端分别与围护桩内侧壁上的钢筋连接器相连接，且梁体的钢筋笼与围护桩内的钢筋结构绑扎后加模板同时浇筑形成一体浇筑结构。
13.优选地，竖直支撑具体是由格构柱浇筑混凝土而成的竖直柱体结构，格构柱具体是由四列角钢条通过四边形铁片圈逐节焊接而成的方柱体，格构柱四面中部均形成条形孔，条形孔用来穿插钢筋和绑扎钢筋，竖直支撑底端穿过封底且一直延伸到钢筋混凝土钻孔灌注桩基础内；
14.竖直支撑与钢筋混凝土钻孔灌注桩基础为一体浇筑结构，具体的结构是：格构柱延伸到钢筋混凝土钻孔灌注桩基础的圆柱形钢筋笼中，通过水平的短钢筋依次穿过格构柱的条形孔，短钢筋两头与圆柱形钢筋笼绑扎，短钢筋中部与格构柱绑扎，格构柱与圆柱形钢筋笼绑同时下到冲孔中，在钢筋混凝土钻孔灌注桩基础口部浇注混凝土得到竖直支撑下部与钢筋混凝土钻孔灌注桩基础一体浇筑结构。
15.优选地，第一道钢筋混凝土水平支撑、第二道钢筋混凝土水平支撑、竖直支撑的浇注层外表面均内衬有防裂网，防止水泥脱落。
16.优选地，地下雨水调蓄池主体结构具体的结构细节描述为：包括设置在第三层框架梁下方的底板、设置在第二层框架梁上方的顶板、边墙、框架梁及框架柱；
17.调蓄池地下主体结构框架梁和柱严格按照结构受力、变形等要求进行设计；调蓄池深基坑水平和竖向内支撑支护体系严格按照深基坑支护要求进行设计；在不改变深基坑水平和竖向内支撑支护体系数量、平面分布位置，不改变基坑开挖方式、材料运输和土石方出土路线等前提条件下，仅通过在满足基坑开挖安全前提下对内支撑竖向位置的轻微调整，使其与地下主体结构受力及高程分布条件，进而将深基坑水平内支撑和竖向内支撑同时承担地下主体结构框架梁和柱的功能，实现深基坑临时支护结构与调蓄池地下主体永久结构的一体化；
18.边墙采用现浇混凝土结构，边墙外壁与围护桩内侧壁紧贴；
19.底板即为封底，顶板具体是由与边墙侧钢筋笼边框顶部及框架柱顶端绑扎的顶钢筋梁、在相邻顶钢筋梁形成的方格中绑扎钢筋格栅、最后支模板浇注水泥砂浆形成的现浇板结构。
20.因此本实用新型的要点是如何将深基坑开挖的内支撑结构转化为后续地下雨水调蓄池主体结构：即根据调蓄池的结构要求，需要在原有的水平支撑增加新的水平梁，构成新的框架梁；延伸原有的竖直支撑至顶板处，并在水平支撑的一些节点处增加新的竖直柱，构成新的框架柱；即满足力学计算的要求后，格构柱的数量可以远小于节点数，且格构柱数量过多容易影响基坑开挖阶段；在基坑开挖结束后，可在没有架设竖直支撑的节点处架设
新格构柱，新各格构柱顶端与顶板接触，新各格构柱底端与底板接触即可，再依据前述地下雨水调蓄池主体结构的结构进行钢筋绑扎、格栅铺设及现浇，即得所需结构。
21.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
22.1.本实用新型针对现有深基坑支护系统的结构特征，改变需要拆除的临时支护系统，通过两道钢筋混凝土梁体的水平支撑，并在部分节点处设置通过角钢格构柱形成的浇注柱体，构成内支撑结构，且在节点连接处设置正方体钢筋笼、斜钢筋、变径钢筋圈及阻挡钢筋的连接结构；该内支撑结构可作为基坑开挖后地下雨水调蓄池主体结构的主要受力部件，如第一道钢筋混凝土水平支撑兼作为地下雨水调蓄池主体结构的第二层框架梁，第二道钢筋混凝土水平支撑兼作为地下雨水调蓄池主体结构的第三层框架梁，竖直支撑作为地下雨水调蓄池主体结构的框架柱。
23.2.另外本实用新型还提供一种作为临水调蓄池的地下雨水调蓄池主体结构的具体结构，即在前述内支撑结构为承重梁柱外，施工底板、顶板及围墙，形成密封的蓄水池结构。
24.3.本实用新型减少了临时支撑拆除工序及受力转换引起的安全风险，避免了材料的浪费和环境污染，缩短了建设工期，具有重要的现实意义和工程应用价值。
附图说明
25.图1为本实用新型施工方法中深基坑开挖过程中形成的深基坑“永临一体化”内支撑结构的示意图；
26.图2为本实用新型以深基坑“永临一体化”内支撑结构为基础并添加梁、柱、板、墙后形成的地下雨水调蓄池主体结构的示意图；
27.图3为本实用新型所得深基坑“永临一体化”内支撑结构中水平支撑与围护桩连接的立体示意图；
28.图4为本实用新型所得深基坑“永临一体化”内支撑结构中水平支撑与围护桩之间的钢筋连接结构示意图；
29.图5为本实用新型所得深基坑“永临一体化”内支撑结构中格构柱与水平支撑的钢筋笼主体节点处的梁侧加腋结构示意图；
30.图中：围护桩1、水平支撑2、第一道钢筋混凝土水平支撑201、第二道钢筋混凝土水平支撑202、竖直支撑3、冠梁4、腰梁5、封底6、钢筋混凝土钻孔灌注桩基础7、地下雨水调蓄池主体结构12、顶板13、边墙14。
具体实施方式
31.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
32.实施例1：
33.1）对传统的深基坑内支撑结构的改进设计思路：
34.基于对深基坑“永临一体化”内支撑结构特征分析，结合雨水调蓄池深基坑工程实践，通过对调蓄池地下结构和深基坑支护特征系统的对比分析，立足于将主体结构框架梁
柱同时承担基坑开挖期间的水平和竖向内支撑构件功能的理念，提出了不改变深基坑水平和竖向内支撑结构形式、断面尺寸、数量及其平面分布位置，不改变基坑开挖方式、材料运输和土石方出土路线的深基坑“永临一体化”内支撑优化方案，并阐述了关键技术和实施步骤，减少了临时支撑拆除工序及受力转换引起的安全风险，避免了材料的浪费和环境污染，缩短了建设工期，具有重要的现实意义和工程应用价值。
35.2）方案优化：
36.调蓄池主体工程整体采用地下三层框架结构体系，其中地下二层和三层框架梁顶面设计相对高程依次为-9.3m 和-13.3m。调蓄池深基坑原设计第一道和第二道水平支撑顶面相对高程分别为-7.3m 和-12.3m，且地表以下 7.0m 深度范围内放坡开挖。因此，将基坑放坡开挖高度由 7.0m 调整为 9.0m，基坑第一道水平撑的顶面高程即可与主体结构框架梁顶面高程取值一致；基坑第二道水平撑顶面高程下调 1.0m（即-13.3m）与主体结构地下三层框架梁高程取得一致，基坑两道水平支撑间距由原设计 5.0m 调整为 4.0m。基坑水平和竖向支撑结构形式、断面尺寸、数量及其平面分布位置均与原设计保持不变，以维持基坑开挖方式、材料运输和土石方出土路线不变。
37.3）节点的连接设计
38.基于“永临一体化”的深基坑水平内支撑与围护桩的连接方式与原设计维持不变，仍通过冠梁和腰梁方式实现连接。水平支撑与主体工程边跨结构桩的连接，通过水平支撑在连接部位预埋一种钢筋连接器，待边跨结构柱施工时凿出钢筋连接器，完成与边跨结构柱的连接，如图 4 所示。水平支撑与竖向内支撑的连接节点通过在角钢格构柱的梁侧加腋法完成。梁侧加腋法通过在梁侧加腋的方式扩大梁柱节点位置梁的宽度，使得梁的主筋得以从角钢格构柱侧面绕行贯通。格构柱在基坑开挖完成后通过外包混凝土的方式形成主体工程结构永久框架柱。
39.4）具体实施过程：
40.首先，在放坡坡顶靠近坡面位置施作一道四周封闭的深层搅拌桩止水帷幕，基坑放坡开挖至坡底（即-9.0m）高程后；然后，施作坡底钻孔灌注桩及高压旋喷桩和水泥土深层搅拌桩，同时施作坑内立柱桩和钢立柱；接着，开挖土体至-10.1m 高程，施作兼做一道水平支撑的地下二层主体结构框架梁，并在支撑与围护桩之间设置换撑装置，以及在支撑与竖向支撑结构之间设置连接装置；再接着，进行开挖土体至-14.1m 高程，施作兼做二道水平支撑的地下三层主体结构框架梁，并设置与围护桩及竖向支撑结构的连接装置；然后，继续开挖土体至基底高程，施作基坑底板，完成基坑开挖作业；最后，自下而上依次施作地下主体结构柱、梁、墙、板等，完整地下主体结构工程施工。
41.5）深基坑“永临一体化”内支撑结构的具体结构描述：
42.参照图1、3-5，包括布设在深基坑的围护桩1侧壁的水平支撑2和竖立在深基坑内的竖直支撑3，水平支撑2包括设置在围护桩1内侧壁顶部附近位置的第一道钢筋混凝土水平支撑201和设置在围护桩1内侧壁中部位置的第二道钢筋混凝土水平支撑202，第一道钢筋混凝土水平支撑201顶面高度小于围护桩1内侧壁顶部高度；围护桩1顶部的内侧壁位置浇筑有冠梁4，第一道钢筋混凝土水平支撑201通过钢筋连接器插入到冠梁4中，围护桩1中部的内侧壁位置浇筑有腰梁5，第二道钢筋混凝土水平支撑202通过钢筋连接器插入到腰梁5中；深基坑底壁设有封底6；竖直支撑3由钢立柱插入立柱桩基的“一柱一桩”结构形式构
成；上部的钢立柱具体是由4块等边角钢和缀板焊接而成的格构柱，下部的立柱桩基为钢筋混凝土钻孔灌注桩基础7；第一道钢筋混凝土水平支撑201和第二道钢筋混凝土水平支撑202与竖直支撑3的连接节点通过在角钢格构柱的梁侧加腋法完成的结构，具体结构是：通过梁侧加腋法在梁侧加腋的方式扩大梁柱节点位置梁的宽度，使得第一道钢筋混凝土水平支撑201或第二道钢筋混凝土水平支撑202的主筋得以从角钢格构柱侧面绕行贯通；第一道钢筋混凝土水平支撑201兼作为地下雨水调蓄池主体结构12的第二层框架梁，第二道钢筋混凝土水平支撑202兼作为地下雨水调蓄池主体结构12的第三层框架梁，竖直支撑3兼作为地下雨水调蓄池主体结构12的框架柱，封底6兼作为地下雨水调蓄池主体结构12的底板；
43.参照图1，第一道钢筋混凝土水平支撑201和第二道钢筋混凝土水平支撑202均为多根纵横两个方向的梁体交叉而成的网格分布状钢筋混凝土结构，任一梁体均由矩形或方形的钢筋笼浇筑混凝土而成，任一梁体的两端分别与围护桩1内侧壁上的钢筋连接器相连接，且梁体的钢筋笼与围护桩1内的钢筋结构绑扎后加模板同时浇筑形成一体浇筑结构；
44.参照图1，竖直支撑3具体是由格构柱浇筑混凝土而成的竖直柱体结构，格构柱具体是由四列角钢条通过四边形铁片圈逐节焊接而成的方柱体，格构柱四面中部均形成条形孔，条形孔用来穿插钢筋和绑扎钢筋，竖直支撑3底端穿过封底6且一直延伸到钢筋混凝土钻孔灌注桩基础7内；竖直支撑3与钢筋混凝土钻孔灌注桩基础7为一体浇筑结构，具体的结构是：格构柱延伸到钢筋混凝土钻孔灌注桩基础7的圆柱形钢筋笼中，通过水平的短钢筋依次穿过格构柱的条形孔，短钢筋两头与圆柱形钢筋笼绑扎，短钢筋中部与格构柱绑扎，格构柱与圆柱形钢筋笼绑同时下到冲孔中，在钢筋混凝土钻孔灌注桩基础7口部浇注混凝土得到竖直支撑3下部与钢筋混凝土钻孔灌注桩基础7一体浇筑结构；
45.参照图5，竖直支撑3的顶端依次穿过第一道钢筋混凝土水平支撑201和第二道钢筋混凝土水平支撑202钢筋混凝土结构的网格节点处，竖直支撑3分别与第一道钢筋混凝土水平支撑201和第二道钢筋混凝土水平支撑202均为一体浇筑结构；
46.参照图1，第一道钢筋混凝土水平支撑201、第二道钢筋混凝土水平支撑202、竖直支撑3的浇注层外表面均内衬有防裂网，防止水泥脱落。
47.6）地下雨水调蓄池主体结构的具体结构描述：
48.参照图2，地下雨水调蓄池主体结构12包括设置在第三层框架梁下方的底板、设置在第二层框架梁上方的顶板13、围在底板和顶板13边缘处的边墙14、框架梁以及框架柱；框架梁包括第二层框架梁和第三层框架梁，第二层框架梁具体是由第一道钢筋混凝土水平支撑201以及绑扎在第一道钢筋混凝土水平支撑201的水平梁组成的格栅状交叉梁体结构，第三层框架梁具体是由第二道钢筋混凝土水平支撑202以及绑扎在第二道钢筋混凝土水平支撑202的水平梁组成的格栅状交叉梁体结构；框架柱包括竖直支撑3上部的钢立柱以及与钢立柱并列的多根竖直柱，竖直柱为钢筋混凝土结构，钢立柱和竖直柱的顶端一直通过加长的钢筋混凝土延伸到顶板13；边墙14具体是由第一道钢筋混凝土水平支撑201和的各端部绑扎与梁体钢筋笼等径的侧钢筋笼边框、在侧钢筋笼边框中穿插钢筋格栅、最后支模板浇注水泥砂浆形成的现浇墙体结构，边墙14外壁与围护桩1内侧壁紧贴，即边墙14将钢筋连接器包裹在内；底板即为封底6，顶板13具体是由与边墙14侧钢筋笼边框顶部及框架柱顶端绑扎的顶钢筋梁、在相邻顶钢筋梁形成的方格中绑扎钢筋格栅、最后支模板浇注水泥砂浆形成的现浇板结构；地下雨水调蓄池主体结构12具体由顶板13、边墙14及底板的中空结构，而
其内部由框架梁与框架柱交叉组成的“井”字格栅状梁柱结构，该中空结构形成为一个密封空间，可用于临水区域的调蓄池储水用。
49.实施例2：
50.在实施例1的地下雨水调蓄池主体结构12提示下，容易想到将该结构进行改进，以用在城市基础工程的地下室三层建筑用，具体的结构改进是：根据承重的竖直支撑3的需要设置插入钢筋混凝土钻孔灌注桩基础7的格构柱数根，依据此数根格构柱规划设计地下室的房间布局，在第一道钢筋混凝土水平支撑201和第二道钢筋混凝土水平支撑202的纵向梁体与横向梁体的网格中绑扎钢筋格栅，支模板浇注水泥砂浆形成现浇板结构，第一道钢筋混凝土水平支撑201和第二道钢筋混凝土水平支撑202所在现浇板结构分别作为地下室一层的地板和地下室二层的地板，再分别施工顶板13、围墙14，并预留房间门位置及楼梯位置，最终以第一道钢筋混凝土水平支撑201、第二道钢筋混凝土水平支撑202及竖直支撑3为主要承重梁柱结构的密封地下室三层建筑。
51.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。