固在所述普通混凝土悬臂支护结构顶端和/或侧壁，更具体的为:当所述张拉端设置在所述悬臂支护结构顶端时，则锚固于冠梁上，当所述张拉端设置在所述悬臂支护结构侧部时，则锚固于牛腿上。
[0034]基于本实施例所述可控变形的预应力混凝土悬臂支护结构的施工方法，所述方法按照下述步骤实现:
[0035]SI，依据预先设计的参数加工钢筋笼，并在钢筋笼上固定设置预应力筋和预应力筋固定端的锚具；
[0036]S2，将钢筋笼下放到预先施工完成的孔或槽中；
[0037]S3，向孔或槽中浇筑混凝土，形成灌注粧或地下连续墙，待混凝土终凝后，施工粧顶或墙顶冠梁；
[0038]S4，将混凝土养护至预先设计的强度后，按预先设计的张拉方案对预应力筋进行张拉并锚固于张拉端，完成可控变形的预应力混凝土悬臂支护结构的施工；
[0039]所述预先设计的张拉方案分为一步张拉和分步张拉，其中；
[0040]所述一步张拉的具体步骤为:判断张拉端是位于支护结构顶部还是支护结构侧部:如果张拉端位于支护结构顶部，则直接张拉预应力筋至预先设计的预应力；如果张拉端位于支护结构侧部，则开挖土方至张拉端下方，制作牛腿，待牛腿强度满足设计要求后，张拉所述预应力筋至预先设计的预应力；
[0041]所述分步张拉的具体步骤为:按所述一步张拉的具体步骤完成第一步张拉，开挖土方至需要张拉的下一道预应力筋的下方，制作牛腿，待牛腿强度满足设计要求后，张拉此道预应力筋至预先设计的预应力，然后继续开挖土方、张拉下一道预应力筋，直至张拉完设置在所述灌注粧或地下连续墙内的所有预应力筋为止。
[0042]基于本实施例所述可控变形的预应力混凝土悬臂支护结构的设计方法，所述灌注粧或地下连续墙和预应力筋的设计参数根据随开挖过程土压力的变化和控制位移的要求进行设计，具体按照下述步骤实现:
[0043]BI，在基坑某一开挖工况下，以支护结构作为计算对象，基坑内外不平衡土压力和预应力筋张拉产生的预应力作为荷载施加于支护结构上，基坑内侧施加土弹簧模拟被动抗力，计算得到支护结构的变形和内力；
[0044]B2，判断计算得到的支护结构变形和内力是否均满足设计要求，如果否，则调整所述灌注粧或地下连续墙和/或预应力筋的设计参数后，重复步骤BI中所述计算过程，直至支护结构的变形和内力满足设计要求，然后进入B3 ;如果是，则直接进入B3 ;
[0045]B3，循环操作BI至B2，验算各个工况下支护结构的变形和内力，直至支护结构的变形和内力在整个开挖过程中均满足设计要求，完成所述灌注粧或地下连续墙和预应力筋参数的设计；
[0046]其中，所述预应力筋的设计参数包括:线型、截面面积、预应力、固定端位置和张拉端位置。
[0047]本实用新型的效果是可大幅减小普通悬臂式支护结构的变形，使得基坑变形控制在允许的范围内。通过一个算例来说明本实用新型的效果。
[0048]算例:土体设计参数为，容重20kN/m3，粘聚力20kPa，内摩擦角30°，基坑开挖深度为14m，采用截面直径为100mm的圆形混凝土悬臂支护粧，粧间距1.5m，嵌固深度10m，粧身混凝土强度等级为C40。采用中国建筑科学研究院地基基础研究所基坑支护设计商业软件RSD3.0计算，普通的悬臂支护结构粧顶位移为181mm。在粧身内布置预应力钢绞线如图3、图4所示，每束钢绞线配置4根钢绞线，预应力筋的张拉控制应力为1395kPa。施加预应力后，粧顶位移为24mm，减小幅度为86.7%，粧身最大位移也仅为36mm，满足工程需要。普通混凝土悬臂粧和本实用新型所述预应力混凝土悬臂粧的粧身水平位移曲线如图5所示。
[0049]通过采用本实用新型公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果:
[0050]本实用新型所述支护结构的变形控制不依靠预应力锚杆或内支撑，而是通过对支护结构自身分段分步施加预应力，使支护结构预先产生朝向基坑外的变形趋势，控制支护结构的水平位移在容许范围，从而解决普通混凝土悬臂支护结构变形过大的问题。另一方面，在相同截面尺寸下，可明显提高支护结构受弯受剪承载力，解决了普通混凝土悬臂支护结构尺寸过大问题。
[0051]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种可控变形的预应力混凝土悬臂支护结构，其特征在于，所述支护结构包括:普通混凝土悬臂支护结构、预应力筋、固定端、张拉端； 所述普通混凝土悬臂支护结构包括:混凝土和配置于所述混凝土中的钢筋笼；所述张拉端、所述固定端分别位于所述预应力筋的上、下两端；所述预应力筋和锚固所述预应力筋的固定端设置在所述普通混凝土悬臂支护结构内，并同所述普通混凝土悬臂支护结构同步施工；所述张拉端锚固在所述普通混凝土悬臂支护结构顶端的冠梁上和/或锚固在所述普通混凝土悬臂支护结构侧壁的牛腿上。2.根据权利要求1所述支护结构，其特征在于，所述普通混凝土悬臂支护结构是灌注粧或地下连续墙；所述灌注粧的横截面的形状可以是圆形或矩形，所述地下连续墙的形状可以是长方形或T形。3.根据权利要求1所述支护结构，其特征在于，所述普通混凝土悬臂支护结构在基坑底面以下有一段嵌固段，所述嵌固段的长度在满足基坑内外土压力平衡的要求之外还应满足在基坑开挖后将所述悬臂支护结构在基坑开挖处的位移和转角限制在要求的程度内。4.根据权利要求1所述支护结构，其特征在于，所述预应力筋为后张拉预应力筋。5.根据权利要求1所述支护结构，其特征在于，所述固定端可采用垫板连体式夹片锚具或挤压锚具或压花锚具进行锚固，所述张拉端可采用夹片锚具进行锚固。6.根据权利要求1所述支护结构，其特征在于，在所述张拉端和所述固定端的混凝土中可设置钢筋网片和/或钢板和/或钢套箍。7.根据权利要求1所述支护结构，其特征在于，所述牛腿为钢筋混凝土结构或钢结构。8.根据权利要求1所述支护结构，其特征在于，所述预应力筋在所述普通混凝土悬臂支护结构中的位置与下放浇筑所述普通混凝土悬臂支护结构混凝土所用导管所占用的空间无交集。9.根据权利要求8所述支护结构，其特征在于，所述导管下放所占空间外围可设置附加钢筋笼或铁皮，所述附加钢筋笼或所述铁皮预先固定在所述钢筋笼内。10.根据权利要求1所述支护结构，其特征在于，所述预应力筋的束数多1，所述预应力筋的形状是直线形和/或曲线形；施加在所述预应力筋上的预应力可以一样也可以不一样。
【专利摘要】本实用新型公开了一种可控变形的预应力混凝土悬臂支护结构，涉及岩土工程领域。该结构包括：普通混凝土悬臂支护结构、预应力筋、固定端、张拉端。其中张拉端、固定端分别位于预应力筋的上、下两端；预应力筋和固定端设置在普通混凝土悬臂支护结构内，张拉端锚固在普通混凝土悬臂支护结构顶端和/或侧壁。本实用新型解决了普通悬臂支护结构变形过大问题，且配置预应力筋可明显提高支护结构承载力，解决了普通悬臂支护结构尺寸过大问题。
【IPC分类】E02D17/04
【公开号】CN204940300
【申请号】CN201520579656
【发明人】杨斌, 吴春秋, 左怀西, 郑文炜
【申请人】建研地基基础工程有限责任公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年8月4日