专利名称：一种地下空间钢桁架基坑支护结构及其施工方法
技术领域：
本发明涉及一种地下空间钢桁架基坑支护结构，属于岩土工程技术领域。
背景技术
基坑开挖较深、面积大时，常采用桩加内支撑或者双排桩基坑支护型式。桩加内支 撑体系基坑支护型式，支护桩桩顶设置圈梁，整体刚度好，结合内支撑体系应用，控制变形 能力较好。但该种支护型式施工工期长，工程造价高且不利于土方开挖。
双排桩支护型式是指在地基土中设置两排平行桩，前后两排桩桩体呈矩形或梅花 形布置，在两排桩顶用钢性冠梁连接，沿坑壁平行方向，形成门字形空间结构，这种结构具 有较大的侧向刚度，可以有效的限制基坑变形。一般情况下，两排支护桩呈悬臂式，具有更 大的施工空间，挖土方便。这种支护型式适用于开挖深度不超过9m的基坑，但这种型式仅 依靠桩顶连接，不能充分发挥后排桩的作用。
H型钢是一种截面面积分配比较优化、强重比合理的经济断面高效型材，因其断面 与英文字母“H”相同而得名。由于H型钢的各个部位均以直角排布，因此H型钢在各个方 向上都具有抗弯能力强、施工简单、节约成本和结构重量轻等优点，目前基坑工程中主要用 于SMW工法桩中。H型钢本身没有锁扣，用于基坑工程仅能挡土，不能止水。
发明内容
本发明目的是提供一种结构刚度大、兼有挡土止水功能、可循环利用、不需要设置 内撑、适用于开挖深度较深面积大的基坑的地下空间钢桁架基坑支护结构。
一种地下空间钢桁架基坑支护结构，基坑上设置同时用于基坑挡土、止水的钢板 桩，钢板桩的同一侧依次布置用于基坑挡土的第一 H型钢、第二 H型钢，钢板桩与第一 H型 钢之间通过桁架结构连接，第一 H型钢与第二 H型钢之间通过桁架结构连接。
本发明的桁架结构包括钢牛腿、钢围檩、钢连梁，钢连梁的两端分别布置钢围檩， 钢围檩与钢板桩、第一 H型钢、第二 H型钢的结合部布置钢牛腿。
本发明钢板桩的上端与第一 H型钢的上端通过钢连杆连接，第一 H型钢的上端与 第二 H型钢的上端之间通过钢连杆连接。
基于地下空间钢桁架基坑支护结构的施工方法，包括如下步骤第一步确定钢板桩的型号及桩长；确定第一 H型钢、第二 H型钢的型号、桩长，确定第 一 H型钢、第二 H型钢之间的桩间距；第二步在基坑上施工钢板桩、第一 H型钢、第二 H型钢；第三步土方开挖至第一层围檩坑底，在钢板桩、第一 H型钢之间架设第一层桁架结构；第四步土方开挖至第二层围檩坑底，钢板桩、第一 H型钢之间架设第二层桁架结构， 第一 H型钢、第二 H型钢之间架设第二层桁架结构；第五步土方开挖至基坑底，对基坑坑底进行清理、整平，浇筑垫层及基坑底板至第一 H型钢边，同时拆除第二 H型钢及第一 H型钢、第二 H型钢之间的连接，施工地下主体结构； 第六步回填侧壁土方至第二层围檩坑底，拆除第二层桁架结构；第七步回填侧壁土方至第一层围檩坑底，拆除第一层桁架结构，拔出第一 H型钢； 第八步回填侧壁土方地面，拆除钢板桩。
本发明采用上述技术方案，与现有技术相比具有如下优点本发明提供的地下空间钢桁架基坑支护结构，钢板桩具有施工快捷，基坑施工结束后 钢板桩可拔除，循环利用，经济性较好等特点。但由于钢板桩抗侧刚度相对较小，变形较大。 在周边环境要求较高和挖深较大的基坑工程中应该较少。
地下空间钢桁架基坑支护结构兼有挡土止水功能、空间桁架结构，刚度大，变形 小，不需要设置内支撑，挖土方便，可循环利用，适用于基坑面积大，挖深深的基坑，可以充 分发挥钢板桩、H型钢的优点。
图1是本发明的一种结构示意图；图2是本发明在基坑上施工钢板桩、第一 H型钢、第二 H型钢的示意图。
图3是本发明架设第一层桁架结构的示意图。
图4是本发明架设第二层桁架结构的示意图。
图5是本发明对基坑坑底进行清理、整平的示意图。
图6是本发明施工基坑底板的示意图。
图7是本发明拆除第二H型钢的示意图。
图8是本发明回填侧壁土方、施工地下主体结构的示意图。
图9是本发明拆除第二层桁架结构的示意图。
图10是本发明钢板桩、第一 H型钢之间回填侧壁土方的示意图。
图11是本发明拆除第一层桁架结构的示意图。
图12是本发明回填侧壁土方地面的示意13是本发明拆除钢板桩的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明如图1-13所示，一种地下空间钢桁架基坑支护结构，其特征在于基坑上设置同时用于 基坑挡土、止水的钢板桩1，钢板桩I的同一侧依次布置用于基坑挡土的第一 H型钢2、第二 H型钢3，钢板桩I与第一 H型钢2之间通过桁架结构连接，第一 H型钢2与第二 H型钢3 之间通过桁架结构连接。
如图2所示，本发明的桁架结构包括钢牛腿4、钢围檩5、钢连梁6，钢连梁6的两端 分别布置钢围檩5，钢围檩5与钢板桩1、第一 H型钢2、第二 H型钢3的结合部布置钢牛腿4。
如图2所示，本发明钢板桩I的上端与第一 H型钢2的上端通过钢连杆7连接，第 一 H型钢2的上端与第二 H型钢3的上端之间通过钢连杆7连接。
如图2-13所示，基于本发明地下空间钢桁架基坑支护结构的施工方法，包括如下 步骤第一步确定钢板桩I的型号及桩长；确定第一 H型钢2、第二 H型钢3的型号、桩长， 确定第一 H型钢2、第二 H型钢3之间的桩间距；第二步在基坑上施工钢板桩1、第一 H型钢2、第二 H型钢3 ;第三步土方开挖至第一层围檩坑底，在钢板桩1、第一 H型钢2之间架设第一层桁架 结构；第四步土方开挖至第二层围檩坑底，钢板桩1、第一 H型钢2之间架设第二层桁架结 构，第一 H型钢2、第二 H型钢3之间架设第二层桁架结构；第五步土方开挖至基坑底，对基坑坑底进行清理、整平，浇筑垫层及基坑底板至第一 H型钢2边，同时拆除第二 H型钢3及第一 H型钢2、第二 H型钢3之间的连接，施工地下主 体结构；第六步回填侧壁土方至第二层围檩坑底，拆除第二层桁架结构；第七步回填侧壁土方至第一层围檩坑底，拆除第一层桁架结构，拔出第一 H型钢2 ； 第八步回填侧壁土方地面，拆除钢板桩I。
如图2-13所示，本发明地下空间钢桁架基坑支护结构的施工方法，包括如下步 骤第一步确定钢板桩I的型号及桩长；确定第一 H型钢2、第二 H型钢3的型号、桩长， 确定第一 H型钢2、第二 H型钢3之间的桩间距；第二步在基坑上施工钢板桩1、第一 H型钢2、第二 H型钢3 ;第三步土方开挖至第一层围檩坑底，在钢板桩1、第一 H型钢2之间架设第一层桁架 结构，钢板桩I的上端与第一 H型钢2的上端之间连接钢连杆7 ；第四步土方开挖至第二层围檩坑底，钢板桩1、第一 H型钢2之间架设第二层桁架结 构，第一 H型钢2、第二 H型钢3之间架设第二层桁架结构，第一 H型钢2的上端与第二 H型 钢3的上端之间连接钢连杆7 ；第五步土方开挖至基坑底，对基坑坑底进行清理、整平，浇筑垫层及基坑底板至第一 H型钢2边，同时拆除第二 H型钢3及第一 H型钢2、第二 H型钢3之间的连接，施工地下主 体结构；第六步回填侧壁土方至第二层围檩坑底，拆除第二层桁架结构；第七步回填侧壁土方至第一层围檩坑底，拆除第一层桁架结构，拔出第一 H型钢2 ； 第八步回填侧壁土方地面，拆除钢板桩I。
本发明由一排钢板桩和两排H型钢组成的地下空间钢桁架基坑支护结构，该支护 结构兼有挡土、止水功能，前后三排桩通过祐1架结构共同工作，空间祐1架结构刚度大，抵抗 变形能力强，不需要设置内支撑，挖土方便，适用于基坑面积大，挖深深的基坑。地下室施工完成后，钢结构均可以回收。
权利要求
1.一种地下空间钢桁架基坑支护结构，其特征在于基坑上设置同时用于基坑挡土、止水的钢板桩(I)，钢板桩(I)的同一侧依次布置用于基坑挡土的第一 H型钢(2)、第二 H型钢 (3)，钢板桩(I)与第一 H型钢(2)之间通过桁架结构连接，第一 H型钢(2)与第二 H型钢 (3)之间通过桁架结构连接。
2.根据权利要求1所述的地下空间钢桁架基坑支护结构，其特征在于上述桁架结构包括钢牛腿(4)、钢围檩(5)、钢连梁(6)，钢连梁(6)的两端分别布置钢围檩(5)，钢围檩(5) 与钢板桩(I)、第一 H型钢(2)、第二 H型钢(3)的结合部布置钢牛腿(4)。
3.根据权利要求1所述的地下空间钢桁架基坑支护结构，其特征在于上述钢板桩(I) 的上端与第一 H型钢(2)的上端通过钢连杆(7)连接，第一 H型钢(2)的上端与第二 H型钢 (3)的上端之间通过钢连杆(7)连接。
4.基于权利要求1或2所述的地下空间钢桁架基坑支护结构的施工方法，其特征在于 包括如下步骤第一步确定钢板桩(I)的型号及桩长；确定第一 H型钢(2)、第二 H型钢(3)的型号、 桩长，确定第一 H型钢(2)、第二 H型钢(3)之间的桩间距；第二步在基坑上施工钢板桩(I)、第一 H型钢(2)、第二 H型钢(3)；第三步土方开挖至第一层围檩坑底，在钢板桩(I )、第一 H型钢(2)之间架设第一层桁架结构；第四步土方开挖至第二层围檩坑底，钢板桩(I)、第一 H型钢(2)之间架设第二层桁架结构，第一 H型钢(2)、第二 H型钢(3)之间架设第二层桁架结构；第五步土方开挖至基坑底，对基坑坑底进行清理、整平，浇筑垫层及基坑底板至第一 H型钢(2)边，同时拆除第二 H型钢(3)及第一 H型钢(2)、第二 H型钢(3)之间的连接，施工地下主体结构；第六步回填侧壁土方至第二层围檩坑底，拆除第二层桁架结构；第七步回填侧壁土方至第一层围檩坑底，拆除第一层桁架结构，拔出第一 H型钢(2)； 第八步回填侧壁土方地面，拆除钢板桩(I)。
5.根据权利要求3所述的地下空间钢桁架基坑支护结构的施工方法，其特征在于包括如下步骤第一步确定钢板桩(I)的型号及桩长；确定第一 H型钢(2)、第二 H型钢(3)的型号、 桩长，确定第一 H型钢(2)、第二 H型钢(3)之间的桩间距；第二步在基坑上施工钢板桩(I)、第一 H型钢(2)、第二 H型钢(3)；第三步土方开挖至第一层围檩坑底，在钢板桩(I)、第一H型钢(2)之间架设第一层桁架结构，钢板桩(I)的上端与第一 H型钢(2)的上端之间连接钢连杆(7)；第四步土方开挖至第二层围檩坑底，钢板桩(I )、第一 H型钢(2)之间架设第二层桁架结构，第一 H型钢(2)、第二 H型钢(3)之间架设第二层桁架结构，第一 H型钢(2)的上端与第二 H型钢(3)的上端之间连接钢连杆(7)；第五步土方开挖至基坑底，对基坑坑底进行清理、整平，浇筑垫层及基坑底板至第一 H型钢(2)边，同时拆除第二 H型钢(3)及第一 H型钢(2)、第二 H型钢(3)之间的连接，施工地下主体结构；第六步回填侧壁土方至第二层围檩坑底，拆除第二层桁架结构；第七步回填侧壁土方至第一层围檩坑底，拆除第一层桁架结构，拔出第一 H型钢(2)； 第八步回填侧壁土方地面，拆除钢板桩(I)。
全文摘要
一种地下空间钢桁架基坑支护结构及其施工方法，涉及一种地下空间钢桁架基坑支护结构，属于岩土工程技术领域。本发明在基坑上设置同时用于基坑挡土、止水的钢板桩，钢板桩的同一侧依次布置用于基坑挡土的第一H型钢、第二H型钢，钢板桩与第一H型钢之间通过桁架结构连接，第一H型钢与第二H型钢之间通过桁架结构连接。本发明实现了结构刚度大、兼有挡土止水功能、可循环利用、不需要设置内撑、适用于开挖深度较深面积大的目的。
文档编号E02D19/18GK102995643SQ201210517889
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月6日 优先权日2012年12月6日
发明者李仁民, 陈晓凤, 王守超, 余巍, 童立元, 方磊 申请人:东南大学