刚性框架式基坑内支撑结构及施工方法
【专利摘要】本发明公开了一种刚性框架式基坑内支撑结构及施工方法，该结构包括设置于基坑周边的挡土止水排桩、与挡土止水排桩相连接的边梁、设置在基坑中的刚性框架结构、与所述刚性框架结构内侧边缘连接的临时排桩，所述刚性框架结构由相交的长梁和短梁、设置在所述长梁和短梁相交节点处的立柱构成，长梁和短梁相交的节点与其下一层的位于同一短梁竖直平面内的对角节点之间连接有斜杆，紧邻基坑边缘的短梁还与边梁连接；立柱采用格构式钢结构或钢管，由设置在坑底标高以下的下柱和设置在坑底标高以上的上柱连接而成。本发明可以减少内支撑的数量、减少立柱的数量，给挖土提供大的空间，从而降低工程造价，节约投资。
【专利说明】刚性框架式基坑内支撑结构及施工方法
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明属于土木建筑工程领域，涉及一种基坑支护工程，特别涉及一种刚性框架式基坑内支撑结构及施工方法。
[0003]
【背景技术】
[0004]目前在基坑支护结构中，普遍采用了内支撑结构，传统的内支撑结构多为对撑或角撑，这种形式的支撑需要大量的立柱，投资费用较大，施工工期较长，而且还给挖土带来极大的不便，使得挖土费用增加，挖土工期增长，因此减少内支撑是降低基坑支护造价，缩短工期的有效手段。
[0005]
【发明内容】
[0006]技术问题:本发明的目的旨在提供一种可以减少内支撑的数量、减少立柱的数量，给挖土提供大的空间，从而降低工程造价，节约投资的刚性框架式基坑内支撑结构，同时提供一种该支撑结构的施工方法。
技术方案:本发明的刚性框架式基坑内支撑结构沿基坑四周布置，包括设置于基坑周边的挡土止水排桩、与挡土止水排桩相连接的边梁、设置在基坑中的刚性框架结构、与所述刚性框架结构内侧边缘连接的临时排桩，所述刚性框架结构由相交的长梁和短梁、设置在所述长梁和短梁相交节点处的立柱构成，长梁和短梁相交的节点与其下一层的位于同一短梁竖直平面内的对角节点之间连接有斜杆，紧邻基坑边缘的短梁还与边梁连接；立柱采用格构式钢结构或钢管，由设置在坑底标高以下的下柱和设置在坑底标高以上的上柱连接而成。
[0007]本发明刚性框架式基坑内支撑结构的优选方案中，所述刚性框架结构中设置多层长梁和短梁，每层长梁和短梁的节点均与立柱连接。
[0008]本发明刚性框架式基坑内支撑结构的优选方案中，刚性框架结构中设置单层长梁和短梁，所述斜杆的下端与基坑底面处的立柱和边梁连接。
[0009]本发明刚性框架式基坑内支撑结构的优选方案中，刚性框架结构中的长梁、短梁和立柱的位置、标高、截面尺寸和受力特性根据地下室的设计要求和参数确定。
[0010]本发明刚性框架式基坑内支撑结构的优选方案中，底板下面设置有位于基坑底标高以下的小桩，底板与立柱、斜杆和挡土止水排桩连接并一同浇筑，所述小桩置入土层中并嵌固在底板内。
[0011]本发明中，长梁设置与边梁相平行，短梁设置与边梁相垂直，在短梁与边梁的相交处二者烧筑成为一体。
[0012]当本发明的刚性框架式基坑内支撑结构的各层标高与地下室各层标高一致，且立柱与地下室柱距相同，结构中的长梁、短梁和立柱的截面尺寸和特性与地下室结构各相应构件的设计参数一致时，刚性框架式基坑内支撑结构就可以兼作地下室结构，从而省去了立柱，省去了短梁及长梁，这种地下室结构与刚性框架式基坑内支撑结构的合二为一，大大的节约了投资，缩短了工期。
[0013]最上面一层边梁通常设置在挡土止水排桩的顶部，且固定连接；其余边梁设置在挡土止水排桩的腰部，长梁、短梁及斜杆均与立柱相交且固定连接，长梁、短梁、斜杆沿竖向的层数可以是单层、多层，具体由计算确定。
[0014]本发明中并没有限定立柱的列数，这就是说包括一跨及多跨刚性框架的情况，具体框架的榀数由计算确定。
[0015]立柱的下柱设置在坑底标高以下，上柱设置在坑底标高以上，上柱采用格构式钢结构或钢管。
[0016]为了进一步提高刚性框架式内支撑结构的刚度，减少支护结构的变形，土方开挖到底后，可根据设计向地下室以下的土中打入一些小桩，并将这些小桩浇筑并嵌固在地下室底板内，即地下室底板与立柱、斜杆、挡土止水排桩、及小桩浇筑在一起，形成了一个整体，小桩的数量、长度、排列及位置由设计计算确定，不受示意图限制。
[0017]本发明的刚性框架式基坑内支撑结构的施工方法，其具体步骤是:
1)施工构筑挡土止水排桩、立柱和临时排桩；
2)开挖土方至立柱、临时排桩和挡土止水排桩的桩顶标高；
3)浇筑施工最上面一层长梁、短梁和边梁；
4)在临时排桩至挡土止水排桩之间向下挖土，直至第二层长梁的底标高。
[0018]5)施工第二层长梁、短梁、边梁，以及第一层短梁与第二层短梁之间的斜杆；
6)按上述步骤2)—5)继续施工，直至开挖土方到基坑底标高，构筑完成全部刚性框架结构；
7)开挖基坑内其余土方，并回收临时排桩，浇筑地下室底板；
8)从下向上逐层施工地下室，并拆除刚性框架结构。
[0019]本发明施工方法的优选方案中，步骤8)中拆除刚性框架结构时，如果利用刚性框架结构作为地下室结构组成部分，则保留长梁、短梁和立柱，仅拆除斜杆，否则将长梁、短梁、立柱和斜杆全部拆除。
[0020]本发明施工方法的优选方案中，步骤6)中开挖土方到基坑底标高后，还在基坑底部施工小桩和最下面一层斜杆，并烧筑底板。
[0021]有益效果:与传统的基坑支护结构相比，本发明具有以下优点:
本发明的刚性框架式基坑内支撑结构，减少了支撑及立柱的数量，从而减少了工程量，降低工程投资缩短了工期，同时因为内支撑少了，挖土受内支撑的影响小了，挖土的费用和时间都会减少；当本发明的刚性框架式基坑内支撑结构的各层标高与地下室各层标高一致，且立柱与地下室结构柱距一致时，刚性框架式基坑内支撑结构可以兼作地下室结构，使二者合二为一，进一步节约投资，缩短工期。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为刚性框架式基坑内支撑结构平面示意图。
[0023]图2为临时排桩与挡土止水排桩之间的土方开挖到底时的刚性框架剖面示意图。
[0024]图3为刚性框架完成，坑内其余土方开挖到底后刚性框架剖面示意图。
[0025]图中有:立柱1、长梁2、短梁3、斜杆4、临时排桩5、挡土止水排桩6、边梁7、底板8、小桩9、下柱11、上柱12。
[0026]
【具体实施方式】
[0027]下面结合说明书附图和实施例对本发明的的技术方案做进一步详细说明。
[0028]本发明的刚性框架式基坑内支撑结构沿基坑四周布置，包括设置于基坑周边的挡土止水排桩6、与挡土止水排桩6相连接的边梁7、设置在基坑中的刚性框架结构、与所述刚性框架结构内侧边缘连接的临时排桩5，所述刚性框架结构由相交的长梁2和短梁3、设置在所述长梁2和短梁3相交节点处的立柱I构成，长梁2和短梁3相交的节点与其下一层的位于同一短梁3竖直平面内的对角节点之间连接有斜杆4，紧邻基坑边缘的短梁3和长梁2还与边梁7连接；
所述立柱I采用格构式钢结构或钢管，由设置在坑底标高以下的下柱11和设置在坑底标高以上的上柱12连接而成。
[0029]本发明刚性框架式基坑内支撑结构的优选实施例中，所述刚性框架结构中设置多层长梁2和短梁3，每层长梁2和短梁3的节点均与立柱I连接。
[0030]本发明刚性框架式基坑内支撑结构的另一种优选实施例中，刚性框架结构中设置单层长梁2和短梁3，所述斜杆4的下端与基坑底面处的立柱I和边梁7相连接。
[0031]本发明刚性框架式基坑内支撑结构的优选实施例中，刚性框架结构中的长梁2、短梁3和立柱I的位置、标高、截面尺寸和受力特性根据地下室的设计要求和参数确定，这里的受力特性是指截面的抗弯、抗剪承载能力。
[0032]本发明刚性框架式基坑内支撑结构的优选方案中，底板8下面设置有位于基坑底标高以下的小桩9,底板8与立柱1、斜杆4和挡土止水排桩6连接并一同烧筑,所述小桩9置入土层中。
[0033]本发明中，长梁设置与边梁相平行，短梁设置与边梁相垂直。
[0034]当本发明的刚性框架式基坑内支撑结构的各层标高与地下室各层标高一致，且立柱与地下室柱距相同，结构中的长梁、短梁和立柱的截面尺寸和受力特性与地下室结构各相应构件的设计参数一致时，刚性框架式基坑内支撑结构就可以兼作地下室结构，从而省去了立柱，省去了短梁及长梁，这种地下室结构与刚性框架式基坑内支撑结构的合二为一，大大的节约了投资，缩短了工期。
[0035]最上面一层边梁通常设置在挡土止水排桩6的顶部，且固定连接；其余边梁设置在挡土止水排桩的腰部，长梁2、短梁3及斜杆4均与立柱I相交且固定连接，长梁、短梁、斜杆沿竖向的层数可以是单层、多层，具体由计算确定。
[0036]本发明中并没有限定立柱I的列数，这就是说包括一跨及多跨刚性框架的情况，具体框架的榀数由计算确定。
[0037]立柱I的下柱11设置在坑底标高以下，上柱12设置在坑底标高以上，上柱12采用格构式钢结构或钢管。
[0038]为了进一步提高刚性框架式内支撑结构的刚度，减少支护结构的变形，土方开挖到底后，可根据设计向地下室以下的土中打入一些小桩9，并将这些小桩浇筑在地下室底板内，即地下室底板与立柱、斜杆、挡土止水排桩、及小桩浇筑在一起，形成了一个整体，小桩的数量、长度、排列及位置由设计计算确定，不受示意图限制。
[0039]本发明的刚性框架式基坑内支撑结构的施工方法，其具体步骤是:
1)施工构筑挡土止水排桩6、立柱I和临时排桩5；
2)开挖土方至立柱1、临时排桩5和挡土止水排桩6的桩顶标高；
3)浇筑施工最上面一层长梁2、短梁3和边梁7；
4)在临时排桩5至挡土止水排桩6之间向下挖土，直至第二层长梁2的底标高。
[0040]5)施工第二层长梁2、短梁3、边梁7，以及第一层短梁与第二层短梁之间的斜杆4 ；
6)按上述步骤2)—5)继续施工，直至开挖土方到基坑底标高，施工小桩9，浇筑底板8，构筑完成全部刚性框架结构；
7)开挖基坑内其余土方，并回收临时排桩5，浇筑地下室底板8;
8)从下向上逐层施工地下室，并拆除刚性框架结构。
[0041]本发明施工方法的优选方案中，步骤8)中拆除刚性框架结构时，如果利用框架结构作为地下室结构组成部分，则保留长梁2、短梁3和立柱1，仅拆除斜杆4，否则将长梁2、短梁3、立柱I和斜杆4全部拆除。
[0042]本发明施工方法的优选方案中，步骤6)中开挖土方到基坑底标高后，还在基坑底部施工小桩9和最下面一层斜杆4,并烧筑底板。
[0043]上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种刚性框架式基坑内支撑结构，其特征在于，该支撑结构沿基坑四周布置，包括设置于基坑周边的挡土止水排桩“)、与挡土止水排桩(6)相连接的边梁(了)、设置在基坑中的刚性框架结构、与所述刚性框架结构内侧边缘连接的临时排桩(5),所述刚性框架结构由相交的长梁(2)和短梁(3^设置在所述长梁(2)和短梁(3)相交节点处的立柱(1)构成，长梁(2)和短梁(3)相交的节点与其下一层的位于同一短梁(3)竖直平面内的对角节点之间连接有斜杆(4),紧邻基坑边缘的短梁(3 )还与边梁(7 )连接； 所述立柱(1)采用格构式钢结构或钢管，由设置在坑底标高以下的下柱(11)和设置在坑底标高以上的上柱(12)连接而成。
2.根据权利要求1所述的刚性框架式基坑内支撑结构，其特征在于，所述刚性框架结构中设置多层长梁(2)和短梁(3),每层长梁(2)和短梁(3)的节点均与立柱(1)连接。
3.根据权利要求1所述的刚性框架式基坑内支撑结构，其特征在于，所述刚性框架结构中设置单层长梁(2)和短梁(3),所述斜杆(4)的下端与基坑底面处的立柱和边梁连接。
4.根据权利要求1、2或3所述的刚性框架式基坑内支撑结构，其特征在于，所述刚性框架结构中的长梁口)、短梁(3)和立柱(1)的位置、标高、截面尺寸和受力特性根据地下室的设计要求和参数确定。
5.根据权利要求1、2或3所述的刚性框架式基坑内支撑结构，其特征在于，所述基坑底标闻处设置有底板(8),所述底板(8)下面设置有位于基坑底标闻以下的小粧(9),底板(8)与立柱(丨)、斜杆(4)和挡土止水排桩(6)连接并一同浇筑，所述小桩(9)置入土层中并嵌固在底板(8)内。
6.一种采用权利要求1、2、3、4或5所述刚性框架式基坑内支撑结构的施工方法，其特征在于，该施工方法的具体步骤是: 1)施工构筑挡土止水排桩(6?、立柱(1)和临时排桩(5)； 2)开挖土方至立柱(1?、临时排桩(5)和挡土止水排桩(6)的桩顶标高； 3)浇筑施工最上面一层长梁(2 )、短梁(3 )和边梁(7 )； 4)在临时排桩(5 )至挡土止水排桩(6 )之间向下挖土，直至第二层长梁(2 )的底标高； 5)施工第二层长梁(2^短梁(3^边梁(7),以及第一层短梁与第二层短梁之间的斜杆(4)； 6)按上述步骤2)至5)继续施工，直至开挖土方到基坑底标高，构筑完成全部刚性框架结构； 7)开挖基坑内其余土方，并回收临时排桩(5),浇筑地下室底板(8): 8)从下向上逐层施工地下室，并拆除刚性框架结构。
7.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于，所述步骤8)中拆除刚性框架结构时，如果利用刚性框架结构作为地下室结构组成部分，则保留长梁口)、短梁(3)和立柱(1),仅拆除斜杆(4),否则将长梁(2^短梁(3).立柱(1)和斜杆(4)全部拆除。
8.根据权利要求6或7所述的施工方法，其特征在于，所述步骤6)中开挖土方到基坑底标闻后，还在基坑底部施工小粧(9)和最下面一层斜杆(4),并烧筑底板(已)。
【文档编号】E02D17/04GK104404967SQ201410696503
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】卫龙武, 卫海 申请人:南京东大鸿基新技术发展有限公司