基坑工程鋸齒式預(yù)應(yīng)力圍檁及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基坑工程鋸齒式預(yù)應(yīng)力圍檁及其施工方法，屬于基坑支護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼支撐支護(hù)體系是一種基坑工程中常用的支護(hù)形式，包括鋼支撐和鋼圍檁兩部分。高剛度、大間距的鋼支撐設(shè)計(jì)思路，可為土方開挖，出土進(jìn)料等施工作業(yè)提供更大的空間。高剛度支撐可提供更強(qiáng)大的支撐力來(lái)保證基坑穩(wěn)定，但支撐間圍檁跨度增大引起土體變形增大，不利于基坑的變形控制。常用的型鋼堆疊，增加型鋼尺寸，提高鋼材標(biāo)號(hào)等提高圍檁抗彎剛度的方式，能在一定程度上減小基坑變形，但是大大增加了支護(hù)結(jié)構(gòu)的材料用量和成本，沒有改變“土層先有變形，圍檁才能承載”的支護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制機(jī)理。
[0003]目前，預(yù)應(yīng)力圍檁結(jié)構(gòu)開始得到關(guān)注，常見的結(jié)構(gòu)形式為預(yù)應(yīng)力魚腹式梁結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力魚腹式梁結(jié)構(gòu)通過(guò)沿圍檁走向逐步增加支撐桿長(zhǎng)度的方式，在預(yù)應(yīng)力鋼絞線和支撐桿間形成小于90度的夾角，將預(yù)應(yīng)力鋼絞線上的拉力轉(zhuǎn)化為支撐桿上的壓力，為減小夾角，提高拉力向壓力的轉(zhuǎn)化率，支撐桿的長(zhǎng)度就要變得很大。
[0004]基坑工程鋸齒式預(yù)應(yīng)力圍檁及其施工方法可為基坑支護(hù)工程提供一種施加預(yù)應(yīng)力便捷可靠，控制基坑變形能力強(qiáng)的預(yù)應(yīng)力圍檁結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有基坑支護(hù)工程中控制基坑變形難度大的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基坑工程鋸齒式預(yù)應(yīng)力圍檁，能更好地限制支撐之間的土層位移，提高鋼支撐體系的基坑變形控制能力。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種用于基坑工程的鋸齒式預(yù)應(yīng)力圍檁，其特征在于:所述的鋸齒式預(yù)應(yīng)力圍檁由鋼圍檁(I)、支撐桿(2)、鋼絞線(3)、定滑輪組件(4)和錨具(5)組成;鋼圍檁(I)的側(cè)面沿軸向水平頂靠于圍護(hù)結(jié)構(gòu)(6);支撐桿(2)水平放置，垂直固定于鋼圍檁(I);鋼絞線(3)從支撐桿(2)端部繞過(guò)，穿過(guò)定滑輪組件(4)后固定到錨具(5)上;定滑輪組件(4)的拉桿(19)端部固定于鋼圍檁(I)和支撐桿(2)的相交區(qū)域附近;錨具(5)底面固定到鋼圍檁(I)。
[0008]所述的鋼圍檁(I)由三角托架結(jié)構(gòu)(7)承托，鋼圍檁(I)包括兩條相互平行的工字鋼(8)，工字鋼(8)的上、下表面分別焊有條形薄鋼板(9)，工字鋼之間及工字鋼外側(cè)焊有加強(qiáng)鋼板(10)。
[0009]所述支撐桿(2)是由弧形端頭(12)焊接于直桿(11)一端構(gòu)成的；直桿(11)包括兩條相互平行的工字鋼(8)，工字鋼(8)上、下表面分別焊有條形薄鋼板(9)，工字鋼之間及工字鋼外側(cè)焊有加強(qiáng)鋼板(10);弧形端頭(12)是在弧形鋼件的圓弧面一側(cè)切削出多道弧形凹槽(13)形成的。
[0010]所述錨具(5)是由錨座(14)、錨環(huán)(15)和扇形夾片(16)組成的鋼結(jié)構(gòu)組件。錨座上鉆有圓形錨孔(17);錨環(huán)(15)內(nèi)側(cè)呈圓臺(tái)面;扇形夾片(16)上有圓弧形槽，槽上有齒紋，能咬固住施加了預(yù)應(yīng)力的鋼絞線(3);扇形夾片(16)外表面母線和錨環(huán)(15)內(nèi)側(cè)面母線平行。
[0011]所述定滑輪組件(4)包括滑輪(18)、拉桿(19)、和中軸(20);滑輪(18)的凹槽與支撐桿(2)弧形端頭(12)的弧形凹槽(13)在同一個(gè)平面上。
[0012]一種用于基坑工程的鋸齒式預(yù)應(yīng)力圍檁施工方法，該方法的實(shí)施過(guò)程如下:首先，將鋼絞線(3)依次穿過(guò)弧形凹槽(13)、滑輪(18)、錨孔(17)和錨環(huán)(15);然后給鋼絞線(3)施加拉力;最后將扇形夾片(16)插入銷環(huán)(15)，頂實(shí)。
[0013]有益效果
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0015]I)本發(fā)明圍檁施加預(yù)應(yīng)力后，圍檁由被動(dòng)地承受土層變形引起的主動(dòng)土壓力，變?yōu)橹鲃?dòng)地向土層施加壓力控制土層變形，預(yù)應(yīng)力圍檁能更好地控制基坑變形。
[0016]2)本發(fā)明的預(yù)應(yīng)力鋼絞線與支撐桿間的夾角小，預(yù)應(yīng)力鋼絞線上施加相等拉力情況下，在支撐桿方向上的分力更大，對(duì)圍檁施加壓力的效果更好。
[0017]3)本發(fā)明采用定滑輪改變預(yù)應(yīng)力鋼絞線的方向，可以使預(yù)應(yīng)力鋼絞線與支撐桿間的夾角變得很小，而且支撐桿兩側(cè)鋼絞線均提供了拉力，鋼絞線上拉力向支撐桿上壓力的轉(zhuǎn)化率很高，支撐桿需要的長(zhǎng)度更短。
[0018]4)本發(fā)明的支撐桿兩側(cè)預(yù)應(yīng)力鋼絞線是一條鋼絞線，拉力相等，在支撐桿上的合力始終沿支撐桿軸向，不會(huì)在支撐桿和鋼圍檁上產(chǎn)生彎矩作用，對(duì)圍檁施加的預(yù)應(yīng)力效果更好。
[0019]5)本發(fā)明的鋼絞線以錨固的方式固定，無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)焊接，方便預(yù)應(yīng)力的保持、補(bǔ)加，以及施工完成后釋放。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1、鋸齒式預(yù)應(yīng)力圍檁區(qū)段；
[0021]圖2、鋼圍檁區(qū)段；
[0022]圖3、鋼圍檁1-1截面；
[0023]圖4、支撐桿；
[0024]圖5、支撐桿Π-Π截面；
[0025]圖6、支撐桿m-m截面；
[0026]圖7、錨具局部裝配圖；
[0027]圖8、錨具IV-1V截面圖；
[0028]圖9、滑輪組件；
[0029]圖10、單肢獨(dú)動(dòng)預(yù)應(yīng)力圍檁；
[°03°]圖11、單肢聯(lián)動(dòng)預(yù)應(yīng)力圍檁；
[0031]圖12、多肢獨(dú)動(dòng)預(yù)應(yīng)力圍檁；
[0032]圖13、多肢聯(lián)動(dòng)預(yù)應(yīng)力圍檁；
[0033]圖14、V-V圍檁標(biāo)準(zhǔn)段；
[0034]圖15、V1-VI圍檁標(biāo)準(zhǔn)段；
[0035]圖16、VH-VII圍檁標(biāo)準(zhǔn)段
[0036]圖17、.-.圍檁標(biāo)準(zhǔn)段
[0037]圖18、單肢預(yù)應(yīng)力圍檁組件
[0038]圖19、多肢預(yù)應(yīng)力圍檁組件
[0039]圖中:1-鋼圍檁;2-支撐桿;3-鋼絞線;4-定滑輪組件;5-錨具;6_圍護(hù)結(jié)構(gòu);7_三角托架結(jié)構(gòu)；8-工字鋼;9-條形薄鋼板；10-加強(qiáng)鋼板；11-直桿；12-弧形端頭；13-弧形凹槽；14-錨座；15-錨環(huán)；16-扇形夾片；17-錨孔;18-滑輪;19-拉桿;20-中軸;21-單肢預(yù)應(yīng)力圍檁組件;22-鋼支撐;23-多肢預(yù)應(yīng)力圍檁組件:24-八字撐。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0041]本發(fā)明的基本思想是:通過(guò)定滑輪改變鋼絞線的方向，張拉鋼絞線后錨固固定，為支撐桿和鋼圍檁提供指向基坑壁的壓力，主動(dòng)地控制基坑土層變形。【具體實(shí)施方式】是:首先，將鋼絞線分別穿過(guò)支撐桿端部的弧形凹槽、定滑輪、錨具的錨孔和錨環(huán);然后用穿心千斤頂給鋼絞線施加拉力，并將扇形夾片頂入錨環(huán)，對(duì)施加了預(yù)應(yīng)力的鋼絞線進(jìn)行錨固。
[0042]實(shí)施例背景:
[0043]某明挖地鐵車站基坑總長(zhǎng)222.9m，分南端盾構(gòu)井、標(biāo)準(zhǔn)段和北端盾構(gòu)井3部分。其中，標(biāo)準(zhǔn)段長(zhǎng)170.3m，寬21m，深18.5m，地層由人工堆積層和第四紀(jì)沉積的粘性土、粉土、砂土交互而成，局部見少量碎石土。車站標(biāo)準(zhǔn)段地下水埋深19m。共架設(shè)三道Φ609壁厚16mm的鋼支撐，首道支撐間距6m，第二、三道支撐間距3m。采用提出的基坑工程鋸齒式預(yù)應(yīng)力圍檁進(jìn)行該基坑標(biāo)準(zhǔn)段首道圍檁的方案設(shè)計(jì)，根據(jù)結(jié)構(gòu)和張拉方式的不同，提出四個(gè)應(yīng)用實(shí)施例。
[0044]實(shí)施例1--單肢獨(dú)動(dòng)預(yù)應(yīng)力圍標(biāo)
[0045]如圖10、14和圖18所示，在相鄰支撐間架設(shè)三組單肢預(yù)應(yīng)力圍檁組件，各組件長(zhǎng)為2m，支撐桿長(zhǎng)lm，組件間通過(guò)端部的法蘭進(jìn)行螺栓連接;各組的預(yù)應(yīng)力鋼絞線相互獨(dú)立、分別張拉，可獨(dú)立控制各自預(yù)應(yīng)力圍檁組件的預(yù)應(yīng)力大小。
[0046]實(shí)施例2—一單肢聯(lián)動(dòng)預(yù)應(yīng)力圍檁
[0047]如圖11、15和圖18所示，在相鄰支撐間架設(shè)三組單肢預(yù)應(yīng)力圍檁組件，各組件長(zhǎng)為2m，支撐桿長(zhǎng)lm，組件間通過(guò)端部的法蘭進(jìn)行螺栓連接;各組組件的預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用同一條，進(jìn)行聯(lián)動(dòng)張拉，進(jìn)行一次張拉即可完成三組單肢預(yù)應(yīng)力圍檁組件預(yù)應(yīng)力的施加。
[0048]實(shí)施例3--多肢獨(dú)動(dòng)預(yù)應(yīng)力圍標(biāo)
[0049]如圖12、16和圖19所示，在相鄰支撐間架設(shè)三組多肢預(yù)應(yīng)力圍檁組件，各組件長(zhǎng)為2m，支撐桿伸出lm，組件間通過(guò)端部的法蘭進(jìn)行螺栓連接;支撐桿在實(shí)施例1、2的基礎(chǔ)上增加了四根八字撐，擴(kuò)大預(yù)應(yīng)力在鋼圍檁上的作用范圍；各組組件的預(yù)應(yīng)力鋼絞線相互獨(dú)立、分別張拉，可獨(dú)立控制各組預(yù)應(yīng)力圍檁組件的預(yù)應(yīng)力大小。
[ΟΟδΟ]實(shí)施例4--多肢聯(lián)動(dòng)預(yù)應(yīng)力圍檁
[0051]如圖13、17和圖19所示，在相鄰支撐間架設(shè)三組多肢預(yù)應(yīng)力圍檁組件，各組件長(zhǎng)為2m，支撐桿伸出lm，組件間通過(guò)端部的法蘭進(jìn)行螺栓連接;支撐桿在實(shí)施例1、2的基礎(chǔ)上增加了四根八字撐，擴(kuò)大預(yù)應(yīng)力在鋼圍檁上的作用范圍；各組組件的預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用同一條，進(jìn)行聯(lián)動(dòng)張拉，進(jìn)行一次張拉即可完成三組鋸齒式預(yù)應(yīng)力圍檁組件預(yù)應(yīng)力的施加。
[0052]以上是本發(fā)明的四個(gè)典型實(shí)施例，本發(fā)明的實(shí)施不限于此。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于基坑工程的鋸齒式預(yù)應(yīng)力圍檁，其特征在于:所述的鋸齒式預(yù)應(yīng)力圍檁由鋼圍檁(I)、支撐桿(2)、鋼絞線(3)、定滑輪組件(4)和錨具(5)組成;鋼圍檁(I)的側(cè)面沿軸向水平頂靠于圍護(hù)結(jié)構(gòu)(6);支撐桿(2)水平放置，垂直固定于鋼圍檁(I);鋼絞線(3)從支撐桿(2)端部繞過(guò)，穿過(guò)定滑輪組件(4)后固定到錨具(5)上;定滑輪組件(4)的拉桿(19)端部固定于鋼圍檁(I)和支撐桿(2)的相交區(qū)域附近;錨具(5)底面固定到鋼圍檁(I)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于基坑工程的鋸齒式預(yù)應(yīng)力圍檁，其特征在于:鋼圍檁(1)由三角托架結(jié)構(gòu)(7)承托，鋼圍檁(I)包括兩條相互平行的工字鋼(8)，工字鋼(8)上、下表面分別焊有條形薄鋼板(9)，工字鋼之間及工字鋼外側(cè)焊有加強(qiáng)鋼板(10)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于基坑工程的鋸齒式預(yù)應(yīng)力圍檁，其特征在于:支撐桿(2)由弧形端頭(12)焊接于直桿(11)一端構(gòu)成的；直桿(11)包括兩條相互平行的工字鋼(8)，工字鋼(8)上、下表面分別焊有條形薄鋼板(9)，工字鋼之間及工字鋼外側(cè)焊有加強(qiáng)鋼板(10);弧形端頭(12)是在弧形鋼件的圓弧面一側(cè)切削出多道弧形凹槽(13)形成的。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于基坑工程的鋸齒式預(yù)應(yīng)力圍檁，其特征在于:錨具(5)是由錨座(14)、錨環(huán)(15)和扇形夾片(16)組成的鋼結(jié)構(gòu)組件；錨座上鉆有圓形錨孔(17);錨環(huán)(15)內(nèi)側(cè)呈圓臺(tái)面;扇形夾片(16)上有圓弧形槽，槽上有齒紋，能咬固住施加了預(yù)應(yīng)力的鋼絞線(3);扇形夾片(16)外表面母線和錨環(huán)(15)內(nèi)側(cè)面母線平行。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于基坑工程的鋸齒式預(yù)應(yīng)力圍檁，其特征在于:定滑輪組件(4)包括滑輪(18)、拉桿(19)、和中軸(20);滑輪(18)的凹槽與支撐桿(2)弧形端頭(12)的弧形凹槽(13)在同一個(gè)平面上。6.利用權(quán)利要求1所述的一種用于基坑工程的鋸齒式預(yù)應(yīng)力圍檁，鋸齒式預(yù)應(yīng)力圍檁施工方法，其特征在于:首先，將鋼絞線(3)依次穿過(guò)弧形凹槽(13)、滑輪(18)、錨孔(17)和錨環(huán)(15);然后給鋼絞線(3)施加拉力;最后將扇形夾片(16)插入錨環(huán)(15)，頂實(shí)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基坑工程鋸齒式預(yù)應(yīng)力圍檁及其施工方法，屬于基坑支護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。該預(yù)應(yīng)力圍檁由鋼圍檁、支撐桿、鋼絞線、定滑輪組件和錨具組成。鋼圍檁的側(cè)面沿軸向水平頂靠于圍護(hù)結(jié)構(gòu)；支撐桿、錨具和定滑輪組件垂直固定于鋼圍檁；鋼絞線從支撐桿端部繞過(guò)，穿過(guò)定滑輪組件，施加拉力后固定到錨具上，將預(yù)應(yīng)力鋼絞線上的拉力轉(zhuǎn)化為支撐桿上的壓力，通過(guò)鋼圍檁主動(dòng)地向土層施加壓力控制基坑變形。本發(fā)明的預(yù)應(yīng)力鋼絞線上拉力向支撐桿上壓力的轉(zhuǎn)化率高，可施加的預(yù)應(yīng)力大，支撐桿需要長(zhǎng)度短，預(yù)應(yīng)力的保持、補(bǔ)加和釋放方便快捷，是一種預(yù)應(yīng)力施加高效、快捷的基坑圍檁結(jié)構(gòu)。
【IPC分類】E02D17/04
【公開號(hào)】CN105604068
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610029644
【發(fā)明人】張明聚, 郭雪源, 陳曉帆, 劉義
【申請(qǐng)人】北京工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2016年1月15日