[發(fā)明專利]一種坑外斜拉式支撐結(jié)構(gòu)體系及其施工方法

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• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113136873A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳昌將;俞雋;潘春輝;劉紫秋;李騰飛;王國真;張巍;王甚凱
• 申請（專利權(quán)）人: 南通大學
• 主分類號: E02D17/04
• 分類號: E02D17/04
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 許潔

本發(fā)明公開了一種坑外斜拉式支撐結(jié)構(gòu)體系及其施工方法，支撐結(jié)構(gòu)包括圍護樁、冠梁、主撐、次撐、立柱，以及拉索；圍護樁頂部設(shè)有冠梁；主撐垂直橫跨基坑側(cè)壁并伸出坑外，主撐與冠梁設(shè)置在同一標高；拉索對稱分布在伸出坑外的主撐兩側(cè)，一端錨固在冠梁上，另一端錨固在坑外主撐的端部；基坑開挖前拉索需進行張拉至一定的預(yù)應(yīng)力；以此形成一種坑外斜拉式支撐結(jié)構(gòu)體系，共同抵抗坑外水土壓力。本發(fā)明的支撐體系具有剛度大、跨度大、控制變形能力強、施工方便、拉索可以回收再利用等優(yōu)點，可以大幅減少坑內(nèi)內(nèi)支撐覆蓋率，達到提高基坑支護安全、縮短施工工期、節(jié)省工程造價等目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于深基坑工程支護領(lǐng)域，特別涉及一種用于軟土基坑的坑外斜拉式支撐結(jié)構(gòu)體系及施工方法。

背景技術(shù)

對于軟土地區(qū)的深基坑工程，由于周邊環(huán)境緊張，土體自穩(wěn)性差，往往采用圍護樁+內(nèi)支撐的支護方式。內(nèi)支撐系統(tǒng)主要由冠梁或圍檁、主撐、次撐的桿件組成。對于矩形形狀的基坑，內(nèi)支撐主要以對撐、角撐、邊桁架或幾種組合的形式進行布置，如圖1、2所示。

由圖1、2可以看出，支撐系統(tǒng)的冠梁或圍檁跨度有限，支撐布置較為密集，坑內(nèi)支撐覆蓋率較高。為了減少支撐結(jié)構(gòu)中的角撐或?qū)螖?shù)量，增大基坑施工空間，則需要增大冠梁或圍檁跨度，這必將大幅增加冠梁或圍檁的截面尺寸，進而導(dǎo)致支護工程量增加。

大量的混凝土支撐不可回收再利用。支撐的施工，以及拆除工作，也增加了地下結(jié)構(gòu)施工的難度和工期，同時也造成了社會資源的浪費。

基于環(huán)保和節(jié)能的理念，開發(fā)各種新型式、新材料、新體系的支撐系統(tǒng)，以達到可回收、重復(fù)利用、施工便捷、造價低廉的目的，是社會迫切需求的。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于提供一種坑外斜拉式支撐結(jié)構(gòu)體系及施工方法，通過在坑外對稱設(shè)置拉索系統(tǒng)，傳遞和平衡坑外水土壓力，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中深基坑內(nèi)支撐密集、覆蓋率高、不利于施工、不可回收再利用，施工過程中變形不利控制等缺點。

技術(shù)方案：本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種坑外斜拉式支撐結(jié)構(gòu)體系，包括圍護樁、冠梁、主撐、次撐、立柱，以及拉索，圍護樁頂部設(shè)有冠梁；主撐垂直橫跨基坑側(cè)壁并伸出坑外，冠梁的拉索錨固點區(qū)域，以及主撐伸出坑外的端部處均預(yù)留孔道，冠梁與主撐設(shè)置在同一標高，并一同澆筑施工；拉索對稱分布在伸出坑外的主撐兩側(cè)，一端錨固在冠梁上，另一端錨固在坑外主撐的端部；基坑開挖前拉索需進行張拉至一定的預(yù)應(yīng)力；以此形成一種坑外斜拉式支撐結(jié)構(gòu)體系，共同抵抗坑外水土壓力，具體為：坑外水壓力作用在圍護樁上，圍護樁通過樁頂冠梁將水土壓力傳遞至對稱分布在主撐兩側(cè)的拉索上，最后拉索將坑外水土壓力傳遞至主撐上。

作為優(yōu)化：所述的圍護樁可采用鉆孔灌注樁、SMW工法樁、預(yù)應(yīng)力空心樁。

作為優(yōu)化：所述的冠梁采用鋼筋混凝土支撐。

作為優(yōu)化：所述的主撐采用實心鋼筋混凝土或薄壁空心鋼筋混凝土壓彎桿件，所述的次撐采用鋼筋混凝土或型鋼支撐。

作為優(yōu)化：拉索為單根或多根高強低松弛鋼絞線或高強度熱處理鋼筋，拉索對稱分布在伸出坑外的主撐兩側(cè)，一端通過錨具錨固在冠梁上，另一端通過錨具錨固在坑外主撐的端部，形成斜拉體系。

作為優(yōu)化：基坑開挖前，通過坑外主撐端部的錨固點對拉索進行張拉，給予預(yù)應(yīng)力初始值。

作為優(yōu)化：冠梁的設(shè)計可以通過調(diào)整拉索的道數(shù)和拉索在冠梁上的錨固點間距，以使冠梁受力最優(yōu)，材料最省。

作為優(yōu)化：基坑開挖過程中，可通過二次張拉對拉索預(yù)應(yīng)力進行調(diào)整，提高控制基坑變形能力。

作為優(yōu)化：當基坑形狀為長條形矩形時，坑外斜拉支撐結(jié)構(gòu)可設(shè)置在基坑的長邊側(cè)壁；當基坑形狀為近似方形時，坑外斜拉支撐結(jié)構(gòu)可設(shè)置在基坑的四周側(cè)壁。