專利名稱：拱墻式自立支護結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于基坑支護結(jié)構(gòu)。
目前，基坑工程施工中，平衡支護結(jié)構(gòu)荷載(土壓力)的抵抗力(如抗力、錨力等)都取決于地層地質(zhì)特性，即使采用多支點抗力支護結(jié)構(gòu)，其支護結(jié)構(gòu)最下段也是以土體抗力作為抵抗力來平衡荷載。支護結(jié)構(gòu)設(shè)計由土體地質(zhì)特性決定，其結(jié)果存在工程事故頻率高；費用不容易降低；軟土地層支護深度受到限制等缺點。如目前我國基坑支護結(jié)構(gòu)工程事故頻率為30％左右，軟土地層特大事故時有發(fā)生，支護結(jié)構(gòu)工程事故頻率之高實在罕見。以多支點抗力、懸臂式等支護結(jié)構(gòu)為例，工程事故原因評述主要歸咎于支護結(jié)構(gòu)本身的支護機理。現(xiàn)在所使用的基坑支護結(jié)構(gòu)無統(tǒng)一的安全標(biāo)準(zhǔn)，并隨地質(zhì)特性而異，法無定法，各行其“道”。支護結(jié)構(gòu)安全取值存在嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)缺陷，地質(zhì)特性愈差(或愈軟)，工程費用愈昂貴。而這了緩解這一矛盾，大部分都采用安全換費用的“變通”處理辦法，即降低軟土地層支護結(jié)構(gòu)安全度，促使其費用減少，結(jié)果是地質(zhì)特性愈差，安全度愈小。實際上，軟土地層土體的非均勻性、施工意外影響和勘察誤差等均大于非軟土地層，即使支護結(jié)構(gòu)采用統(tǒng)一安全標(biāo)準(zhǔn)，軟土地層工程事故頻率也高于非軟土地層。
本實用新型的目的是在于提供一種完全不同于目前基坑支護結(jié)構(gòu)機理的新型支護結(jié)構(gòu)、具有結(jié)構(gòu)特性優(yōu)越的且安全可靠的拱墻式自立支護結(jié)構(gòu)。
本實用新型的拱墻式自立支護結(jié)構(gòu)的是基于以下支護機理來設(shè)計的平衡基坑支護結(jié)構(gòu)全部荷載(地面至零強度處土壓力)不是依靠土體產(chǎn)生的任何“抵抗力”(如抗力、錨力等)，而是依靠支護結(jié)構(gòu)自身“抵抗力”(拱墻壓力)獨立承擔(dān)。
本實用新型的拱墻式自立支護結(jié)構(gòu)包括有拱墻，該拱墻由上部的擋土拱墻和下部的支座拱墻構(gòu)成。所述的拱墻形狀可為圓拱，或/和橢圓拱，或/和二次曲線拱。
所述的拱墻可以是全拱墻；也可以是非全拱墻，該非全拱墻由拱墻與其它支護結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
本實用新型的拱墻式自立支護結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有的支護結(jié)構(gòu)相比具有結(jié)構(gòu)特性優(yōu)越、工程安全可靠、適應(yīng)范圍廣、工程費用節(jié)省(約20％～60％)等特點。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)內(nèi)容及其結(jié)構(gòu)特征作進一步的說明


圖1為本實用新型拱墻式自立支護結(jié)構(gòu)的一種平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型中拱墻支座的一種結(jié)構(gòu)平面示意圖，即拉桿復(fù)合支座的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型中的連續(xù)拱墻的平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實用新型中的挖孔拱墻的平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為沉梁法敷設(shè)墊層以下支座拉桿的平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為圖6的B-B剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為錘擊法敷設(shè)墊層以下支座拉桿的豎向正面結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為圖8的C-C剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖10為本實用新型中抗隆起墊層底板的豎向剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
參見
圖1，本實用新型的拱墻式自立支護結(jié)構(gòu)包括有拱墻，該拱墻由上部的擋土拱墻1和下部的支座拱墻2構(gòu)成。一般情況下，拱墻截面根據(jù)墊層處最大荷載來確定，受地質(zhì)特性、基坑開挖深度及拱墻跨長等因素的影響；由于拱墻上下兩端即拱墻上端〔地面〕和下端(零強度處)的荷載為零，因此，在實際應(yīng)用時，可以根據(jù)荷載特點對拱墻截面采用必要的設(shè)計措施，如改變截面大小，或采用空腹結(jié)構(gòu)的拱墻結(jié)構(gòu)等等。擋土拱墻1和支座拱墻2的截面厚度不同。
所述的拱墻形狀可為圓拱，或/和橢圓拱，或/和二次曲線拱。
所述的拱墻可以是全拱墻；也可以是非全拱墻，該非全拱墻由拱墻與其它支護結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
所述拱墻形式根據(jù)實際情況不同，可為平板拱墻，也可梁板拱墻。
圖1所述的拱墻為全拱墻，由四個拋物線拱墻組成，拱墻上、下和左、右均為對稱。該支護結(jié)構(gòu)中平衡基坑支護結(jié)構(gòu)全部荷載即地面至零強度處土壓力3不是依靠土體產(chǎn)生的任何“抵抗力”(如抗力、錨力等)，而是依靠支護結(jié)構(gòu)自身“抵抗力”(拱墻壓力)獨立承擔(dān)。
由于拱墻下端的拱腳即支座拱墻處于土層中，拱墻上的土壓力由其支座來承擔(dān)。由支座拱墻處的被動土壓力直接承擔(dān)并平衡其上的土壓力的支座稱為被動土壓力支座，一般情況下，由于土體橫向剛度大于豎向剛度，按被動土壓力就能滿足其結(jié)構(gòu)設(shè)計要求。但又由于土體非均勻性等原因，軟土地層深基坑一般采用復(fù)合支座。
所述的支座拱墻處設(shè)有平衡結(jié)構(gòu)，即支座拱墻處的復(fù)合支座。由于規(guī)范設(shè)計的拱墻結(jié)構(gòu)是根據(jù)理想的地質(zhì)特性等因素來確定，而在實際施工過程中，地質(zhì)特性是不相同的。對各拱墻的應(yīng)力或應(yīng)變進行有效監(jiān)測以了解該支護結(jié)構(gòu)的變化情況，若監(jiān)測其應(yīng)力或應(yīng)變超過設(shè)計極限值，就必須對該拱墻結(jié)構(gòu)作反饋設(shè)計，以滿足其應(yīng)力或應(yīng)變的變化，達(dá)到安全的有效目的。本實用新型中所指的反饋設(shè)計是對拱墻支座采用平衡措施來完成的，即設(shè)在支座拱墻處的平衡結(jié)構(gòu)(復(fù)合支座)。由于本實用新型中支護結(jié)構(gòu)是由若干拱墻構(gòu)成的，因此只要對各拱墻的應(yīng)力或/和應(yīng)變進行監(jiān)測就能掌握整個支護結(jié)構(gòu)的變化情況，該工程監(jiān)測就像管道閥門一樣，可以對支護結(jié)構(gòu)拱墻、支座等的變化進行監(jiān)測，即有效監(jiān)測。
參見圖2和圖3，所述的設(shè)在支座拱墻處的平衡結(jié)構(gòu)為設(shè)在支座拱墻2處的豎向縱梁4，或/和拱墻底部處后補環(huán)梁5，或/和支座拉桿6。圖中標(biāo)號7表示基坑墊層。
所述的支座拉桿6可以是可調(diào)式。
參見圖6和圖7，所述平衡結(jié)構(gòu)中的支座拉桿6設(shè)置在沉梁8的一側(cè)，該沉梁8的間距為0.5m左右，沉梁間采用可動頂撐9；所述的沉梁8實際上為“變形”沉井，沉梁8為無底園蓋，其園蓋中間置井筒11。構(gòu)成特殊的鋼筋混凝土薄壁空腹結(jié)構(gòu)，該井筒為土方開挖通道。圖中標(biāo)號10表示沉梁的底座。
參見圖8和圖9，所述的拉桿6豎向排成列，每隔3.00m左右設(shè)置一根型鋼樁12，型鋼樁上設(shè)有倒鉤13，支座拉桿6與型鋼樁倒鉤13捆扎。兩支座間的所有型鋼樁12同時擊入土內(nèi)。
參見
圖10，所述的平衡結(jié)構(gòu)還可為抗隆起墊層底板。對于基坑墊層處發(fā)生土體隆起時，可采用鋼筋混凝土抗隆起墊層底板防止土體隆起，該抗隆起墊層地板14的一端支承于拱墻上，一端支承于拱墻的斜桿15上，其寬度(即離拱墻距離)為6.0～8.0m左右。圖中標(biāo)號5為拱墻上的環(huán)梁，16為該環(huán)梁拉桿。
參見圖4，所述的拱墻為連續(xù)拱墻，它由連續(xù)拱墻段1＇和接頭拱墻段2＇構(gòu)成。該連續(xù)拱墻段較長，一般為6～8m；該連續(xù)拱墻內(nèi)的鋼筋大部分為水平鋼筋17，水平鋼筋17利用排架就地綁扎成型，直接放于拱墻槽段內(nèi)；連續(xù)拱墻段兩段的水平鋼筋向上彎曲90度形成水平鋼筋搭接18，并與隔板連為一體成接頭拱墻段，端部予留空隙為0.5m左右。圖中標(biāo)號5為環(huán)梁，4為豎向縱梁。
參見圖5，所述的拱墻為挖孔拱墻，它是由逐個挖孔樁連接而成的拱墻。挖孔樁的護壁由橢圓形拱壁1｀｀與直線端頭板2｀｀組成，端頭板平行于拱墻法線，挖孔護壁的端頭板設(shè)置水平鋼筋予留孔。水平鋼筋17穿過各挖孔樁體。圖中的挖孔拱墻中還具有環(huán)梁5和拱墻豎向縱梁4。
另外，所述的拱墻還可以由豎排列的單排或多排攪拌樁與配置有鋼筋的環(huán)梁復(fù)合而成。該拱墻又稱為復(fù)合拱墻。
本實用新型的拱墻式自立支護結(jié)構(gòu)安全構(gòu)思慎密，不同地質(zhì)特性的地層，安全取值按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)；支護結(jié)構(gòu)采用動態(tài)安全理念，能防止各種意外工程事故。根據(jù)動態(tài)安全理念，在實際應(yīng)用中支護設(shè)計采用規(guī)范設(shè)計和反饋設(shè)計相結(jié)合。首先，根據(jù)(JGJ120-99)「建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程」等現(xiàn)行規(guī)范進行支護結(jié)構(gòu)設(shè)計即規(guī)范設(shè)計；然后，在基坑土方開挖過程中，同時對支護結(jié)構(gòu)進行有效監(jiān)測其應(yīng)力和變力是否超過設(shè)計極限值，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)對規(guī)范設(shè)計進行修改或變改即反饋設(shè)計。由于規(guī)范設(shè)計時已考慮到反饋設(shè)計各設(shè)計項目，但反饋設(shè)計各設(shè)計項目的予埋構(gòu)件和予留孔等均包括在規(guī)范設(shè)計中。支座、拱墻、環(huán)梁、支座豎向縱梁等屬于規(guī)范設(shè)計范圍，其拱墻和支護截面、支護長度(地面至零強度處)等均按有關(guān)規(guī)范計算；后補環(huán)梁、拱墻豎向縱梁、工具式無粘結(jié)予應(yīng)力、支座拉桿、抗隆起墊層底板等屬于反饋設(shè)計范圍。反饋設(shè)計項目和設(shè)計根據(jù)有效監(jiān)測和有關(guān)規(guī)范確定，反饋設(shè)計環(huán)梁稱為后補環(huán)梁，以區(qū)別于規(guī)范設(shè)計環(huán)梁。墊層以上環(huán)梁均設(shè)置環(huán)梁拉桿支承其重量，環(huán)梁拉桿向間距相等。
上述所述的環(huán)梁實際上可采用現(xiàn)澆環(huán)梁、或挖孔環(huán)梁、或予制打入式環(huán)梁。這里所說的環(huán)梁以予制打入式環(huán)梁為主。所述的環(huán)梁與拱墻結(jié)合在一起。
權(quán)利要求1.一種拱墻式自立支護結(jié)構(gòu)，包括有拱墻，其特征在于該拱墻由上部的擋土拱墻和下部的支座拱墻構(gòu)成；所述的拱墻形狀可為二次曲線拱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拱墻式自立支護結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的拱墻形狀為圓拱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拱墻式自立支護結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的拱墻形狀為橢圓拱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的拱墻式自立支護結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的拱墻可以是全拱墻；也可以是非全拱墻，該非全拱墻由拱墻與其它支護結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的拱墻式自立支護結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的拱墻為全拱墻，由四個拋物線拱墻組成，拱墻上、下和左、右均為對稱。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的拱墻式自立支護結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的支座拱墻處設(shè)有平衡結(jié)構(gòu)，即支座拱墻處的復(fù)合支座。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的拱墻式自立支護結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的設(shè)在支座拱墻處的平衡結(jié)構(gòu)為設(shè)在支座處的豎向縱梁，或/和拱墻底部處后補環(huán)梁，或/和支座拉桿。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的拱墻式自立支護結(jié)構(gòu)，其特征在于所述平衡結(jié)構(gòu)中的支座拉桿設(shè)置在沉梁的一側(cè)，該沉梁的間距為0.5m左右，沉梁間采用可動頂撐；所述的沉梁為無底園蓋，其園蓋中間置井筒。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的拱墻式自立支護結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的拉桿豎向排成列，每隔3.00m左右設(shè)置一根型鋼樁，型鋼樁上設(shè)有倒鉤，支座拉桿與型鋼樁倒鉤捆扎。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的拱墻式自立支護結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的平衡結(jié)構(gòu)還可為抗隆起墊層底板；該抗隆起墊層地板的一端支承于拱墻上，一端支承于拱墻的斜桿上，其寬度為6.0～8.0m左右。
專利摘要本實用新型為一種拱墻式自立支護結(jié)構(gòu),它包括有拱墻,該拱墻由上部的擋土拱墻和下部的支座拱墻構(gòu)成。所述的拱墻形狀可為圓拱,或/和橢圓拱,或/和二次曲線拱。所述的拱墻可以是全拱墻;也可以是非全拱墻,該非全拱墻由拱墻與其它支護結(jié)構(gòu)構(gòu)成。該拱墻式自立支護結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有的支護結(jié)構(gòu)相比具有結(jié)構(gòu)特性優(yōu)越、工程安全可靠、適應(yīng)范圍廣、工程費用節(jié)省(約20%～60%)等特點。
文檔編號E02D5/18GK2436553SQ00203259
公開日2001年6月27日 申請日期2000年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月31日
發(fā)明者彭高培 申請人:彭高培