CN113123345A - 一种湿陷性黄土区域基坑开挖支护结构及其工艺 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种湿陷性黄土区域基坑开挖支护结构及其工艺，属于基坑开挖支护的技术领域，其包括钻孔桩，钻孔桩内嵌固定于地面内，钻孔桩设置有多个，所有钻孔桩围成基坑开挖区域，每个所述钻孔桩上均固定设置有牛腿，相邻牛腿上均架设有型钢，型钢与牛腿顶面抵接，同时与钻孔桩外壁抵接，型钢上滑动设置有定位块，定位块位于型钢背离基坑内壁的侧壁上，定位块沿型钢长度方向滑动，定位块与钻孔桩外壁抵接，所有型钢沿基坑内壁设置一周，分别位于基坑两正对侧壁上的型钢之间设置有支撑组件，支撑组件端部与对应靠近的型钢固定连接且与牛腿顶面抵接，本申请具有基坑支护结构快捷施工，节省施工工期的效果。

Description

一种湿陷性黄土区域基坑开挖支护结构及其工艺

技术领域

本申请涉及基坑开挖支护的技术领域，尤其是涉及一种湿陷性黄土区域基坑开挖支护结构及其工艺。

背景技术

湿陷性黄土是指在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力共同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的土，属于特殊土。有些杂填土也具有湿陷性。广泛分布于我国东北、西北、华中和华东部分地区的黄土多具湿陷性。

现有的基坑支护结构中，内支撑支护结构常用围檩结构，围檩是指支护桩上部设置的横梁，主要是起使模板保持组装的平面形状并将模板与提升架连接成一整体的作用。常用钢筋混凝土围檩作为湿陷性黄土区域基坑开挖的支护结构。

针对上述中的相关技术，发明人认为钢筋混凝土围檩需要养护时间，存在有施工周期长，施工不快捷的缺陷。

发明内容

为了达到基坑支护结构快捷施工，节省施工工期的效果，本申请提供一种湿陷性黄土区域基坑开挖支护结构及其工艺。

第一方面，本申请提供一种湿陷性黄土区域基坑开挖支护结构，采用如下技术方案：

一种湿陷性黄土区域基坑开挖支护结构，包括钻孔桩，钻孔桩内嵌固定于地面内，钻孔桩设置有多个，所有钻孔桩围成基坑开挖区域，每个所述钻孔桩上均固定设置有牛腿，相邻牛腿上均架设有型钢，型钢与牛腿顶面抵接，同时与钻孔桩外壁抵接，型钢上滑动设置有定位块，定位块位于型钢背离基坑内壁的侧壁上，定位块沿型钢长度方向滑动，定位块与钻孔桩外壁抵接，所有型钢沿基坑内壁设置一周，分别位于基坑两正对侧壁上的型钢之间设置有支撑组件，支撑组件端部与对应靠近的型钢固定连接且与牛腿顶面抵接

通过采用上述技术方案，钻孔桩将基坑开挖区域确定，基坑开挖时，在钻孔桩上固定牛腿，并在牛腿上架设型钢，相邻型钢首尾抵接在基坑内壁设置一周，滑动定位块，使定位块与钻孔桩外壁抵接，增强型钢放置后的稳定性，支撑组件将位于基坑两正对侧壁上的型钢进行水平支撑，型钢形成的围檩，在竖直方向由牛腿架设支撑，保持与钻孔桩的连接性；在水平方向中，沿型钢长度方向由定位块以及基坑转折处共同限位，其余方向由支撑组件配合钻孔桩对型钢进行限位固定，从而使型钢形成的围檩代替水泥混凝土围檩对基坑起到支撑保护的作用，不存在养护时间，达到基坑支护结构快捷施工，节省施工工期的效果。

可选的，所述支撑组件包括多个钢管，相邻钢管端部法兰连接。

通过采用上述技术方案，支撑组件采用多个钢管通过法兰拼装而成，可以使支撑组件适应不同基坑跨度，增加支撑组件使用范围，提升使用便利性。

可选的，所述支撑组件端部设置有调距筒，调距筒位于钢管内部，调距筒外壁与钢管内壁抵接，调距筒上开设有长条孔，长条孔沿调距筒长度方向开设，调距筒与支撑组件之间设置有加压机构，加压机构包括加压组件和锁定组件，加压组件包括连接杆、齿轮和齿条，锁定组件包括手轮和限位杆，齿轮和齿条均位于调距筒内，齿条沿调距筒长度方向固定于调距筒内壁上，连接杆一端贯穿钢管和长条孔后与齿轮固定连接，齿轮与齿条啮合，连接杆另一端位于钢管外部与手轮固定连接，限位杆一端与手轮插嵌固定，另一端与钢管插嵌固定。

通过采用上述技术方案，长条孔的设置使调距筒相对钢管移动时，不与连接杆发生阻碍，转动手轮，手轮驱动齿轮转动，齿轮和啮合从而推动调距筒向钢管外部移动，当调距筒与型钢抵紧时，将限位杆与钢管插嵌，时限位杆将手轮限位，避免手轮回转，达到将位于支撑组件两端型钢抵紧的效果。

可选的，所述限位杆上设置有挡片，挡片固定于限位杆端部处，即挡片设置有两个，挡片垂直限位杆设置，挡片无法贯穿手轮。

通过采用上述技术方案，挡片的设置使限位杆无法脱离手轮，当手轮需要转动时，向远离钢管出抽动限位杆，限位杆代替手轮成为受力点，驱动限位杆即可转动手轮，延长了力臂，使转动手轮时更加舒适和省力。

可选的，所述钢管上开设有定位孔，定位孔开设有多个，相邻定位孔以连接杆贯穿钢管处为圆心呈圆形分布，限位杆上靠近定位孔处的挡片与对应定位孔插嵌固定。

通过采用上述技术方案，所有定位孔组成一个圆形，使手轮转动到合适位置时，可以找到最近的定位孔进行限位固定，为调距筒移动后的限位提供了方便。

可选的，所述调距筒上固定设置有环板，环板为弧形板，环板环套固定在调距筒轴向外壁上，环板靠近型钢的侧壁与调距筒靠近型钢的端面共面，钢管与牛腿抵接时，环板端部与牛腿顶面抵接，环板与对应靠近的型钢固定连接。

通过采用上述技术方案，环板的设置，使支撑组件连带调距筒放置在牛腿上时具有稳定性，避免调距筒连带支撑组件从牛腿上滚落的现象，使调距筒与型钢固定时的操作更加顺畅。

可选的，所述钢管上设置有环圈，环圈环套在钢管周向外壁上，环板与环圈之间设置有加强组件，加强组件包括第一加强杆、第二加强杆和拉力绳，第一加强杆一端与环板铰接，另一端与第二加强杆一端铰接，第二加强杆远离第一加强杆一端与环圈铰接，且三处铰接轴均水平设置，拉力绳一端与第一加强杆固定连接，连接处位于第一加强杆靠近第二加强杆一端处，拉力绳另一端与环板上方处钻孔桩固定连接，第一加强杆和第二加强杆总长度大于调距筒伸出钢管端部的距离。

通过采用上述技术方案，环圈的设置配合环板为加强组件提供了固定位置，当第一加强杆和第二加强杆形成的夹角开口朝上时，拉力绳拉扯第一加强杆，拉力绳分担牛腿压力，支撑组件的重力通过拉力绳转换，使第一加强杆第二加强杆将环圈和环板向相互远离方向推动，达到调距筒进一步与型钢抵紧的效果；当第一加强杆和第二加强杆形成的夹角开口朝下时，拉力绳也可以起到分担牛腿压力的效果。

可选的，所述第二加强杆上设置有定位片，定位片位于第二加强杆与第一加强杆交接处，定位片一端与第二加强杆底部外壁固定连接，另一端沿第二加强杆长度方向，向靠近第一加强杆处悬挑设置。

通过采用上述技术方案，定位片的设置使第一加强杆和第二加强杆形成的夹角只可能朝上，使加强组件产生的效果最大化。

可选的，所述型钢采用工字钢，定位块上开设有滑槽，工字钢翼板位于滑槽内，定位块上设置有螺栓，螺栓贯穿定位块与工字钢翼板抵接。

通过采用上述技术方案，工字钢为施工常用构建，取材便利，滑槽为定位块的滑动提供了便利，通过螺栓固定，施工人员操作便捷且易懂。

第二方面，本申请提供一种湿陷性黄土区域基坑开挖支护结构的施工工艺，采用如下技术方案：

一种湿陷性黄土区域基坑开挖支护结构的施工工艺，包括以下步骤：

S1、钻孔桩成型，冠梁施工；

S2、基坑内路面破除，基坑开挖，开挖至型钢设计位置下0.5m时，牛腿施工，型钢设计位置沿竖直方向可以分为多处；

S3、牛腿上架设型钢，滑动定位块至合适位置并固定；

S4、吊装支撑组件，操作加压机构调整调距筒位置并将调距筒固定；

S5、调整加强组件，并将拉力绳固定。

通过采用上述技术方案，由上至下依次施工符合施工顺序，并采用多级分层开挖的施工工序，在竖直方向进行了多级支撑结构，进一步加强了对基坑支护的稳定性。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.支撑组件自身可以调节，达到适用于不同基坑跨度的效果，支撑组件配合型钢，达到对基坑快捷支护的效果，取代水泥混凝土围檩的工序，节省了工期；

2.调距筒配合加压机构，对支撑组件两端的型钢进一步抵紧，加强了型钢对钻孔桩的支护效果；

3.加强组件的设置进一步加强了调距筒对型钢的抵紧程度，同时分担了牛腿的压力。

附图说明

图1是本申请实施例的整体结构示意图；

图2是为体现支撑组件处局部结构示意图；

图3是为体现加压机构处部分结构示意图；

图4是图2中A部分的局部放大示意图；

图5是为体现加强组件处部分结构示意图。

附图标记说明：1、钻孔桩；2、牛腿；3、型钢；31、定位块；311、滑槽；4、支撑组件；41、钢管；411、定位孔；412、环圈；5、调距筒；51、长条孔；52、环板；6、加压机构；61、加压组件；611、连接杆；612、齿轮；613、齿条；62、锁定组件；621、手轮；622、限位杆；7、挡片；8、加强组件；81、第一加强杆；82、第二加强杆；821、定位片；83、拉力绳。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种湿陷性黄土区域基坑开挖支护结构。

参照图1，地面内灌注有钻孔桩1，钻孔桩1灌注有多个，所有钻孔桩1围成基坑开挖区域，每个钻孔桩1上均固定设置有牛腿2，相邻牛腿2上均架设有型钢3，位于基坑两正对坑壁上的型钢3之间设置有支撑组件4，支撑组件4端部架设在对应型钢3放置的牛腿2上，同时支撑组件4将位于基坑两正对坑壁上的型钢3抵紧，使型钢3形成的围檩代替水泥混凝土围檩对基坑起到支撑保护的作用，不存在养护时间，达到基坑支护结构快捷施工，节省施工工期的效果。

参照图1和图2，基坑两正对坑壁上的牛腿2位于同一水平标高，基坑上相邻坑壁上的牛腿2位于不同水平标高。型钢3在本实施例中采用工字钢，型钢3端部均架设在牛腿2上。型钢3上滑动设置有定位块31，一根型钢3上定位块31设置有两个，定位块31沿型钢3长度方向滑动，定位块31位于型钢3上方，定位块31上开设有滑槽311，滑槽311开设在定位块31底面上，滑槽311沿型钢3长度方向开设且开通定位块31两竖直侧壁，型钢3的翼板位于滑槽311内，定位块31上设置有螺栓，螺栓贯穿定位块31深入滑槽311内且与翼板抵接，从而将定位块31固定。当型钢3架设在牛腿2上后，滑动定位块31，使定位块31与钻孔桩1抵接。两个定位块31位于同一根型钢3的两端，并与对应的钻孔桩1抵接，加强了型钢3与钻孔桩1之间的连接和相互限位效果。

参照图1，基坑两正对坑壁之间设置有支撑组件4，支撑组件4端部架设在对应牛腿2上，支撑组件4包括多个钢管41，钢管41可以为圆柱状，相邻钢管41首尾法兰连接组成完整的支撑组件4，使支撑组件4长度可根据施工状况随时调整。

参照图2和图3，支撑组件4端部均设置有调距筒5，调距筒5造型跟随钢管41造型也为圆柱状，调距筒5位于钢管41内部，调距筒5外壁与钢管41内壁抵接，调距筒5上开设有长条孔51，长条孔51沿调距筒5长度方向开设，调距筒5与钢管41之间设置有加压机构6，加压机构6用于将调距筒5沿钢管41长度方向移动，使调距筒5伸出钢管41并与靠近的型钢3抵紧。

参照图3和图4，加压机构6包括加压组件61和锁定组件62，加压组件61包括连接杆611、齿轮612和齿条613，锁定组件62包括手轮621和限位杆622；齿轮612和齿条613均位于调距筒5内部，连接杆611一端依次贯穿钢管41和长条孔51后与齿轮612固定连接，齿条613与调距筒5内壁固定连接，齿条613长度方向沿调距筒5长度方向设置，齿轮612和齿条613啮合；连接杆611另一端位于钢管41外部与手轮621固定连接，钢管41上开设有定位孔411，定位孔411开设有多个，所有定位孔411以连接杆611贯穿钢管41处为圆心，整体呈圆形分布。限位杆622贯穿手轮621设置，限位杆622端部固定有挡片7，即挡片7设置有两个，挡片7的设置使限位杆622无法脱离手轮621，向远离钢管41方向抽动限位杆622，直接驱动限位杆622从而转动手轮621，通过齿轮612和齿条613啮合驱动，完成调距筒5的位移，当手轮621转动到合适位置后，将限位杆622靠近钢管41一端的挡片7插嵌在对应定位孔411内，完成手轮621的限位。

参照图5，调距筒5和钢管41之间设置加强组件8，加强组件8用于分担牛腿2的压力，以及使调距筒5与型钢3进一步抵紧。调距筒5上设置有环板52，环板52为弧形板状，环板52环套在调距筒5外壁上，环板52开口朝下，环板52与调距筒5相接触处固定连接，环板52端部向下竖直延伸，当调距筒5放置在牛腿2上时，环板52端部与牛腿2顶面抵接，环板52背离钢管41的侧壁与调距筒5背离钢管41的端面位于同一平面上，环板52与型钢3进一步抵紧后，可以通过加强螺栓将环板52与型钢3固定。钢管41外壁上固定环套有环圈412，环圈412垂直钢管41设置，环圈412位于靠近钢管41端部处，与钢管41端部存在距离，加强组件8位于环板52和环圈412之间。

参照图5，加强组件8包括第一加强杆81、第二加强杆82和拉力绳83，第一加强杆81一端与环板52铰接，另一端与第二加强杆82一端铰接，第二加强杆82远离第一加强杆81一端与环圈412铰接，且三处铰接轴均水平设置，第一加强杆81和第二加强杆82之间形成的夹角开口朝上，第二加强杆82底部设置有定位片821，定位片821一端与第二加强杆82固定连接，另一端沿第二加强杆82长度方向，向靠近第一加强杆81方向悬挑设置，当第一加强杆81和第二加强杆82成水平状态时，定位片821横跨第一加强杆81和第二加强杆82铰接轴，使第一加强杆81和第二加强杆82无法再向上转动。其中，第一加强杆81和第二加强杆82总长度大于调距筒5伸出钢管41端部的距离。拉力绳83一端与第一加强杆81顶部固定连接，连接处位于靠近第一加强杆81和第二加强杆82铰接轴处，拉力绳83另一端与第一加强杆81上方的钻孔桩1固定连接，固定方式可以采用加强螺栓固定，拉力绳83可以采用钢筋绳。

本申请实施例一种湿陷性黄土区域基坑开挖支护结构的实施原理为：基坑开挖至指定标高，漏出钻孔桩1后，在钻孔桩1上架设牛腿2，将型钢3架设在相邻牛腿2上，滑动定位块31，使定位块31与钻孔桩1抵接，通过螺栓固定定位块31，将相邻钢管41法兰连接，使支撑组件4整体长度符合基坑跨度，吊装支撑组件4，将位于支撑组件4端部的钢管41架设到对应牛腿2上，转动手轮621，使调距筒5带动环板52将型钢3抵紧，调整完毕后将限位杆622插嵌在对应定位孔411内，通过加强螺栓将环板52与型钢3固定，最后将拉力绳83远离第一加强杆81一端与钻孔桩1固定，使拉力绳83绷紧，完成基坑的支护，使型钢3形成的围檩代替水泥混凝土围檩对基坑起到支撑保护的作用，不存在养护时间，达到基坑支护结构快捷施工，节省施工工期的效果。

本申请实施例还公开一种湿陷性黄土区域基坑开挖支护结构的施工工艺。

包括以下步骤：

S1、钻孔桩1成型后，剔凿桩头并进行冠梁施工；

S2、冠梁养护完毕后，对基坑内路面破除，进行基坑开挖，开挖至型钢3设计位置下0.5m时，进行牛腿2施工，将牛腿2与钻孔桩1固定，型钢3设计位置沿竖直方向可以分为多处，本实施例可以分为四处，即基坑开挖分成五部分；

S3、牛腿2上架设型钢3，滑动定位块31至合适位置并固定；

S4、吊装支撑组件4，操作加压机构6调整调距筒5位置并将调距筒5固定；

S5、调整加强组件8，并将拉力绳83固定，完成本层整个支护结构后，继续基坑开挖，开挖至下一层型钢3设计位置下0.5m时，再次重复步骤S2，如此往复总共设置有四道支撑结构，第五部分开挖后进行人工清槽。

本申请实施例一种湿陷性黄土区域基坑开挖支护结构的施工工艺的实施原理为：基坑在开挖的过程中，分阶段分层，每层支护完毕后在进行下一层的开挖，使基坑更加稳定，对基坑的支护更加充分，保护了基坑开挖人员的安全。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种湿陷性黄土区域基坑开挖支护结构，包括钻孔桩(1)，钻孔桩(1)内嵌固定于地面内，钻孔桩(1)设置有多个，所有钻孔桩(1)围成基坑开挖区域，其特征在于：每个所述钻孔桩(1)上均固定设置有牛腿(2)，相邻牛腿(2)上均架设有型钢(3)，型钢(3)与牛腿(2)顶面抵接，同时与钻孔桩(1)外壁抵接，型钢(3)上滑动设置有定位块(31)，定位块(31)位于型钢(3)背离基坑内壁的侧壁上，定位块(31)沿型钢(3)长度方向滑动，定位块(31)与钻孔桩(1)外壁抵接，所有型钢(3)沿基坑内壁设置一周，分别位于基坑两正对侧壁上的型钢(3)之间设置有支撑组件(4)，支撑组件(4)端部与对应靠近的型钢(3)固定连接且与牛腿(2)顶面抵接。

2.根据权利要求1所述的一种湿陷性黄土区域基坑开挖支护结构，其特征在于：所述支撑组件(4)包括多个钢管(41)，相邻钢管(41)端部法兰连接。

3.根据权利要求2所述的一种湿陷性黄土区域基坑开挖支护结构，其特征在于：所述支撑组件(4)端部设置有调距筒(5)，调距筒(5)位于钢管(41)内部，调距筒(5)外壁与钢管(41)内壁抵接，调距筒(5)上开设有长条孔(51)，长条孔(51)沿调距筒(5)长度方向开设，调距筒(5)与支撑组件(4)之间设置有加压机构(6)，加压机构(6)包括加压组件(61)和锁定组件(62)，加压组件(61)包括连接杆(611)、齿轮(612)和齿条(613)，锁定组件(62)包括手轮(621)和限位杆(622)，齿轮(612)和齿条(613)均位于调距筒(5)内，齿条(613)沿调距筒(5)长度方向固定于调距筒(5)内壁上，连接杆(611)一端贯穿钢管(41)和长条孔(51)后与齿轮(612)固定连接，齿轮(612)与齿条(613)啮合，连接杆(611)另一端位于钢管(41)外部与手轮(621)固定连接，限位杆(622)一端与手轮(621)插嵌固定，另一端与钢管(41)插嵌固定。

4.根据权利要求3所述的一种湿陷性黄土区域基坑开挖支护结构，其特征在于：所述限位杆(622)上设置有挡片(7)，挡片(7)固定于限位杆(622)端部处，即挡片(7)设置有两个，挡片(7)垂直限位杆(622)设置，挡片(7)无法贯穿手轮(621)。

5.根据权利要求4所述的一种湿陷性黄土区域基坑开挖支护结构，其特征在于：所述钢管(41)上开设有定位孔(411)，定位孔(411)开设有多个，相邻定位孔(411)以连接杆(611)贯穿钢管(41)处为圆心呈圆形分布，限位杆(622)上靠近定位孔(411)处的挡片(7)与对应定位孔(411)插嵌固定。

6.根据权利要求3所述的一种湿陷性黄土区域基坑开挖支护结构，其特征在于：所述调距筒(5)上固定设置有环板(52)，环板(52)为弧形板，环板(52)环套固定在调距筒(5)轴向外壁上，环板(52)靠近型钢(3)的侧壁与调距筒(5)靠近型钢(3)的端面共面，钢管(41)与牛腿(2)抵接时，环板(52)端部与牛腿(2)顶面抵接，环板(52)与对应靠近的型钢(3)固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种湿陷性黄土区域基坑开挖支护结构，其特征在于：所述钢管(41)上设置有环圈(412)，环圈(412)环套在钢管(41)周向外壁上，环板(52)与环圈(412)之间设置有加强组件(8)，加强组件(8)包括第一加强杆(81)、第二加强杆(82)和拉力绳(83)，第一加强杆(81)一端与环板(52)铰接，另一端与第二加强杆(82)一端铰接，第二加强杆(82)远离第一加强杆(81)一端与环圈(412)铰接，且三处铰接轴均水平设置，拉力绳(83)一端与第一加强杆(81)固定连接，连接处位于第一加强杆(81)靠近第二加强杆(82)一端处，拉力绳(83)另一端与环板(52)上方处钻孔桩(1)固定连接，第一加强杆(81)和第二加强杆(82)总长度大于调距筒(5)伸出钢管(41)端部的距离。

8.根据权利要求7所述的一种湿陷性黄土区域基坑开挖支护结构，其特征在于：所述第二加强杆(82)上设置有定位片(821)，定位片(821)位于第二加强杆(82)与第一加强杆(81)交接处，定位片(821)一端与第二加强杆(82)底部外壁固定连接，另一端沿第二加强杆(82)长度方向，向靠近第一加强杆(81)处悬挑设置。

9.根据权利要求1所述的一种湿陷性黄土区域基坑开挖支护结构，其特征在于：所述型钢(3)采用工字钢，定位块(31)上开设有滑槽(311)，工字钢翼板位于滑槽(311)内，定位块(31)上设置有螺栓，螺栓贯穿定位块(31)与工字钢翼板抵接。

10.一种湿陷性黄土区域基坑开挖支护结构的施工工艺，其特征在于：包括以下步骤：

S1、钻孔桩(1)成型，冠梁施工；

S2、基坑内路面破除，基坑开挖，开挖至型钢(3)设计位置下0.5m时，牛腿(2)施工，型钢(3)设计位置沿竖直方向可以分为多处；

S3、牛腿(2)上架设型钢(3)，滑动定位块(31)至合适位置并固定；

S4、吊装支撑组件(4)，操作加压机构(6)调整调距筒(5)位置并将调距筒(5)固定；

S5、调整加强组件(8)，并将拉力绳(83)固定。

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