一种基坑内支撑支护结构传力途径的转换结构及转换方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201611237198.0

申请日:

2016.12.28

公开号:

CN106703041A

公开日:

2017.05.24

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情:

实质审查的生效IPC(主分类):E02D 17/04申请日:20161228|||公开

IPC分类号:

E02D17/04

主分类号:

E02D17/04

申请人:

中国建筑第八工程局有限公司

发明人:

杨振宇; 杨勇; 崔磊; 付默默; 肖含; 张林林; 任广欣; 安鹏; 崔凯; 姬志

地址:

200122 上海市浦东新区中国(上海)自由贸易试验区世纪大道1568号27层

优先权:

专利代理机构:

上海唯源专利代理有限公司 31229

代理人:

曾耀先

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内容摘要

本发明公开了一种基坑内支撑支护结构传力途径的转换结构及转换方法,转换结构包括设于主体结构与支护桩之间的传力带,传力带的第一侧与支护桩之间通过第一剪力键相连,传力带的第二侧与主体结构之间通过第二剪力键相连;第一剪力键与第二剪力键在对应位置的第一角撑或第二角撑拆除时形成剪力以平衡作用于支护桩外侧的主动土压力,使同组内支撑角撑的同步对称受力转换为第一角撑或第二角撑的独立传力。当涉及同组内支撑中的单个内支撑需要提前拆除时,可在对应传力带上设置剪力键结构,再通过地下室结构和剪力键,将作用于支护桩外侧主动土压力,转换至平行于主动土土压力方向的支护桩上,实现传力体系的转换,解决提前拆除内支撑技术难题。

权利要求书

1.一种基坑内支撑支护结构传力途径的转换结构,其特征在于:基坑内支撑支护结构
包括竖向环绕基坑布置的多根支护桩、水平支撑于基坑角部的多组内支撑角撑及竖向支撑
所述内支撑角撑的内支撑立柱桩;所述支护桩上设有腰梁并通过所述腰梁与所述内支撑角
撑相连,每组所述内支撑角撑包括分别支撑于基坑中相邻的两个角部且对称受力的第一角
撑和第二角撑;
基坑内设有主体结构,所述转换结构包括设于所述主体结构与所述支护桩之间的传力
带,所述传力带的第一侧与所述支护桩之间通过第一剪力键相连,所述传力带的第二侧与
所述主体结构之间通过第二剪力键相连;
所述第一剪力键与所述第二剪力键在对应位置的所述第一角撑或所述第二角撑拆除
时形成剪力以平衡作用于所述支护桩外侧的主动土压力,使同组所述内支撑角撑的同步对
称受力转换为所述第一角撑或所述第二角撑的独立传力。
2.如权利要求1所述的基坑内支撑支护结构传力途径的转换结构,其特征在于:所述支
护桩为咬合桩,表面具有云线状轮廓,所述第一剪力键为所述传力带的第一侧与所述咬合
桩的结合处形成的凹凸咬合结构。
3.如权利要求1所述的基坑内支撑支护结构传力途径的转换结构,其特征在于:所述第
二剪力键包括连续设置于所述传力带的第二侧与所述主体结构的结合处的凸形键齿及设
于所述凸形键齿内的抗剪筋,所述抗剪筋的一端锚入所述主体结构内。
4.如权利要求3所述的基坑内支撑支护结构传力途径的转换结构,其特征在于:所述凸
形键齿呈矩形,所述抗剪筋为U型筋,所述U型筋的开口端锚入所述主体结构内。
5.如权利要求1所述的基坑内支撑支护结构传力途径的转换结构,其特征在于:多组所
述内支撑角撑沿基坑高度方向相间布置。
6.如权利要求1所述的基坑内支撑支护结构传力途径的转换结构,其特征在于:所述第
一角撑和所述第二角撑分别包括相间布置的多道角支撑梁及连接于相邻两道所述角支撑
梁之间的连系梁,多道角支撑梁支撑于基坑角部的同一水平高度。
7.一种基坑内支撑支护结构传力途径的转换方法,其特征在于,包括步骤:
施工基坑内支撑支护结构,包括布置竖向环绕基坑的多根支护桩、设置水平支撑于基
坑角部的多组内支撑角撑及设置竖向支撑所述内支撑角撑的内支撑立柱桩;所述支护桩上
设有腰梁并通过所述腰梁与所述内支撑角撑相连,每组所述内支撑角撑包括分别支设于基
坑中相邻的两个角部且对称受力的第一角撑和第二角撑;
对应于所述第一角撑或所述第二角撑的位置,于基坑内施工部分主体结构;
于部分施工的所述主体结构与所述支护桩之间施工传力带,于所述传力带的第一侧与
所述支护桩之间设置第一剪力键并相连,于所述传力带的第二侧与部分施工的所述主体结
构之间设置第二剪力键并相连;
待所述传力带施工完成后,拆除对应位置的所述第一角撑或所述第二角撑;利用所述
第一剪力键与所述第二剪力键形成剪力以平衡作用于所述支护桩外侧的主动土压力,使同
组所述内支撑角撑的同步对称受力转换为所述第一角撑或所述第二角撑的独立传力;
继续施工主体结构。
8.如权利要求7所述的基坑内支撑支护结构传力途径的转换方法,其特征在于:所述传
力带在肥槽回填完成后施工,所述肥槽回填包括于所述主体结构与基坑边之间回填土体,
回填高度对应于所述第二剪力键的标高。
9.如权利要求7所述的基坑内支撑支护结构传力途径的转换方法,其特征在于:在所述
基坑内支撑支护结构施工完成后,于基坑内由外至内逐段施工位于所述第一角撑下方的主
体结构;
于施工的第一段主体结构与所述支护桩之间施工所述传力带、所述第一剪力键及所述
第二剪力键;
待所述传力带施工完成后,拆除所述第一角撑,利用所述第一剪力键与所述第二剪力
键形成剪力以平衡作用于所述支护桩外侧的主动土压力,使同组所述内支撑角撑的同步对
称受力转换为所述第一角撑的独立传力;
继续施工所述第一角撑下方的所述主体结构。
10.如权利要求7所述的基坑内支撑支护结构传力途径的转换方法,其特征在于:所述
第一剪力键咬合于所述传力带的第一侧与所述支护桩之间而形成凹凸咬合结构,所述第二
剪力键咬合于所述传力带的第二侧与所述主体结构之间而形成凹凸咬合结构;所述凹凸咬
合结构在所述支护桩外侧的主动土压力的作用下形成剪力,并将剪力传递至所述支护桩的
内侧。

说明书

一种基坑内支撑支护结构传力途径的转换结构及转换方法

技术领域

本发明涉及一种基坑内支撑支护结构,尤其涉及一种基坑内支撑支护结构传力途
径的转换结构及转换方法。

背景技术

随着城市土地资源的紧缺和技术创新,地下空间开发越来越得到广泛关注和发
展,不断涌现出一大批超深地下空间结构,深基坑工程应运而生。同时,因为各地水文地质
条件差异较大,当出现砂土地层、淤泥质地层、填海区等较差地质条件时,一般都会采用内
支撑支护结构,以保证基坑安全;但内支撑支护结构较为复杂,涉及的工序较多、工期长、换
撑难度大等一系列技术难题;通常情况是,在地下室结构施工一层,对称进行肥槽回填,对
称施工传力带后,方可拆除对应的内支撑,该工况下,地下室结构施工间断时间较长,无法
连续作业,对工程施工组织和工期影响较大。那么,如何通过设计来改变既有工序和施工流
程,提前拆除内支撑,缩短地下室结构间断时间,对于工程建设者具有重要意义。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基坑内支撑支
护结构传力途径的转换结构及转换方法,以解决同组内支撑对称受力工况下单个内支撑提
前拆除,提前插入地下室结构施工,缩短间断时间,加快工程整体进度等技术难题。

为实现上述技术效果,本发明公开了一种基坑内支撑支护结构传力途径的转换结
构,基坑内支撑支护结构包括竖向环绕基坑布置的多根支护桩、水平支撑于基坑角部的多
组内支撑角撑及竖向支撑所述内支撑角撑的内支撑立柱桩;所述支护桩上设有腰梁并通过
所述腰梁与所述内支撑角撑相连,每组所述内支撑角撑包括分别支撑于基坑中相邻的两个
角部且对称受力的第一角撑和第二角撑;

基坑内设有主体结构,所述转换结构包括设于所述主体结构与所述支护桩之间的
传力带,所述传力带的第一侧与所述支护桩之间通过第一剪力键相连,所述传力带的第二
侧与所述主体结构之间通过第二剪力键相连;

所述第一剪力键与所述第二剪力键在对应位置的所述第一角撑或所述第二角撑
拆除时形成剪力以平衡作用于所述支护桩外侧的主动土压力,使同组所述内支撑角撑的同
步对称受力转换为所述第一角撑或所述第二角撑的独立传力。

所述基坑内支撑支护结构传力途径的转换结构进一步的改进在于,所述支护桩为
咬合桩,表面具有云线状轮廓,所述第一剪力键为所述传力带的第一侧与所述咬合桩的结
合处形成的凹凸咬合结构。

所述基坑内支撑支护结构传力途径的转换结构进一步的改进在于,所述第二剪力
键包括连续设置于所述传力带的第二侧与所述主体结构的结合处的凸形键齿及设于所述
凸形键齿内的抗剪筋,所述抗剪筋的一端锚入所述主体结构内。

所述基坑内支撑支护结构传力途径的转换结构进一步的改进在于,所述凸形键齿
呈矩形,所述抗剪筋为U型筋,所述U型筋的开口端锚入所述主体结构内。

所述基坑内支撑支护结构传力途径的转换结构进一步的改进在于,多组所述内支
撑角撑沿基坑高度方向相间布置。

所述基坑内支撑支护结构传力途径的转换结构进一步的改进在于,所述第一角撑
和所述第二角撑分别包括相间布置的多道角支撑梁及连接于相邻两道所述角支撑梁之间
的连系梁,多道角支撑梁支撑于基坑角部的同一水平高度。

本发明还公开了一种基坑内支撑支护结构传力途径的转换方法,包括步骤:

施工基坑内支撑支护结构,包括布置竖向环绕基坑的多根支护桩、设置水平支撑
于基坑角部的多组内支撑角撑及设置竖向支撑所述内支撑角撑的内支撑立柱桩;所述支护
桩上设有腰梁并通过所述腰梁与所述内支撑角撑相连,每组所述内支撑角撑包括分别支设
于基坑中相邻的两个角部且对称受力的第一角撑和第二角撑;

对应于所述第一角撑或所述第二角撑的位置,于基坑内施工部分主体结构;

于部分施工的所述主体结构与所述支护桩之间施工传力带,于所述传力带的第一
侧与所述支护桩之间设置第一剪力键并相连,于所述传力带的第二侧与部分施工的所述主
体结构之间设置第二剪力键并相连;

待所述传力带施工完成后,拆除对应位置的所述第一角撑或所述第二角撑;利用
所述第一剪力键与所述第二剪力键形成剪力以平衡作用于所述支护桩外侧的主动土压力,
使同组所述内支撑角撑的同步对称受力转换为所述第一角撑或所述第二角撑的独立传力;

继续施工主体结构。

所述基坑内支撑支护结构传力途径的转换方法进一步的改进在于,所述传力带在
肥槽回填完成后施工,所述肥槽回填包括于所述主体结构与基坑边之间回填土体,回填高
度对应于所述第二剪力键的标高。

所述基坑内支撑支护结构传力途径的转换方法进一步的改进在于,在所述基坑内
支撑支护结构施工完成后,于基坑内由外至内逐段施工位于所述第一角撑下方的主体结
构;

于施工的第一段主体结构与所述支护桩之间施工所述传力带、所述第一剪力键及
所述第二剪力键;

待所述传力带施工完成后,拆除所述第一角撑,利用所述第一剪力键与所述第二
剪力键形成剪力以平衡作用于所述支护桩外侧的主动土压力,使同组所述内支撑角撑的同
步对称受力转换为所述第一角撑的独立传力;

继续施工所述第一角撑下方的所述主体结构。

所述基坑内支撑支护结构传力途径的转换方法进一步的改进在于,所述第一剪力
键咬合于所述传力带的第一侧与所述支护桩之间而形成凹凸咬合结构,所述第二剪力键咬
合于所述传力带的第二侧与所述主体结构之间而形成凹凸咬合结构;所述凹凸咬合结构在
所述支护桩外侧的主动土压力的作用下形成剪力,并将剪力传递至所述支护桩的内侧。

本发明由于采用了以上技术方案,使其具有以下有益效果:

当需要提前拆除同组内支撑角撑的其中一个角撑时,通过依附于传力带上设置的
剪力键的咬合作用形成剪力,来平衡支护桩外侧主动土压力,该工况下可提前拆除对应部
位角撑,即同组内支撑角撑的其中之一可提前拆除;

剪力键依附于传力带两侧设置,支护桩采用咬合桩,在咬合桩一侧的剪力键,利用
咬合桩自然形成的云线状轮廓,在传力带施工后,形成凹凸咬合结构以传递剪力;主体结构
采用地下室结构,地下室结构一侧随结构设置多个凸形键齿并内设抗剪筋,在传力带施工
后,形成凹凸咬合结构以传递剪力;

传力带因设有剪力键,使其既能传递垂直于支护桩方向的支反力,又传递平行于
支护桩方向的剪力,从而很好地平衡支护桩外侧主动土压力;

采用本发明施工时,地下室结构的整体工期有所加快,地下室结构施工间断时间
大大缩减,解决了基坑内支撑支护结构制约地下室施工技术难题。

附图说明

图1为原始基坑内支撑支护结构的平面示意图。

图2是原始基坑内支撑支护结构的剖面示意图。

图3是原始基坑内支撑支护结构的受力体系示意图。

图4是原始基坑内支撑支护结构中地下室结构、传力带、支护桩的平面示意图。

图5是原始拆撑工况的剖面示意图。

图6是原始拆撑工况的受力体系示意图。

图7是本发明一种基坑内支撑支护结构传力途径的转换结构中设置剪力键转换结
构时的拆撑工况的剖面示意图。

图8是本发明一种基坑内支撑支护结构传力途径的转换结构中设置剪力键转换结
构时的拆撑受力体系示意图。

图9是本发明一种基坑内支撑支护结构传力途径的转换结构中剪力键的平面示意
图。

图10是本发明的剪力键局部构造示意图。

图11是本发明的剪力键节点剖面示意图。

图12是本发明的设置剪力键转换结构时的提前拆撑工况及受力体系示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书
所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实
施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离
本发明的精神下进行各种修饰或改变。

本发明提供了一种基坑内支撑支护结构传力途径的转换结构及转换方法,常规基
坑内支撑支护结构由咬合桩或地下连续墙、内支撑、立柱桩共同组成,内支撑一般由角撑或
对撑组合,分组受力,在地下室结构、肥槽回填和传力带均全部对称完成后,利用地下室结
构替代内支撑受力,保持基坑支护桩外侧的主动土压力与地下室结构提供的支反力相平
衡,再拆除对应的内支撑,继续施工地下室结构;该工况的局限在于,往往有同组内支撑对
称受力工况时,其中一个内支撑不能提前拆除,影响到地下室结构提前穿插问题。本发明恰
恰是通过一种转换基坑内支撑支护结构传力途径的剪力键结构,使原有的同组内支撑对称
传力体系变为单个内支撑独立传力体系,提前拆除单个内支撑,提前插入地下室结构施工,
解决内支撑制约施工进度问题。

下面结合附图及具体实施方式对本发明所涉及的基坑内支撑支护结构的原始传
力途径的转换结构及原理作进一步详细的说明。

参见图1~3所示,图1为基于原始基坑内支撑支护结构的平面示意图,图2为所涉
及的原始基坑支护结构的剖面示意图,图3为所涉及的原始基坑内支撑支护结构的受力体
系示意图。基坑采用矩形基坑,图1所示为该矩形基坑中相邻两角部的内支撑支护结构,由
支护桩(1a和1b)、内支撑角撑(2a和2b)、内支撑立柱桩(8a和8b)、腰梁(9a和9b)共同组成基
坑的挡土结构,支挡支护桩外侧土体(10a和10b)。其中,支护桩1a和支护桩1b分别竖向环绕
基坑中相邻的两角部布置,内支撑角撑2a水平支撑于两相邻角部中的一个基坑角部(位于
前方位置的基坑角部),内支撑角撑2b则水平支撑于两相邻角部中的另一个基坑角部(位于
后方位置的基坑角部),内支撑角撑2a和内支撑角撑2b构成对称受力体系。腰梁9a设于支护
桩1a与内支撑角撑2a之间,腰梁9a平行于支护桩1a的布置方向而布置并沿其布置方向连续
延伸,将位于该基坑角部(位于前方位置的基坑角部)的多根支护桩1a连结成一体,内支撑
角撑2a通过腰梁9a与支护桩1a相连;同理,腰梁9b设于支护桩1b与内支撑角撑2b之间,腰梁
9b平行于支护桩1b的布置方向而布置并沿其布置方向连续延伸,将位于该基坑角部(位于
后方位置的基坑角部)的多根支护桩1b连结成一体,内支撑角撑2b通过腰梁9b与支护桩1b
相连。

参见图4所示,图4为所涉及的原始内支撑角撑拆除工况的平面示意图。基坑中设
置地下室结构(3a和3b),地下室结构(3a和3b)分别位于基坑中相邻的两角部之间。地下室
结构3a位于支护桩1a的内侧,地下室结构3b位于支护桩1b的内侧,在地下室结构3a与支护
桩1a之间通过设置混凝土传力带4a而使两者相连,在地下室结构3b与支护桩1b之间通过设
置混凝土传力带4b而使两者相连。

参见图5和图6所示,图5是原始拆撑工况的剖面示意图,图6是原始拆撑工况的受
力体系示意图。在当地下室结构(3a和3b)对称施工完成、对称设置传力带(4a和4b),利用传
力带(4a和4b)的支反力(fa和fb)对称替换内支撑角撑(2a和2b)的支反力(Fa和Fb),之后方
可拆除对应内支撑角撑(2a和2b)。比如,当地下室结构(3a和3b)全部对称施工完成后,施工
混凝土传力带(4a和4b),当混凝土传力带(4a和4b)的混凝土强度达到70%后,方可拆除对
应的第三道内支撑角撑。但在该工况下,传力带(4a和4b)仅传递垂直于支护桩(1a和1b)方
向的支反力(fa和fb),内支撑角撑(2a和2b)其中之一无法提前拆除。

综上,原始基坑内支撑支护结构的传力结构及原理在于,包括内支撑角撑的支反
力(Fa和Fb)、支护桩外侧主动土压力(Qa和Qb)、传力带支反力(fa和fb);基坑内支撑支护结
构(2a和2b)产生的支反力(Fa和Fb),与支护桩(1a和1b)外侧主动土压力(Qa和Qb)形成对称
传力体系;当要拆除内支撑角撑(3a和3b)时,需将地下室结构(3a和3b)、传力带(4a和4b)等
均全部对称完成,替代内支撑角撑(2a和2b)受力,即利用传力带(4a和4b)将支护桩外侧主
动土压力(Qa和Qb)传递到地下室结构(3a和3b)上,对称替换内支撑角撑(3a和3b)的支反力
(Fa和Fb),方可拆除对应内支撑角撑(3a和3b);该工况下传力带(4a和4b)仅传递垂直于支
护桩方向的支反力(fa和fb),内支撑角撑(2a和2b)无法提前拆除。

下面结合附图及具体实施方式对本发明的基坑内支撑支护结构的传力途径的转
换结构及转换原理作进一步详细的说明。

参见图7和图8所示,图7为本发明一种基坑内支撑支护结构传力途径的转换结构
中设置剪力键转换结构时的拆撑工况的剖面示意图,图8为本发明的拆撑工况的拆撑受力
体系示意图。在本发明中,基坑内支撑支护结构同样采用支护桩(1a和1b)、内支撑角撑(2a
和2b)、内支撑立柱桩(8a和8b)、腰梁(9a和9b)共同组成基坑的挡土结构,基坑仍以矩形基
础为例,基坑内支撑支护结构与图1~3所示的原始基坑支护结构相似,具体为:

支护桩(1a和1b)竖向环绕基坑中相邻的两角部布置,多组内支撑角撑水平支撑于
两相邻的基坑角部角部。腰梁(9a和9b)设于支护桩(1a和1b)与内支撑角撑之间,腰梁(9a和
9b)平行于支护桩(1a和1b)的布置方向而布置并沿其布置方向连续延伸,将多根支护桩(1a
和1b)连结成一体,内支撑角撑通过腰梁(9a和9b)与支护桩(1a和1b)相连。内支撑角撑为水
平方向布置,通过内支撑立柱桩(8a和8b)竖向支撑,每组内支撑角撑包括分别支撑于基坑
中相邻的两个角部且对称受力的第一角撑2a和第二角撑2b,每组内支撑角撑中的第一角撑
2a和第二角撑2b组成对称受力体系。多组内支撑角撑沿基坑高度方向相间布置,第一角撑
2a和第二角撑2b分别包括相间布置的多道角支撑梁及连接于相邻两道角支撑梁之间的连
系梁,多道角支撑梁支撑于基坑角部的同一水平高度。

其中,支护桩(1a和1b)为咬合桩形式,采用1200mm直径的混凝土灌注桩施工形成,
咬合重叠范围为250mm,一晕一素布置;晕桩有配筋,采用混凝土标号C45;素桩无配筋,采用
C15超缓凝混凝土。内支撑角撑共设三组(上、中、下分别为第一、二、三组),为钢筋混凝土结
构;内支撑角撑水平方向布置,通过立柱桩(8a和8b)竖向支撑;每组内支撑角撑由第一角撑
2a和第二角撑2b两个独立角撑组成,位于相同标高的第一角撑2a和第二角撑2b互为同组,
对称受力。第一角撑2a和第二角撑2b分别与支护桩(1a和1b)通过腰梁(9a和9b)连接。

本发明中的主体结构采用地下室结构,设置在基坑内,该地下室结构同样包含对
称的两部分3a和3b,此处的“对称”仅表示地下室结构3a和地下室结构3b分别位于基坑中相
邻的两角部,仅为位置上的相对对称,而不是传统意义上的结构上的完全对称;同理,本文
中所说的“对称受力”也仅为受力方向上的相对或相反,而不是传统意义上的力的方向和大
小上的完全对称,不应以本文中的“对称”限定本文中所提及的结构或力为完全对称。从图1
和图2中也可以看出,本文中的矩形基坑并非规整的长方形或正方形,该矩形基坑的相邻两
角部的大小及形状也并非完全相同。

地下室结构(3a和3b)与支护桩(1a和1b)之间的传力带(4a和4b),传力带(4a和4b)
的第一侧与支护桩(1a和1b)之间通过第一剪力键5相连,传力带(4a和4b)的第二侧与地下
室结构(3a和3b)之间通过第二剪力键6相连,从而在传力带(4a和4b)的两侧形成剪力结构。
第一剪力键5与第二剪力键6在对应位置的第一角撑2a或第二角撑2b拆除时形成剪力以平
衡作用于支护桩外侧的主动土压力(Qa和Qb),使同组内支撑角撑的同步对称受力体系转换
为第一角撑2a或第二角撑2b的独立传力体系。当涉及同组内支撑角撑中的单个角撑(第一
角撑2a或第二角撑2b)需要提前拆除时,可在对应位置的传力带上设置剪力键结构(第一剪
力键5和第二剪力键6),再通过地下室结构和剪力键结构,将作用于支护桩外侧主动土压力
(Qa和Qb),转换至平行于支护桩布置方向的支护桩的内侧,来平衡支护桩外侧主动土压力
(Qa和Qb),实现传力体系的转换,使同组内支撑对称受力体系转化为单个内支撑独立传力
体系,解决提前拆除内支撑、提前插入地下室施工的技术难题。

参见图7所示,为本发明的传力带设置剪力键时的拆撑工况和该工况下,在该工况
下,同组内支撑角撑中的其中之一(第一角撑2a)可提前独立拆除,相比原始工况下,拆撑时
间有所提前,地下室结构施工有所提前。参见图8所示,为传力带设置剪力键结构时的拆撑
受力体系,Fa作为第一道、第二道内支撑角撑的支反力,fa作为第一剪力键5和第二剪力键6
形成的支反力,Fa、fa共同作用,平衡咬合桩外侧主动土压力Qa,实现受力体系的转换。

参见图9~11所示,图9为本发明中的传力带设置剪力键时的平面布置,图9为剪力
键局部构造,图11为剪力键节点剖面详图。传力带4a设置于支护桩1a与地下室结构3a之间,
采用C40素混凝土施工;其作用是将支护桩1a外侧的主动土压力Qa传递到地下室结构3a上,
利用地下室结构3a替换该部位第一角撑2a受力后,拆除该部位第一角撑2a,进行剩余地下
室结构3a的施工。为解决同组内支撑角撑中的某个角撑(第一角撑2a或第二角撑2b)提前拆
除问题,下面以提前拆除第一角撑2a为例。在支护桩1a一侧利用桩体自然形状(桩体表面具
有云线状轮廓)形成弧形剪力键(该弧形剪力键即为第一剪力键5),以传递剪力;在地下室
结构3a的外侧连续设置多个凸形键齿,凸形键齿中内置抗剪筋7,抗剪筋7的一端锚入地下
室结构3a中;在传力带4a施工后,该凸形键齿与该抗剪筋7构成传力带4a的第二侧与地下室
结构3a之间的第二剪力键6。在本实施例中,第二剪力键6为矩形剪力键,宽度为300mm、厚度
400mm、长度250mm,内配U型6C16抗剪筋7,抗剪筋7的开口端锚入地下室结构3a,锚入长度约
为35d(35倍抗剪筋直径)。

传力带4a在肥槽回填土完成后施工,所述肥槽回填为于地下室结构与基坑边之间
回填土体,回填高度对应于第二剪力键6的标高。待传力带4a的混凝土强度达到设计要求
(约70%)时,便可拆除对应的第一角撑2a,此时无需拆除同组的第二角撑2b。

参见图12所示,图12为本发明中内支撑角撑的第一角撑2a提前拆除的工况示意
图。当先施工地下室结构3a时,在对应该段的传力带4a的两侧分别设置第一剪力键和第二
剪力键,待传力带4a的C40混凝土强度达到70%,拆除第一角撑2a,之后继续施工地下室结
构3a,实现分段提前插入,缩短间断周期,加快工程整体施工进度。同理,当先施工地下室结
构3b时,在对应该段的传力带4b的两侧分别设置第一剪力键和第二剪力键,待传力带4b的
C40混凝土强度达到70%,拆除第二角撑2b,之后继续施工地下室结构3b,实现分段提前插
入,缩短间断周期,加快工程整体施工进度。

综上,本发明基坑内支撑支护结构的传力结构及原理在于,包括内支撑角撑的支
反力(Fa和Fb)、支护桩外侧主动土压力(Qa和Qb)、传力带支反力(fa和fb)、剪力键剪力(Va
和Vb);基坑内支撑支护结构(2a和2b)产生的支反力(Fa和Fb),与支护桩(1a和1b)外侧主动
土压力(Qa和Qb)形成对称传力体系;当需要提前拆除同组内支撑角撑中的一个内支撑2a
(或2b)时,通过依附于传力带4a(或4b)设置的第一剪力键5和第二剪力键6的咬合作用形成
剪力Va(或Vb),来平衡支护桩外侧主动土压力Qa(或Qb),在该工况下,可提前拆除对应的内
支撑2a(或2b)。

其中,剪力键结构依附于传力带(4a和4b)两侧设置,包括设置在支护桩一侧的第
一剪力键5、设置在地下室结构一侧的第二剪力键6。利用咬合桩自然形成的云线状轮廓,在
传力带(4a和4b)施工后,形成凹凸咬合结构传递剪力;利用地下室结构设置凸形键齿并内
设抗剪筋,在传力带(4a和4b)施工后,形成凹凸咬合结构传递剪力。当传力带不设第一剪力
键5和第二剪力键6时,仅传递垂直于支护桩的支反力(fa和fb);而当传力带设置第一剪力
键5和第二剪力键6时,既能传递垂直于支护桩方向的支反力(fa和fb),又同时传递平行于
支护桩布置方向的剪力(Va和Vb),使同组内支撑角撑(2a和2b)由同步对称传力体系,转换
为其中一个内支撑独立传力体系。

下面为采用本发明的一种基坑内支撑支护结构传力途径的转换结构进行基坑内
支撑转换施工的步骤,主要包括:

S001:施工基坑内支撑支护结构,包括布置竖向环绕基坑的多根支护桩、设置水平
支撑于基坑角部的多组内支撑角撑及设置竖向支撑内支撑角撑的内支撑立柱桩;支护桩上
设有腰梁并通过腰梁与内支撑角撑相连,每组内支撑角撑包括分别支设于基坑中相邻的两
个角部且对称受力的第一角撑和第二角撑;

S002:对应于第一角撑或第二角撑的位置,于基坑内施工部分主体结构;

S003:于部分施工的主体结构与支护桩之间施工传力带,于传力带的第一侧与支
护桩之间设置第一剪力键并相连,于传力带的第二侧与部分施工的主体结构之间设置第二
剪力键并相连;

S004:待传力带施工完成后,拆除对应位置的第一角撑或第二角撑;利用第一剪力
键与第二剪力键形成剪力以平衡作用于支护桩外侧的主动土压力,使同组内支撑角撑的同
步对称受力转换为第一角撑或第二角撑的独立传力;

S005:继续施工主体结构。

采用本发明的一种基坑内支撑支护结构传力途径的转换结构及转换方法,具有以
下有益效果:

当需要提前拆除同组内支撑角撑的其中一个角撑时,通过依附于传力带上设置的
剪力键的咬合作用形成剪力,来平衡支护桩外侧主动土压力,该工况下可提前拆除对应部
位角撑,即同组内支撑角撑的其中之一可提前拆除;

剪力键依附于传力带两侧设置,支护桩采用咬合桩,在咬合桩一侧的剪力键,利用
咬合桩自然形成的云线状轮廓,在传力带施工后,形成凹凸咬合结构以传递剪力;主体结构
采用地下室结构,地下室结构一侧随结构设置多个凸形键齿并内设抗剪筋,在传力带施工
后,形成凹凸咬合结构以传递剪力;

传力带因设有剪力键,使其既能传递垂直于支护桩方向的支反力,又传递平行于
支护桩方向的剪力,从而很好地平衡支护桩外侧主动土压力;

采用本发明施工时,地下室结构的整体工期有所加快,地下室结构施工间断时间
大大缩减,解决了基坑内支撑支护结构制约地下室施工技术难题。

需要说明的是,本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说
明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限
定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不
影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容得
能涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的
用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调
整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明做任何形式上的限制,虽
然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人
员,在不脱离本发明技术方案的范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修
饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实
质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围
内。

一种基坑内支撑支护结构传力途径的转换结构及转换方法.pdf_第1页
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一种基坑内支撑支护结构传力途径的转换结构及转换方法.pdf_第2页
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一种基坑内支撑支护结构传力途径的转换结构及转换方法.pdf_第3页
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本发明公开了一种基坑内支撑支护结构传力途径的转换结构及转换方法,转换结构包括设于主体结构与支护桩之间的传力带,传力带的第一侧与支护桩之间通过第一剪力键相连,传力带的第二侧与主体结构之间通过第二剪力键相连;第一剪力键与第二剪力键在对应位置的第一角撑或第二角撑拆除时形成剪力以平衡作用于支护桩外侧的主动土压力,使同组内支撑角撑的同步对称受力转换为第一角撑或第二角撑的独立传力。当涉及同组内支撑中的单个内支。

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