房屋基坑施工斜撑支护方法
阅读说明：本技术 房屋基坑施工斜撑支护方法 (Inclined strut supporting method for house foundation pit construction ) 是由 黄俊澎 卢玉南 郝天之 王龙林 滕中正 于孟生 王�华 莫鹏 廖来兴 于 2021-07-19 设计创作，主要内容包括：本发明适用于建筑施工领域,具体公开了一种房屋基坑施工斜撑支护方法,将传统方法进行优化改进,部分或全部混凝土水平横撑改为三角锥斜撑形式,其原理是在斜撑装置的顶端施加竖向力,从而分解出水平推力作用在隔水帷幕和旋喷桩所组成的防护墙上,斜撑装置施加向下竖向力的方法较为简单,且斜杆分解出来的内力可调；随着基坑的开挖可以增加牵引力从而防止基坑塌陷。与传统的水平横撑相比,在相同支撑效果的要求下,本发明申请的斜撑装置能显著地取代传统的内支撑；具有基坑施工质量好、时间成本低及经济效益好的优点,装置结构简单、施加推力的过程效率高、重量轻。(The invention is suitable for the field of building construction, and particularly discloses a building foundation pit construction diagonal bracing supporting method, which is characterized in that the traditional method is optimized and improved, part or all of a concrete horizontal cross brace is changed into a triangular cone diagonal bracing form, and the principle is that a vertical force is applied to the top end of a diagonal bracing device, so that a horizontal thrust force is decomposed to act on a protective wall consisting of a waterproof curtain and a jet grouting pile, the method for applying a downward vertical force by the diagonal bracing device is simpler, and the internal force decomposed by diagonal rods is adjustable; traction may be increased as the excavation of the excavation occurs to prevent collapse of the excavation. Compared with the traditional horizontal cross brace, the diagonal brace device can remarkably replace the traditional inner support under the requirement of the same support effect; the device has the advantages of good foundation pit construction quality, low time cost and good economic benefit, and has simple structure, high efficiency of the process of applying the thrust and light weight.)
技术领域
本发明属于建筑施工领域，特别涉及一种房屋基坑施工斜撑支护方法。
背景技术
随着我国经济的发展，我国的房屋建设施工技术也在不断进步，使我国的建筑水平得到了很大的提高。随着人们生活水平的提高，对生活质量的要求也越来越高，在房屋的建设中开展基坑支护施工技术，有效提高房屋建筑的质量，其中深基坑的施工技术也在不断完善。对于房屋建筑工程的施工过程来说，基坑的施工过程比较复杂，为了确保工程质量和施工的安全性，开展基坑的支护施工技术对于房屋建筑工程来说非常重要。基坑支护施工技术可以保障基坑的开挖和施工的安全性，提高房屋建设的整体质量。
传统的房屋建造分多次开挖基坑至设定深度，每一次开挖基坑到合适高度便开始施工内支撑(既有混凝土结构，也有木结构)，每次设置(拆除)内支撑都耗费较多的时间和人力，严重拖慢工期、增加成本；设置上层的内支撑后继续开挖，上层的内支撑又会妨碍下层开挖操作，操作机器避开错综复杂的内支撑麻烦。对房屋建设中基坑支护施工的特点与施工方法进行分析，透彻理解基坑支护在房屋建筑中的作用，于是有了一种利用可变形结构进行支护的施工方法。
以上
背景技术
内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种房屋基坑施工斜撑支护方法，可以随着基坑的开挖而调整支护力，通过单层结构就能起到相比传统双层或三层结构更好的支护效果。
为实现上述目的，本发明提供了一种房屋基坑施工斜撑支护方法，包括以下步骤：
S1.设置围挡，开挖基坑至预定的深度，然后沿基坑的内壁周向一周设置支护桩(包括用防水材质做成的隔水帷幕和高强度混凝土做成的旋喷桩)，隔水帷幕和旋喷桩连接形成新的防护墙，用于保护基坑的内壁；在所述旋喷桩所包围的内侧设置若干立柱桩，所述立柱桩作为受力支点。一般来说立柱桩的直径、钢筋笼的尺寸及其打入地下的深度都要大一些。图1中的基坑近似矩形，在其他方式中，基坑也可以设置成圆形。在其他方案中，在满足施工要求，比如刚度、强度情况下，也可以采用格构式立柱代替混凝土立柱桩，从而进一步缩短工期。
S2.准备若干个斜撑装置和若干个牵引装置，所述斜撑装置包括受力件和四根铰接于所述受力件的斜杆，四根所述斜杆成X形布局。如图6所示，左上角的斜杆与右下角的斜杆共线，左下角的斜杆与右上角的斜杆共线，当成对的斜杆彼此产生的力如此可以相互抵消，提高稳定性。如图2所示，基坑拐角处(四个类似直角的位置)的设置成三角形造型布局即可。
S3.将一个斜撑装置安装到对应的旋喷桩和立柱桩之间，斜撑装置的同侧的两个斜杆铰接到旋喷桩所形成的防护墙，斜撑装置的另一侧的两个斜杆铰接到一个立柱桩或分别铰接到两个立柱桩，所述受力件位于高于所述斜杆的位置，一个所述牵引装置设置在所述受力件的下方用于给受力件施加竖直向下牵引力，此时牵引力通过四根斜杆传递到两侧、传递给旋喷桩和立柱桩完成基坑内壁的支护。
S4.继续开挖基坑，工作人员巡检然后根据基坑周围土体变形量和位移量，增加或减小牵引装置的牵引力。
S5.施工完毕后拆除斜撑装置、牵引装置。
需要每天派人巡视基坑周边环境，对周边出现的裂缝进行记录，并及时采用水泥砂浆进行封堵，必要时进行灌浆填缝处理，同时对基坑周边可能产生积水的地方进行处理，保证基坑周边良好的散水条件。施工方需要根据基坑开挖情况，考虑可能出现的雨天坑内积水情况，要求准备足够的水泵，保证雨天坑底不积水、不泡坑。严格控制基坑周围堆载及动车情况，不允许基坑边超载超过设计允许值；如果一定要增加堆载，必须通知设计单位对基坑进行加固处理。
作为上述方案的改进，各个所述旋喷桩上设置一圈第一冠梁，相邻所述立柱桩上设置第二冠梁，将斜撑装置设置在第一冠梁和第二冠梁之间，此时斜撑装置的同侧的两个斜杆铰接到第一冠梁，斜撑装置的另一侧的两个斜杆铰接到第二冠梁。第一冠梁和第二冠梁均为水泥梁。在传统方案中，使用冠梁用于旋喷桩和立柱桩之间、旋喷桩与旋喷桩之间、立柱桩与立柱桩之间的连接；在本方案中，便是使用斜撑装置取代部分冠梁，从而使得支护的内力可调，以应对基坑的变化。为了受力均匀，如图4所示，可以在旋喷桩的侧面设置腰梁，用于连接斜撑装置。
作为上述方案的改进，相邻两个所述立柱桩之间设置有斜撑装置。
作为上述方案的改进，当所述基坑的相对侧的跨度大于50m，多个立柱桩沿所述基坑横跨的方向间隔布置，同时多个斜撑装置设置在相邻两个立柱桩之间，这些斜撑装置提供的推力方向共线。如图2所示，可以看到基坑的中间有六条竖向的线条，采用这个方案后，相当于多个斜撑装置连成整体支护基坑的对应两侧，立柱桩所受的力转变为内力。
作为上述方案的改进，在浇筑旋喷桩和立柱桩的同时，在将要设置斜撑装置的位置预埋用于连接斜杆的牛腿，方便后期连接。
作为上述方案的改进，在浇筑第一冠梁和第二冠梁的同时，在将要设置斜撑装置的位置预埋用于连接斜杆的牛腿，方便后期连接。第一冠梁和第二冠梁的横截面可以设置成矩形，相比圆形的旋喷桩和立柱桩能够更好地预埋牛腿。
作为上述方案的改进，所述受力件的外侧铰接斜杆，所述受力件的内侧通过牵引绳连接所述牵引装置，当所述斜杆处于施力状态时，所述斜杆与水平面的夹角为5-35°。单根斜杆的长度为3-5m。
作为上述方案的改进，所述牵引装置为可以增添配重块的托盘或卷扬机或电动伸缩杆。以托盘为例，在托盘上增加配重块便可以增加竖向的牵引力；以卷扬机为例，卷扬机旋转一些角度后，通过减速器将旋转运动转变为牵引绳的直线运动，从而轻微地拉动受力件，产生不同的牵引力；以电动伸缩杆为例，电机带动丝杆旋转，相应地传动螺母下降，从而牵引绳轻微地拉动受力件，产生不同的牵引力。
本发明具有如下有益效果：
将传统方法进行优化研究，改为三角锥斜撑形式，其原理是在斜撑装置的顶端施加竖向力，从而分解出水平推力作用在隔水帷幕和旋喷桩所组成的防护墙上，以此避免基坑塌陷；作为斜撑装置的另一个支点，立柱桩需要浇筑完毕后需要保持足够的强度。
斜撑装置施加向下竖向力的方法较为简单，且斜杆分解出来的内力可调。与传统的水平横撑相比，在相同支撑效果的要求下，本发明申请的斜撑装置能显著地取代传统的双层的内支撑；并且具有基坑施工质量好、时间成本低及经济效益好的优点，装置结构简单、施加推力的过程效率高、重量轻。
附图说明
图1是一种实施例下基坑设置隔水帷幕和旋喷桩后的俯视图；
图2是一种实施例下基坑设置立柱桩和斜撑装置后的俯视图；
图3是一种实施例下旋喷桩、立柱桩及斜撑装置连接的侧视图；
图4是一种实施例下旋喷桩、立柱桩及斜撑装置连接的俯视图；
图5是一种实施例下第一冠梁、第二冠梁及斜撑装置连接的俯视图；
图6是一种实施例下斜撑装置的结构图。
主要的附图标记说明：10、基坑；21、隔水帷幕；22、旋喷桩；23、立柱桩；31、第一冠梁；32、第二冠梁；40、斜撑装置；41、斜杆；42、受力件；50、腰梁。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“顶部”、“底部”、“顶面”、“底面”、“内”、“外”、“内侧”、“外侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到术语“第一”、“第二”、“第三”只是用于描述目的以及区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面根据本发明的整体结构，对其实施例进行说明。
先介绍传统的基坑支护施工方法，并以某处旧房改造的基坑为例。本基坑10深度约为9.17-12.20m。根据基坑10开挖深度、地层及周边环境条件，本基坑10支护设计安全等级按一级设计，设计使用年限为1年。根据该场地工程地质、水文条件、周边工程环境，依据安全可靠、技术先进、经济合理、方便施工的原则，结合项目现场情况，基坑10支护采用支柱桩+上下两道钢筋混凝土内支撑的支护形式，选用三管法高压旋喷桩22截水帷幕形式进行截水。第一道内支撑的中心标高为74.76m，第二道内支撑的中心标高为71.30m。注：中心标高的“0”点基准是旋喷桩22的底部，不表示基坑10深度，本实施例中，可以理解为在基坑10的中间层和中上层设置两道内支撑。
传统的施工方法如下：
S1.完成设置围挡、管线迁移或保护后可进行基坑10施工，将整个场地开挖到75.16m，按设计要求先施工支护桩、旋喷桩22及立柱桩23，然后进行冠梁、坡顶排水沟的施工，然后将土方开挖到74.26m进行第一道内支撑梁的施工。
S2.第一道内支撑完成施工并且砼强度达到80％后，土方开挖至70.80m，再施工第二道内支撑及腰梁。
S3.第二道内支撑完成施工并且砼强度达到80％后，土方开挖至66.20m和65.20m，施工基础部分。
S4.地下室负三层顶板完成施工后，待楼板混凝土强度达到80％后，拆除第二道内支撑。
S5.地下室负二层顶板完成施工后，待楼板混凝土强度达到80％后，拆除第一道内支撑，切除楼板间的立柱。
回到本发明申请，在上述基础上改进得到的施工方法如下：
S1.完成设置围挡、管线迁移或保护后可进行基坑10施工，将整个场地开挖到75.16m，按设计要求先施工支护桩、旋喷桩22及立柱桩23，然后进行冠梁、坡顶排水沟的施工，然后将土方开挖到74.26m进行内支撑梁的施工。这里的内支撑施工包括设置立柱桩23，根据设计要求在对应位置设置斜撑装置40，并且通过牵引装置施加适当的牵引力(将一个斜撑装置40安装到对应的支护桩和立柱桩23之间，斜撑装置40的同侧的两个斜杆41铰接到支护桩所形成的防护墙(既包括隔水帷幕，也有旋喷桩22)，斜撑装置40的另一侧的两个斜杆41铰接到一个立柱桩23或分别铰接到两个立柱桩23，所述受力件42位于高于所述斜杆41的位置，一个所述牵引装置设置在所述受力件42的下方用于给受力件42施加竖直向下牵引力，此时牵引力通过四根斜杆41传递到两侧、传递给支护桩和立柱桩23完成基坑10内壁的支护)。
S2.内支撑完成施工并施加合适的牵引力后，土方开挖至70.80m，然后增加牵引装置施加的牵引力，斜撑装置40的初始位置不变但是内力增加。
S3.施工地下室负三层的顶板，待楼板混凝土强度达到80％后，施工地下室负二层的顶板，待楼板混凝土强度达到80％后，拆除第一道内支撑，切除楼板间的立柱。
本申请用到的斜撑装置40的原理如图3所示，在受力件42上施加一个竖向力F，要计算斜杆41产生的水平横向力，以下进行力学分析。由几何构造可知，每根斜杆41上受到的竖直作用力的大小为0.25F，设定每根斜杆41产生的水平力为F水平，那么：
α——斜杆41与水平面投影的角度。
在实际设计中，斜杆41属于压杆的一种，需要考虑温度、挠度、变形等情况，比如说斜杆41受力后会存在极少量的受力点下移、杆身弯曲或压缩变短等情况。所以施工前也要对这部分进行校核。
斜杆41与水平面投影的角度取15°计算。当基坑10开挖到74.26m时，传统方案中的某根混凝土横梁所受到的内力为6kN左右，采用本方案需要施加牵引力大约为300kN；当基坑10开挖到70.80m时，传统方案中的某根混凝土横梁所受到的内力为11kN左右，采用本方案只需要增加牵引力至500kN左右即可，操作方便。基坑10的内侧与防护墙之间的压力基本与开挖深度成正比，在开挖的过程中，本方案还可以动态地、缓慢地增加牵引力至500kN。
由于单个立柱梁可能无法承受对应的反作用力，以防万一，相邻的立柱梁之间也设置连接组成一个整体共同分担反作用力。
将传统方法进行优化研究，改为三角锥斜撑形式，其原理是在斜撑装置40的顶端施加竖向力，从而分解出水平推力作用在隔水帷幕21和旋喷桩22所组成的防护墙上，以此避免基坑10塌陷；作为斜撑装置40的另一个支点，立柱桩23需要浇筑完毕后需要保持足够的强度。
斜撑装置40施加向下竖向力的方法较为简单，且斜杆41分解出来的内力可调。与传统的水平横撑相比，在相同支撑效果的要求下，本发明申请的斜撑装置40能显著地取代传统的内支撑；具有基坑10施工质量好、时间成本低及经济效益好的优点，装置结构简单、施加推力的过程效率高、重量轻。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
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