本实用新型专利技术涉及一种明挖管涵施工时控制下部土体因受力状态改变而产生影响的装置，特别是一种明挖法地下管涵结构置换开挖部分土体的荷载补偿装置，包括有补偿桩，其垂直于开挖的基坑底面并位于管涵结构下方的土体中，补偿桩的上端部露出基坑底面，其结构要点在于，还包括有横向联络梁，其两端部各连接到一补偿桩的上端部，从而形成门字架构造，多个门字架构造并排纵向间隔布置，并将管涵下方土体中的构筑物含围在门字架内。本实用新型专利技术优点在于：从下覆土层的变形考虑，不仅满足抗拔、下压的受力要求，而且也可以达到基本无变形的目的，有效保障周边环境的安全。
Load compensation device for replacing excavated part of soil with open cut underground pipe culvert structure
【技术实现步骤摘要】
明挖法地下管涵结构置换开挖部分土体的荷载补偿装置
本技术涉及一种明挖管涵施工时控制下部土体因受力状态改变而产生影响的装置，特别是一种明挖法地下管涵结构置换开挖部分土体的荷载补偿装置。
技术介绍
市政或者水利工程中常常需要修建内净空较大的管涵工程，由于管涵工程的内部空间是空的，管涵结构与其所置换的土体而言，常常存在重量差，即管涵结构的重量小于或者大于被置换部分土体的重量，此时对于下方的土体而言，是一个减载或超载的过程。然而现有技术中往往只考虑因下方土体减载的问题，采用抗拔PHC桩基础与管涵底部进行连接的方式实现抗拔的受力需求，而该现有技术存在的不足之处包括：1、进行抗拔设计时仅以管涵重量为对象进行考虑的，而并未考虑到管涵下部土体受力状态问题导致可能的下压和上拔的变形情况，如果存在管涵受下方土体受力变化而变形，单一的抗拔桩无法解决问题；2、现有的抗拔桩需与管涵结构的底板连接，或者共同浇筑，而如果开挖处未有管涵结构，则抗拔桩将失去作用。
技术实现思路
本技术的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种能够同时解决上拔和下压问题、有效保障周边环境安全的明挖法地下管涵结构置换开挖部分土体的荷载补偿装置。本技术的目的是通过以下途径来实现的：明挖法地下管涵结构置换开挖部分土体的荷载补偿装置，包括有补偿桩，其垂直于开挖的基坑底面并位于管涵结构下方的土体中，补偿桩的上端部露出基坑底面，其结构要点在于，还包括有横向联络梁，其两端部各连接到一补偿桩的上端部，从而形成门字架构造，多个门字架构造并排纵向间隔布置，并将管涵下方土体中的构筑物含围在门字架内。这样，本技术从管涵的变形角度考虑，所述的门字架排列所构成的补偿装置为一种拉压一体化的受荷补偿桩，在横向联络梁的联系下，所述补偿桩既可以作为抗拔桩也可以作为竖向受压桩基础，实现即可受压也可抗拔，满足变形控制要求的同时，也满足荷载控制的要求，保证管涵结构施工前后，其垂直上下土层的受荷保持一致来实现荷载的补充，以达到限定管涵下方土体及其内部构筑物变形的目的，由此同时解决了上拔和下压问题，使管涵建设后与建设前对下方土体的荷载保持一致。本技术可以进一步具体为：所述补偿桩为一种工字型钢桩，其插置于预先打好的灌注桩中。工字型钢桩是一种优选方案，其相比PHC桩能够提供更好的抗拔和受压的性能。所述横向联络梁为两根背靠背的槽钢，分别位于补偿桩上端部的两侧，并与补偿桩焊接。横向联络梁提供垂直方向上的土体变化控制，因此采用双槽钢结构以提供更好的稳定性。综上所述，本技术提供了一种明挖法地下管涵结构置换开挖部分土体的荷载补偿装置，基于管涵与被置换土体间不等重带来的管涵下部土体因受力状态改变而发生的下压或者上拔等问题，采用补偿桩与横向联络梁一体化构造成门字架结构，并纵向排列成受荷补偿装置，从下覆土层的变形考虑，不仅满足抗拔、下压的受力要求，而且也可以达到基本无变形的目的，有效保障周边环境的安全。附图说明图1为本技术所述明挖法地下管涵结构的荷载补偿装置的正面结构示意图。图2为本技术所述明挖法地下管涵结构的荷载补偿装置的侧面结构示意图。图3为本技术所述明挖法地下管涵结构的荷载补偿装置结合管涵的结构示意图。图4为本技术所述荷载补偿装置中补偿桩与横向联络梁关系的结构示意图。下面结合实施例对本技术做进一步描述。具体实施方式最佳实施例：参照附图1和附图2，明挖法地下管涵结构置换开挖部分土体的荷载补偿装置，包括有补偿桩5和横向联络梁6；补偿桩5为一种工字型钢桩，其垂直于开挖的基坑底面4并位于管涵结构下方的土体中，嵌套在在先打好的灌注桩9中，补偿桩5的上端部露出基坑底面4。横向联络梁6的两端部各连接到一补偿桩5的上端部，结合附图4，横向联络梁6为两根背靠背的槽钢，分别位于两补偿桩5上端部的两侧，并与两补偿桩5焊接从而形成门字架构造，多个门字架构造并排纵向间隔布置，并将管涵下方土体中的构筑物2含围在门字架内。本技术所述明挖法地下管涵结构置换开挖部分土体的荷载补偿装置的方案制定主要包含以下几个方面的内容：（1）采用管涵及其内部恒载与原状土重之间的差来作为输入荷载的设计值，使管涵建设后与建设前对下方土体的荷载保持一致。采用荷载补偿装置来实现管涵与被其置换部分土体之间的荷载补偿，来达到限定管涵下方土层变形的目的。（2）计算管涵及其内部恒载重量与被置换部分土体的重量差，当管涵及其内部恒载较原土体轻时，按抗拔设计补偿桩基；当管涵及其内部恒载较原土体重时，按受压设计补偿桩。需要说明的是，在管涵重量设计时，只需要考虑管涵自身的受荷需求，也不需要进行按抗浮或者等置换土体进行配重设计。（3）基坑施工完成后，先施工灌注桩9，再打入补偿桩5，同时采用现场拼接的方式，完成横向联络梁的拼装焊接连接。（4）参考附图3，管涵7的垫层施工，而后浇筑管涵的底板及其他结构部件，在浇筑施工时，补偿桩露出基坑底部的部分及横向联络梁，都与底板钢筋一起现浇。（5）当采用预制管涵时，可通过现场现浇部分结构的方式，将管涵结构与补偿桩之间的连接实现二次连接。本技术未述部分与现有技术相同。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.明挖法地下管涵结构置换开挖部分土体的荷载补偿装置，包括有补偿桩，其垂直于开挖的基坑底面并位于管涵结构下方的土体中，补偿桩的上端部露出基坑底面，其特征在于，还包括有横向联络梁，其两端部各连接到一补偿桩的上端部，从而形成门字架构造，多个门字架构造并排纵向间隔布置，并将管涵下方土体中的构筑物含围在门字架内。/n
【技术特征摘要】
1.明挖法地下管涵结构置换开挖部分土体的荷载补偿装置，包括有补偿桩，其垂直于开挖的基坑底面并位于管涵结构下方的土体中，补偿桩的上端部露出基坑底面，其特征在于，还包括有横向联络梁，其两端部各连接到一补偿桩的上端部，从而形成门字架构造，多个门字架构造并排纵向间隔布置，并将管涵下方土体中的构筑物含围在门字架内。
...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈侯，陈宇，何文兴，李祖发，谢德瑞，杨艳，辛丽萍，徐辰奎，陈孝湘，曾斌杰，魏培鉥，
申请(专利权)人：福建省水利水电勘测设计研究院，
类型：新型
国别省市：福建;35
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