具有微变形自调整控制的深基坑支护系统及其施工方法技术方案

本发明专利技术提出了一种具有微变形自调整控制的深基坑支护系统，包括：多根并排设置的支护桩，在所述支护桩的顶部设置有冠梁，在所述支护桩的顶部靠近冠梁处设置有一位移传感器，沿所述支护桩侧壁设置有组合桁架，沿所述支护桩外侧壁和/或组合桁架处均匀设置有多根斜撑钢管，所述斜撑钢管的一端与支护桩外侧壁和/或组合桁架处转动连接或固定连接，所述斜撑钢管的另一端插入土体内，插入土体内的所述斜撑钢管一端处设置有自稳组件；本发明专利技术还公开了一种具有微变形自调整控制的深基坑支护系统的施工方法。通过上述方式，能够将基坑变形控制在可控范围内。可控范围内。可控范围内。

【技术实现步骤摘要】
具有微变形自调整控制的深基坑支护系统及其施工方法


[0001]本专利技术涉及基坑
，尤其是涉及具有微变形自调整控制的深基坑支护系统及其施工方法。

技术介绍

[0002]基坑工程的边线问题随地下空间开发以及城市的发展，导致基坑边线距离土地红线越来越近，另一方面采用水平砼支撑及钢支撑可以解决基坑变形问题，但因其造价高、工期长导致在许多基坑工程上使用受到限制。在此形势下，国内出现了多种基坑斜撑形式。斜撑形式有效解决了上述问题。目前基坑工程的斜撑形式主要有以下几类。斜抛撑、自稳式基坑支护、复合承载式钢管混凝土斜支撑（俗称大头撑），斜向支撑桩结构（俗称斜向钢格构柱斜撑）等各种斜撑形式以及加载在以上几种斜支撑上的自适应实时补偿系统（主要由液压千斤顶、液压泵站及感应控制阀等组成）。
[0003]自稳式前撑钢管基坑支护，由于其采用超前打设斜支撑，可以在土方开挖的时候不用分区进行土方开挖。这样就大大缩短了工期，提高了施工效率，并且为工程带来了良好的经济效益。尤其在大面积基坑深度不深的基坑中显示了其优越性。
[0004]复合承载式钢管混凝土斜支撑，主要通过斜向钢管混凝土与冠梁连接，下部通过填料夯实、挤密土体两部分形成复合承载体，为支护结构提供支撑体系。
[0005]斜向支撑桩结构主要利用围护支护桩作为反力支撑结构，利用千斤顶将钢格构柱斜向压入土内。前端采用高压旋喷搅拌土体，减小土体反作用力，利于钢格构柱压人土内。由钢格构柱和旋喷水泥土体共同提供支撑反力。
[0006]上述三种支撑形式加载在其钢管上的自适应实时补偿系统，在基坑位移变形达到报警值时，通过感应控制阀控制液压泵站加大油压千斤顶的油压来顶升钢管，利用下部土体的反力，对基坑支挡结构进行反向推力输出，让基坑支挡结构位移变形控制在报警值范围内。目前主要存在的问题在于当通过加大液压千斤顶的推力，其推力会作用于钢管端部的土体，土体由于为塑性体其本身所能提供的承载力是有限的，当液压千斤顶的推力大于钢管端部的土体所能提供的承载力，土体会产生剪切破坏，从而无法提供相应的反力作用于基坑支挡结构，此时钢管支撑上的自适应实时补偿系统是无效的。
[0007]同时随着基坑面积越来越大，基坑越来越深，基坑变形控制要求越来越严格，传统的单层斜支撑已经无法满足基坑变形控制需要。

技术实现思路

[0008]为解决上述问题，本专利技术提出了一种具有微变形自调整控制的深基坑支护系统及其施工方法，能够将基坑变形控制在可控范围内。
[0009]本专利技术的主要内容包括：一种具有微变形自调整控制的深基坑支护系统，包括：多根并排设置的支护桩，在所述支护桩的顶部设置有冠梁，在所述支护桩的顶部靠近冠梁处设置有一位移传感器，沿所述支护桩侧壁设置有组合桁架，沿所述支护桩外侧壁和/或组合
桁架处均匀设置有多根斜撑钢管，所述斜撑钢管的一端与支护桩外侧壁和/或组合桁架处转动连接或固定连接，所述斜撑钢管的另一端插入土体内，插入土体内的所述斜撑钢管一端处设置有自稳组件。
[0010]优选地，所述斜撑钢管靠近所述支护桩外侧壁或组合桁架的一端设置有第一液压缸，所述第一液压缸的缸体固定于斜撑钢管，所述第一液压缸的活塞杆可伸出顶住支护桩外侧壁或组合桁架。
[0011]优选地，所述自稳组件包括：设置于所述斜撑钢管内的第二液压缸和若干根放射状钢管组，所述第二液压缸的活塞杆与所述放射状钢管组连接且能够将所述放射状钢管组推出斜撑钢管。
[0012]优选地，所述斜撑钢管外侧壁设置有若干螺旋叶片。
[0013]优选地，所述自稳组件包括：设置于所述斜撑钢管外围的外钢管，设置于所述外钢管底端的伞状钢管组，所述伞状钢管组包括：固定于斜撑钢管底端的第一转轴，设置于所述外钢管底端的第二转轴，连接所述第二转轴的第二连杆，在所述第二连杆靠近第二转轴处设置有第三转轴，在所述第一转轴和第三转轴之间设置有第一连杆，当所述斜撑钢管下降时，所述第一连杆能够推动所述第二连杆向外侧扩张。
[0014]优选地，在所述斜撑钢管靠近底板处设置有一自锁机构，
[0015]所述自锁机构包括设置于底板上的固定块，在所述固定块处开设有凸轮槽组，所述凸轮槽组包括中部的第一凸轮槽和对称设置于所述第一凸轮槽两侧的第二凸轮槽和第三凸轮槽，所述第一凸轮槽的高度高于所述第二凸轮槽和第三凸轮槽，且所述第一凸轮槽与所述第二凸轮槽或第三凸轮槽之间设置有多段圆弧，
[0016]在所述斜撑钢管靠近第一凸轮槽处设置有第四转轴，在所述第四转轴处通过键连接有第一齿轮，在所述第二凸轮槽和第三凸轮槽内分别设置有第一凸轮随动器和第二凸轮随动器，所述第一凸轮随动器和第二凸轮随动器分别通过第五转轴和第六转轴连接有第二齿轮和第三齿轮，在所述第四转轴的下方斜撑钢管处设置有第七转轴，所述第七转轴与第五转轴和第六转轴之间分别设置有第三连杆和第四连杆；
[0017]所述第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮位于同一平面内，初始状态时，所述第一齿轮与第二齿轮或第三齿轮之间均留有间隙。
[0018]优选地，所述斜撑钢管内还设置有注浆管，所述注浆管的一端连接外部注浆系统，另一端延伸至斜撑钢管底部。
[0019]优选地，还包括一总控制后台，所述位移传感器、第一液压缸、第二液压缸与总控制后台之间分别电气连接。
[0020]本专利技术还公开了一种具有微变形自调整控制的深基坑支护系统的施工方法，包括如下步骤：
[0021]S1、首先施工基坑支护桩，其中支护桩包括：灌注桩及SMW工法桩；
[0022]S2、在施工各类支护桩时预埋设位移传感器，对于灌注桩在灌注桩浇筑施工时，将应变光缆4根分2组U型对称绑扎在钢筋笼的主筋上同步下入钻孔内，对于SMW工法桩则沿“工”型支撑内槽焊接和胶封一对应变感测光缆；
[0023]S3、施工各斜撑钢管，并将注浆管和自稳组件预设入斜支撑钢管内部；
[0024]S4、在冠梁与斜撑钢管之间安装好液压千斤顶；
[0025]S5、基坑开挖第一层土方，并在第二层土方顶部位置，安装围檩、组合桁架与第二道斜撑钢管，形成组合桁架斜撑支护系统，形成对竖向支护桩的二道支撑；
[0026]S6、基坑开挖继续开挖第三层土方，并至底板；
[0027]S7、在基坑开挖过程中由位移传感器监测出基坑支护桩的竖向位移以及水平位移变形并将信息数据传输到总控制后台，总控制后台接收到位移传感器的数据后根据内设的基坑水平及竖向位移预警值进行分析，当接近预警值时，由总控制后台发出指令给第一液压缸，第一液压缸进行反力顶升，使得基坑支护桩变形逐步恢复到安全变形范围内；
[0028]S8、当第一液压缸进行调节时，位移传感器监测到基坑支护桩的竖向位移以及水平位移变形仍然继续接近预警值时，控制后台给自稳组件发出指令，自稳组件推动放射状钢管组或者伞状钢管组向下部土体进行穿透压入，形成树根状钢管组，树根状钢管组增加了斜撑钢管的端部承载力，提供了更大的反力，从而减少基坑的侧向变形；
[0029]S9、当启动自稳组件后位移本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有微变形自调整控制的深基坑支护系统，其特征在于，包括：多根并排设置的支护桩，在所述支护桩的顶部设置有冠梁，在所述支护桩的顶部靠近冠梁处设置有一位移传感器，沿所述支护桩侧壁设置有组合桁架，沿所述支护桩外侧壁和/或组合桁架处均匀设置有多根斜撑钢管，所述斜撑钢管的一端与支护桩外侧壁和/或组合桁架处转动连接或固定连接，所述斜撑钢管的另一端插入土体内，插入土体内的所述斜撑钢管一端处设置有自稳组件。2.根据权利要求1所述的一种具有微变形自调整控制的深基坑支护系统，其特征在于，所述斜撑钢管靠近所述支护桩外侧壁或组合桁架的一端设置有第一液压缸，所述第一液压缸的缸体固定于斜撑钢管，所述第一液压缸的活塞杆可伸出顶住支护桩外侧壁或组合桁架。3.根据权利要求2所述的一种具有微变形自调整控制的深基坑支护系统，其特征在于，所述自稳组件包括：设置于所述斜撑钢管内的第二液压缸和若干根放射状钢管组，所述第二液压缸的活塞杆与所述放射状钢管组连接且能够将所述放射状钢管组推出斜撑钢管。4.根据权利要求3所述的一种具有微变形自调整控制的深基坑支护系统，其特征在于，所述斜撑钢管外侧壁设置有若干螺旋叶片。5.根据权利要求2所述的一种具有微变形自调整控制的深基坑支护系统，其特征在于，所述自稳组件包括：设置于所述斜撑钢管外围的外钢管，设置于所述外钢管底端的伞状钢管组，所述伞状钢管组包括：固定于斜撑钢管底端的第一转轴，设置于所述外钢管底端的第二转轴，连接所述第二转轴的第二连杆，在所述第二连杆靠近第二转轴处设置有第三转轴，在所述第一转轴和第三转轴之间设置有第一连杆，当所述斜撑钢管下降时，所述第一连杆能够推动所述第二连杆向外侧扩张。6.根据权利要求5所述的一种具有微变形自调整控制的深基坑支护系统，其特征在于，在所述斜撑钢管靠近底板处设置有一自锁机构，所述自锁机构包括设置于底板上的固定块，在所述固定块处开设有凸轮槽组，所述凸轮槽组包括中部的第一凸轮槽和对称设置于所述第一凸轮槽两侧的第二凸轮槽和第三凸轮槽，所述第一凸轮槽的高度高于所述第二凸轮槽和第三凸轮槽，且所述第一凸轮槽与所述第二凸轮槽或第三凸轮槽之间设置有多段圆弧，在所述斜撑钢管靠近第一凸轮槽处设置有第四转轴，在所述第四转轴处通过键连接有第一齿轮，在所述第二凸轮槽和第三凸轮槽内分别设置有第一凸轮随动器和第二凸轮随动器，所述第一凸轮随动器和第二凸轮随动器分别通过第五转轴和第六转轴连接有第二齿轮和第三齿轮，在所述第四转轴的下方斜撑钢管处设置有第七转轴，所述第七转轴与第五转轴和第六转轴之间分别设置有第三连杆和第四连杆；所述第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮位于同一平面内，初始状态时，所述第一齿轮与第二齿轮或第三齿轮之间均留有间隙。7.根据权利要求3或5所述的一种具有微变形自调整控制的深基坑支护系统，其特征在于，所述斜撑钢管内还设置有注浆管，所述注浆管的一端连接外部注浆系统，另一端延伸至斜撑钢管底部。8.根据权利要求1所述的一种具有微变形自调整控制的深基坑支护系统，其特征在于，还包括一总控制后台，所述位移传感器、第一液压缸、第二液压缸与总控制后台之间分别电
气连接。9.一种如权利要求1至8任一所述的具有微变形自调整控制的深基坑支护系统的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、施工基坑支护桩，其中支护桩包括：灌注桩及SMW工法桩；S2、在施工各类支护桩时预埋设位移传感器，对于灌注桩在灌注桩浇筑施工时，将应变光缆4根分2组U型对称绑扎在钢筋笼的主筋上同步下入钻孔内，对于SMW工法桩则沿“工”型支撑内槽焊接和胶封一对应变感测光缆；S3、施工各斜撑钢管，并将注浆管和自稳组件预设入斜支撑钢管内部；S4、在冠梁与斜撑钢管之间安装好液压千斤顶；S5、基坑开挖第一层土方，并在第二层土方顶部位置，安装围檩、组合桁架与第二道斜撑钢管，形成组合桁架斜撑支护系统，形成对竖向支护桩的二道支撑；S6、基坑开挖...

【专利技术属性】
技术研发人员：高强，魏鹏，吴斌华，黎寒冰，俞建金，代国忠，刁志翔，吕苏颖，周聪，
申请(专利权)人：江苏建院城市发展有限公司，
类型：发明
国别省市：