[发明专利]一种主动控制基坑位移的支撑系统及其设计方法

说明书

本发明涉及一种主动控制基坑位移的支撑系统及其设计方法，支撑系统包括围护结构，可调节的加力装置、混凝土横向支撑体系，立柱体系；加力装置横向设置，其两端分别与围护结构和混凝土横向支撑体系连接；混凝土横向支撑体系为整体杆系结构或板式结构中的一种或组合；立柱体系对混凝土横向支撑体系竖向支撑。本发明兼顾支撑系统稳定性和围护结构位移主动控制；混凝土支撑体系不易失稳，保证了整个体系的稳定性；在加力装置施加轴力时，整体杆系结构或板式结构的混凝土支撑体系产生的不利次内力较少，安全性高；尤其适用于形状复杂、大跨度的基坑，充分利用混凝土支撑灵活布置的优点。

技术领域

本发明涉及一种基坑内的支撑系统，具体来说，是一种主动控制基坑位移的支撑系统及其设计方法，属于基坑工程技术领域。

背景技术

基坑开挖会引起周边地层的沉降和位移，从而影响邻近地铁隧道、建筑物的安全。现有的支撑系统的种类及存在的问题如下：

1、混凝土支撑体系，这种体系的稳定性较高，但是发生位移后无法采用措施进行补救，因此它无法主动控制围护结构的位移；此外，混凝土支撑体系多为超静定结构，混凝土构件受到弯、压、剪、扭的力，受力情况非常复杂，如在系统内部的构件中加入千斤顶施加轴力，会对整个体系产生次应力，易导致混凝土的构件受力和取值不一样，难以满足安全度的要求。

2、伺服式钢支撑体系，这种体系采用的是一个千斤顶连接一根钢支撑的方式，是一种长条形的结构，虽可以控制围护结构的位移，但是对于复杂形状的基坑无法适用。此外，大面积基坑开挖的情况，钢支撑的跨度较大，容易出现失稳的情况，一旦失稳，会出现连锁失效反应，增加基坑的风险。

3、钢支撑与混凝土支撑组合体系，常见的形式为伺服式钢支撑组合混凝土围檩，但是这仍然无法解决第2条中所述的缺点；另一种常见的形式是将混凝土支撑中的内部构件替换成伺服式钢支撑，但是混凝土体系超静定结构，当伺服式钢支撑施加轴力时，会对体系产生次应力，体系的安全度削弱，基坑风险增加。

此外，现有技术应对大面积基坑时，施工中也会采用基坑分坑施工的方法，将大面积基坑分割成多个小基坑进行开挖和支护，这种方案需要施工多个分坑之间的分隔墙，大大增加了施工工期和造价。

综上所述，现有技术无法兼顾主动控制位移和体系稳定的优势，施工工期长，造价高。

发明内容

本发明的目的是提供一种主动控制基坑位移的支撑系统及其设计方法，兼有主动控制围护结构位移和支撑体系稳定的优点，通过加力装置可以控制围护结构的位移，保证混凝土支撑体系稳定；并且，在大面积开挖时可避免分区，节省造价和工期。

本发明采取以下技术方案：

一种主动控制基坑位移的支撑系统，包括围护结构，可调节的加力装置、混凝土横向支撑体系3，立柱体系；所述加力装置横向设置，其两端分别与围护结构和混凝土横向支撑体系3连接；所述混凝土横向支撑体系3为整体杆系结构或板式结构的一种或组合；所述立柱体系对所述混凝土横向支撑体系3竖向支撑。

进一步的，围护结构是地下连续墙。

进一步的，所述围护结构是排桩17，所述排桩17通过围檩18与加力装置连接。

进一步的，所述混凝土横向支撑体系3由钢筋混凝土构成，立柱体系是型钢格构柱、钢管、混凝土、钢管混凝土中的一种或几种。

更进一步的，所述立柱体系由多根立柱4构成，立柱4下端插入立柱桩或土体中。

更进一步的，加力装置两端设有预埋件垫板10，预埋件垫板上伸出锚固钢筋6，所述锚固钢筋6预埋在待现浇的横向支撑体系3与围护结构的内部。

再进一步的，加力装置与围护结构连接一侧，通过滑动铰支座连接预埋件垫板10，通过锚固钢筋6连接到围护结构中。