[发明专利]一种基坑支护的坑外大跨度桁架式支撑结构

说明书

本发明公开了一种基坑支护的坑外大跨度桁架式支撑结构，包括上弦杆、下弦杆、竖杆、斜腹杆；上弦杆与下弦杆通过中间的腹杆和斜腹杆连接形成坑外桁架式支撑结构；桁架形式为三角形或梯形；下弦杆可兼作支护桩顶的冠梁使用；桁架支撑端部设置坑内支撑杆加以固定；以此形成一种坑外大跨度桁架支撑结构体系。该支撑体系具有跨度大、刚度大、施工方便、节省材料等优点，可以大幅增加坑内内支撑间距，改善坑内施工作业条件，提高基坑支护安全、缩短施工工期、节省工程造价等。

技术领域

本发明属于深基坑工程支护领域，特别涉及一种用于软土基坑的坑外大跨度桁架式支撑结构。

背景技术

深基坑支护往往根据坑外周围环境条件、场地地质条件，以及基坑开挖深度而采取不同的基坑支护方式，以达到基坑安全、造价合理的要求。

对于城市密集区的软土地区深基坑工程，由于周边环境紧张，土体性质性，往往需要采用支护桩+内支撑的支护方式。内支撑系统主要由冠梁或围檩、主撑、次撑等杆件构成，并以对撑、角撑、边桁架或几种组合的形式进行布置，如图1所示。

由图1可以看出，内支撑均设置在坑内，支撑间距有限且布置较为密集，这为基坑土方开挖以及地下结构施工带来极大的不便利。为了减少基坑施工难度，需要合理布置内支撑，尽量减少支撑结构中的角撑或对撑数量，增大冠梁或围檩跨度，但会大幅增加冠梁或围檩的截面尺寸，经济性较差。

大量坑内的支撑施工，以及拆除工作，也增加了地下结构施工的难度和工期，同时也造成了社会资源的浪费。

基于低碳环保的理念，开发新型式的支撑系统，以达到施工便利、造价低廉的目的，也是基坑支护设计与施工的发展方向。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种基坑支护的坑外大跨度桁架式支撑结构，通过在坑外设置桁架式支撑结构，充分利用桁架式结构受力性能好与跨越能力强的特点，尽可能增大坑内支撑的间距，旨在解决现有技术中深基坑坑内冠梁刚度低、跨度小、支撑密集、覆盖率高、不利于施工等缺点。

技术方案：本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基坑支护的坑外大跨度桁架式支撑结构，支撑结构包括上弦杆、下弦杆、竖杆、斜腹杆；上弦杆与下弦杆通过中间的腹杆和斜腹杆连接形成坑外桁架式支撑结构；桁架形式为三角形或梯形；下弦杆可兼作支护桩顶的冠梁使用；桁架支撑端部设置坑内支撑杆加以固定；以此形成一种坑外大跨度桁架支撑结构体系。

本专利的技术方案中，支撑结构包括上弦杆、下弦杆、竖杆、斜腹杆，材料为钢筋混凝土。

本专利的技术方案中，上弦杆与下弦杆通过中间的腹杆和斜腹杆连接形成坑外桁架式支撑结构；桁架形式为三角形或梯形。

本专利的技术方案中，下弦杆可兼作支护桩顶的冠梁使用；桁架中的竖杆和斜腹杆的间距与数量可根据冠梁计算的内力进行调整。

本专利的技术方案中，大跨度桁架支撑端部设置坑内支撑杆加以固定。

本专利的技术方案中，桁架的上弦杆、下弦杆、竖杆、斜腹杆之间采用刚接连接，桁架支撑与坑内支撑杆可以采用刚接或铰接连接。

本专利的技术方案中，坑内支撑杆材料可为型钢、钢管或者钢筋混凝土，支护桩可为钻孔灌注桩、SMW工法桩、预应力空心桩。

本专利的技术方案中，坑外水土压力作用在支护桩上，支护桩通过桩顶冠梁将水土压力传递至桁架支撑结构上，最后桁架支撑结构通过端部将坑外水土压力传递至坑内支撑杆上。

本专利的技术方案中，桁架支撑结构、坑内支撑杆、支护桩、坑内立柱组成基坑支护结构系统，共同抵抗坑外水土压力。