[实用新型]组合顶撑式自立支护结构

说明书

本实用新型属于基坑支护结构。

目前，基坑工程施工中，平衡支护结构荷载(土压力)的抵抗力(如抗力、锚力等)都取决于地层地质特性；在软土地层中，土钉墙、水泥土墙等支护结构很难应用，即使采用单或多支点抗力支护结构，其支护结构最下段也是以土体抗力作为抵抗力来平衡荷载。支护结构设计由土体地质特性决定，其结果存在工程事故频率高；费用不容易降低；软土地层支护深度受到限制等缺点。

如目前我国基坑支护结构工程事故频率为30％左右，软土地层特大事故时有发生，支护结构工程事故频率之高实在罕见。以多支点抗力、悬臂式等支护结构为例，工程事故原因评述主要归咎于支护结构本身的支护机理。现在所使用的基坑支护结构无统一的安全标准，并随地质特性而异，法无定法，各行其“道”。支护结构安全取值存在严重的结构缺陷，地质特性愈差(或愈软)，工程费用愈昂贵。而为了缓解这一矛盾，大部分都采用安全换费用的“变通”处理办法，即降低软土地层支护结构安全度，促使其费用减少，结果是地质特性愈差，安全度愈小。实际上，软土地层土体的非均匀性、施工意外影响和勘察误差等均大于非软土地层，即使支护结构采用统一安全标准，软土地层工程事故频率也高于非软土地层。

本实用新型的目的是在于提供一种完全不同于目前基坑支护结构机理的新型支护结构、具有结构特性优越且安全可靠的组合顶撑式自立支护结构。

本实用新型的组合顶撑式自立支护结构，它是由支护体系和顶撑体系构成；顶撑体系用于顶撑支护体系；该支护体系由支护桩和拱板组成；支护桩是由主体桩及补偿桩复合而成。该主体桩截面高度大于补偿桩截面高度；所述的顶撑体系由顶撑杆件和支承柱组成，顶撑杆件为多层，顶撑杆件用于支承支护桩。

本实用新型的组合顶撑式自立支护结构是基于以下支护机理来设计的：平衡基坑支护结构全部荷载(地面至零强度处土压力)不是依靠土体产生的任何“抵抗力”(如抗力、锚力等)，而是依靠该支护结构自身“抵抗力”(拱墙压力)独立承担。并且采用动态安全理念进行设计，该理念的关键是以“动”应“变”，以确保支护结构自始至终维持结构设计安全系数K值不变；动态安全理念由有效监测、反馈设计、平衡措施三者构成，相当于支护结构设置一个安全自动平衡阀，在任何条件下都能确保基坑支护结构安全。所述的有效监测是监测支护结构的应力、应变变化情况，分别按顶撑体系和支护体系进行设置；对于顶撑体系的结构楼板的顶撑力视为无限大，无需进行工程监测，主要监测措施顶撑的应力变化。支护体系以支护桩的倒悬臂结构段为主，全部设置位移监测。述的反馈设计是根据监测资料和有关规范来确定的。本实用新型的平衡措施有以下三种方法：其一对于倒悬臂结构可增加补偿桩及内部结构设计；其二对顶撑杆件采用外包混凝土以增大其横截面；其三抗隆起垫层底板的方法。

本实用新型的组合顶撑式自立支护结构与现有的支护结构相比具有结构特性优越、工程安全可靠、适应范围广、工程费用节省(约20％～60％)等特点。

本实用新型的组合顶撑式自立支护结构的工程费用不同于一般的支护结构，基坑支护结构工程费用随建筑面积大小和平面形状变化，建筑面积愈大，支护结构工程费用愈高，建筑面积每增减1000平方米，支护结构工程费用增减约为1％，支护结构工程费用以正方形平面不最高，其它平面形状的工程费用相应较少，矩形平面边长比为2∶1，支护结构工程费用约减少7％，边长比3∶1，支护结构工程费用约减少14％。支护深度和地质特征对支护结构工程费用的影响不如其它支护结构敏感。例如，支护深度分别为1 2米和16米的全软土地层较支护深度为8米的非软土地层，其单位荷载分别约增加4.5和6倍。

下面结合附图对本实用新型的技术内容及其结构特征作进一步的说明：

图1为本实用新型的组合顶撑式自立支护结构的受力模型图；

图2为本实用新型支护结构的一种平面示意图；

图3为图2的A－A剖视结构示意图；

图4为图2的B－B的剖视结构示意图；

图5为本实用新型中的沉梁、开口梁的平面图；

图6为图5的C－C剖面图。