一种城市地铁车站基坑的自适应支撑装置及施工方法

本发明涉及城市地铁基坑施工，特别是涉及一种城市地铁车站基坑的自适应支撑装置及施工方法。

背景技术：

1、随着我国城市规模的不断扩大，建筑用地紧张、交通堵塞等问题已经成为现代城市发展的障碍，开发城市地下空间、建设城市地下轨道交通等是解决这些障碍的重要方法。在发展城市地下空间时，基坑开挖是其施工过程中的必经之路，而对于传统的施工工艺来讲，为了防止地下水不断渗入坑内，保证基坑能在干燥条件下施工，防止边坡失稳、地基承载力下降等事故的发生，需要在基坑开挖前对其进行降水处理，使地下水位低于开挖底面。在采取基坑降水处理时，需要考虑场地周边环境条件、地质情况和场地地下水情况，其中最主要的问题是可能会引起邻近建筑物的不均匀沉降，当不均匀沉降达到一定程度时，邻近建筑物就会裂缝、倾斜甚至于倒塌。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种城市地铁车站基坑的自适应支撑装置及施工方法。

2、为了解决以上技术问题，本发明的技术方案如下：

3、一种城市地铁车站基坑的自适应支撑装置，包括：

4、支撑立柱，至少设置有三根，沿基坑的长度方向依次等距布设，且位于端部的两根所述支撑立柱分别设置在基坑长度方向的两端；

5、自适应支撑机构，固定安装在相邻两根所述支撑立柱之间，所述自适应支撑机构包括固定安装在所述支撑立柱上的支撑端头、固定连接在支撑端头端部的主支撑部以及固定连接在两根主支撑部之间的液压千斤顶，所述支撑端头、主支撑部和液压千斤顶的轴线重合，且垂直于所述支撑立柱。

6、作为本发明所述城市地铁车站基坑的自适应支撑装置的一种优选方案，其中：相邻两根所述支撑柱之间固定安装有若干个自适应支撑机构，且若干个所述自适应支撑机构沿所述支撑立柱的长度方向依次等距布设。

7、作为本发明所述城市地铁车站基坑的自适应支撑装置的一种优选方案，其中：所述支撑立柱朝向所述自适应支撑机构的一侧设置有t形导轨，且所述t形导轨沿所述支撑立柱的长度方向延伸；

8、所述支撑端头朝向所述支撑立柱的一端设置有与所述t形导轨相适配的t形滑槽。

9、作为本发明所述城市地铁车站基坑的自适应支撑装置的一种优选方案，其中：所述支撑端头朝向所述支撑立柱的一端固定设置有两块支撑板，且两块所述支撑板之间形成供所述t形导轨的腹板伸入的滑槽；

10、当所述支撑端头固定安装在所述支撑立柱上时，所述支撑板与所述t形导轨的翼板平行且贴合。

11、作为本发明所述城市地铁车站基坑的自适应支撑装置的一种优选方案，其中：所述支撑端头与所述支撑板之间固定设置有若干块斜撑板。

12、作为本发明所述城市地铁车站基坑的自适应支撑装置的一种优选方案，其中：所述支撑立柱包括若干段依次连接的支撑柱，每段所述支撑柱上均设置有t形导轨，且所述支撑柱上t形导轨上腹板的宽度沿所述支撑立柱的长度方向依次递增，使所述支撑立柱上的t形导轨呈阶梯状；

13、若干个所述自适应支撑机构中支撑端头端部的t形滑槽的深度分别与若干段所述支撑柱上t形导轨上腹板的宽度相适配。

14、作为本发明所述城市地铁车站基坑的自适应支撑装置的一种优选方案，其中：位于中部的所述支撑立柱中最下段的支撑柱的长度大于位于端部的所述支撑立柱中最下段的支撑柱的长度。

15、作为本发明所述城市地铁车站基坑的自适应支撑装置的一种优选方案，其中：所述支撑端头朝向所述主支撑部的一端、所述主支撑部的两端以及所述液压千斤顶的两端均固定设置有连接法兰。

16、作为本发明所述城市地铁车站基坑的自适应支撑装置的一种优选方案，其中：所述液压千斤顶内设置有用于测量液压千斤顶轴向压力的压力传感器。

17、本发明还提供了一种城市地铁车站基坑的自适应支撑装置的施工方法，包括：

18、将支撑立柱的部件和自适应钢支撑机构的部件运输至基坑周边场地，在场地中对支撑立柱和自适应钢支撑机构进行组装，并使液压千斤顶置于初始状态，无轴向压力；

19、由成槽机开挖出地下连续墙的槽体，下放钢筋笼的同时将组装好的位于端部的支撑立柱吊运并下放到设计位置，且在下放支撑立柱时将t形导轨腹板较宽的一端放在下方，将其固定并保持竖直，同时保持两侧的两根支撑立柱上的相邻两段支撑柱的连接面位于同一水平面内，然后将水下水刀搅吸设备安装在预设位置，随后浇筑地下连续墙混凝土；

20、由成槽机开挖出自适应钢支撑机构的槽体，将中部的支撑立柱吊运至设计位置并打入至设计深度，且在下放支撑立柱时将t形导轨腹板较宽的一端放在下方，将其固定并保持竖直，同时保持其上相邻两段支撑柱的连接面与两侧的两根支撑立柱上的相邻两段支撑柱的连接面位于同一水平面内；

21、将自适应钢支撑机构下放到合适位置完成搭接并固定后，通过内置压力传感器的液压千斤顶监测轴力，判定支撑工作状态，进而通过液压结构调整并施加轴力；

22、启动水力搅吸设备抽取基坑内泥浆至基坑底标高，然后浇筑水下混凝土，对基坑进行封底。

23、本发明的有益效果是：

24、（1）本发明通过在基坑内依次布设若干根支撑立柱，并在相邻支撑立柱之间安装自适应支撑机构对支撑立柱进行支撑，自适应支撑机构使用液压结构，可被压力传感器监测轴力，判定支撑工作状态，进而通过液压结构调整支撑轴力，可有效对基坑进行支护，使开挖过程中不用降水，对周边环境影响小，采用先撑后挖工艺可大大降低基坑开挖过程中基坑周边土体变形及支护内力，有效避免基坑施工对周边环境的影响，提高稳定性，能够有效防止边坡失稳、地基承载力下降、不均匀沉降，进而防止邻近建筑物出现裂缝、倾斜甚至于倒塌。

25、（2）本发明中支撑立柱和自适应支撑机构均为装配式结构，且支撑立柱与自适应支撑机构之间采用可拆卸连接，不仅使自适应支撑装置可重复利用，而且便于对其进行运输和收纳，减少装置的占用空间。

26、（3）本发明采用的施工方法中在水下进行开挖，使泥浆能够提供反作用力，对基坑进行支撑，有效降低了对周边环境的影响，同时，开挖出土后形成泥浆，便于开挖废料的运出。

27、（4）本发明采用的施工方法可实现基坑开挖与支护架设同步进行，提高了施工效率；开挖设备可实现开挖与泥浆抽取，提高了施工效率，节省了施工成本；对周围环境影响小，且基坑覆水开挖作业后，基坑内水压力为基坑提供支护力。

技术特征：

1.一种城市地铁车站基坑的自适应支撑装置，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的城市地铁车站基坑的自适应支撑装置，其特征在于：相邻两根所述支撑柱(120)之间固定安装有若干个自适应支撑机构(200)，且若干个所述自适应支撑机构(200)沿所述支撑立柱(100)的长度方向依次等距布设。

3.根据权利要求2所述的城市地铁车站基坑的自适应支撑装置，其特征在于：所述支撑立柱(100)朝向所述自适应支撑机构(200)的一侧设置有t形导轨(110)，且所述t形导轨(110)沿所述支撑立柱(100)的长度方向延伸；所述支撑端头(210)朝向所述支撑立柱(100)的一端设置有与所述t形导轨(110)相适配的t形滑槽(211)。

4.根据权利要求3所述的城市地铁车站基坑的自适应支撑装置，其特征在于：所述支撑端头(210)朝向所述支撑立柱(100)的一端固定设置有两块支撑板(212)，且两块所述支撑板(212)之间形成供所述t形导轨(110)的腹板(112)伸入的滑槽；

5.根据权利要求4所述的城市地铁车站基坑的自适应支撑装置，其特征在于：所述支撑端头(210)与所述支撑板(212)之间固定设置有若干块斜撑板(213)。

6.根据权利要求3所述的城市地铁车站基坑的自适应支撑装置，其特征在于：所述支撑立柱(100)包括若干段依次连接的支撑柱(120)，每段所述支撑柱(120)上均设置有t形导轨(110)，且所述支撑柱(120)上t形导轨(110)上腹板(112)的宽度沿所述支撑立柱(100)的长度方向依次递增，使所述支撑立柱(100)上的t形导轨(110)呈阶梯状；

7.根据权利要求6所述的城市地铁车站基坑的自适应支撑装置，其特征在于：位于中部的所述支撑立柱(100)中最下段的支撑柱(120)的长度大于位于端部的所述支撑立柱(100)中最下段的支撑柱(120)的长度。

8.根据权利要求1所述的城市地铁车站基坑的自适应支撑装置，其特征在于：所述支撑端头(210)朝向所述主支撑部(220)的一端、所述主支撑部(220)的两端以及所述液压千斤顶(230)的两端均固定设置有连接法兰(240)。

9.根据权利要求1所述的城市地铁车站基坑的自适应支撑装置，其特征在于：所述液压千斤顶(230)内设置有用于测量液压千斤顶(230)轴向压力的压力传感器。

10.一种城市地铁车站基坑的自适应支撑装置的施工方法，其特征在于：包括：

技术总结本发明公开了一种城市地铁车站基坑的自适应支撑装置及施工方法，涉及城市地铁基坑施工技术领域，包括：支撑立柱，沿基坑的长度方向依次等距布设；自适应支撑机构，固定安装在相邻两根所述支撑立柱之间，包括固定安装在所述支撑立柱上的支撑端头、固定连接在支撑端头端部的主支撑部以及固定连接在两根主支撑部之间的液压千斤顶。本发明通过在基坑内布设若干根支撑立柱，并安装自适应支撑机构进行支撑，自适应支撑机构使用液压结构，可被压力传感器监测轴力，判定支撑工作状态，进而通过液压结构调整支撑轴力，有效对基坑进行支护，使开挖过程中不用降水，对周边环境影响小，能够有效防止边坡失稳、地基承载力下降、不均匀沉降。技术研发人员：高洪梅,苟峻豪,张鑫磊,王志华,申志福,陈刚,刘璐,孙晋晶,张毅,张吉,张文,杨琦受保护的技术使用者：南京工业大学技术研发日：技术公布日：2024/5/27