本发明属于地下工程,特别涉及一种小直径竖井自适应圈梁支撑系统及调节方法。
背景技术:
1、受施工精度限制,钢管桩打入过程位置存在一定偏差,作为围护墙使用过程中,各个钢管桩之间很难达到设计图纸上的线型,竖井基坑施工过程中钢管桩围护的真圆率得不到保障。传统普遍采用型钢围檩,规整的型钢线型碰到不规整的钢管桩围护墙线型,导致支撑系统受力不均,存在失稳风险,甚至在装配施工上都存在一定困难。
2、采用钢围檩、钢支撑等装配式支撑体系,围护墙与支撑体系之间难以保证像现浇混凝土支撑那样的密贴效果。使得整个围护结构系统的实际受力机理与设计计算结果相差甚远,圈梁密贴不足导致受力体系存在局部缺陷,从而增加系统不确定性和大幅提高基坑安全风险。同时,钢围檩与钢管桩之间的冗余间隙也为墙后土体的变形提供了空间,对周边环境影响的控制尤为不利。
3、因此,如何提供一种基于钢管桩围护的小直径竖井自适应圈梁支撑系统,是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、针对小直径竖井钢管桩围护施工精度导致环形圈梁局部存在脱空等问题,本发明提供一种基于钢管桩围护的小直径竖井自适应圈梁支撑系统,是自适应钢管桩围护墙不规则构形的环形支撑体系,为小直径竖井钢管桩围护施工提供安全可靠、高效施工、可主动调节控制轴力的方案。
2、为解决以上技术问题,本发明包括如下技术方案:
3、一种基于钢管桩围护的小直径竖井自适应圈梁支撑系统,包括柔性链式围檩、刚性双片组合圈梁、自适应支撑单元、剪刀式伸缩连杆,钢套箱夹持单元;
4、所述柔性链式围檩与钢管桩围护之间采用辐射状布置的自适应支撑单元连接,并通过调整自适应支撑单元两个支撑滚轮的间距,实现对钢管桩围护结构的自适应调节;
5、所述刚性双片组合圈梁与所述柔性链式围檩之间用辐射状布置的剪刀式伸缩连杆连接,并通过钢套箱夹持单元对刚性双片组合圈梁施加夹持力,所述刚性双片组合圈梁通过环向应力为柔性链式围檩提供张力。
6、进一步地,所述柔性链式围檩通过螺栓实现多节段连接,每个节段间布置一套自适应支撑单元,所述自适应支撑单元通过支撑滚轮与外侧钢管桩密贴受力,调整自适应支撑单元两个支撑滚轮的间距,支撑滚轮与钢管桩圆弧面发生滚动,自适应寻找初始密贴位置。
7、进一步地,所述刚性双片组合圈梁包括竖向设置且通过弹簧连接的上片组合圈梁和下片组合圈梁,所述刚性双片组合圈梁的上下两端分别通过千斤顶与所述钢套箱夹持单元连接。
8、本发明还提供了小直径竖井自适应圈梁支撑系统的调节方法,该方法包括如下步骤:
9、步骤s1、提供所述基于钢管桩围护的小直径竖井自适应圈梁支撑系统备用;
10、步骤s2、初始安装调节:柔性链式围檩通过螺栓实现多节段连接,每个节段间布置一套自适应支撑单元,柔性链式围檩与支撑滚轮之间通过支撑连杆连接,自适应支撑单元通过支撑滚轮与外侧钢管桩密贴受力,调整自适应支撑单元两个支撑滚轮的间距,支撑滚轮与钢管桩圆弧面发生滚动,自适应寻找初始密贴位置;
11、步骤s3、后续伺服调节:当在竖井开挖过程中发现局部支撑受力存在脱力、过力等异常情况,通过刚性双片组合圈梁上布置的钢套箱夹持单元进行加载或释放支撑力:通过钢套箱夹持单元中的上下千斤顶进行顶推,则刚性双片组合圈梁发生夹逼收缩,带动剪刀式伸缩连杆间距减少,从而产生对柔性链式围檩的顶推作用,最终通过自适应支撑单元传递到各个钢管桩围护上;通过钢套箱夹持单元中的上下千斤顶回缩,则刚性双片组合圈梁受回复弹簧作用,带动剪刀式伸缩连杆间距扩大,从而产生对柔性链式围檩的回收作用,最终自适应支撑单元对于钢管桩围护的支撑力减小。
12、与现有技术相比,本发明具有如下优点和有益效果:
13、本发明提供一种基于钢管桩围护的小直径竖井自适应圈梁支撑系统,解决了小直径竖井钢管桩围护施工精度导致环形圈梁局部存在脱空等问题。该具备自适应钢管桩围护墙不规则构形的环形支撑系统,能够在初始安装阶段完成对钢管桩围护与环形支撑体系之间的既有间隙进行自适应密贴;通过本发明的柔性链式围檩、刚性双片组合圈梁、剪刀伸缩连杆,在开挖施工过程中,也能通过扩张机制根据围护变形、支撑轴力情况,对局部脱空、松弛等支撑险情进一步保持主动控制能力,为小直径竖井钢管桩围护施工提供安全可靠、高效施工、具备可往复利用及主动调节控制轴力的优势。
1.一种基于钢管桩围护的小直径竖井自适应圈梁支撑系统,其特征在于,包括柔性链式围檩、刚性双片组合圈梁、自适应支撑单元、剪刀式伸缩连杆,钢套箱夹持单元;
2.根据权利要求1所述的基于钢管桩围护的小直径竖井自适应圈梁支撑系统,其特征在于,所述柔性链式围檩通过螺栓实现多节段连接,每个节段间布置一套自适应支撑单元,所述自适应支撑单元通过支撑滚轮与外侧钢管桩密贴受力,调整自适应支撑单元两个支撑滚轮的间距,支撑滚轮与钢管桩圆弧面发生滚动,自适应寻找初始密贴位置。
3.根据权利要求1所述的基于钢管桩围护的小直径竖井自适应圈梁支撑系统,其特征在于,所述刚性双片组合圈梁包括竖向设置且通过弹簧连接的上片组合圈梁和下片组合圈梁,所述刚性双片组合圈梁的上下两端分别通过千斤顶与所述钢套箱夹持单元连接。
4.根据权利要求1至3任一项所述的小直径竖井自适应圈梁支撑系统的调节方法,其特征在于,包括如下步骤: