钱志宇 章柱勇
浙江中林勘察研究股份有限公司 浙江嵊州 312400
摘要：随着我国建筑业的发展，建筑基坑工程发展迅速。基坑工程是地下工程施工中的重要组成部分，要求具有安全性、可靠性和经济性。而基坑开挖的支护工程是建筑基坑工程的组成部分之一，对整个基坑工程有着重要影响。其中呈拱形的基坑支护结构具有结构简单，受力合理和施工便捷的优点，能保证整个基坑的安全与稳定。本文是笔者对呈拱形的基坑支护结构及其研究，仅供参考。
关键词：呈拱形；基坑支护结构；施工方式；研究
［引言
目前基坑支护的形式及种类众多，如水泥土搅拌桩挡墙、土钉墙、锚杆式挡墙等，这些支护体系常采用如图1所示的直线形支撑结构，以抵挡由于开挖卸荷引起的土压力和坑壁周侧出现的过大变形。但此类水平直线型支撑结构往往不具有抵抗横向作用的能力，同时在实际基坑施工过程中由于支撑的存在，基坑内部的作业空间受到限制。因此，按固定土压力值来设计支撑结构很难保证整个基坑的安全与稳定。
1主要研究内容
有鉴于此，目的在于提供一种呈拱形的基坑支护结构研究，具有结构简单，受力合理和施工方便快速的优点，能够保证整个基坑的安全与稳定。
为达到上述目的，提供如下技术方案：
首先提出了一种呈拱形的基坑支护结构，包括分别与基坑两侧壁对应设置的两个侧拱支撑，两个所述侧拱支撑的顶端设有顶拱支撑相连，两个所述侧拱支撑的底端设有底拱支撑相连，两个所述侧拱支撑之间设有至少两道内支撑；所述顶拱支撑、位于最上端的内支撑和两个所述侧拱支撑之间围成上拱圈；相邻两个内支撑与两个所述侧拱支撑之间围成至少一个中拱圈；所述底拱支撑、位于最下端的内支撑和两个所述侧拱支撑之间围成下拱圈；所述侧拱支撑上间隔地设有伸入基坑侧壁内的应力锚杆。
进一步，所述顶拱支撑和底拱支撑的矢跨比相同，且所述顶拱支撑的拱起方向向上，所述底拱支撑的拱起方向向下。
进一步，所述顶拱支撑和底拱支撑的矢跨比均为1/5。
进一步，两个所述侧拱支撑的矢跨比相同，且所述侧拱支撑的拱起方向朝向与其对应的基坑侧壁。
进一步，所述侧拱支撑的矢跨比为1/4。
进一步，所述内支撑为拱形内支撑，所述拱形内支撑的矢跨比为1/8。
进一步，所述上拱圈的高度为基坑深度的0.2-0.3倍；所述下拱圈的深度为基坑深度的0.2-0.3倍；所述中拱圈的深度为基坑深度的0.1-0.2倍。
提出了一种呈拱形的基坑支护结构的施工方法，包括如下步骤：
第一步：依据工程地质条件和基坑开挖深度、宽度，分别计算顶拱支撑、底拱支撑、侧拱支撑和内支撑的矢跨比、厚度、弧度和水泥掺量；
第二步：在向下开挖基坑的过程中，依次架设上拱圈支模，浇筑后在对应的一段所述侧拱支撑上设置应力锚杆；架设中拱圈支模，浇筑后在对应的一段所述侧拱支撑上设置应力锚杆；架设下拱圈支模，浇筑后在对应的一段所述侧拱支撑上设置应力锚杆；
第三步：拆除内支撑，基坑施工作业完成。
本发明的有益效果在于：
基坑拱形支护结构，在支挡土体过程中，边坡土体水平方向的土压力作用在侧拱支撑的背面上，即通过侧拱支撑内部来承受水平土压力；由于本发明的拱形支护结构是由顶拱支撑、底拱支撑、侧拱支撑所组成的连拱框架结构，其比直线形的普通支护结构能够承受更大的水平土压力；
拱形支护结构为连拱框架结构，具有拱结构的特性，能使弯矩大为减少，从而减少钢筋用量，节省造价；侧拱支撑用于支挡边坡水平土压力，由于支挡结构为拱形，按其受力特点可知侧拱两端所受弯矩最大，为保证连拱框架结构的稳定性，在侧拱支撑的上下两端分别设置顶拱支撑和底拱支撑，并在侧拱支撑上设置应力锚杆；所采用的材料为现浇钢筋混凝土构件，现场只需平整场地、支模即可；因此，本发明一种拱形支护结构设计合理，具有构造简单、施工速度快且稳定性良好等优点。为了使目的技术方案和有益效果更加清楚，提供如下附图1、图2进行说明：
图1 为现有的一种直线形支撑结构的结构示意图
图2 为呈拱形的基坑支护结构实施例的结构示意图
2 具体实施方式
下面结合附图（图1及图2）和具体实施例作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解并能予以实施，但所举实施例不作为对限定。
如图2所示，呈拱形的基坑支护结构实施例的结构示意图。本实施例呈拱形的基坑支护结构，包括分别与基坑1两侧壁对应设置的两个侧拱支撑2，两个侧拱支撑2的顶端设有顶拱支撑3相连，两个侧拱支撑2的底端设有底拱支撑4相连，两个侧拱支撑2之间设有至少两道内支撑5；顶拱支撑3、位于最上端的内支撑5和两个侧拱支撑2之间围成上拱圈6；相邻两个内支撑5与两个侧拱支撑2之间围成至少一个中拱圈7；底拱支撑4、位于最下端的内支撑5和两个侧拱支撑2之间围成下拱圈8。本实施例的侧拱支撑2上间隔地设有伸入基坑1侧壁内的应力锚杆9。
进一步，顶拱支撑3和底拱支撑4的矢跨比相同，且顶拱支撑3的拱起方向向上，底拱支撑4的拱起方向向下。本实施例的顶拱支撑3和底拱支撑4的矢跨比均为1/5。
进一步，两个侧拱支撑2的矢跨比相同，且侧拱支撑2的拱起方向朝向与其对应的基坑1侧壁。本实施例的侧拱支撑2的矢跨比为1/4。
进一步，内支撑5为拱形内支撑，本实施例的拱形内支撑的矢跨比为1/8。
进一步，上拱圈6的高度为基坑1深度的0.2-0.3倍；下拱圈8的深度为基坑1深度的0.2-0.3倍；中拱圈7的深度为基坑1深度的0.1-0.2倍。本实施例的中拱圈7设置为三个，上拱圈的高度为基坑1深度的0.2倍；下拱圈8的深度为基坑1深度的0.2倍；中拱圈7的深度为基坑1深度的0.2倍。当然，还可以为：上拱圈的高度为基坑1深度的0.35倍；下拱圈8的深度为基坑1深度的0.35倍；中拱圈7的深度为基坑1深度的0.1倍；上拱圈的高度为基坑1深度的0.3倍；下拱圈8的深度为基坑1深度的0.3倍；中拱圈7的深度为基坑1深度的2/15倍。
下面对一种基坑拱形支护结构研究的具体实施方式进行详细说明，包括如下步骤：
第一步：依据工程地质条件和基坑开挖深度、宽度，分别计算顶拱支撑3、底拱支撑4、侧拱支撑2和内支撑5的矢跨比、厚度、弧度和水泥掺量；
第二步：在向下开挖基坑的过程中，依次架设上拱圈6支模，浇筑后在对应的一段侧拱支撑2上设置应力锚杆9；架设中拱圈7支模，浇筑后在在对应的一段侧拱支撑2上设置应力锚杆9；架设下拱圈8支模，浇筑后在对应的一段所述侧拱支撑2上设置应力锚杆9；
第三步：拆除内支撑5，基坑施工作业完成。
本实施例的基坑拱形支护结构，在支挡土体过程中，边坡土体水平方向的土压力作用在侧拱支撑的背面上，即通过侧拱支撑内部来承受水平土压力；由于本实施例的拱形支护结构是由顶拱支撑、底拱支撑、侧拱支撑所组成的连拱框架结构，其比直线形的普通支护结构能够承受更大的水平土压力；
下转第23页本实施例的拱形支护结构为连拱框架结构，具有拱结构的特性，能使弯矩大为减少，从而减少钢筋用量，节省造价；侧拱支撑用于支挡边坡水平土压力，由于支挡结构为拱形，按其受力特点可知侧拱两端所受弯矩最大，为保证连拱框架结构的稳定性，在侧拱支撑的上下两端分别设置顶拱支撑和底拱支撑，并在侧拱支撑上设置应力锚杆；特别的，本实施例所采用的材料为现浇钢筋混凝土构件，现场只需平整场地、支模即可；因此，一种拱形支护结构设计合理，具有构造简单、施工速度快且稳定性良好等优点。
结束语
以上所述实施例仅是为充分说明所举的较佳的实施例，保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在基础上所作的等同替代或变换，均在保护范围之内。保护范围以权利要求书为准。
参考文献：
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[3] 李莉斯.临近高层建筑作用下基坑支护结构变形探究[J].建材发展导向（下），2017，（07）.
作者简介：
钱志宇（1966-）男，本科，高级工程师，主要研究方向为岩土工程勘察、围护设计与施工。
论文作者:钱志宇,章柱勇
论文发表刊物:《防护工程》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/3
标签：基坑论文; 拱圈论文; 拱形论文; 结构论文; 所述论文; 深度论文; 两个论文; 《防护工程》2018年第24期论文;