一种下穿既有桩基建筑物的隧道支护结构的制作方法

本实用新型涉及隧道支护结构领域，具体是涉及一种下穿既有桩基建筑物的隧道支护结构。

背景技术：

随着城市建设的快速发展，极大地带动了城市地下隧道的建设，由于在规划设计是会不可避免地遇到下穿既有建筑物的情况，尤其是在下穿既有桩基的建筑物时，需对部分既有桩基进行拆除，使得桩基承载能力下降，导致既有建筑物的安全与稳定无法保障。同时，当隧道下穿既有建筑物后，隧道支护结构也会承受既有建筑物施加的附加荷载，导致隧道工程存在着许多的不安全因素。

现有专利cn208702421u中公开了一种下穿既有桩基建筑物的隧道支护结构，该隧道支护结构通过向微型钢管内压力注浆，浆液透过微型钢管的出浆孔渗入周边土体，能改善土体性能，提高土体承载能力和整体性。但该隧道支护结构在施工过程中，微型钢管插入土体时，土壤通过出浆孔进入微型钢管内，造成出浆孔堵塞，影响后续浆液的渗出。而且，微型钢管的顶端焊接在l型钢板的底面板上，即微型钢管从既有桩体的两侧支撑既有建筑物，l型钢板的侧面板通过膨胀螺栓与既有桩体连接，膨胀螺栓打入既有桩体，在一定程度上会破坏既有桩体的结构稳定性。另外，既有桩体在地下表面粘有泥土，使得既有桩体与托梁不能完全固定连接。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种既能保障既有建筑物的安全稳定，又能保障隧道工程项目安全顺利施工的下穿既有桩基建筑物的隧道支护结构。

为了实现上述的目的，本实用新型提供的一种下穿既有桩基建筑物的隧道支护结构，隧道支护结构设置在既有建筑物的下方，隧道支护结构包括承载置换桩、托梁、桩基固定组件和钢柱，托梁设置在承载置换桩上，桩基固定组件设置在既有建筑物的既有桩基上，桩基固定组件包括第一固定件和第二固定件，第一固定件和第二固定件可拆卸连接，第一固定件和第二固定件之间设置有桩基固定孔，桩基固定孔的孔壁包围在既有桩基的外周，第一固定件和第二固定件均设置有钢柱安装孔，钢柱安装孔沿竖直方向延伸；钢柱的上部设置在钢柱安装孔内，钢柱的下部与托梁连接。

由上述方案可见，通过第一固定件和第二固定件夹持固定在既有桩基的外周，避免需要膨胀螺栓打入既有桩基内部，影响既有桩基的结构稳定性；通过在第一固定件和第二固定件上设置钢柱安装孔，钢柱竖直地贯穿钢柱安装孔插入土体内，防止钢柱发生偏移，保证钢柱在竖直方向上的承载能力；通过钢柱的下部之间与托梁固定连接，有利于保证隧道支护结构的结构稳定性和承载能力，既保障既有建筑物的安全稳定，又能保障隧道工程项目安全顺利施工。

进一步的方案是，第一固定件的侧壁上设置有第一锁固件，第二固定件的侧壁上设置有第二锁固件，第一锁固件和第二锁固件通过螺栓可拆卸连接。

进一步的方案是，第一固定件上设置有固定凸起，固定凸起自第一固定件的表面向第二固定件方向凸起；第二固定件上设置有凹槽，凹槽自第二固定件的表面向第二固定件的中部方向凹陷，凹槽沿桩基固定孔的轴向延伸，固定凸起与凹槽间隙配合。

由上述方案可见，通过设置沿桩基固定孔轴向延伸的凹槽，固定凸起嵌入凹槽内，有利于实现第一固定件和第二固定件在水平方向上的定位。

进一步的方案是，钢柱安装孔的数量设为多个，多个钢柱安装孔沿环向设置在桩基固定孔的外周上。

由上述方案可见，通过沿环向设置的多个钢柱安装孔，每一钢柱安装孔内均安装有钢柱，有利于沿既有桩基的周向支撑既有建筑屋，与现有技术中从既有桩基的两侧支撑既有建筑物的方案相比，本方案的承载能力更强，安全系数更高。

进一步的方案是，钢柱包括第一柱体、第二柱体和第三柱体，第一柱体、第二柱体和第三柱体从上到下依次布置，第一柱体、第二柱体和第三柱体同轴布置。

进一步的方案是，第一柱体的上部设置有挡板，第一柱体的下部设置有第一螺柱；第二柱体的上部设置有第一螺孔，第一螺柱与第一螺孔连接，第二柱体的下部设置有第二螺柱；第三柱体的上部设置有第二螺孔，第二螺柱与第二螺孔连接，第三柱体的下部设置有尖部。

由上述方案可见，通过将钢柱拆分成三个柱体，方便存放和运输，需要时，通过螺纹连接可快速将三个柱体连接起来，操作简单方便。

进一步的方案是，第一柱体与第二柱体焊接固定，第二柱体和第三柱体焊接固定。

由上述方案可见，通过三个柱体经过螺纹连接后，再通过焊接固定，有利于保证三个柱体的连接牢靠性，避免在施工过程中，柱体发生脱落现象，第三柱体上设置有钻头，方便钢柱轻松插入土体内并竖直向下移动。

进一步的方案是，挡板的直径大于钢柱安装孔的直径，第一柱体、第二柱体和第三柱体的直径相等且均小于钢柱安装孔的直径。

由上述方案可见，三个柱体从上向下穿过钢柱安装孔，使得钻头插入土体内并进入托梁内，此时挡板位于钢柱安装孔的上方，有利于保证钢柱与桩基和托梁的连接牢靠性。

进一步的方案是，托梁包括托梁钢筋笼和混凝土，托梁钢筋笼设置在混凝土内，第三柱体伸入混凝图内与托梁钢筋笼连接。

由上述方案可见，通过第三柱体与托梁钢筋笼连接，然后在第三柱体和托梁钢筋笼上浇筑混凝土，有利于保证第三柱体与托梁的连接牢靠性。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构图。

图2是本实用新型实施例中桩基固定组件的结构图。

图3是图2中a处的放大图。

图4是本实用新型实施例中钢柱的分解图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

下穿既有桩基建筑物的隧道支护结构实施例

参见图1，既有建筑物1的下方一般设置有多个既有桩基11，要在既有桩基11下方施工隧道8，需先设置隧道支护结构，然后拆除多余部分的既有桩基11(如图中虚线所示)。

本实施例的隧道支护结构设置在既有建筑物1的下方，隧道支护结构包括托梁2、两个承载置换桩3、多个桩基固定组件4和多个钢柱5。承载置换桩3竖直设置在既有桩基11的两侧，托梁2水平设置在两个承载置换桩3的顶部，既有桩基11的中部设置在托梁2内。桩基固定组件4与既有桩基11一一对应设置，桩基固定组件4设置在既有桩基11上部的四周并位于地面以下。钢柱5穿过桩基固定组件4与托梁2连接，多个钢柱5间隔均匀地设置在既有桩基11的周向上。托梁2包括托梁钢筋笼和混凝土，托梁钢筋笼设置在混凝土内，在浇筑混凝土前，钢柱5的下部穿过土体、混凝土与托梁钢筋笼连接，使得钢柱5与托梁2可靠连接，防止钢柱5与托梁2移位或分离。

参见图2，桩基固定组件4包括第一固定件41和第二固定件42，第一固定件41和第二固定件42可拆卸连接。第一固定件41的中部设置有第一半弧形孔，第二固定件42的中部设置有第二半弧形孔，第一半弧形孔和第二半弧形孔相对布置形成圆柱状的桩基固定孔43，桩基固定孔43沿竖直方向延伸，桩基固定孔43的孔壁包围在既有桩基11的外周，既有桩基11贯穿桩基固定孔43。第一固定件41和第二固定件42上分别设置有多个钢柱安装孔44，多个钢柱安装孔44沿环向间隔均匀地设置在桩基固定孔43的外周，钢柱安装孔44的延伸方向与桩基固定孔43的轴向平行，钢柱5的上部设置在钢柱安装孔44内，钢柱5的下部与托梁钢筋笼连接。

参见图3，第一固定件41的左右两侧侧壁上设置有第一锁固件411，第一锁固件411凸起于第一固定件41的侧壁，且与第一固定件41的前侧壁平齐，第一锁固件411设置有两个第一安装孔。第二固定件42的左右两侧侧壁上设置有第二锁固件421，第二锁固件421凸起于第二固定件42的侧壁，且与第二固定件42的后侧臂平齐，第二锁固件421设置有两个第二安装孔。第一安装孔与第二安装孔同轴设置并相互连通。第一固定件41和第二固定件42通过贯穿第一安装孔和第二安装孔的螺栓可拆卸连接，使得第一固定件41和第二固定件42夹持固定在既有桩基11上。螺栓与既有桩基11不直接接触，避免破坏既有桩基11的自身结构。

第一固定件41在面向第二固定件42的一侧上设置有两个固定凸起412，两个固定凸起412沿第一固定件41的左右方向排列设置，固定凸起412自第一固定件41的表面向第二固定件42方向凸起，固定凸起412的截面设置为“t”型。第二固定件42在面向第一固定件41的一侧上设置有两个凹槽422，凹槽422自第二固定件42的表面向第二固定件42的中部方向凹陷，凹槽422与固定凸起412一一对应设置，凹槽422的截面设置有与固定凸起412匹配的“t”型，凹槽422与固定凸起412间隙配合。凹槽422沿竖直方向延伸，固定凸起412能在凹槽422内沿竖直方向滑动。在其它实施例中，固定凸起412和凹槽422的截面还可设置为相互匹配的燕尾形、三角形、矩形或弧形等等。

参见图4，钢柱5包括第一柱体51、第二柱体52和第三柱体53，第一柱体51、第二柱体52和第三柱体53可从上至下依次布置，第一柱体51、第二柱体52和第三柱体53同轴布置。

第一柱体51的上部设置有挡板511，挡板511的直径大于第一柱体51的直径，第一柱体51的下部设置有第一螺柱512，第一螺柱512的外径小于第一柱体51的直径。

第二柱体52的上部设置有第一螺孔521，第一螺柱512与第一螺孔521连接，第二柱体52的下部设置有第二螺柱522，第二螺柱522的外径小于第二柱体52的直径。

第三柱体53的上部设置有第二螺孔531，第二螺柱522与第二螺孔531连接，第三柱体53的下部设置有尖部532，尖部532可以为钻头或圆锥头。

第一柱体51的直径、第二柱体52的直径和第三柱体53的直径相等，且均小于钢柱安装孔44的直径，使得钢柱5能在钢柱安装孔44内沿竖直方向向下移动。挡板511的直径大于钢柱安装孔44的直径，当钢柱5贯穿钢柱安装孔44时，挡板511位于钢柱安装孔44上方。

为了防止第一柱体51、第二柱体52和第三柱体53意外分离，在安装钢柱5前，可将第一柱体51和第二柱体52焊接固定，将第二柱体52与第三柱体53焊接固定。由于钢柱5的长度一般较长，通过将钢柱5拆分成第一柱体51、第二柱体52和第三柱体53，方便钢柱5的存放和运输。在安装前，将第一柱体51、第二柱体52和第三柱体53焊接固定，使得钢柱5成型一个整体，以保证钢柱5的整体性，保障其承载能力。

下穿既有桩基建筑物的隧道支护结构的施工方法实施例

隧道支护结构的施工方法包括如下步骤：

首先，预制所需构件：根据工程设计要求，确定桩基固定组件4和钢柱5的尺寸和数量，可预先将第一柱体51、第二柱体52和第三柱体53组装成钢柱5；

然后，放线及定位：根据设计要求用测量仪器在平行于隧道8走向的既有建筑物1两侧进行放线，定位承载置换桩3的位置；

接着，施工承载置换桩3：采用人工开挖的方法在与承载置换桩3对应的位置开挖工作井6和接收井7，然后将预先绑扎好的承载置换桩钢筋笼吊入工作井6和接收井7内，并分别浇筑混凝土，在浇筑混凝土时，要在承载置换桩3的顶部预设多根钢筋，钢筋凸起与承载置换桩3的顶部；

然后，施工托梁钢筋笼：在工作井6地下设计标高处进行横向挖土施工，并从工作井6处下放托梁钢筋笼，使得托梁钢筋笼端部到达接收井7内，将托梁钢筋笼两端与承载置换桩3顶部的钢筋绑扎；

接着，施工桩基固定组件4和钢柱5：在既有桩基11上部的四周开挖用于安装桩基固定组件4的安装位，将第一固定件41和第二固定件42分别安装至既有桩基11的两侧，并通过螺栓从既有桩基11的侧面固定连接，使得既有桩基11被夹持在第一固定件41和第二固定件42之间；然后将钢柱5的尖部朝下地穿过钢柱安装孔44插入土体并向托梁钢筋笼方向移动，直至钢柱5的下部到达托梁钢筋笼处，将钢柱5与托梁钢筋笼绑扎；

接着，施工托梁2：向托梁钢筋笼浇筑混凝土，使得托梁钢筋笼、钢柱5和承载置换桩3顶部的钢筋固定连接。

最后，拆除多余部分的既有桩基11：在隧道8内拆除多余部分的既有桩基11，使得既有桩基11的底部与隧道8表面平齐。

综上可见，本实用新型通过夹持的方式将桩基固定组件固定在桩基上，钢柱竖直穿过钢柱安装孔和土体与托梁连接，有利于保证隧道支护结构的结构稳定性和承载能力，既保障既有建筑物的安全稳定，又能保障隧道工程项目安全顺利施工。

最后需要强调的是，以上仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种变化和更改，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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