一种用于基坑作业气承膜体系论文和设计-张静涛

全文摘要

一种用于基坑作业气承膜体系，包含基坑上部的半球形气承膜，所述气承膜的外侧面设有钢索网，气承膜四周端部与配重基础结构连接；所述配重基础结构为分段拼接而成，所述气承膜和钢索网通过C型件与配重基础结构连接；还包含气承膜内部的喷淋系统、照明系统、温度检测系统，以及气承膜上设置的门窗系统，上述系统均可自动化控制。本实用新型中气承膜通过的连接固定，既满足了气承膜支设所需的配重需求，又方便组装连接和拆除；施工时气承膜与配重基础结构不同的连接使用方式，可丰富气承膜的现场使用，便于安装连接外部风机系统和内部支撑架，内部的风机系统、喷淋系统、照明系统和温度控制系统等均可自动化控制，利于调节和改善施工环境。

主设计要求

1.一种用于基坑作业气承膜体系，包含基坑上部的半球形气承膜（1），其特征在于：所述气承膜（1）的外侧面设有钢索网（3），气承膜（1）与钢索网（3）的四周端部均与配重基础结构（2）连接；所述配重基础结构（2）围绕基坑四周环向设置。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种用于基坑作业气承膜体系，其特征在于：所述配重基础结构（2）为分段拼接而成，包括框架结构和框架结构内部浇筑的混凝土，所述框架结构包括四根纵杆（4）和一组平行间隔连接在纵杆（4）上的可拆卸连接的构件单元（5），相邻框架结构的纵杆（4）间可拆卸连接，连接方式为法兰、套管或螺栓连接；所述构件单元（5）为矩形，包括一对水平杆、一对竖杆以及连接在水平杆和斜杆交点处的斜杆，其中在纵杆（4）和构件单元（5）围合的方形框内边侧支设模板。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于基坑作业气承膜体系，其特征在于：所述气承膜（1）和钢索网（3）通过C型件（7）与配重基础结构（2）连接，所述C型件（7）沿配重基础结构（2）边侧通长设置。

4.根据权利要求3所述的一种用于基坑作业气承膜体系，其特征在于：所述C型件（7）顶部上下表面均依次可拆卸连接橡胶板（8）和夹板（9）；所述气承膜（1）底端和钢索端部连接于C型件（7）顶部上表面与橡胶板（8）间，其中钢索的连接长度由气承膜（1）充气后需限位的高度所呈弧线长度而定。

5.根据权利要求4所述的一种用于基坑作业气承膜体系，其特征在于：所述C型件（7）底部与混凝土顶面中浇筑有可拆卸连接的预埋件（6）；所述预埋件（6）在混凝土上表面边缘、框架结构边侧。

6.根据权利要求5所述的一种用于基坑作业气承膜体系，其特征在于：所述气承膜（1）与配重基础结构（2）连接方式有两种，第一种连接方式为气承膜（1）四周底端与配重基础结构（2）靠近基坑的内边侧相连，第二种连接方式为气承膜（1）四周底端与配重基础结构（2）外边侧相连。

7.根据权利要求6所述的一种用于基坑作业气承膜体系，其特征在于：第一种连接方式下在气承膜（1）外侧还连接有风机系统（11），所述风机系统（11）含鼓风机和抽风机，所述鼓风机和抽风机均间隔分布并安装在配重基础结构（2）上，所述气承膜（1）上对应风机系统（11）设置有连接口，所述风机系统（11）上内接有活性炭空气净化器。

8.根据权利要求6所述的一种用于基坑作业气承膜体系，其特征在于：第二种连接方式下所述气承膜（1）内部与配重基础结构（2）间连接有支撑系统（10），所述支撑系统（10）包含一组沿气承膜（1）弧度方向上下间隔布置的弧形杆以及与弧形杆和配重基础结构（2）间连接的一组竖杆、竖杆间连接的水平杆和斜杆。

9.根据权利要求1所述的一种用于基坑作业气承膜体系，其特征在于：所述气承膜（1）内部还包含有风机系统（11）、喷淋系统、照明系统、温度检测系统，以及气承膜（1）上设置的门窗系统；所述风机系统（11）、喷淋系统、照明系统、温度控制系统以及门窗系统均可自动化控制。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于施工现场污染物控制领域，特别涉及一种用于基坑作业气承膜体系。

背景技术

在建筑工程的施工过程中，由于土方作业及结构拆除作业特点，现场会产生大量裸土，如遇突发性大风天气极易产生风沙，严重影响周围空气环境质量；且露天作业方式，由于大量的人员、机械和材料的活动及运输，影响施工现场的文明施工形象；传统的抑制扬尘方法为洒水降尘，不仅投入大量人力和机械，且投入极高，浪费大量水资源，或是采用气承膜结构罩于基坑上，防护施工尘土的扩散，但气承膜的结构基础多采用现浇混凝土台墩或吊装式桁架加混凝土配重，不利于现场施工和重复使用，造成了工时和材料的浪费，且未针对内部扬尘、温度及照明等施工条件提供相应的相应措施，因此需要提供一种便于安装、重复使用且利于现场环境施工的气承膜体系。

实用新型内容

本实用新型提出一种用于基坑作业气承膜体系，用以解决上述问题，具体技术方案如下：一种用于基坑作业气承膜体系，包含基坑上部的半球形气承膜，所述气承膜的外侧面设有钢索网，气承膜与钢索网的四周端部均与配重基础结构连接；所述配重基础结构围绕基坑四周环向设置。

所述配重基础结构为分段拼接而成，包括框架结构和框架结构内部浇筑的混凝土，所述框架结构包括四根纵杆和一组平行间隔连接在纵杆上的可拆卸连接的构件单元，相邻框架结构的纵杆间可拆卸连接，连接方式为法兰、套管或螺栓连接；所述构件单元为矩形，包括一对水平杆、一对竖杆以及连接在水平杆和斜杆交点处的斜杆，其中在纵杆和构件单元围合的方形框内边侧支设模板。

所述气承膜和钢索网通过C型件与配重基础结构连接，所述C型件沿配重基础结构边侧通长设置。

所述C型件顶部上下表面均依次可拆卸连接橡胶板和夹板；所述气承膜底端和钢索端部连接于C型件顶部上表面与橡胶板间，其中钢索的连接长度由气承膜充气后需限位的高度所呈弧线长度而定。

所述C型件底部与混凝土顶面中浇筑有可拆卸连接的预埋件；所述预埋件在混凝土上表面边缘、框架结构边侧。

所述气承膜与配重基础结构连接方式有两种，第一种连接方式为气承膜四周底端与配重基础结构靠近基坑的内边侧相连，第二种连接方式为气承膜四周底端与配重基础结构外边侧相连。

第一种连接方式下在气承膜外侧还连接有风机系统，所述风机系统含鼓风机和抽风机，所述鼓风机和抽风机均间隔分布并安装在配重基础结构上，所述气承膜上对应风机系统设置有连接口，所述风机系统上内接有活性炭空气净化器。

第二种连接方式下所述气承膜内部与配重基础结构间连接有支撑系统，所述支撑系统包含一组沿气承膜弧度方向上下间隔布置的弧形杆以及与弧形杆和配重基础结构间连接的一组竖杆、竖杆间连接的水平杆和斜杆。

所述气承膜内部还包含有风机系统、喷淋系统、照明系统、温度检测系统，以及气承膜上设置的门窗系统；所述风机系统、喷淋系统、照明系统、温度控制系统以及门窗系统均可自动化控制。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型中气承膜通过可拆卸连接配重基础结构进行临时固定，既满足了气承膜支设所需的配重需求，又方便组装连接和拆除；气承膜与配重基础结构不同的连接使用方式，可丰富气承膜的现场使用，便于安装连接外部风机系统和内部支撑架，内部的风机系统、喷淋系统、照明系统和温度控制系统等均可自动化控制，利于调节和改善施工环境；配重基础结构的分段拼接具有可预制、快捷吊装和重复使用的特点，节省了材料施工工时，其中配重基础结构里的框架结构起到了混凝土骨架作用，利于混凝土连接和结构受力；气承膜外的钢索网可以限制气承膜的充气后形状，具有限位的作用，且钢索网和气承膜可共同受力具有一体性；钢索、气承膜均与C型件的可拆连接便于安装使用且可根据室内净空微调C型件高度，橡胶板的使用利于气承膜密封性且连接时的不易损坏气承膜。本实用新型利于现场取材，施工方法简便，且具有可预制可循环的特点，节省工时和材料，对文明环保施工有着重大意义。

附图说明

图1是基坑作业气承膜体系施工平面图；

图2是气承膜剖面图；

图3是框架结构示意图；

图4是气承膜、钢索网与配重基础结构连接示意图；

图5是第一种气承膜与配重基础结构连接示意图；

图6是第二种气承膜与配重基础结构连接示意图；

图7是风机系统连接示意图。

附图标记：1-气承膜；2-配重基础结构；3-钢索网；4-纵杆；5-构件单元；6-预埋件；7-C型件；8-橡胶板；9-夹板；10-支撑系统；11-风机系统。

具体实施方式

如图1和图2所示，某现场施工的基坑所需气承膜1南北长约135m，东西宽约125m，平面投影面积约16646平米；气承膜1在基坑上部的呈半球形，气承膜1采用先进材料及工艺，以向室内密闭空间不断充气为主要手段，使其成为结构稳定、简洁实用的充气式膜结构体系，以抵抗不同工况的荷载；气承膜1底部四周边与配重基础结构2连接，即保证气膜本身安全稳定，也满足其对地面的压力不超过基坑支护设计文件对基坑周边承载力的要求。

本实施例中，气承膜1膜面外连接有纵横向交叉钢索，索网将膜面分割为若干个小单元，膜面受荷跨度减少，整体性和抵御风荷载能力提高，有效的降低了膜材撕裂破坏的可能。在风荷载作用下，由于索网中各钢索的相互牵制作用，可以大大降低膜面的变形。

所述框架结构包括四根纵杆4和一组平行间隔连接在纵杆4上的可拆卸连接的构件单元5；所述构件单元5为矩形，包括一对水平杆、一对竖杆以及连接在水平杆和斜杆交点处的斜杆，其中在纵杆4和构件单元5围合的方形框内边侧支设模板。

如图3所示，所述配重基础结构2为分段拼接而成，包括框架结构和框架结构内部浇筑的混凝土，所述框架结构使用材质为Q235B方钢（100 mm×100 mm×6 mm）焊接成，包括四根纵杆4和一组平行间隔连接在纵杆4上的可拆卸的构件单元5；相邻框架结构的纵杆4间可拆卸连接，连接方式为法兰、套管或螺栓连接。所述构件单元5为矩形，包括一对水平杆、一对竖杆以及连接在水平杆和斜杆交点处的斜杆，其中两榀构件单元5间距2米，在2米×2.3米方框内放置竹胶板和构件单元5形成模板，浇筑素混凝土，以作为配重基础的重物来抵抗由于膜面产生的荷载作用。且拆卸时可使用吊车进行整体吊装，不产生建筑垃圾。

如图4所示，所述气承膜1和钢索网3通过C型件7与配重基础结构2连接，所述C型件7为槽钢制作而成，所述C型件7沿配重基础结构2边侧通长设置；所述C型件7顶部上下表面均依次可拆卸连接橡胶板8和夹板9；所述气承膜1底端和钢索端部连接于C型件7顶部上表面与橡胶板8间，其中钢索的连接长度由气承膜1充气后需限位的高度所呈弧线长度而定；所述C型件7底部与混凝土顶面中浇筑有可拆卸连接的预埋件6；所述预埋件6在混凝土上表面边缘、框架结构边侧，所述预埋件6为带有螺栓孔的方形钢板。

如图5和图6所示，所述气承膜1与配重基础结构2连接方式有两种，第一种连接方式为气承膜1四周底端与配重基础结构2靠近基坑的内边侧相连，第二种连接方式为气承膜1四周底端与配重基础结构2外边侧相连。

其中如图7所示，第一种连接方式下在气承膜1外侧还连接有风机系统11，所述风机系统11含鼓风机和抽风机，所述鼓风机和抽风机均间隔分布并安装在配重基础结构2上，所述气承膜1上对应风机系统11设置有连接口，所述风机系统11上内接有活性炭空气净化器；如图6所示，第二种连接方式下所述气承膜1内部与配重基础结构2间连接有支撑系统10，所述支撑系统10包含一组沿气承膜1弧度方向上下间隔布置的弧形杆以及与弧形杆和配重基础结构2间连接的一组竖杆、竖杆间连接的水平杆和斜杆，以上弧形杆、竖杆、水平杆和斜杆通过钢材加工而成。

本实施例中，在气承膜1内部的配重基础结构2搭设拱形桁架，上面安装有喷淋系统、照明系统、温度检测系统，以及在气承膜1上对应基坑外部施工道路和人员进出设置的门窗系统，上述风机系统11、喷淋系统、照明系统、温度控制系统以及门窗系统均可自动化控制。其中，膜内机械作业时会产生大量汽车尾气（主要含量为CO）和粉尘，使用气体浓度检测仪全天候进行气体检测，当浓度达到设定值时（《工业企业设计卫生标准》规定：CO在车间连续接触8小时的最高容许浓度为30mg\/m³）由检测设备终端计算机发出信号，最终由终端自控系统发出指令，排风阀自动进行排风，空气过滤系统通过HEPA过滤，结合红外线杀菌、静电吸附、离子发生器等技术手段，可将重度污染（PM2.5达到400）的空气处理到优良空气（PM2.5不超过30）；与此同时，压力传感器启动风机进行鼓风补风、补压，最终实现作业区内汽车尾气的科学有组织排放。由于配备智能送风、排气系统，可有效控制膜结构内空气质量及排放空气质量；使用空气过滤处理净化器，通过活性炭吸附废气进行空气净化，达标后与膜外空气进行交换。

结合图1至图7所示，进一步说明所述的一种用于基坑作业气承膜体系的施工方法，具体步骤如下：

步骤一、根据基坑尺寸并结合气承膜1的受力作用，确定施工场地北侧和东侧的配重基础结构2为5米高，南侧和西侧为0.75米高，框架结构宽度2.3米，施工场地北侧和东侧的配重基础混凝土浇筑高度为 0.8 米，南侧和西侧混凝土浇筑高度为 0.75 米。配重基础结构2的配重材料选用C10 现浇商品混凝土，混凝土宽度统一为2.3米，并且均匀分为2米一块。

步骤二、搭设纵杆4，并在纵杆4内间隔安装构件单元5，其中相邻纵杆4间用法兰、套筒或螺栓连接，将框架结构在施工现场定位，用汽车吊将框架结构吊装到相应安装位置，并做可靠临时支撑，依次顺序安装，可采用多工作面安装，依据配重基础框架结构支混凝土模板，只支侧模板，模板采用木模板，混凝土现场浇筑，采用多工作面浇筑，预埋吊装环并在混凝土上表面设置预埋件6和C型件7，其中多段混凝土浇筑可同时进行。

步骤三、将气承膜1覆盖场地内清理干净，场地表面平整、无裸露凸起尖角部分；分别检查运到现场气承膜1数量，气承膜1编号并确认安装位置；工地现场划分装配区域，用醒目红线做标记，确定准确位置，并与气承膜1形成一一对应关系。

步骤四、用汽车吊车分别将气承膜1吊装到对应场地区域上，根据包装上的标识方向打开气承膜1；在气承膜1短向边界上每隔 2 米设置张拉锚点，采用人工翻卷，卷扬机辅助的方式将膜展开。

步骤五、气承膜1接安装完毕后用工装固定气承膜1边界，将气承膜1边界提升到配重基础结构2所对应的连接位置并连接于C型件7上，依照安装计划完成一周气承膜1边界的固定；其中对于设计风机系统11安装位置的一边侧，气承膜1用第一种连接方式与配重基础结构2相连，其他边用第二种连接方式与配重基础结构2相连，并支设支撑系统10。

步骤六、气承膜1地面安装完成后，在钢索网3组装位置对应的膜面上铺设保护膜，并依次在C型件7上连接横向和纵向钢索，其中对钢索和预埋件6分别编号标识，并做到“一一对应”，根据钢索和预埋件6上已标识的编号，将钢索依次按序摆放，并安装到位形成钢索网3。

步骤七、根据设计尺寸加工气承膜1上门框，调试门锁，安装防爆观察窗，并将气承膜1充气成形，调试门的功能、气密性，并安装自动化控制设备、风机系统11、喷淋系统、照明系统和温度控制系统等，并逐一进行设备校核定位，设备开箱检查，安装工机具检查，设备吊装就位，设备接线，设备调试验收。

显然，上述实施例仅是为清楚地说明本实用新型的突出特点所作的阐释，而并非是对本实用新型实施方式的限定；对于所属领域的技术人员而言，在上述说明的使用基础上仍可以做出其它不同形式的变化或变动，若未对其进行创造性改进，均属于本实用新型的保护范围。

设计图

一种用于基坑作业气承膜体系论文和设计

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