[0001] 本发明涉及基坑工程技术领域，尤其涉及一种可回收的预应力支护体系及施工方法。

[0002] 支护桩+内支撑的支护体系是基坑工程中最常见、应用最广泛的支护型式之一。支护桩和内支撑均采用混凝土材料，虽然适用性强，对基坑变形控制好，但混凝土需养护时
间，工期长，基坑工程完成后支撑还要拆除，产生建筑垃圾，造成资源浪费。在一些市政管廊
工程中，常需开挖宽度一定而纵向长度很长的基坑，纵向需分工段进行施工。

[0003] 在管廊工程的施工过程中，需要在管廊的两侧全线施工混凝土支护结构，以起到支护效果，其支护构件在施工完成后无法回收，且现有的支护构件往往是被动支护，其变形
难以控制，为了保证其具有较好的支护效果，往往将支护构件的截面设计较大尺寸，其进一
步提高了难以回收的成本。同时，在基坑的施工过程中，需要将土方开挖并运出场地，管廊
施工完毕后又需要将部分土方运回回填，同时降低了施工效率、增加了施工成本和碳排放
量。

[0004] 因此，亟需一种可回收的预应力支护体系及施工方法，以解决上述问题。

[0032] 为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

[0033] 在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也
可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连
通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述
术语在本发明中的具体含义。

[0034] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它
们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特
征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在
第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示
第一特征水平高度小于第二特征。

[0035] 需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方
位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非
另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上
加以区分，并没有特殊的含义。

[0036] 下面参考图1‑图6描述本发明实施例的可回收的预应力支护体系及施工方法。

[0037] 如图1‑图5所示，图1公开了一种可回收的预应力支护体系，其包括两排围护结构、两个冠梁3和桥式预应力支撑系统4。两排围护结构间隔设置于基坑的两侧，每排围护结构
包括多个依次咬合的可回收式支护桩1，每个可回收式支护桩1内设有第一预应力结构2。每
排围护结构的多个可回收式支护桩1上连接有一个冠梁3，冠梁3内设有第一预应力结构2。
桥式预应力支撑系统4的两端分别设在一个冠梁3上并与冠梁3连接，桥式预应力支撑系统4
上设有用于承载土体103的承载面，桥式预应力支撑系统4内设有第二预应力结构5。

[0038] 可以理解的是，由于可回收式支护桩1可以回收，使得其能依次在管廊工程的各个施工段施工和回收循环，在施工过程中能够起到循环利用效果，并在整个管廊工程施工完
毕后可以最终回收，从而起到降低成本和降低工期的效果，有利于提高施工效率和便捷性，
并有效提高了资源利用率，规避了资源浪费问题。

[0039] 同时，桥式预应力支撑系统4由于与冠梁3连接，也能够在各个施工段循环使用，且当其承载载荷时，能够将载荷的力传递至冠梁3和可回收式支护桩1上，从而较好地保证了
其承载载荷的可靠性。在施工段的施工过程中，在基坑内挖掘出的土体103能够堆积在桥式
预应力支撑系统4的承载面上，使得土体103能够就近处理，无须运出基坑外，并能在施工段
的施工后期直接使用承载面上的土体103，将其用于回填处理，从而避免了土体103的反复
无效运输，从而降低了施工成本和碳排放量，提高了施工效率。且在桥式预应力支撑系统4
内设有第二预应力结构5，能够较好地保证其在竖直方向上的抗弯刚度，进一步确保其承载
载荷时的可靠性。

[0040] 由于第一预应力结构2能够主动提高可回收式支护桩1和冠梁3的抗弯能力，也就能进一步优化可回收式支护桩1和冠梁3的截面尺寸设计，使其无须根据抗弯需求设计为较
大尺寸，从而提高了其设计灵活性和降低了其生产成本。

[0041] 在一些实施例中，如图1‑图3所示，桥式预应力支撑系统4包括多个承载组件41，多个承载组件41沿冠梁3的长度方向分布，承载组件41的两端分别通过支撑组件与冠梁3连
接，第二预应力结构5设在承载组件41上。

[0042] 可以理解的是，承载组件41能够提供承载土体103的承载面，从而较好地提高了承载性能，同时支撑组件能够对承载组件41起到稳固支撑效果，既能承载土体103的压力，也
能将其传递至可回收式支护桩1，相对常规支撑结构而言，其承载性更佳。

[0043] 在一些实施例中，如图1‑图3所示，承载组件41包括多个桥面主梁411和支撑板413。多个桥面主梁411沿冠梁3的长度方向分布，每个桥面主梁411的两端分别通过一个斜
支座412与冠梁3连接，第二预应力结构5设在桥面主梁411上。支撑板413设在多个桥面主梁
411上，支撑板413的顶壁形成承载面。

[0044] 可以理解的是，桥面主梁411具有较好的强度和刚度，从而便于提供稳定的支撑，桥面主梁411通过斜支座412与冠梁3连接，从而能将支撑板413处承载的土体103压力传递
至斜支座412处，而斜支座412又能将土体103的压力分化为水平推力和垂直压力，既对两侧
可回收式支护桩1形成支撑力，也能调控可回收式支护桩1的水平变位，从而较好地保证了
土体103的可靠承载以及可回收式支护桩1的可靠支护效果。

[0045] 在一些具体的实施例中，如图2所示，承载组件41还包括多个连接梁414，多个连接梁414间隔设置于桥面主梁411上，相邻的两个连接梁414之间设有一个支撑板413。可以理
解的是，连接梁414能够进一步加强承载组件41的强度，以使支撑板413能够更为可靠地支
撑挖掘后的土体103。

[0046] 在一些实施例中，如图2所示，桥面主梁411包括两个H型钢4111和加劲肋4113。两个H型钢4111的侧面通过连接板4112对拼连接。加劲肋4113设在H型钢4111内。

[0047] 可以理解的是，H型钢4111便于与冠梁3连接，同时也具有较好的强度和刚度，从而便于实现对土体103的可靠支撑。连接板4112能够便于相邻的两个H型钢4111固定连接，以
提高相邻的两个H型钢4111的连接稳固性，进而提高桥面主梁411的可靠性。由于H型钢4111
内部具有较大的空间，设置多个加劲肋4113能够进一步提高H型钢4111的强度和刚度，从而
进一步提高桥面主梁411的可靠性。

[0048] 在一些实施例中，如图1‑图3所示，桥式预应力支撑系统4还包括多个高强钢棒42和位移调节器43。高强钢棒42的两端分别与冠梁3连接，且每个高强钢棒42的两端分别对应
一个斜支座412设置。位移调节器43设在高强钢棒42上，位移调节器43用于控制高强钢棒42
承载土体103施加至冠梁3的部分推力。

[0049] 可以理解的是，当承载组件41上未承载土体103或承载少量土体103时，基坑两侧的可回收式支护桩1的桩顶在基坑外侧的侧压力作用下有着向基坑内水平位移的趋势，此
时位移控制器能够控制高强钢棒42不受力。当承载组件41上承载的土体103逐渐增多时，土
体103会对承载组件41施加作用力，同时承载组件41又与可回收式支护桩1连接，使得可回
收式支护桩1的桩体在该作用力下有着朝向基坑外侧发生大水平位移的趋势。本实施例中，
由于两个冠梁3之间还设有高强钢棒42，使得高强钢棒42与相对设置的两个可回收式支护
桩1通过冠梁3连接，此时在位移调节器43的作用下，高强钢棒42能够承受土体103作用力的
部分推力，从而有效控制可回收式支护桩1桩顶朝向基坑外侧的位移，避免承载组件41将可
回收式支护桩1桩顶外推，进一步保证了可回收式支护桩1和桥式预应力支撑系统4的可靠
性。

[0050] 在一些实施例中，如图4和图5所示，第一预应力结构2包括两个间隔设置的第一锚具21和第一钢绞线22。第一锚具21设置于可回收式支护桩1内和冠梁3内。第一钢绞线22的
两端分别与两个第一锚具21固定连接。

[0051] 可以理解的是，两个第一锚具21固定连接于可回收式支护桩1或冠梁3，使得与两个第一锚具21固定连接的钢绞线能够在一个或两个第一锚具21处进行预应力张拉，从而实
现张拉作用，进而提高可回收式支护桩1的抗弯能力，有利于提高可回收式支护桩1的支护
效果，提高冠梁3的抗弯能力，从而便于抵抗土体103对可回收式支护桩1造成的侧压，有利
于提高可回收式支护桩1的支护效果。

[0052] 具体地，可回收式支护桩1沿竖直方向延伸设置，冠梁3沿水平方向延伸设置，在实际施工过程中，能够通过在位于可回收式支护桩1上侧的第一锚具21进行第一钢绞线22的
预应力张拉，在位于冠梁3的两端的两个第一锚具21处进行第一钢绞线22的预应力张拉，当
然，在其他施工场合里，也可以根据实际施工情况进行调整，无须进行具体限定。

[0053] 在一些实施例中，如图2和图3所示，第二预应力结构5包括两个间隔设置的第二锚具51、第二钢绞线52和多个间隔分布的支撑杆53。第二锚具51设在桥式预应力支撑系统4
内。第二钢绞线52的两端分别与第二锚具51固定连接。支撑杆53的一端于桥式预应力支撑
系统4连接，另一端与钢绞线连接。

[0054] 可以理解的是，两个第二锚具51固定连接于桥式预应力支撑系统4内，使得与两个第二锚具51固定连接的钢绞线能够在一个或两个第二锚具51处进行预应力张拉，从而实现
张拉作用，从而提高桥式预应力支撑系统4的抗弯能力，此外，钢绞线在预应力张拉过程中
还会对支撑杆53施加压力，以进一步提高桥式预应力支撑系统4在竖直方向的抗弯刚度，从
而保证了桥式预应力支撑系统4承载土体103的能力。

[0055] 具体地，在本实施例中，两个第二锚具51之间通过曲线段的可回收钢管11连接，第二钢绞线52穿设在可回收钢管11中，从而便于支撑杆53与可回收钢管11连接，以实现钢绞
线在预应力张拉时，也能够对支撑杆53施加压力，提高桥式预应力支撑系统4的竖向抗弯刚
度。

[0056] 需要说明的是，在本发明的实施例中，第一预应力结构2和第二预应力的结构并不限于上述描述，例如，第一预应力结构2也可以额外设置多个支撑杆53，第二预应力结构5也
可以仅设置第二锚具51和第二钢绞线52，可回收式支护桩1、冠梁3和桥式预应力支撑系统4
内的第一预应力结构2和第二预应力结构5的具体结构可以根据实际施工需求、施工难度等
现场原因进行调整，无须进行具体限定。

[0057] 在一些实施例中，冠梁3内设有多个第一预应力结构2，桥式预应力支撑系统4内设有多个第二预应力结构5。

[0058] 可以理解的是，在部分施工段，冠梁3和桥式预应力支撑系统4通常具有较长的长度。因此，在冠梁3内设置多个第一预应力结构2，能够进一步提高预应力张拉效果，以进一
步提高冠梁3的抗弯能力，提高其抵抗侧压能力，进一步保证支护体系的可靠性。在桥式预
应力支撑系统4内设置多个第二预应力结构5，也能进一步提高桥式预应力支撑系统4的抗
弯刚度，从而较好地保证桥式预应力支撑系统4承载土体103的能力，防止施工过程中土体
103坠落，确保施工安全性。

[0059] 在一些实施例中，如图4和图5所示，可回收式支护桩1包括可回收钢管11和设在可回收钢管11外侧的塑性混凝土12，相邻的两个可回收式支护桩1的塑性混凝土12互相咬合，
预应力结构设在可回收钢管11内。

[0060] 可以理解的是，可回收钢管11能够便于在一段施工段施工完成后拆除，从而应用于下一段可回收式支护桩1的施工，以提高施工材料周转率，降低施工成本。同时，由于相邻
的两个可回收式支护桩1的塑性混凝土12互相咬合，能够使得多个可回收式支护桩1互相搭
接，起到较好的止水效果，可回收钢管11能够为可回收式支护桩1提供抗力，以承载基坑两
侧的压力，确保基坑内管廊102的安全施工。

[0061] 此外，可回收钢管11与塑性混凝土12形成的支护体系具有可模块化组装、可回收和施工速度快的特点，从而适配于在管廊工程中的各个施工段分段施工，从而便于在前一
个施工段施工完毕后拆除至下一施工段进行施工。且管廊工程基坑深度通常在6‑7m，其深
度也有利于可回收钢管11与塑性混凝土12形成的支护体系的施工，较好地保证了支护质
量。

[0062] 在一些具体的实施例中，如图4和图5所示，可回收钢管11的截面为矩形，冠梁3由钢材制备而成，冠梁3的截面为矩形。

[0063] 可以理解的是，由于冠梁3和可回收钢管11的截面均为矩形，从而便于在施工过程中凿除可回收式支护桩1顶部内侧的局部塑性混凝土12，以使可回收式支护桩1的可回收钢
管11露出，既能便于冠梁3与可回收钢管11贴合并通过螺栓固定连接，也能便于在可回收式
支护桩1上形成台阶，从而对冠梁3提供部分支撑效果，保证了冠梁3与可回收式支护桩1的
可靠连接。

[0064] 如图6所示，本发明还公开了一种可回收的预应力支护体系的施工方法，基于前文的可回收的预应力支护体系，包括：S1、在施工段基坑的两侧分别设置围护结构；S2、在两排
围护结构顶部的内侧固定连接两个冠梁；S3、在冠梁上安装桥式预应力支撑系统4；S4、进行
施工段基坑内土方开挖，并将部分土体103堆放于桥式预应力支撑系统4的承载面上,在挖
掘过程中，按需求施加围护结构内的第一预应力结构2和桥式预应力支撑系统4内的第二预
应力结构5的预应力；S5、施工段基坑内的地下结构施工完毕后，将土体103回填至施工段基
坑内；S6、释放第一预应力结构2和第二预应力结构5的预应力，拆除桥式预应力支撑系统4、
冠梁3和部分围护结构；S7、在下一施工段内重复步骤S1‑S6直至全施工段施工完毕。

[0065] 需要说明的是，在本实施例的施工方法中，围护结构和冠梁3内均预设有第一预应力结构2，桥式预应力支撑系统4内预设有第二预应力结构5，围护结构和冠梁3在构件出厂
时即安装有第一预应力结构2，桥式预应力支撑系统4内设的第二预应力结构5则由现场拼
装完成，冠梁3内的第一预应力结构2在出厂时施加预应力，围护结构内第一预应力结构2和
桥式预应力支撑系统4内第二预应力结构5则在现场随施工进程按需进行预应力施加。当
然，在本发明的其他实施例中，各构件中的预应力结构具体加工及施加方式、顺序可以根据
实际需求进行确定。

[0066] 此外，在本实施例的施工方法中，冠梁3包括多个标准节，每个标准节内均设有一个第二预应力结构2，使得现场仅需将已施加预应力的多个标准节依次连接形成冠梁3即
可。当然，在本发明的其他实施例中，冠梁3也可以预先将多个标准节连接，其具体加工、连
接顺序可以根据实际需求进行确定。

[0067] 实施例：

[0068] 下面参考图1‑图6描述本发明一个具体实施例的可回收的预应力支护体系及施工方法。

[0069] 本实施例的可回收的预应力支护体系包括两排围护结构、两个冠梁3、桥式预应力支撑系统4、第一预应力结构2和第二预应力结构5。

[0070] 两排围护结构间隔设置于基坑的两侧，每排围护结构包括多个依次咬合的可回收式支护桩1，每个可回收式支护桩1内设有第一预应力结构2。每排围护结构的多个可回收式
支护桩1上连接有一个冠梁3，冠梁3内设有第一预应力结构2。可回收式支护桩1包括可回收
钢管11和设在可回收钢管11外侧的塑性混凝土12，相邻的两个可回收式支护桩1的塑性混
凝土12互相咬合，预应力结构设在可回收钢管11内。

[0071] 第一预应力结构2包括两个间隔设置的第一锚具21和第一钢绞线22。第一锚具21设置于可回收式支护桩1内和冠梁3内。第一钢绞线22的两端分别与两个第一锚具21固定连
接。

[0072] 桥式预应力支撑系统4的两端分别设在一个冠梁3上并与冠梁3连接，桥式预应力支撑系统4上设有用于承载土体103的承载面，桥式预应力支撑系统4内设有第二预应力结
构5。桥式预应力支撑系统4包括多个承载组件41，多个承载组件41沿冠梁3的长度方向分
布，承载组件41的两端分别通过支撑组件与冠梁3连接，第二预应力结构5设在承载组件41
上。承载组件41包括多个桥面主梁411和支撑板413。多个桥面主梁411沿冠梁3的长度方向
分布，每个桥面主梁411的两端分别通过一个斜支座412与冠梁3连接，第二预应力结构5设
在桥面主梁411上。支撑板413设在多个桥面主梁411上，支撑板413的顶壁形成承载面。桥面
主梁411包括两个H型钢4111和加劲肋4113。两个H型钢4111的侧面通过连接板4112对拼连
接。加劲肋4113设在H型钢4111内。桥式预应力支撑系统4还包括多个高强钢棒42和位移调
节器43。高强钢棒42的两端分别与冠梁3连接，且每个高强钢棒42的两端分别对应一个斜支
座412设置。位移调节器43设在高强钢棒42上，位移调节器43用于控制高强钢棒42承载土体
103施加至冠梁3的部分推力。

[0073] 第二预应力结构5包括两个间隔设置的第二锚具51、第二钢绞线52和多个间隔分布的支撑杆53。第二锚具51设在桥式预应力支撑系统4内。第二钢绞线52的两端分别与第二
锚具51固定连接。支撑杆53的一端于桥式预应力支撑系统4连接，另一端与钢绞线连接。

[0074] 本实施例的可回收的预应力支护体系的施工方法包括：

[0075] S1、在管廊工程的一个施工段，沿基坑的边缘进行成孔工序，在成孔内吊装可回收钢管11，并浇筑塑性混凝土12以形成相互咬合的围护结构。

[0076] S2、凿除可回收式支护桩1顶部的靠近基坑内侧的部分塑性混凝土12，以使可回收钢管11露出，在露出的可回收钢管11上固定连接安装冠梁3，以形成可回收式支护桩1和冠
梁3的整体。

[0077] S3、现场组装桥式预应力支撑系统4，并将桥式预应力支撑系统4的两端与两个冠梁3连接。

[0078] S4、随基坑开挖，将开挖后的部分土体103覆于桥式预应力支撑系统4上，并根据需求施加桥式预应力支撑系统4的预应力，以及可回收支护桩1的预应力。

[0079] S5、在基坑内开挖至底，并在其内施工底板101和管廊102，施工完毕后将桥式预应力支撑系统4上的土体103回填至基坑内。

[0080] S6、释放围护结构内第一预应力结构2和桥式预应力支撑系统4内第二预应力结构5的预应力，拆除桥式预应力支撑系统4和冠梁3，拔出可回收式支护桩1内的可回收钢管11，
并对塑性混凝土12内进行土方回填密实。

[0081] S7、重复步骤S1‑S6直至全施工段施工完毕，并在施工完毕后回收可回收的预应力支护体系。

[0082] 在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或
示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而
且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适
的方式结合。

[0083] 以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明
的限制。