CN106592598A - 同层双榀大直径钢管支撑及其组成的深基坑组合内支撑 - Google Patents

Abstract

本发明属于深基坑支撑的技术领域，具体涉及一种同层双榀大直径钢管支撑及其组成的深基坑组合内支撑，解决了深基坑开挖施工过程的安全稳定以及成本问题。同层双榀大直径钢管支撑，包括腰梁和腰梁内部的内支撑梁，腰梁为双拼超高H型钢腰梁，内支撑梁为由法兰盘联接而成的同层双榀大直径钢管支撑结构。深基坑组合内支撑，为钢筋混凝土支撑和同层双榀大直径钢管支撑组合形式。本发明优化了内支撑结构，采用钢筋混凝土支撑与钢管支撑组合形式的内支撑，钢管支撑拆卸方便，缩短了施工周期，降低了施工成本，而且钢管支撑可以适应不同大小的基坑，可以重复利用；如果用于临近既有线路深基坑施工，降低了对既有线路的影响。

Description

同层双榀大直径钢管支撑及其组成的深基坑组合内支撑

技术领域

本发明属于深基坑支撑的技术领域，具体涉及一种同层双榀大直径钢管支撑及其组成的深基坑组合内支撑。

背景技术

随着我国城市建设的发展，使得地下空间的开发利用和深基坑支护的技术也取得了迅速发展。深基坑内支撑技术的应用不仅要确保边坡的稳定，而且要满足变形控制的要求，以确保基坑周围的建筑物、地下管线、道路等安全。近年来，深基坑开挖支护问题日益突出。因而深基坑开挖支护及对邻近建筑、道路及设施的影响日益为工程师们所关注，研究开发出许多好的措施。现有的深基坑支撑常用的一种为钢筋混凝土支撑，其优点为可以发挥材料的优点，加快土方挖运速度，降低工程造价，且不受周边场地不足的限制；缺点为：自重大、不易于材料的回收、对环境有害、造价贵；另一种为钢管内支撑，其优点：自重轻，利于施工，造价低，可回收利用，保护环境， 缺点：刚度小，易失稳，需要竖向水平支撑。但是基坑开挖深度越来越深，开挖环境日益复杂，设计及施工人员经常遇到新的问题及新的挑战，从而使基坑工程的成功率降低。如何优化选择一种既能保证深基坑开挖施工过程中的安全稳定性,又能取得较好经济效益的深基坑支护结构方案,一直以来都是基坑工程研究的首要问题。同时,在城市中的深基坑工程开挖要求严格控制开挖对周围环境的影响。因此综合考虑安全、经济和环境评价等各方面因素探索深基坑支护优化设计方法,解决深基坑开挖引起的城市环境地质问题无疑具有重要的理论意义和工程实践价值。

发明内容

本发明为了解决深基坑开挖施工过程的安全稳定以及成本问题，提供了一种同层双榀大直径钢管支撑及其组成的深基坑组合内支撑。

本发明采用如下的技术方案实现：

一种同层双榀大直径钢管支撑，包括腰梁和腰梁内部的内支撑梁，腰梁为双拼超高H型钢腰梁，内支撑梁为由法兰盘联接而成的同层双榀大直径钢管支撑结构。

所述的双拼超高H型钢腰梁包括上下平行设置的两超高H型钢，上、下H型钢接触基坑维护桩一侧的翼缘板上焊接有连续式钢缀板、近内支撑梁一侧的翼缘板上焊接有间隔式钢缀板，H型钢的两翼板间垂直于腹板的两侧布置若干加强肋板，加强肋板上下对称。

所述的相邻间隔式钢缀板以及相邻加强肋板之间的间距为0.8-1.2米，腰梁与内支撑梁连接部位的上下翼缘板通过几何尺寸大于连接部位的加强板连接，加强板对应的腹板外部位设置加密加强肋板，相邻加密加强肋板的间距为0.2-0.5米，加强板对应的腹板内部位设置整体内肋板，所述的连续式钢缀板为整体钢板。

所述的内支撑梁由同层若干平行的横向双钢管组和若干平行的纵向双钢管组交叉连接而成，交叉连接处为井字形节点，内支撑梁的具体组成部件包括双向双管十字型整体接头、直型钢管段以及调节支脚，各部件端部有连接法兰盘通过螺栓连接，井字形节点采用两个双向双管十字型整体接头组合而成，内支撑梁端部由调节支脚与腰梁连接。

所述的双向双管十字型整体接头由一根钢管与两根与其垂直的钢管交叉嵌接，整体结构为双向对称，交叉嵌接的节点内部有垂直交叉的槽钢加强，交叉嵌接的节点四个外部角设有加强钢板肋，钢管的每个端部设有法兰盘，法兰盘内侧面与钢管端头满焊连接，法兰盘外延环部内侧面与钢管外壁均布有肋板，法兰盘外延环部开有联接螺栓孔。

所述的直型钢管段是一直段钢管两端设有法兰盘，法兰盘内侧面与钢管端头满焊连接，法兰盘外延环部内侧面与钢管外壁均布有肋板，直型钢管段分为标准段、调节段、非标准段，标准段长度有1米和4米长节段，调节段长度有0.25米和0.5米长阶段，非标准段是根据需要单独制定所需长度的节段。

深基坑组合内支撑，为钢筋混凝土支撑和同层双榀大直径钢管支撑组合形式。

所述的深基坑组合内支撑，施工步骤包括：

1）、基坑土方开挖到钢筋混凝土底部标高，施工钢筋混凝土支撑。

2）、钢筋混凝土支撑强度达到设计要求，继续土方开挖。

3）、基坑土方开挖至钢管支撑底部标高，施工钢管支撑，钢管支撑的所有构件在出厂前预制完成，施工现场拼装构件。

钢管支撑施工步骤：

1）、腰梁施工，在围护桩表面植入膨胀螺栓安装牛腿，牛腿的设置位置对应内支撑梁和腰梁的连接位置，然后安装预制的腰梁， 腰梁与围护桩之间的缝隙用C30 的细石混凝土填充密实，根据基坑墙体结构形式不同，牛腿可采用吊筋等形式，安装可采用植入膨胀螺栓、焊接等形式。

2）、内支撑梁施工，采用吊车内支撑梁的各构件，分段采用螺栓连接后对接缝全部焊接。

本发明相对现有技术具有如下有益效果：优化了内支撑结构，采用钢筋混凝土支撑与钢管支撑组合形式的内支撑，钢管支撑拆卸方便，缩短了施工周期，降低了施工成本，而且钢管支撑可以适应不同大小的基坑，可以重复利用；如果用于临近既有线路深基坑施工，降低了对既有线路的影响。故本发明适用于软地基深基坑超深地下基坑的施工；适用于基坑周围埋有管线、对环保要求高、周边建筑物较接近和土方工期紧迫的基坑施工；适用于吊机无法到位进行支撑吊装的基坑；适用于基坑周边场地狭窄，缺少作为材料和机械设备的堆放场地。

附图说明

图1为本发明所述的同层双榀大直径钢管支撑示意图，

图2为腰梁的截面示意图，

图3为内支撑梁的支承示意图，

图中：1-腰梁，2-内支撑梁，3-超高H型钢，4-间隔式钢缀板，5-加强肋板，6-双向双管十字型整体接头，7-直型钢管段，8-调节支脚，9-钢格构立柱，10-整体内肋板，11-连续式钢缀板。

具体实施方式

结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

一种同层双榀大直径钢管支撑，包括腰梁和腰梁内部的内支撑梁，腰梁为双拼超高H型钢腰梁，内支撑梁为由法兰盘联接而成的同层双榀大直径钢管支撑结构。

所述的双拼超高H型钢腰梁包括上下平行设置的两超高H型钢，上、下H型钢接触基坑维护桩一侧的翼缘板上焊接有连续式钢缀板、近内支撑梁一侧的翼缘板上焊接有间隔式钢缀板，H型钢的两翼板间垂直于腹板的两侧布置若干加强肋板，加强肋板上下对称。

所述的相邻间隔式钢缀板以及相邻加强肋板之间的间距为0.8-1.2米，腰梁与内支撑梁连接部位的上下翼缘板通过几何尺寸大于连接部位的加强板连接，加强板对应的腹板外部位设置加密加强肋板，相邻加密加强肋板的间距为0.2-0.5米，加强板对应的腹板内部位设置整体内肋板，所述的连续式钢缀板为整体钢板。

所述的内支撑梁由同层若干平行的横向双钢管组和若干平行的纵向双钢管组交叉连接而成，交叉连接处为井字形节点，内支撑梁的具体组成部件包括双向双管十字型整体接头、直型钢管段以及调节支脚，各部件端部有连接法兰盘通过螺栓连接，井字形节点采用两个双向双管十字型整体接头组合而成，内支撑梁端部由调节支脚与腰梁连接。

所述的双向双管十字型整体接头由一根钢管与两根与其垂直的钢管交叉嵌接，整体结构为双向对称，交叉嵌接的节点内部有垂直交叉的槽钢加强，交叉嵌接的节点四个外部角设有加强钢板肋，钢管的每个端部设有法兰盘，法兰盘内侧面与钢管端头满焊连接，法兰盘外延环部内侧面与钢管外壁均布有肋板，法兰盘外延环部开有联接螺栓孔。

所述的直型钢管段是一直段钢管两端设有法兰盘，法兰盘内侧面与钢管端头满焊连接，法兰盘外延环部内侧面与钢管外壁均布有肋板，直型钢管段分为标准段、调节段、非标准段，标准段长度有1米和4米长节段，调节段长度有0.25米和0.5米长阶段，非标准段是根据需要单独制定所需长度的节段。调节支脚采用活络段头。

深基坑组合内支撑，为钢筋混凝土支撑和同层双榀大直径钢管支撑组合形式。

所述的深基坑组合内支撑，其施工步骤包括：

1）、基坑土方开挖到钢筋混凝土底部标高，施工钢筋混凝土支撑。

2）、钢筋混凝土支撑强度达到设计要求，继续土方开挖。

3）、基坑土方开挖至钢管支撑底部标高，施工钢管支撑，钢管支撑的所有构件在出厂前预制完成，施工现场拼装构件。

钢管支撑施工步骤：

1）、腰梁施工，在围护桩表面植入膨胀螺栓安装牛腿，牛腿的设置位置对应内支撑梁和腰梁的连接位置，然后安装预制的腰梁， 腰梁与围护桩之间的缝隙用C30 的细石混凝土填充密实。所述牛腿根据腰梁施工根据基坑墙体结构形式不同也可采用吊筋等形式，安装根据基坑墙体结构形式不同可采用植入膨胀螺栓、焊接等形式。

2）、内支撑梁施工，采用吊车内支撑梁的各构件，分段采用螺栓连接后对接缝全部焊接。

实施例：临近既有线深基坑组合内支撑施工。

1、钢筋混凝土支撑施工

第一道支撑为钢筋砼支撑，包括围护桩桩顶冠梁和内支撑梁。

1） 开挖

原地面到第一道支撑梁底基坑开挖，基坑开挖前，按测设的原地面标高，1：1.5放坡计算基坑的实际开挖线，并用木桩和白灰作标识。

桩身混凝土达到一定的强度后方可进行基坑开挖。在基坑开挖线5m以外设置纵横向截水沟或排水沟，将地表水排入天然水沟。基坑排水采取在基坑四周设排水沟及集水坑，并由专人负责排除基坑积水，必要时采用潜水泵配合抽排，严禁积水浸泡基坑。开挖至第一道支撑梁底面、标高-5.0m。

开挖采用挖掘机开挖，人工配合清理，围护桩桩顶开挖时要保护好桩头钢筋。开挖后进行桩头混凝土凿除，并进行检测。并浇注混凝土垫层。

2 ）钢筋绑扎

钢筋绑扎应在垫层混凝土达到设计强度75%后进行。在垫层顶面上弹出钢筋的外围轮廓线，并用油漆标出每根钢筋的平面位置。支撑梁钢筋采用集中加工，现场进行绑扎固定。

3） 模板工程

支撑梁模板采用大块钢模，吊机配合安装。也可采用组合钢模板、胶合板制造和安装。模板及支架的安装在钢筋骨架绑扎完毕后进行。

模板安装前，先放样定位模板的内轮廓线，并用黑汁弹线或其它方法作好标识。安装时，采用绷线法调直，吊垂球法控制其垂直度。模板的加固，应根据模板的钢度，选用拉杆、型钢等方法加固或采用方木与基坑四周坑壁挤密、撑实，确保模板稳定牢固、尺寸准确。

4） 灌注混凝土

混凝土灌注在钢筋和模板经监理工程师验收合格并签证后方可进行。

混凝土采用集中拌合，自动计量，罐车运输，泵送混凝土施工，插入式振捣器振捣。

混凝土分层浇筑，分层厚度控制在30～45cm。振捣采用插入式振动器，振捣时严禁碰撞钢筋和模型。振动器的振动深度一般不超过棒长度2/3～3/4倍，振动时要快插慢拔，不断上下移动振动棒，以便捣实均匀，减少混凝土中的气泡。振动棒振捣时应插入下层混凝土中5～10cm，移动间距不超过40cm，并与侧模保持5～10cm距离。在每一个振动部位，必须确保振动棒振捣到该部位混凝土密实为止，即混凝土不再冒出气泡，表面出现平坦泛浆。

5） 养生

支撑梁养生采用洒水、覆盖养生法。在混凝土浇筑完毕后，12h内即应覆盖和洒水，对混凝土进行保水潮湿养生。具体实施时，根据现场实际的混凝土类型、水胶比和外界的温度、湿度等综合考虑，选定适易的养护方式和养护期限。混凝土养护用水应和拌和用水一致。

6 ）拆模

支撑梁混凝土拆模时，应在混凝土强度达到2.5MPa以上，表面及棱角不因拆模而受损时，且砼心部与外部温差小于15℃方可拆除。混凝土拆模时，除了控制在养护时的温差范围外，还应注意：在混凝土内部开始降温前不得拆模。在拆除模板时，应保持养护作业连续不中断。

2、 第二道钢管支撑施工

第二道支撑采用钢支撑，包括腰梁和内支撑梁，钢腰梁型钢、钢板焊接而成。

1）开挖

第一道支撑砼强度达到设计要求时，继续进行土方开挖，开挖到第二道支撑底部标高。随着基坑的开挖，及时对露出的围护桩加设钢筋网片，喷射混凝土。

2）腰梁和支撑梁加工

腰梁采用型号为HN1000*300*19*36型钢和厚度20mm钢板焊接而成，支架采用L140*12mm角钢制作。支撑梁采用850*20mm钢管、双榀焊接而成，全部在在厂家分段集中加工，每段设置连接板、采用螺栓连接。

3）腰梁和支撑梁施工

在基坑开挖到其底部标高时，围护桩四周继续开挖，下挖1.2m左右，宽度1.2m，在围护桩表面植入膨胀螺栓安装牛腿，SMW工法桩直接在H型钢表面焊接牛腿。

钢筋砼围护桩支架安装间距2.4m（两桩一托），SMW工法桩支架安装间距2.25m（三桩一托）。

腰梁在安装时与SMW工法桩之间预留不小于7cm空隙，采用细石砼填嵌，其余部位腰梁与围护桩之间空隙采用细石砼填嵌。

腰梁与围护桩（SMW工法桩）通过凿开混凝土和水泥土与围护桩主筋和H型钢进行焊接连接，吊筋要安装在腰梁钢筋主筋内部。

支撑梁安装采用吊车进行，分段采用螺栓连接后对接缝全部焊接。

3、倒支撑施工

在底板混凝土浇筑完成、并达到设计强度后，拆除第二道支撑，施工侧墙防水和墙体、其砼标号达到设计时，安装倒支撑。支撑采用直径ф609mm、壁厚12mm和钢板焊接而成，在底板和侧墙施工安装其预埋件。安装工艺同第二道钢支撑工艺。

4、 内支撑拆除

1） 内支撑结构的施工与拆除顺序，应与设计工况一致，必须遵循先支撑后开挖的原则。

2 ）混凝土支撑采用液压金刚石绳锯进行切割，切割原理是金刚石绳索在液压马达带动下绕切割面积高速运动研磨切割切割，完成钢筋混凝土内支撑的切割工作。

5、支撑的施工注意事项

1）混凝土腰梁施工前应将围护桩的连接表面清理，混凝土腰梁应与挡土构件紧密接触，不得留有缝隙。

2）钢腰梁安装定位后，腰梁与围护桩之间的缝隙用C30 的细石混凝土填充密实。

3）对预加轴向压力的钢支撑，预加压力时应符合下列要求：

（1）对支撑施加压力的千斤顶应有可靠、准确的计量装置。

（2）千斤顶压力的合力点应与支撑轴线重合，千斤顶应在支撑轴线两侧对称、等距放置，且同时施加压力。

（3）千斤顶的压力应分级施加，施加每级压力后应保持压力稳定10min 后方可施加下一级压力；预压力加至设计规定值后，应在压力稳定10min 后，方可按设计压力值进行锁定。

（4）当监测的支撑压力出现损失时，应再次施加预压力。

4）支撑标高的允许偏差为30mm；支撑水平位置的允许偏差为30mm。

6、深基坑内支撑施工要点。

1）护壁施工的有关问题。

（1）支护结构施工时应考虑支撑点的位置处理，当支撑点设在支护顶的压顶帽梁时，其顶上必须加长预留钢筋，作为浇筑支护顶的压顶帽梁的锚筋；当支撑点设在支护上的某一标高处时，该处的支护一般应预埋钢筋，在挖土方暴露后，清理干净该标高的混凝土，将预埋钢筋拉出并伸直，用以锚入围檩梁内（经常没有锚筋）。同样，钢筋混凝土支撑桩也应用同样的方法预留和预埋钢筋。

（2）与围檩梁接触的支护壁部位，一定要凿毛清理，以保证围檩梁与护壁的紧密衔。

2）支撑梁的施工

（1）钢筋混凝土支撑梁和围檩梁的底模（垫层）施工，可以采用基坑原土填平夯实加覆盖尼龙薄膜，也可用铺模板、浇筑素混凝土垫层、铺设油毛毡等方法。经过测量放线后，才绑扎钢筋，然后安装侧模板。

（2）檩梁和支护结构之间的连接可用预埋钢筋，以斜向方式焊接在支护壁的主筋上。钢筋混凝土支撑梁和围檩梁的侧模利用拉杆螺丝固定，钢筋混凝土支撑梁应按设计要求预起拱。

（3）钢筋混凝土支撑梁和围檩梁混凝土浇筑应同时进行，保证支撑体系的整体性。

（4）为了缩短工期，及早进入土方开挖阶段，混凝土配比中可加入早强剂，并加强养护，当混凝土达到要求强度后，就可以进行土方开挖。

（5）混凝土浇筑、拆模和养护按有关规范要求进行，保证混凝土后期强度的增长。

Claims (9)

1.一种同层双榀大直径钢管支撑，其特征在于包括腰梁和腰梁内部的内支撑梁，腰梁为双拼超高H型钢腰梁，内支撑梁为由法兰盘联接而成的同层双榀大直径钢管支撑结构。

2.根据权利要求1所述的同层双榀大直径钢管支撑，其特征在于所述的双拼超高H型钢腰梁包括上下平行设置的两超高H型钢，上、下H型钢接触基坑维护桩一侧的翼缘板上焊接有连续式钢缀板、近内支撑梁一侧的翼缘板上焊接有间隔式钢缀板，H型钢的两翼板间垂直于腹板的两侧布置若干加强肋板，加强肋板上下对称。

3.根据权利要求2所述的同层双榀大直径钢管支撑，其特征在于所述的相邻间隔式钢缀板以及相邻加强肋板之间的间距为0.8-1.2米，腰梁与内支撑梁连接部位的上下翼缘板通过几何尺寸大于连接部位的加强板连接，加强板对应的腹板外部位设置加密加强肋板，相邻加密加强肋板的间距为0.2-0.5米，加强板对应的腹板内部位设置整体内肋板，所述的连续式钢缀板为整体钢板。

4.根据权利要求1或2或3所述的同层双榀大直径钢管支撑，其特征在于所述的内支撑梁由同层若干平行的横向双钢管组和若干平行的纵向双钢管组交叉连接而成，交叉连接处为井字形节点，内支撑梁的具体组成构件包括双向双管十字型整体接头、直型钢管段以及调节支脚，各部件端部有连接法兰盘通过螺栓连接，井字形节点采用两个双向双管十字型整体接头组合而成，内支撑梁端部由调节支脚与腰梁连接。

5.根据权利要求5所述的同层双榀大直径钢管支撑，其特征在于所述的双向双管十字型整体接头由一根钢管与两根与其垂直的钢管交叉嵌接，整体结构为双向对称，交叉嵌接的节点内部有垂直交叉的槽钢加强，交叉嵌接的节点四个外部角设有加强钢板肋，钢管的每个端部设有法兰盘，法兰盘内侧面与钢管端头满焊连接，法兰盘外延环部内侧面与钢管外壁均布有肋板，法兰盘外延环部开有联接螺栓孔。

6.根据权利要求5所述的同层双榀大直径钢管支撑，其特征在于所述的直型钢管段是一直段钢管两端设有法兰盘，法兰盘内侧面与钢管端头满焊连接，法兰盘外延环部内侧面与钢管外壁均布有肋板，直型钢管段分为标准段、调节段、非标准段，标准段长度有1米和4米长节段，调节段长度有0.25米和0.5米长阶段，非标准段是根据需要单独制定所需长度的节段。

7.一种深基坑组合内支撑，其特征在于其为钢筋混凝土支撑和同层双榀大直径钢管支撑组合形式。

8.根据权利要求7所述的深基坑组合内支撑，其特征在于其施工步骤包括：

1）、基坑土方开挖到钢筋混凝土底部标高，施工钢筋混凝土支撑，

2）、钢筋混凝土支撑强度达到设计要求，继续土方开挖，

3）、基坑土方开挖至钢管支撑底部标高，施工钢管支撑，钢管支撑的所有构件在出厂前预制完成，施工现场拼装构件。

9.根据权利要求8所述的临近既有线深基坑组合内支撑，其特征在于钢管支撑施工步骤：

1）、腰梁施工，在围护桩表面植入膨胀螺栓安装牛腿，牛腿的设置位置对应内支撑梁和腰梁的连接位置，然后安装预制的腰梁， 腰梁与围护桩之间的缝隙用C30 的细石混凝土填充密实，根据基坑墙体结构形式不同，牛腿可采用吊筋等形式，安装可采用植入膨胀螺栓、焊接等形式，

2）、内支撑梁施工，采用吊车内支撑梁的各构件，分段采用螺栓连接后对接缝全部焊接。