CN107964959A - 一种预制装配式混凝土支撑系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预制装配式混凝土支撑系统，其特征在于：包括腰梁支撑系统和冠梁支撑系统，所述腰梁支撑系统包含轴力补偿装置和若干预制的钢管支撑，所述钢管支撑中部为内部填充混凝土的圆筒形钢管结构，其两端设有包含多个螺纹孔的法兰，相邻两个钢管支撑之间可通过所述法兰进行连接固定，所述轴力补偿装置一端或两端与所述钢管支撑形成活动连接；所述冠梁支撑系统包含若干所述钢管支撑，钢管支撑之间形成固定连接。本发明不仅施工便捷、拆卸方便，还能够阻止围护结构的变形，并对基坑支撑的力度进行实时测量和监控，同时根据实际情况作出自动调整，始终保持对基坑的稳固支撑，消除安全隐患。

Description

一种预制装配式混凝土支撑系统

技术领域

本发明涉及基坑支撑领域，特别涉及一种预制装配式混凝土支撑系统。

背景技术

地下工程基坑支护的支撑形式主要有钢支撑和混凝土支撑。钢支撑在应用过程中存在的问题有，与腰梁或者冠梁连接不牢靠，整体稳定性差，而且钢支撑刚度小，当基坑跨度较大时，钢支撑会因挠度过大而失稳，另外钢支撑内部锈蚀情况严重，重复利用率低。混凝土支撑在应用过程中存在的问题主要有：施工要经现场绑扎钢筋，支模和拆模等工序，制作和施工复杂，工期较长；一般作为临时结构，在施工完成后，需爆破或人工拆除，造价高。

发明专利201410304489.1中提出了一种基坑支护系统的预制装配式内支撑体系及施工方法，在该专利中公布了一种由多根预制的预应力空心方桩和节点连接件拼接装配而成的桁架式内支撑，这种支撑体系安装过程方便快捷，施工速度快、工期短，拆卸过程也方便省力、无安全隐患、能循环使用等，具有诸多优点。然而，绝大部分的基坑失稳事故来自于土方开挖到基底前，围护结构底板产生踢脚，从而导致围护结构顶部向外侧变形，另外，通常在基坑开挖过程和结构施工过程中，基坑在垂直方向，其中部通常会受到向内侧变形的挤压力。因此，为了阻止这些变形，还必须采取一些改进措施，进一步保证基坑支撑的稳固性。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提供一种预制装配式混凝土支撑系统，不仅施工便捷、拆卸方便，还能够阻止围护结构的变形，并对基坑支撑的力度进行实时测量和监控，同时根据实际情况作出自动调整，始终保持对基坑的稳固支撑，消除安全隐患。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：

一种预制装配式混凝土支撑系统，包括腰梁支撑系统和冠梁支撑系统，所述腰梁支撑系统包含轴力补偿装置和若干预制的钢管支撑，所述钢管支撑中部为内部填充混凝土的圆筒形钢管结构，其两端设有包含多个螺纹孔的法兰，相邻两个钢管支撑之间可通过所述法兰进行连接固定，所述轴力补偿装置一端或两端与所述钢管支撑形成活动连接；所述冠梁支撑系统包含若干所述钢管支撑，钢管支撑之间形成固定连接。

进一步地，所述腰梁为现浇钢筋混凝土结构，现浇时在一侧腰梁设置凸台，所述凸台具有与所述钢管支撑相配合的螺纹孔并可通过螺栓固定，在对侧腰梁预埋钢板，所述钢板侧面焊接有托板，所述轴力补偿装置放置于所述托板上且其一端与所述钢板接触，所述轴力补偿装置另一端与所述凸台之间设有若干所述钢管支撑，所述钢管支撑和所述凸台之间、所述相邻的钢管支撑之间通过螺栓形成固定连接。

进一步地，所述钢管支撑与所述轴力补偿装置相接触的一端的法兰为方形法兰，所述方形法兰放置于所述托板上，且与所述轴力补偿装置形成活动连接。

进一步地，所述腰梁为现浇钢筋混凝土结构，现浇时在两侧腰梁均设置凸台，所述凸台具有与所述钢管支撑相配合的螺纹孔并可通过螺栓固定，所述凸台之间设有若干所述钢管支撑，在位于两侧凸台中间位置的两相邻钢管支撑之间还设有所述轴力补偿装置，所述轴力补偿装置两侧的钢管支撑之间、所述钢管支撑和所述凸台之间通过螺栓形成固定连接。

进一步地，与所述轴力补偿装置相接触的两个钢管支撑中，其中一个钢管支撑接近所述轴力补偿装置一端的法兰为方形法兰，所述方形法兰具有两个位于同一水平面上的角钢，所述轴力补偿装置放置于所述角钢上，其中另一个钢管支撑接近所述轴力补偿装置一端的法兰为圆形法兰，所述圆形法兰放置于所述角钢上并与所述轴力补偿装置形成活动连接。

进一步地，所述冠梁为现浇钢筋混凝土结构，现浇时在两侧冠梁均设置凸台，所述凸台具有与所述钢管支撑相配合的螺纹孔并可通过螺栓固定，所述凸台之间设有若干所述钢管支撑，所述凸台与所述钢管支撑之间，或者是两相邻的钢管支撑之间通过螺栓固定连接。

本发明的有益效果在于，

一方面，采用由若干预制的钢管支撑相拼接的方式对基坑进行支撑，由于钢管支撑是预制的，可以预先进行统一制作，在使用时运到工地就能马上安装，将大大节省时间，缩短工期。而且钢管支撑之间通过法兰进行连接，非常方便，在工期完成后，也可以很快地拆卸下来，回收再利用，能够节省成本。另一方面，采用轴力补偿装置，能够对支撑的力度进行实时测量和监控，当基坑出现变形时，轴力补偿装置会自动对支撑力度进行调整，使得支撑结构能够始终保持对基坑的紧固支撑，消除安全隐患。

附图说明

图1为本发明钢管支撑的主视图；

图2为图1的右视图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为本发明带方形法兰的钢管支撑的主视图；

图5为图4的右视图；

图6为图5的B-B剖视图；

图7为轴力补偿装置安装在基坑一侧的示意图；

图8为轴力补偿装置安装在基坑中部的示意图。

其中，附图标记含义如下：

钢管支撑1 钢管11 混凝土12 圆形法兰13 方形法兰14 螺纹孔15冠梁2 腰梁3凸台4 轴力补偿装置5 钢板6 托板7 角钢8

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明提供一种预制装配式混凝土支撑系统，如图1-3所示为钢管支撑1的主视图，该钢管支撑1中间为圆筒形钢管11，钢管11内部填充有混凝土12，钢管11两端设有法兰，法兰上具有多个螺纹孔15，法兰的形状可以根据具体的使用场合设置，既可以是圆形法兰13，也可以是方形法兰14，但不管是圆形法兰13还是方形法兰14，其螺纹孔15都是相互匹配的，即圆形法兰13之间、方形法兰14之间或者是圆形法兰13和方形法兰14之间都可以通过法兰上的螺纹孔15进行连接固定。图4-6示出了钢管支撑1一端是圆形法兰13，另一端是方形法兰14的情形，在方形法兰14侧面还设有两根位于同一水平线上的角钢8。以上描述的钢管支撑1都能够预先制作，长度也不完全相同，可以根据实际使用场合进行灵活搭配，在施工时只需要利用螺栓将钢管支撑1的法兰依次固定和拼接起来，就能形成一道支撑结构，非常方便快捷，在使用完毕后又能够很快地进行拆卸回收，便于再次利用。

图7、图8为基坑支撑系统的示意图，由图可知，该系统包括位于最上面的冠梁支撑系统和位于冠梁下方的腰梁支撑系统。冠梁2采用现场浇筑的方式进行施工，在施工时利用钢筋混凝土在冠梁2相对的两侧分别浇筑凸台4，该凸台4侧面具有与钢管支撑1法兰上的螺纹孔15相匹配的螺纹孔。在两个凸台4之间具有若干根钢管支撑1，凸台4与钢管支撑1之间、两相邻的钢管支撑1之间均通过螺栓进行连接固定，这样一来，拼接完成的钢管支撑1就能够对基坑起到很好的支撑作用。

冠梁支撑系统采用上述现浇加预制的形式，是由于绝大部分的基坑失稳事故来自于土方开挖到基底前，围护结构底板产生踢脚，从而导致围护结构顶部向外侧变形，而采用现浇和预制的支撑形式，将基坑顶部的冠梁2和钢管支撑1通过螺栓紧密连接在一起，不但可以防止支撑脱落，还可以产生阻止基坑向外变形的拉力，从而能够避免围护结构产生踢脚时有可能发生的基坑失稳事故。

通常在基坑开挖过程和结构施工过程中，基坑在垂直方向，其中部所受到的通常是向内侧变形的挤压力。因此，对于基坑中部的支撑，主要是阻止其向内侧变形的挤压力。为解决这一问题，本发明采用轴力补偿装置5对腰梁支撑的轴力进行实时监测，可以在无人值守的情况下实现稳定可靠的自动补偿运作，保证腰梁支撑的轴力始终维持在设定的安全范围内。轴力补偿装置5的设置分为两种情形，当基坑跨度小于19米时，如图7所示，轴力补偿装置5设在靠近腰梁3一侧，具体地，腰梁3采用现场浇筑的方式进行施工，浇筑时在腰梁3朝基坑内部的一侧预埋钢板6，在钢板6侧面焊接托板7，轴力补偿装置5就放置在托板7上，并且一端与钢板6接触。轴力补偿装置5另一端则与同样放在托板7上的钢管支撑1相接触，为了保证钢管支撑1放置在托板7上的稳定性，与轴力补偿装置5相接触的一端的钢管支撑1的法兰为方形法兰14。在基坑另一侧的腰梁3上，则现场浇筑一凸台4，该凸台4侧面具有与钢管支撑1法兰上的螺纹孔15相匹配的螺纹孔，凸台4与钢管支撑1通过螺栓连接固定，并依次向右拼接多根钢管支撑1，这样一来，轴力补偿装置5左侧的钢管支撑1和腰梁3全部通过螺栓连接为一个整体，然后将轴力补偿装置5设定一个适当的安全范围，首次使用时调整轴力补偿装置5，使其顶紧两侧的腰梁3。由于轴力补偿装置5能够对腰梁支撑的轴力进行实时监测，因此当基坑垂直方向上出现向内侧的变形时，该腰梁支撑的轴力会发生变化，此时轴力补偿装置5能够及时检测到这种变化，并自动对轴力进行补偿运作，从而能够阻止基坑变形的进一步扩大，进而保证基坑的稳固。

在另一种实施例中，当基坑跨度大于19米时，如图8所示，轴力补偿装置5设在基坑中部的两根钢管支撑1之间，此时在两侧的腰梁3均浇筑凸台4，同样地，该凸台4侧面也具有与钢管支撑1法兰上的螺纹孔15相匹配的螺纹孔，凸台4之间具有多根钢管支撑1，在基坑中部位置的相邻两钢管支撑1之间设置轴力补偿装置5。具体地，在与轴力补偿装置5相接触的两个钢管支撑1中，其中一个钢管支撑1接近轴力补偿装置5一端的法兰为方形法兰14，该方形法兰14还具有两个位于同一水平面上的角钢8，轴力补偿装置5则放置在角钢8上，而与轴力补偿装置5相接触的另一个钢管支撑1一端也放置在角钢8上，且这一端的法兰是圆形法兰13，除此之外，位于轴力补偿装置5左右两端的钢管支撑1也都是圆形法兰13，并且相邻两根钢管支撑1之间、钢管支撑1与凸台4之间，通过螺栓形成固定连接。如此一来，将轴力补偿装置5调整到合适的力度，通过其两端的钢管支撑1对两侧的腰梁3起到顶紧作用。由于轴力补偿装置5能够对腰梁支撑的轴力进行实时监测，因此当基坑垂直方向上出现向内侧的变形时，该腰梁支撑的轴力会发生变化，此时轴力补偿装置5能够及时检测到这种变化，并自动对轴力进行补偿运作，从而能够阻止基坑变形的进一步扩大，进而保证基坑的稳固。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (6)

1.一种预制装配式混凝土支撑系统，其特征在于：

包括腰梁支撑系统和冠梁支撑系统，所述腰梁支撑系统包含轴力补偿装置和若干预制的钢管支撑，所述钢管支撑中部为内部填充混凝土的圆筒形钢管结构，其两端设有包含多个螺纹孔的法兰，相邻两个钢管支撑之间可通过所述法兰进行连接固定，所述轴力补偿装置一端或两端与所述钢管支撑形成活动连接；所述冠梁支撑系统包含若干所述钢管支撑，钢管支撑之间形成固定连接。

2.如权利要求1所述的预制装配式混凝土支撑系统，其特征在于：

所述腰梁为现浇钢筋混凝土结构，现浇时在一侧腰梁设置凸台，所述凸台具有与所述钢管支撑相配合的螺纹孔并可通过螺栓固定，在对侧腰梁预埋钢板，所述钢板侧面焊接有托板，所述轴力补偿装置放置于所述托板上且其一端与所述钢板接触，所述轴力补偿装置另一端与所述凸台之间设有若干所述钢管支撑，所述钢管支撑和所述凸台之间、所述相邻的钢管支撑之间通过螺栓形成固定连接。

3.如权利要求2所述的预制装配式混凝土支撑系统，其特征在于：

所述钢管支撑与所述轴力补偿装置相接触的一端的法兰为方形法兰，所述方形法兰放置于所述托板上，且与所述轴力补偿装置形成活动连接。

4.如权利要求1所述的预制装配式混凝土支撑系统，其特征在于：

所述腰梁为现浇钢筋混凝土结构，现浇时在两侧腰梁均设置凸台，所述凸台具有与所述钢管支撑相配合的螺纹孔并可通过螺栓固定，所述凸台之间设有若干所述钢管支撑，在位于两侧凸台中间位置的两相邻钢管支撑之间还设有所述轴力补偿装置，所述轴力补偿装置两侧的钢管支撑之间、所述钢管支撑和所述凸台之间通过螺栓形成固定连接。

5.如权利要求4所述的预制装配式混凝土支撑系统，其特征在于：

与所述轴力补偿装置相接触的两个钢管支撑中，其中一个钢管支撑接近所述轴力补偿装置一端的法兰为方形法兰，所述方形法兰具有两个位于同一水平面上的角钢，所述轴力补偿装置放置于所述角钢上，其中另一个钢管支撑接近所述轴力补偿装置一端的法兰为圆形法兰，所述圆形法兰放置于所述角钢上并与所述轴力补偿装置形成活动连接。

6.如权利要求1所述的预制装配式混凝土支撑系统，其特征在于：

所述冠梁为现浇钢筋混凝土结构，现浇时在两侧冠梁均设置凸台，所述凸台具有与所述钢管支撑相配合的螺纹孔并可通过螺栓固定，所述凸台之间设有若干所述钢管支撑，所述凸台与所述钢管支撑之间，或者是两相邻的钢管支撑之间通过螺栓固定连接。