CN111206592A - 预制装配式钢混组合支撑的基坑支护结构的建造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预制装配式钢混组合支撑的基坑支护方法，包括以下步骤：沿基坑的围护墙体设置一圈钢围檩，在基坑内的前侧以及后侧钢立柱；在每一根钢立柱的外壁上焊接钢牛腿；将前后两根钢腰梁分别通过高强螺栓固定在钢立柱钢牛腿的上翼缘板上；在前后两根钢腰梁上分别左右间隔安装多组钢混组合支撑结构；在每一块角钢的竖直板与钢围檩之间放置一个液压千斤顶，液压千斤顶通过角钢将压力均匀地加载到预制钢梁及预制混凝土板块上。本发明组合支撑由预制混凝土块和钢梁组合而成，安装和拆除方便，施工速度快，可重复利用，可通过千斤顶施加与压力来发挥支撑作用并可调节支撑力大小。

Description

预制装配式钢混组合支撑的基坑支护结构的建造方法

技术领域

本发明涉及基坑支护结构及其建造方法，具体涉及一种用于基坑支护的预制装配式钢-混凝土组合支撑的结构及其建造方法。

背景技术

基坑支护是为了保护地下主体结构施工和基坑周边环境，对基坑采用的临时性支挡、加固、保护与地下水控制的措施。

常用的深基坑支护结构类型有悬臂式支护、土钉墙支护、内支撑支护、拉锚式支护、水泥土重力式支护墙、地下连续墙、组合型支护。悬臂式支护具有止水能力差、工期长、对开挖深度敏感、易产生较大变形等缺点。土钉墙支护具有工期长、不适用于土质不好的地区等缺点。拉锚式支护只适用于周围场地具有拉设的环境和地质条件，局限性大。水泥土重力式支护墙具有占有空间较大、围护墙结构变形大、对临近环境影响大的缺点。地下连续墙在一些特殊地质条件下施工难度大，可能出现相邻墙段不能对齐和漏水现象，费用高，废泥浆处理麻烦。

内支撑具有可直接平衡两端围护墙上所受水土压力、构造简单、受力明确、可以有效地控制基坑变形的优点，应用十分广泛，适用于各种土层和深度的深基坑工程，特别适用于复杂土质及软土地区基坑面积大、开挖深度深的情况。常用的内支撑支护结构从结构上可以分为单层或多层平面支撑体系和竖向斜撑体系；从支撑构件类型来区分，可以分为现浇钢筋混凝土支撑体系和钢支撑体系。传统的钢筋混凝土支撑体系具有刚度高、抗压性能好、承载力较大、形状灵活、可兼作栈桥、可加快土方挖运速度、造价低及不受周边场地不足限制的优点；但同时，钢筋混凝土支撑体系具有自重大、较长的制作和养护试件、制作后不能立即发挥支撑作用、不易于材料的回收、对环境有害等缺点。对于钢支撑体系来说，其具有自重轻、施工速度快、施工方便快捷、不需要养护、支护成本低、可回收利用保护环境等优点；但同时，与钢筋混凝土支撑相比，钢结构支撑具有刚度小、易失稳的缺点。

因此，在基坑跨度比较大的情况下，为了防止钢支撑的屈曲，可以采用钢梁与现场浇筑的钢筋混凝土构件结合的钢-混凝土组合梁作为支撑构件。这时，钢梁与现浇钢筋混凝土构件之间，通过焊接栓钉作为剪力连接件来发挥组合作用。然而，钢-混凝土组合梁作为支撑构件，与钢筋混凝土支撑构件一样，现场浇筑混凝土需要较长时间。此外，基坑支护工程结束后拆除支撑时，不但会产生很大的振动和噪声，拆除的工期也比较长。从材料回收利用角度来看，组合梁支撑中，由于钢梁与现浇钢筋混凝土部分通过焊接栓钉结合成一体，拆除时钢梁无法有效回收利用，只能废弃，增加建筑废弃物处理成本。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种刚度大、自重轻、安装和拆除方便、施工速度快、可以重复利用、支撑力可以调节的预制装配式钢-混混凝土组合支撑的基坑支护结构及其建造方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案具体如下：

一种预制装配式钢混组合支撑的基坑支护方法，包括以下步骤：

步骤一、沿基坑的围护墙体设置一圈钢围檩，在基坑内的前侧以及后侧分别沿竖直方向打入前排钢立柱以及后排钢立柱，前排钢立柱以及后排钢立柱分别包括左右间隔设置的多根钢立柱；

步骤二、在每一根钢立柱的外壁上沿相同高度焊接一个工字钢结构的钢牛腿；

步骤三、将前后两根钢腰梁分别通过高强螺栓固定在前排钢立柱的钢牛腿的上翼缘板上以及后排钢立柱的钢牛腿的上翼缘板上；

步骤四、在前后两根钢腰梁上分别左右间隔安装多组钢混组合支撑结构，每一组钢混组合支撑结构的安装方法如下：

第一步，在每两根左右相邻的后排钢立柱之间位置处的钢围檩上分别左右间隔焊接两个钢托架，每个所述的钢托架位置与待安装在钢腰梁上的预制钢梁的后端位置一致；

第二步，将多根预制钢梁的后端分别一一对应支撑焊接在钢托架上，在预制钢梁下翼缘板左右两侧和围檩之间分别焊接斜支撑，将每根预制钢梁的前端分别与一个角钢的竖直板通过高强螺栓连接，然后将角钢的水平板与钢围檩焊接相连，所述的多根预制钢梁与钢腰梁垂直设置；

第三步，在位于每两个左右相邻的后排的两根钢立柱之间以及每两个左右相邻的前排的两根钢立柱之间的两根预制钢梁的一侧放置一块预制混凝土板块，所述的预制混凝土板块的左右两端分别支撑在两根预制钢梁的上翼缘板上，所述的预制混凝土板块包括矩形本体，在所述的矩形本体的前后两侧分别左右交替设置有凹槽和凸齿，在所述的矩形本体的四角处分别沿竖直方向开有混凝土板块预留贯通孔，在本体内部配置有纵向钢筋及横向钢筋；

第四步，预制混凝土板块通过穿过混凝土板块预留贯通孔以及预制钢梁上翼缘板上的螺栓孔的高强螺栓与预制钢梁固定连接；

第五步，重复第三步、第四步，在两根预制钢梁的上翼缘板上左右连续固定预制混凝土板块直至预制钢梁上翼缘板处全部安装预制混凝土板块，其中左右相邻的两块预制混凝土板块之间的凹槽和凸齿以榫卯形式连接；

第六步，在混凝土板块预留贯通孔中浇灌无收缩高强砂浆；

步骤五、在每一块角钢的竖直板与钢围檩之间放置一个液压千斤顶，液压千斤顶通过角钢将压力均匀地加载到预制钢梁及预制混凝土板块上。

本发明的有益效果是：1)组合支撑由预制混凝土块和钢梁组合而成，安装和拆除方便，施工速度快，可重复利用；2)组合支撑的刚度大，自重轻，兼具栈桥功能；3)通过千斤顶施加预压力来发挥支撑作用并可调节支撑力大小。

附图说明

图1为本发明的一种预制装配式钢混组合支撑的基坑支护结构的建造方法采用的预制混凝土板块；

图2为图1所示的预制混凝土板块配筋平面图；

图3为本发明的一种预制装配式钢混组合支撑的基坑支护结构的建造方法采用的预制混凝土板块剖面图；

图4为本发明的一种预制装配式钢混组合支撑的基坑支护结构的建造方法采用的有预留螺栓孔的预制钢梁结构示意图；

图5为本发明的一种预制装配式钢混组合支撑的基坑支护结构的建造方法采用的预制钢梁结构示意图；

图6为本发明的一种预制装配式钢混组合支撑的基坑支护结构的建造方法采用预制钢梁与预制混凝土板块连接示意图；

图7为本发明的一种预制装配式钢混组合支撑的基坑支护结构的建造方法采用的预制钢梁与预制混凝土板块的连接完成示意图；

图8(a)为本发明的一种预制装配式钢混组合支撑的基坑支护结构的建造方法采用的预制钢梁与预制混凝土板块的螺栓连接图；

图8(b)为本发明的一种预制装配式钢混组合支撑的基坑支护结构的建造方法采用的预制钢梁与预制混凝土板块的螺母连接图；

图8(c)为本发明的一种预制装配式钢混组合支撑的基坑支护结构的建造方法采用的预制钢梁与预制混凝土板块的预留孔灌浆图；

图9为本发明的一种预制装配式钢混组合支撑的基坑支护结构的建造方法采用的钢混支撑结构的截面示意图；

图10(a)为本发明的一种预制装配式钢混组合支撑的基坑支护结构的建造方法采用的立柱布置正视图；

图10(b)为本发明的一种预制装配式钢混组合支撑的基坑支护结构的建造方法采用的钢腰梁布置正视图；

图10(c)为本发明的一种预制装配式钢混组合支撑的基坑支护结构的建造方法采用的预制钢梁布置正视图；

图10(d)为本发明的一种预制装配式钢混组合支撑的基坑支护结构的建造方法采用的预制混凝土板块布置正视图；

图10(e)为本发明的一种预制装配式钢混组合支撑的基坑支护结构的建造方法采用的预制混凝土板块布置完成正视图；

图11(a)为本发明的一种预制装配式钢混组合支撑的基坑支护结构的建造方法采用的钢立柱与钢腰梁布置结构示意图；

图11(b)为本发明的一种预制装配式钢混组合支撑的基坑支护结构的建造方法采用的预制钢梁布置结构示意图；

图11(c)为本发明的一种预制装配式钢混组合支撑的基坑支护结构的建造方法采用的预制混凝土板块布置结构示意图；

图12为采用本发明方法建筑的一种预制装配式钢混组合支撑的基坑支护结构的俯视图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明进一步详细阐述。

如附图所示的一种预制装配式钢混组合支撑的基坑支护方法，包括以下步骤：

步骤一、参见图10(a)，沿基坑的围护墙体设置一圈钢围檩10，在基坑内的前侧以及后侧分别沿竖直方向打入前排钢立柱以及后排钢立柱8，前排钢立柱以及后排钢立柱8分别包括左右间隔设置的多根钢立柱；优选的，前排的多根钢立柱以及后排的多根钢立柱中左右两根钢立柱8之间的距离为6～9m，前后两根彼此对应设置的钢立柱8之间的距离为6～9m，这样结构设计合理，平面布置合理，方便施工。

步骤二、在每一根钢立柱8的外壁上沿相同高度焊接一个工字钢结构的钢牛腿9；

步骤三、将前后两根钢腰梁11分别通过高强螺栓固定在前排钢立柱8的钢牛腿9的上翼缘板上以及后排钢立柱8的钢牛腿9的上翼缘板上，所述的高强螺栓是指性能等级在8.8级以上的螺栓，参见图10(b)、图11(a)；

步骤四、在前后两根钢腰梁11上分别左右间隔安装多组钢混组合支撑结构，钢混组合支撑结构的俯视图参见图12；每一组钢混组合支撑的安装方法如下：

第一步，在每两根左右相邻的后排钢立柱8之间位置处的钢围檩10上分别左右间隔焊接两个钢托架12，每个所述的钢托架12位置与待安装在钢腰梁上的预制钢梁7的后端位置一致；

第二步，参见图10(c)，将多根预制钢梁7的后端分别一一对应支撑焊接在钢托架12上，在预制钢梁下翼缘板左右两侧和围檩10之间分别焊接斜支撑13，将每根预制钢梁的前端分别与一个角钢14的竖直板通过高强螺栓连接，然后将角钢14的水平板与钢围檩10焊接相连。所述的多根预制钢梁7与钢腰梁垂直设置；

第三步，参见图3、图6、图7、图10(d)、图10(e)，在位于每两个左右相邻的后排的两根钢立柱8之间以及每两个左右相邻的前排的两根钢立柱8之间的两根预制钢梁7的一侧放置一块预制混凝土板块15，所述的预制混凝土板块15的左右两端分别支撑在两根预制钢梁7的上翼缘板上，参见图1，所述的预制混凝土板块15包括矩形本体，在所述的矩形本体的前后两侧分别左右交替设置有凹槽2和凸齿3，在所述的矩形本体的四角处分别沿竖直方向开有混凝土板块预留贯通孔1，参见图2，在本体内部配置有纵向钢筋及横向钢筋。

第四步，将预制混凝土板块15通过穿过混凝土板块预留贯通孔1以及预制钢梁7上翼缘板上的螺栓孔6的高强螺栓与预制钢梁7固定连接；

第五步，重复第三步、第四步，在两根预制钢梁7的上翼缘板上左右连续固定预制混凝土板块15直至预制钢梁上翼缘板4处全部安装预制混凝土板块15，参见图7、图11(c)。其中左右相邻的两块预制混凝土板块15之间的凹槽2和凸齿3以榫卯形式连接；

第六步，在混凝土板块预留贯通孔1中浇灌无收缩高强砂浆(高强砂浆是指由高强度水泥、矿物掺合料、水泥超塑化剂、骨料及其他功能外加剂能组成的复合材料)；

步骤五、参见图10(e)、图12，在每一块角钢14的竖直板与钢围檩10之间放置一个液压千斤顶16，液压千斤顶16通过角钢14将压力均匀地加载到预制钢梁7及预制混凝土板块15上。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实例的限制，上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其同等物界定。

Claims (2)

1.一种预制装配式钢混组合支撑的基坑支护方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、沿基坑的围护墙体设置一圈钢围檩，在基坑内的前侧以及后侧分别沿竖直方向打入前排钢立柱以及后排钢立柱，前排钢立柱以及后排钢立柱分别包括左右间隔设置的多根钢立柱；

步骤二、在每一根钢立柱的外壁上沿相同高度焊接一个工字钢结构的钢牛腿；

步骤三、将前后两根钢腰梁分别通过高强螺栓固定在前排钢立柱的钢牛腿的上翼缘板上以及后排钢立柱的钢牛腿的上翼缘板上；

步骤四、在前后两根钢腰梁上分别左右间隔安装多组钢混组合支撑结构，每一组钢混组合支撑结构的安装方法如下：

第一步，在每两根左右相邻的后排钢立柱之间位置处的钢围檩上分别左右间隔焊接两个钢托架，每个所述的钢托架位置与待安装在钢腰梁上的预制钢梁的后端位置一致；

第二步，将多根预制钢梁的后端分别一一对应支撑焊接在钢托架上，在预制钢梁下翼缘板左右两侧和围檩之间分别焊接斜支撑，将每根预制钢梁的前端分别与一个角钢的竖直板通过高强螺栓连接，然后将角钢的水平板与钢围檩焊接相连，所述的多根预制钢梁与钢腰梁垂直设置；

第三步，在位于每两个左右相邻的后排的两根钢立柱之间以及每两个左右相邻的前排的两根钢立柱之间的两根预制钢梁的一侧放置一块预制混凝土板块，所述的预制混凝土板块的左右两端分别支撑在两根预制钢梁的上翼缘板上，所述的预制混凝土板块包括矩形本体，在所述的矩形本体的前后两侧分别左右交替设置有凹槽和凸齿，在所述的矩形本体的四角处分别沿竖直方向开有混凝土板块预留贯通孔，在本体内部配置有纵向钢筋及横向钢筋；

第四步，预制混凝土板块通过穿过混凝土板块预留贯通孔以及预制钢梁上翼缘板上的螺栓孔的高强螺栓与预制钢梁固定连接；

第五步，重复第三步、第四步，在两根预制钢梁的上翼缘板上左右连续固定预制混凝土板块直至预制钢梁上翼缘板处全部安装预制混凝土板块，其中左右相邻的两块预制混凝土板块之间的凹槽和凸齿以榫卯形式连接；

第六步，在混凝土板块预留贯通孔中浇灌无收缩高强砂浆；

步骤五、在每一块角钢的竖直板与钢围檩之间放置一个液压千斤顶，液压千斤顶通过角钢将压力均匀地加载到预制钢梁及预制混凝土板块上。

2.根据权利要求1所述的预制装配式钢混组合支撑的基坑支护方法，其特征在于：前排的多根钢立柱以及后排的多根钢立柱中左右两根钢立柱之间的距离为6～9m，前后两根彼此对应设置的钢立柱之间的距离为6～9m。

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