CN111218940A - 格构式型钢组合支撑系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种格构式型钢组合支撑系统，主要用于基坑工程的水平支护，包括：围檁、支撑杆件、连接构件、预应力加载装置、伺服控制装置、托梁、立柱。围檁布置于支护桩/墙端部或内侧，支撑杆件支顶于围檁，支护桩/墙将土压力传递至围檁后，通过支撑杆件予以平衡。支撑杆件上设置预应力加载装置，并通过伺服控制装置控制预应力加载装置调整支撑轴力。托梁布置于支撑杆件下方，通过立柱平衡支撑杆件的重力和上部施工荷载，提高支撑杆件的稳定性。该系统各构件之间通过螺栓连接，现场装配安装，施工效率高，在基坑水平支护结构的使用周期结束后，各构件拆除、检修后用于下一工程，实现绿色施工，有效降低施工成本。

Description

格构式型钢组合支撑系统

技术领域

本发明涉及一种格构式型钢组合支撑系统，尤其是一种用于基坑工程的装配式水平支护结构。

背景技术

随着地下空间开发大利用时代的到来，基坑工程向着大深度、大面积方向发展，其作为临时工程，一旦地下结构建设完成，基坑的使命也将终结。基坑的水平支护体系包括锚杆体系和内支撑体系。锚杆体系一般锚固于基坑外部，会影响相邻地块的开发。内支撑体系一般以梁的形式布于基坑内部，随着土方开挖和地下结构的施工进度进行支设或拆除。内支撑按照材料可分为钢筋混凝土支撑、钢支撑。

其中，钢筋混凝土支撑存在如下问题：（1）钢筋混凝土支撑施工包括打垫层、绑钢筋、支模板、浇筑混凝土、养护、拆模等较为繁琐的工艺，导致施工进度缓慢；（2）钢筋混凝土支撑拆除后会形成大量的建筑垃圾，造成资源的浪费，不利于城市的可持续发展。

目前使用的钢支撑一般为圆钢管（规格一般为φ609*16）、H型钢（规格一般为HW350×350×12×19、HW400×400×13×21）。其中圆钢管很难通过标准件的方式进行装配，基本是以非标准件的形式进行现场焊接，而基坑工程的作业环境很难保证焊接质量，不仅影响施工进度，同时又存在一定的安全隐患。常用的H型钢支撑，其基本为标准件，采用螺栓进行现场装配，施工速度快、质量可靠、可重复使用，但因型钢规格的限制，支撑杆件的强轴与弱轴承载力差距明显，材料强度不能全部发挥，造成经济上的浪费。

因此，针对上述问题，有必要提出一个更为优化的解决方案。

发明内容

本发明为弥补上述内支撑体系的不足，提供一种格构式型钢组合支撑系统，组成系统的支撑杆件，其强轴与弱轴的承载力差距较小，通过工厂加工为标准件，运至建筑施工现场，各构件使用螺栓连接，完成现场装配安装，可大幅提高基坑水平支护结构的施工效率、提高施工质量、缩短工期、节约施工成本。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

格构式型钢组合支撑系统，该系统主要用于基坑工程的水平支护，其特征在于：由围檁、支撑杆件、连接构件、预应力加载装置、伺服控制装置、托梁、立柱组成；围檁布置于支护桩/墙端部或内侧，支撑杆件支顶于围檁内侧，支护桩/墙将土压力传递至围檁后，通过支撑杆件予以平衡；支撑杆件上设置预应力加载装置，通过伺服控制装置控制预应力加载装置调整支撑轴力；托梁布置于支撑杆件下方并通过立柱将荷载传递至下部土层，该系统各构件之间通过螺栓连接；

所述支撑杆件为格构式钢结构，支撑杆件横断面由两个及以上H型钢断面组成，所述H型钢的翼缘板通过缀板连接，形成格构式的钢结构，格构式钢结构两端设置端头板，端头板和翼缘板均设置螺栓孔，用于基坑水平支护体系的现场螺栓连接；

所述支撑杆件同轴装配完成后形成一组支撑杆件，预应力加载装置安装于每组钢支撑的端部附近；

所述伺服控制装置对每个预应力加载装置进行独立控制，每组钢支撑独立承担其支撑范围内的围檁传递的土压力。

所述的围檁材料为钢筋混凝土、型钢或钢筋混凝土与型钢的组合。

所述的连接构件包括非90°转换构件、横向连接构件、轴向连接构件；

非90°转换构件适用于不垂直、不同轴的两根支撑杆件的连接，非90°转换构件由钢板焊接而成，其高度小于支撑杆件H型钢的上下翼缘板的净间距，宽度与支撑杆件端头板宽度相同，使用时，其一端插入支撑杆件H型钢的上下翼缘板之间并通过螺栓相连接，另一端通过螺栓与支撑杆件的端头板相连接；

横向连接构件适用于两根垂直支撑杆件的连接，横向连接构件一端为梯形，一端为矩形，其长度及开孔位置与支撑杆件相适应并满足人工安装要求，使用时，梯形端与横向布置的支撑杆件通过螺栓相连接，矩形端与轴向布置的支撑杆件通过螺栓相连接；

轴向连接构件适用于两根同轴支撑杆件的连接，轴向连接构件为矩形，其宽度与支撑杆件相同，其长度及开孔位置与支撑杆件相适应并满足人工安装要求，使用时，轴向连接构件覆盖于两根同轴支撑杆件H型钢翼缘板的外侧，支撑杆件及轴向连接构件通过螺栓相连接。

所述的预应力加载装置为自锁式液压千斤顶，所述伺服控制装置根据支撑轴力要求控制预应力加载装置调整支撑杆件的轴力，实现对基坑变形的控制，降低基坑工程对周边环境的影响。

所述的托梁位于支撑杆件的下方，所述立柱竖向布置于基坑内部，托梁附着于立柱，支撑杆件的重力和上部施工荷载通过托梁及立柱传递至下部土层。

所述的格构式型钢组合支撑系统的各组成构件为工厂加工的标准件，构件运至建筑施工现场，通过螺栓连接进行现场装配安装。

所述的格构式型钢组合支撑系统的各组成构件于基坑水平支护结构的使用周期结束后，拆除、回收。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

（1）格构式组合型钢支撑系统的各组成构件均为工厂加工的标准件，运至建筑施工现场，通过螺栓连接的方式进行现场装配安装，大幅度降低人为及天气因素的影响，施工质量可靠，降低基坑使用风险；

（2）格构式组合型钢支撑系统的各组成构件拆装方便，施工快捷，可大大节省施工工期；

（3）格构式组合型钢支撑系统的各组成构件损耗率低、周转期限长、回收利用率高，可有效实现节能减排、绿色施工；

（4）格构式组合型钢支撑系统的支撑杆件强轴与弱轴能够均衡发挥，可有效发挥材料强度，节省成本；

（5）格构式组合型钢支撑系统的支撑杆件单独承担各自范围内围檁传递的土压力，受力明确，便于监控和抢修；

（6）格构式组合型钢支撑系统包含的预应力加载装置和伺服控制装置，可根据支撑轴力需求进行调节，实现对基坑变形的控制，大幅降低基坑工程对周边环境的影响。

附图说明

此处所附图的说明用于进一步解释本发明，构成本发明的一部分。在附图中：

图1是本发明所述的格构式组合型钢支撑系统示意图；

图2是本发明所述的支撑杆件；

图3是本发明所述的不垂直、不同轴的两根支撑杆件的连接示意图；

图4是本发明所述的相互垂直的两根支撑杆件的连接示意图；

图5是本发明所述的同轴的两根支撑杆件的连接示意图；

图6是本发明所述的支撑杆件、托梁、立柱的位置关系示意图。

图中代码说明：100-支护桩/墙；200-围檁；300-支撑杆件，301-H型钢，302-翼缘板螺栓孔，303-连接缀板，304-端部，305-端部螺栓孔；400-非90°转换构件；500-横向连接构件；600-轴向连接构件；700-预应力加载装置；800-伺服控制装置，801-液压油管路；900-托梁；1000-立柱；1100-螺栓。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，对于某一具体的基坑支护工程，先于外围施工支护桩/墙100，围檁200布置于支护桩/墙端部或内侧，支撑杆件300支顶于围檁200内侧，支护桩/墙100将土压力传递至围檁200后，通过支撑杆件300予以平衡，支撑杆件300上设置预应力加载装置700，伺服控制装置800与预应力加载装置700通过液压油管路801连通，伺服控制装置800通过控制液压油的流动方向实现预应力加载装置700的加载或卸载，托梁900布置于支撑杆件300下方并通过立柱1000将荷载传递至下部土层，上述各构件通过非90°转换构件400、横向连接构件500、轴向连接构件600、螺栓1100进行拼装，基坑水平支护结构使用周期结束后，拆除回收各构件。

如图2所示，支撑杆件300包括H型钢301、连接缀板303、端板304，其中H型钢301的翼缘板预留螺栓孔302，端板预留螺栓孔305，两根及以上H型钢301的翼缘板依靠连接缀板303连接、端部依靠端板304连接，依此形成格构式的型钢结构。为实现基坑水平支护构件的装配式安装，支撑杆件300为工厂按一定模数加工的标准件。

如图3所示，通过翼缘板预留螺栓孔302、非90°转换构400、螺栓1100，完成不垂直、不同轴的两根支撑杆件300的装配式安装。

如图4所示，通过翼缘板预留螺栓孔302、横向连接构件500、螺栓1100，完成相互垂直的两根支撑杆件300的装配式安装。

如图5所示，通过翼缘板预留螺栓孔302、端板预留螺栓孔305、轴向连接构件600、螺栓1100，完成相互垂直的两根支撑杆件300的装配式安装。

如图6所示，托梁900位于多根支撑杆件300的下方，立柱1000竖向布置于基坑内部，托梁900通过螺栓1100附着于立柱1000，支撑杆件300的重力和上部施工荷载通过立柱1000传递至下部土层，立柱1000作为支撑杆件300的支点，可提高支撑杆件300的稳定性。

以上对本发明实例所提供的方案详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。本发明所要保护的范围不仅限于本实施例提到的技术方案，任何受本发明所启示的技术方案都落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.格构式型钢组合支撑系统，该系统主要用于基坑工程的水平支护，其特征在于：由围檁、支撑杆件、连接构件、预应力加载装置、伺服控制装置、托梁、立柱组成；围檁布置于支护桩/墙端部或内侧，支撑杆件支顶于围檁内侧，支护桩/墙将土压力传递至围檁后，通过支撑杆件予以平衡；支撑杆件上设置预应力加载装置，通过伺服控制装置控制预应力加载装置调整支撑轴力；托梁布置于支撑杆件下方并通过立柱将荷载传递至下部土层，该系统各构件之间通过螺栓连接；

所述支撑杆件为格构式钢结构，支撑杆件横断面由两个及以上H型钢断面组成，所述H型钢的翼缘板通过缀板连接，形成格构式的钢结构，格构式钢结构两端设置端头板，端头板和翼缘板均设置螺栓孔，用于基坑水平支护体系的现场螺栓连接；

所述支撑杆件同轴装配完成后形成一组支撑杆件，预应力加载装置安装于每组钢支撑的端部附近；

所述伺服控制装置对每个预应力加载装置进行独立控制，每组钢支撑独立承担其支撑范围内的围檁传递的土压力。

2.如权利要求1所述的格构式型钢组合支撑系统，其特征在于：所述围檁材料为钢筋混凝土、型钢或钢筋混凝土与型钢的组合。

3.如权利要求1所述的格构式型钢组合支撑系统，其特征在于：所述连接构件包括非90°转换构件、横向连接构件、轴向连接构件；

非90°转换构件适用于不垂直、不同轴的两根支撑杆件的连接，非90°转换构件由钢板焊接而成，其高度小于支撑杆件H型钢的上下翼缘板的净间距，宽度与支撑杆件端头板宽度相同，使用时，其一端插入支撑杆件H型钢的上下翼缘板之间并通过螺栓相连接，另一端通过螺栓与支撑杆件的端头板相连接；

横向连接构件适用于两根垂直支撑杆件的连接，横向连接构件一端为梯形，一端为矩形，其长度及开孔位置与支撑杆件相适应并满足人工安装要求，使用时，梯形端与横向布置的支撑杆件通过螺栓相连接，矩形端与轴向布置的支撑杆件通过螺栓相连接；

轴向连接构件适用于两根同轴支撑杆件的连接，轴向连接构件为矩形，其宽度与支撑杆件相同，其长度及开孔位置与支撑杆件相适应并满足人工安装要求，使用时，轴向连接构件覆盖于两根同轴支撑杆件H型钢翼缘板的外侧，支撑杆件及轴向连接构件通过螺栓相连接。

4.如权利要求1所述的格构式型钢组合支撑系统，其特征在于：所述预应力加载装置为自锁式液压千斤顶，所述伺服控制装置根据支撑轴力要求控制预应力加载装置调整支撑杆件的轴力，实现对基坑变形的控制，降低基坑工程对周边环境的影响。

5.如权利要求1所述的格构式型钢组合支撑系统，其特征在于：所述托梁位于支撑杆件的下方，所述立柱竖向布置于基坑内部，托梁附着于立柱，支撑杆件的重力和上部施工荷载通过托梁及立柱传递至下部土层。

6.如权利要求1所述的格构式型钢组合支撑系统，其特征在于：组成系统的各构件为工厂加工的标准件，构件运至建筑施工现场，通过螺栓连接进行现场装配安装。

7.如权利要求1所述的一种用于基坑支护的格构式型钢支撑，其特征在于：基坑水平支护结构的使用周期结束后，格构式型钢组合支撑系统各构件拆除回收。

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