CN111519634A - 一种临时换撑结构及拆换撑施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种临时换撑结构及拆换撑施工方法，基坑支护体系用于使基坑保持稳定和控制变形状态；内支撑体系在施工主体框架结构之前对基坑支护体系进行支撑；换撑梁体系包含换撑梁和换撑梁腰梁，换撑梁和换撑梁腰梁设置在内撑梁上方替换内撑梁给主体结构施工创造空间；在内撑梁拆除后，主体结构的水平构件作为永久换撑体系。本发明针对大跨度超深基坑主体结构与内撑结构相对位置交叉，主体结构无法施工的情况，简化大跨度超深基坑拆换撑体系施工工艺优化基坑拆换撑体系的受力特性，减少了基坑施工过程中的不确定性，提高了基坑整体刚度和稳定性。

Description

一种临时换撑结构及拆换撑施工方法

技术领域

本发明涉及换撑施工技术领域，具体而言，涉及一种临时换撑结构及拆换撑施工方法。

背景技术

拆换撑施工总体施工顺序为先施工换撑构件，当换撑构件施工完毕，强度满足设计要求后，方可进行拆撑施工，满足地下空间稳定。换撑构件形式有临时构件、永久构件之分，根据实际工程特点选用不同的换撑构件，拆换撑施工完毕后均由主体结构水平构件承担永久换撑构件。当前拆换撑施工大多采用在地下室局部跨度较小位置设置内撑构件，利用主体结构作为换撑构件，避开内撑构件位置，完成拆换撑施工，适用于基坑深度、跨度较小的基坑拆换撑施工，如申请号：201820102874.1—种免拆换撑的型钢、钢砼组合穿墙支护结构，通过在基坑钢筋混凝土内支撑上端部设置型钢内支撑，穿过主体结构墙体，将水平荷载传递于基坑围护结构，从而完成拆换撑施工。当主体结构水平构件与内撑梁相对位置冲突时，主体结构水平构件无法进行换撑施工，从而影响基坑的整体稳定性和施工进度。

发明内容

本发明的目的是针对上述现状问题，旨在提供一种针对大跨度超深基坑主体结构与内撑结构相对位置交叉，主体结构无法施工，无法进行换撑施工的临时换撑结构及拆换撑快速施工方法，简化大跨度超深基坑拆换撑体系施工工艺，使工艺操作简单、工期合理、施工操作安全性高，优化基坑拆换撑体系的受力特性，减少了基坑施工过程中的不确定性，提高了基坑整体刚度和稳定性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种临时换撑结构，包括：

基坑支护体系，所述基坑支护体系包括若干围护结构，所述基坑支护体系用于使基坑保持稳定和控制变形状态；

内支撑体系，所述内支撑体系包括多道内撑梁、冠梁、内撑梁腰梁和钢立柱，所述内支撑结构在施工主体框架结构之前对所述基坑支护体系进行支撑；

换撑梁体系，所述换撑梁体系包含换撑梁和换撑梁腰梁，所述换撑梁和换撑梁腰梁设置在所述内撑梁上方替换所述内撑梁给主体结构施工创造空间；

主体结构，所述主体结构包括外墙、地下室底板、内部构件以及水平构件，在内撑梁拆除后，所述水平构件作为永久换撑体系，从而确保地下空间稳定。

进一步，还包括搭设的内撑梁拆撑满堂架，所述内撑梁拆撑满堂架与对应高度处的内撑梁底面齐平，内撑梁上搭设换撑架，所述换撑架上设置换撑梁。

进一步，所述换撑梁高度高于该层所述主体结构水平构件的高度。

进一步，所述浇筑主体结构与围护结构之间的肥槽内浇筑与所述主体结构水平构件同标号混凝土，浇筑高度与水平构件齐平。

进一步，所述钢立柱内注混凝土，所述钢立柱与水平构件相交处设置预留口。

进一步，换撑梁及与所述换撑梁腰梁为添加早强剂的钢筋混凝土梁。

本发明还提供一种临时换撑结构的拆换撑施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1.基坑支护体系施工，在地下空间拆换撑施工前将基坑平面划分为若干个区域，各区域独立向上进行拆换撑施工；

步骤S2.最底部内撑梁换撑：当最底层内撑梁位置与主体结构水平构件位置冲突时，通过设计换算增加换撑构件，在地下室地板上搭设拆撑满堂架，架体高度与最底层内撑梁底面齐平，在最底层内撑梁上搭设换撑架，施工换撑梁，第一层换撑梁施工结束后拆除最底层内撑梁及架体；

步骤S3：主体结构施工：搭设主体结构满堂架，施工主体结构内部构件、水平构件，浇筑主体结构外墙与围护结构之间肥槽，浇筑高度与水平构件齐平，所有钢立柱与水平构件相交处设置预留口；

步骤S4：第一层换撑梁拆除：保留主体结构支架，根据换撑梁分块大小在主体结构顶部搭设拆撑架14，拆除第一层换撑梁，继续向上施工主体结构，肥槽浇筑与主体结构水平构件同标号混凝土，与顶部水平构件齐平，并在水平构件与钢立柱相交处设置预留口；

步骤S5：其他内撑梁换撑：从下到上依次进行内撑梁换撑施工和主体结构施工，重复上述步骤S2-S4；

步骤S6：所有换撑梁及内撑梁拆除完毕后，从顶部到底部分段切割钢立柱拆除，封堵各层预留口，主体结构继续施工，肥槽浇筑同标号混凝土，拆除主体结构支架，地下室拆换撑施工完毕。

进一步，在拆除内撑梁时，根据内撑梁分块切割大小，计算相应荷载，然后根据荷载搭设拆撑满堂架，然后拆除内撑梁及相应架体。

进一步，步骤S2中，换撑梁施工高度高于第一层主体结构水平构件的高度。

与现有技术相比，本发明至少包括以下有益效果：

1、由于基坑内撑梁与主体结构水平构建位置相交，当需要继续向上施工时，无法利用主体结构水平构件作为换撑体系，通过在原内撑梁相应位置向上设计新的换撑梁作为临时换撑构件，拆除原有内撑梁，解决了主体结构无法向上施工的困难。

2、通过在原内撑梁下搭设拆撑满堂架，既满足了原内撑梁的分段拆除切割要求，同时还可作为新增换撑梁的操作平台和材料堆放平台，满足了现场材料运输和安全操作要求，提高了施工安全性。

3、在原内撑梁上设计换撑架，将换撑梁的自重荷载及施工荷载通过换撑架、内撑梁、拆撑满堂架、水平构件、支架、地下室底板9传至地基，传力路径更加简单明确，基坑支护设计中水平传力构件的刚度加大，增强了基坑支护体系的安全性和稳定性。

4、由于基坑肥槽深度深、宽度小，在围护结构与水平构件之间的传力带设置困难加大，施工操作面小，传力带构件质量不易保证，施工工艺较为复杂，所以采用与水平构件同标号混凝土填充肥槽，不仅节约工期和人工成本，还能提高肥槽传力带的施工质量。

5、运用基坑支护体系内撑区域进行施工分区，多个区域可形成流水施工，相互搭接，既不影响基坑的安全稳定性，又可缩短工期。

附图说明

图1为本发明基坑支护立面图；

图2为本发明基坑支护平面图；

图3为本发明地下室底板施工示意图；

图4为本发明最底部换撑梁施工示意图；

图5为本发明拆除最底层内撑梁及架体示意图；

图6为本发明地下室主体结构施工示意图；

图7为本发明最底部换撑梁拆除及主体结构施工示意图；

图8为本发明施工第二道换撑梁示意图；

图9为本发明拆除第二道内撑梁及架体施工示意图；

图10为本发明地下室主体结构继续施工示意图；

图11为本发明第二道换撑梁拆除及主体结构施工示意图；

图12为本发明钢立柱拆除及主体结构施工示意图；

图中1-围护结构；2-内撑梁；3-冠梁；4-内撑梁腰梁；5-钢立柱；6-换撑梁；7-换撑梁腰梁；8-外墙；9-地下室底板；10-内部构件；11-水平构件；12-拆撑满堂架；13-换撑架；14-拆撑架；15-肥槽；16-预留口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，并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。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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申请中的具体含义。

如图1-12所示，本申请提供一种临时换撑结构，包括

基坑支护体系，所述基坑支护体系包括若干围护结构1，所述基坑支护体系用于使基坑保持稳定和控制变形状态；

内支撑体系，所述内支撑体系包括多道内撑梁2、冠梁3、内撑梁腰梁4和钢立柱5，所述内支撑结构在施工主体框架结构之前对所述基坑支护体系进行支撑；

换撑梁体系，所述换撑梁体系包含换撑梁6和换撑梁腰梁7，所述换撑梁6和换撑梁腰梁7设置在所述内撑梁2上方替换所述内撑梁2给主体结构施工创造空间；

主体结构，所述主体结构包括外墙8、地下室底板9、内部构件10以及水平构件11，在内撑梁2拆除后，所述水平构件11作为永久换撑体系，从而确保地下空间稳定。

在上述实施例中，基坑支护体系、内支撑体系、换撑梁体系、主体结构及混凝土肥槽15四个部分交替施工完成基坑的拆换撑施工。当内撑梁2位置与主体水平构件11位置发生冲突时，通过在内撑梁2上方设置临时换撑梁6将水平载荷上移，然后进行主体结构施工，当主体结构强度满足要求时，拆除临时换撑梁6，将主体结构的水平构件11作为永久换撑体系将水平荷载通过水平构件11传递于混凝土肥槽15直至基坑围护结构1，从而确保地下空间稳定。换撑梁6及与所述换撑梁腰梁7为添加早强剂的钢筋混凝土梁。能够保证换撑梁6及换撑梁腰梁7尽快达到强度要求。

进一步优选的实施例中，还包括搭设的内撑梁拆撑满堂架12，所述内撑梁拆撑满堂架12与对应高度处的内撑梁2底面齐平，内撑梁2上搭设换撑架13，所述换撑架13上设置换撑梁6。

在上述实施例中，拆撑满堂架12设置在内撑梁2底部，既满足了原内撑梁2的分段拆除切割要求，同时还可作为新增换撑梁6的操作平台和材料堆放平台，满足了现场材料运输和安全操作要求，提高了施工安全性。同时拆撑满堂架12还可作为整个传力路径中的一环，将换撑梁6的自重荷载及施工荷载依次从上到下传至地基。根据每层主体结构的高度设置换撑架13的高度，使换撑梁6的高度要满足下部主体结构的施工空间。换撑梁6高度高于该层所述主体结构水平构件11的高度。

进一步优选的实施例中，所述浇筑主体结构与围护结构1之间的肥槽15内浇筑与所述主体结构水平构件11同标号混凝土，浇筑高度与水平构件11齐平。

在上述实施例中，由于基坑肥槽15深度深、宽度小，在围护结构1与水平构件11之间的传力带设置困难加大，施工操作面小，传力带构件质量不易保证，施工工艺较为复杂，所以采用与水平构件11同标号混凝土填充肥槽15，不仅节约工期和人工成本，还能提高肥槽15传力带的施工质量。

进一步优选的实施例中，所述钢立柱5内注混凝土，所述钢立柱5与水平构件11相交处设置预留口16。

在上述实施例中，分段拆除钢立柱5后，封闭所有预留口16。

本实施例还提供一种主体框架梁换撑结构的施工方法，以三道内撑梁为例，由上至下依次为第一道内撑梁、第二道内撑梁、第三道内撑梁，但不限于三道内撑梁，可根据实际施工情况设置内撑梁数量，包括如下步骤：

步骤S1.基坑支护体系施工，在地下空间拆换撑施工前将基坑平面划分为若干个区域，各区域独立向上进行拆换撑施工；

在上述步骤中，可将基坑平面划分为若干个区域，各区域进行分区分块土方开挖，相邻区域土层高差满足设计要求，开挖至相应内撑梁2位置依次进行内撑梁、冠梁3、内撑梁腰梁4施工，直至开挖至基坑设计底面，开始基坑底板施工，底板施工根据划分的区域分块浇筑施工，并形成流水施工，底板在分块施工时，在内撑梁2受力方向封闭，相邻区域板块设置后浇带，并开始基坑底板以上拆换撑施工。

步骤S2.最底部内撑梁换撑：当最底层内撑梁位置与主体结构水平构件11位置冲突时，通过设计换算增加换撑构件，在地下室地板上搭设拆撑满堂架12，架体高度与最底层内撑梁底面齐平，在最底层内撑梁上搭设换撑架13，施工换撑梁6，第一层换撑梁施工结束后拆除最底层内撑梁及架体；

在上述施工步骤中，当第三道内撑梁位置与主体结构水平构件11位置相交，主体结构水平构件11无法施工，无法完成第三道内撑梁拆换成施工。根据第三道内撑梁及腰梁截面大小在地下室底板9上进行第三道内撑梁拆撑满堂架设计与施工搭设，第三道拆撑满堂架搭设高度与第三道内撑梁地面齐平，无内撑梁的部位作为操作平台和材料堆放平台；拆撑满堂架12搭设完毕后在第三道内撑梁及腰梁上部根据设计第三道换撑梁及腰梁截面大小设计第三道换撑架，换撑架搭设完毕后进行第三道换撑梁及腰梁施工，换撑梁及换撑梁腰梁7为添加早强剂的钢筋混凝土梁；第三道换撑梁及腰梁强度达到设计要求后，拆除第三道换撑梁换撑架；第三道换撑梁换撑架拆除完毕后，根据方案确定的第三道内撑梁及腰梁分块大小切割拆除第三道内撑梁及腰梁，第三道内撑梁及腰梁拆除完毕后拆除第三道内撑梁拆撑满堂架。

步骤S3：主体结构施工：搭设主体结构满堂架，施工主体结构内部构件10、水平构件11，浇筑主体结构外墙8与围护结构1之间肥槽15，浇筑高度与水平构件11齐平，所有钢立柱5与水平构件11相交处设置预留口16；

在上述步骤中，根据设计图纸确定主体结构位置，根据主体结构各构件尺寸设计主体结构支架，搭设主体结构支架，完成第三道换撑梁下主体结构水平构件11及以下主体结构施工，并在所有主体结构水平构件11与钢立柱5相交处设置预留口16，当第三道换撑梁以下主体结构施工完毕后，由于主体结构外墙8与围护结构1之间的肥槽15空隙较小，用与主体结构水平构件11同标号混凝土填充肥槽15，填充高度与最顶部主体结构水平构件11齐平，此时主体结构水平构件11与混凝土肥槽15形成永久换撑体系，将围护结构1的侧压力传递于主体结构水平构件及肥槽15，形成完整的传力带。

步骤S4：第一层换撑梁拆除：保留主体结构支架，根据换撑梁6分块大小在主体结构顶部搭设拆撑架14，拆除第一层换撑梁，继续向上施工主体结构，肥槽15浇筑与主体结构水平构件11同标号混凝土，与顶部水平构件11齐平，并在水平构件11与钢立柱5相交处设置预留口16；

在上述实施例中，当第三道换撑梁以下主体结构施工及肥槽15填充完毕，根据第三道换撑梁分块大小搭设第三道换撑梁拆撑架，原主体结构支架保留，传递拆除后的第三道换撑梁竖向荷载于地下室底板9。主体结构施工以一个区域从竖向构件施工开始到完整的水平构件11施工完成为准，当施工至第二道内撑梁底面以下最顶部的水平构件11施工完成时停止施工，同时在新增的水平构件11与钢立柱5相交处设置预留口16，并向主体结构外墙8与围护结构1之间肥槽15内浇筑与下部肥槽15内同标号混凝土，直至与顶部水平构件11齐平，顶部以下所有水平构件11与混凝土肥槽15形成永久换撑体系，传递围护结构1水平侧向压力，并保留新增主体结构支架；

步骤S5：其他内撑梁换撑：从下到上依次进行内撑梁换撑施工和主体结构施工，重复上述步骤S2-S4；

在上述实施例中，与第三道内撑梁拆换撑施工相同，在最新施工完成的主体结构水平构件11顶部根据第二道内撑梁及腰梁截面大小搭设第二道内撑梁拆撑满堂架，将没有内撑梁的区域作为操作平台和材料堆放区域；当第二道内撑梁拆撑满堂架搭设完毕后，在第二道内撑梁顶部根据第二道换撑梁及腰梁截面大小搭设第二道换撑梁换撑架，并施工完成第二道换撑梁及腰梁；第二道换撑梁及腰梁达到强度后，先拆除第二道换撑梁换撑架，然后根据第二道内撑梁分块切割大小拆除第二道内撑梁及腰梁，第二道内撑梁及腰梁拆除完毕后，拆除第二道内撑梁拆撑满堂架；根据主体结构各构件截面大小搭设主体结构支架，继续向上施工主体结构，在新增的水平构件11与钢立柱5相交处设置预留口16，直至距离第二道换撑梁最近的主体结构水平构件11，然后在主体结构外墙8于围护结构1之间新增的肥槽15内浇筑与肥槽15下部同标号混凝土，浇筑高度与新增顶部水平构件11齐平，新增水平构件11与混凝土肥槽15形成新的传力带，保留新增主体结构支架；在新增主体结构水平构件11上根据第二道换撑梁及腰梁截面大小搭设第二道换撑梁及腰梁；根据第二道换撑梁及腰梁分快切割大小拆除第二道换撑梁及腰梁，当第二道换撑梁及腰梁拆除完毕后，拆除第二道换撑梁及腰梁；继续根据主体结构各构件截面大小搭设主体结构支架，主体结构施工，在主体结构水平构件11与钢立柱5相交处设置预留口16，填充新增主体结构外墙8与围护结构1之间的肥槽15同标号混凝土，主体结构施工至距离第一道内撑梁底面最近位置的水平构件11停止施工，保留新增主体结构支架，根据第一道内撑梁截面大小搭设第一道内撑梁拆撑架，并根据第一道内撑梁分块切割大小拆除第一道内撑梁，并拆除相应的拆撑架14。

步骤S6：所有换撑梁及内撑梁拆除完毕后，从顶部到底部分段切割钢立柱5拆除，封堵各层预留口16，主体结构继续施工，肥槽15浇筑同标号混凝土，拆除主体结构支架，地下室拆换撑施工完毕。

在上述实施例中，拆除内撑梁时，根据内撑梁分块切割大小，计算相应荷载，然后根据荷载搭设拆撑满堂架12，然后拆除内撑梁及相应架体。步骤S2中，换撑梁施工高度高于第一层主体结构水平构件11的高度。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (9)

1.一种临时换撑结构，其特征在于，包括：

基坑支护体系，所述基坑支护体系包括若干围护结构，所述基坑支护体系用于使基坑保持稳定和控制变形状态；

内支撑体系，所述内支撑体系包括多道内撑梁、冠梁、内撑梁腰梁和钢立柱，所述内支撑结构在施工主体框架结构之前对所述基坑支护体系进行支撑；

换撑梁体系，所述换撑梁体系包含换撑梁和换撑梁腰梁，所述换撑梁和换撑梁腰梁设置在所述内撑梁上方替换所述内撑梁给主体结构施工创造空间；

主体结构，所述主体结构包括外墙、地下室底板、内部构件以及水平构件，在内撑梁拆除后，所述水平构件作为永久换撑体系，从而确保地下空间稳定。

2.根据权利要求1所述的一种临时换撑结构，其特征在于：还包括搭设的内撑梁拆撑满堂架，所述内撑梁拆撑满堂架与对应高度处的内撑梁底面齐平，内撑梁上搭设换撑架，所述换撑架上设置换撑梁。

3.根据权利要求2所述的一种临时换撑结构，其特征在于：所述换撑梁高度高于该层所述主体结构水平构件的高度。

4.根据权利要求1所述的一种临时换撑结构，其特征在于：所述浇筑主体结构与围护结构之间的肥槽内浇筑与所述主体结构水平构件同标号混凝土，浇筑高度与水平构件齐平。

5.根据权利要求1所述的一种临时换撑结构，其特征在于：所述钢立柱内注混凝土，所述钢立柱与水平构件相交处设置预留口。

6.根据权利要求1所述的一种临时换撑结构，其特征在于：换撑梁及与所述换撑梁腰梁为添加早强剂的钢筋混凝土梁。

7.根据权利要求1-6所述的一种临时换撑结构的拆换撑施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1.基坑支护体系施工，在地下空间拆换撑施工前将基坑平面划分为若干个区域，各区域独立向上进行拆换撑施工；

步骤S2.最底部内撑梁换撑：当最底层内撑梁位置与主体结构水平构件位置冲突时，通过设计换算增加换撑构件，在地下室地板上搭设拆撑满堂架，架体高度与最底层内撑梁底面齐平，在最底层内撑梁上搭设换撑架，施工换撑梁，第一层换撑梁施工结束后拆除最底层内撑梁及架体；

步骤S3：主体结构施工：搭设主体结构满堂架，施工主体结构内部构件、水平构件，浇筑主体结构外墙与围护结构之间肥槽，浇筑高度与水平构件齐平，所有钢立柱与水平构件相交处设置预留口；

步骤S4：第一层换撑梁拆除：保留主体结构支架，根据换撑梁分块大小在主体结构顶部搭设拆撑架，拆除第一层换撑梁，继续向上施工主体结构，肥槽浇筑与主体结构水平构件同标号混凝土，与顶部水平构件齐平，并在水平构件与钢立柱相交处设置预留口；

步骤S5：其他内撑梁换撑：从下到上依次进行内撑梁换撑施工和主体结构施工，重复上述步骤S2-S4；

步骤S6：所有换撑梁及内撑梁拆除完毕后，从顶部到底部分段切割钢立柱拆除，封堵各层预留口，主体结构继续施工，肥槽浇筑同标号混凝土，拆除主体结构支架，地下室拆换撑施工完毕。

8.根据权利要求7所述的一种临时换撑结构的拆换撑施工方法，其特征在于：在拆除内撑梁时，根据内撑梁分块切割大小，计算相应荷载，然后根据荷载搭设拆撑满堂架，然后拆除内撑梁及相应架体。

9.根据权利要求7所述的一种临时换撑结构的拆换撑施工方法，其特征在于：步骤S2中，换撑梁施工高度高于第一层主体结构水平构件的高度。

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