CN111764401B - 全装配组合板撑 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全装配组合板撑支撑结构体系，是在基坑工程中，将一组板撑组件组装整合成水平方向的混凝土支撑，全面替代基坑支护的现浇混凝土支撑，板撑组件是预制的板状的预应力混凝土构件，可以安装拆卸重复利用，完成基坑支护功能后还可以用于土木工程的其他领域的永久性构件，作到基坑支护支撑材料零成本，极大降低工程成本。本发明公开的技术，降低成本、减少工期、方便施工、节能环保、提升质量、减少现场人工作业，具有显著的经济效益和社会效益，应用前景广阔。

Description

全装配组合板撑

技术领域

本发明涉及基坑工程技术领域，具体是全装配组合板撑支撑结构。

背景技术

基坑支护(或称基坑围护)在建设成本中占据重要的一部分，当基坑围护桩墙采用无支点围护型式无法满足安全和环境保护的要求时，常采取增加支点的方法以减少围护桩墙的弯矩、剪力并提供支护结构的抗倾覆能力。支点形式一般是锚杆或内撑，锚杆作为支护支点的一种形式，近年来多因建筑红线限制而使用受限。

内撑常采用钢支撑或混凝土支撑。钢支撑的优点是速度快、工期短时成本低，但其刚度小、节点整体性差且成本随工期递增，因此只适合于较小的基坑，且钢支撑储放期间维修费用也较大，一次性成本投入是混凝土支撑的数倍；当基坑较大、工期较长且安全要求较高时，混凝土支撑是必然选择；而将钢支撑和混凝土支撑混合使用，则会把各自的优势抵消、缺点放大，是最不合适的选择。

迄今为止，基坑工程技术领域常用的多是现浇混凝土支撑结构，而随着行业内人工成本的急剧增加，用工荒已成为愈来愈突出的问题，由于工作环境的原因，工人更愿意在厂房内从事建筑构件的制作而不愿在现场的脏苦环境中工作，装配式结构成为建筑业发展的主流趋势，预制装配式成为建筑业产业升级的国家战略选择。基坑工程技术领域采用装配式混凝土支撑的技术尚严重滞后。

目前，在基坑工程技术领域已公开的信息资料中，已有预制混凝土支撑的新技术构想，但都是整根预制的混凝土支撑，由于以下原因使得这些构想难以实际运用：(1)整根预制的混凝土支撑往往重量和体积较大，这使得正常的(利用塔吊的)现场吊装安装难以实现，占用运输空间大运费也高；(2)一次使用后无法用作他用，只能破碎废弃，环保和节能效果差；(3)整根支撑预制采用常规钢筋混凝土材料，且模具费用高等原因，成本较高，预制混凝土构件的成本几乎相当于现浇混凝土构件的两倍。这些因素极大地制约了预制混凝土支撑的实际运用。

尚未公开的中国专利(申请号为：202010556665.6)组合板撑支撑结构，可以部分解决以上所述的预制支撑的吊装、成本等技术问题，但其在支撑的节点部位仍然采用现浇混凝土，预制装配率尚有待提高，而且由于节点部位是现浇混凝土，长达一个月的混凝土养护期也加大了基坑围护工程的工期，极大削弱了预制混凝土组合板撑的工期优点。如果混凝土支撑结构的节点部分也采用预制装配形式，工艺复杂性和技术难度远远高于现浇节点的做法，上述组合板撑支撑结构(申请号为：202010556665.6)在申请之时尚难以解决这样的技术难题，但是一旦解决，将会带来更新颖有益的技术进步，会省去混凝土支撑养护这样一个工序，至少节省一个月的工期，且预制装配率提高，构件重复利用和用作他用节省的成本更多。

本发明将提供一种新的支撑型式来解决此问题。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术中的缺点，提供一种更节省成本和工期的新的支撑结构，即全装配组合板撑支撑结构。

为达到上述目的，本发明的全装配组合板撑支撑结构采用以下技术方案：

所述的全装配组合板撑支撑结构，由预制的组合板撑和预制的支撑节点组成，所述的组合板撑位于整体支撑结构的直段部位，所述的直段部位设置为没有另一方向的支撑与本直段相交的部位，所述的支撑节点设置为至少有两个不同方向的支撑在此相交的部位。

所述的组合板撑包含预制的板撑组件，所述的板撑组件设置为单个的外部规则齐整的长方体状的预制混凝土板件，无外部预埋件和无板件平面外凸出体，在吊装运输储放过程中可以面与面贴合，无空间浪费，具有不易破坏性和方便运输性和方便堆放性，所述的板撑组件设置为可安装可拆卸可重复利用，所述板撑组件的不易破坏性和方便运输性和方便堆放性，能使板撑组件多次重复利用，完成基坑支护功能后，最后一次用作土木工程其它领域的永久性构件，将所述的板撑的材料成本在作为支撑结构使用时最大化降低，所述的最大化是指材料成本接近或等于零，比如最终用于围墙，或永久性用于场地道路铺设和道沿石，或永久性用于建筑物内外墙，或永久性用于组装的水槽作为水沟使用，或永久性用于基坑支护的坑底平撑。

所述的支撑节点设置为预制混凝土构件或预制钢结构构件，所述的预制混凝土构件设置为整体预制的混凝土构件或预制的组合板撑，所述的预制支撑节点与支撑立柱的位置关系为撑包立柱型式，或立柱包撑型式，或立柱与撑分离并贴合型式，以及上述型式的组合型式，所述的立柱设置在竖向。所述的撑包立柱型式设置为预制的支撑节点中心有竖向的预留孔洞，所述的立柱设置在预留孔洞内；所述的立柱包撑型式设置为立柱的分肢位于支撑节点的周边，所述的立柱分肢设置为立柱的一部分，至少两个立柱分肢组成整体的立柱；所述的立柱与撑分离并贴合型式，设置为立柱整体位于支撑节点的外部，并与支撑节点贴合固定。

所述的坑底平撑，为设置于基础底标高以下，即基础垫层顶标高以下，水平设置于土体中的支撑，位于坑底以下，简称坑底平撑，为另外一种基坑支护形式的构件，与本发明无必然联系。

所述的板撑组件为预应力混凝土构件，制作时平置预制，平置预制可以降低模具成本，且可以提高板撑组件的混凝土浇筑质量。所述的平置为板撑组件预制时最短的棱边与竖直方向平行。

所述的板撑组件内部设置有预留孔洞，所述的板撑组件由刚性栓组合成整体，所述的刚性栓设置为抗弯刚度大、弯曲变形可以忽略不计的抗剪构件，位于所述的预留孔洞内。所述的刚性栓阻止至少两个板撑组件间的相对错动和相对分离。所述的刚性栓端部增加设置张紧保险器，起到锁紧预制构件的作用，阻止预制构件的相对分离，所述的张紧保险器设置为位于刚性栓端部的螺帽或栓钉，或者，所述的刚性栓为中空的钢管，钢管内部设置拉杆(形状为杆状，材料为钢材或复合材料)，拉杆端部设置螺帽形成张紧保险器，钢管的抗剪能力阻止预制构件的相对错动，所述的螺帽拧紧后顶紧预制构件，或者螺帽拧紧后通过垫板顶紧预制构件，阻止预制构件的相对分离。所述的平行设置的板撑组件之间的空当，设置有预制的横肋板，并利用刚性栓将板撑组件和预制的横肋板整合成整体，形成组合板撑的约束节点，减少组合板撑的计算长度，增加组合板撑的承载力或减少组合板撑的材料用量。垫板材料为钢材或混凝土或钢混凝土组合构件。

所述的整体预制的混凝土构件形成的支撑节点，可以沿支撑轴线设置为至少两部分，将立柱扣合后，通过所述的刚性栓连接成整体。

所述的两段预制组合板撑之间通过张紧连接器连接成整体，或者所述的预制组合板撑与预制支撑节点之间通过张紧连接器连接成整体，所述的张紧连接器设置为有预留孔洞的连接件和张紧器，所述的张紧器设置为有螺帽的螺栓，或者设置为有锁紧装置(比如楔紧体)的拉杆。所述的张紧连接器的连接件的预留孔洞内套入刚性栓，通过张紧连接器(拧紧螺帽)将位于不同预制构件内的刚性栓张紧。所述的张紧连接器的连接件可以设置为两部分通过张紧器连接，也可以设置为一个整体，通过刚性栓端部设置高强摩擦型螺栓进行张紧连接，所述的张紧连接器为金属材料(比如钢材)或混凝土构件或钢混凝土组合构件。

所述的撑包立柱形式的预制支撑节点中心的预留孔洞内，设置有固定在预制构件(预制支撑节点)上的防滑器，所述的预留孔洞内浇注灌芯混凝土后，将立柱与预制构件整合为整体，将立柱与预制支撑节点整合形成刚性节点，所述的刚性节点是指各个装配的预制构件不能相对错动和相对转动，所述的防滑器上下两端设置有防滑钩钩住预制支撑节点(预制构件)的上下端面，在靠近灌芯混凝土的一侧设置有凸出体用于防滑抗剪，阻止灌芯混凝土与预制支撑节点之间的相对滑移，所述的防滑器采用的材料为钢材或混凝土或钢混凝土组合构件。

所述的位于不同方向的组合板撑相交或组合板撑与其它形式的预制构件相交，形成支撑节点，相交的组合板撑或者组合板撑与预制支撑节点之间通过节点连接器和刚性栓连接，所述的节点连接器由连接件和锁紧器(如张紧保险器或锁紧装置等)组成，由钢结构、混凝土、钢混凝土组合结构制成，形状为三角形、扇形或其他多边形，具有自身刚性特点(本身的变形可以忽略不计，通过设置加劲肋等措施实现)，与被连接预制构件贴近的节点连接器侧面的构件内预留孔洞，刚性栓套在所述的预留孔洞内，阻止节点连接器与预制构件的相对滑动(或相对错动)，刚性栓的张紧保险器锁紧预制构件和节点连接器，阻止二者的相对分离。

所述的刚性栓材料为钢或混凝土或钢混凝土组合构件，呈棒状，具有下述功能：独立使用将平行设置的板撑组件整合成整体；独立使用将同一方向的不同区段的板撑组件局部叠合后连成整体(此处称为错位连接)；与张紧连接器配套使用将同一方向、同一轴线上的板撑组件连成整体(此处称为对位连接)；与节点连接器配套使用将不同方向、相交轴线上的板撑组件(或预制构件)连成整体，形成支撑节点。

所述的张紧保险器和张紧连接器可以施加预应力(预加力或预紧力)，通过拧紧螺帽或楔紧楔紧体实现。

本发明的有益效果是，与现有技术相比，全装配组合板撑支撑结构具有以下优点：

1、提高施工速度，缩短工期：本发明所采用的全装配组合板撑支撑结构，板撑组件为预制的预应力钢筋混凝土构件，是重复利用的构件，现场安装时间仅相当于现浇混凝土施工时现场支模板的时间，省去了现场绑扎钢筋和浇筑混凝土且养护的时间，因此极大提高了现场施工速度。尤其当支撑节点也采用预制时，就完全减少了现浇混凝土支撑的混凝土养护时间(工期减少近一个月)，且采用组合板撑作为支撑节点时，板撑组件可以重复利用，最终永久性地用作它用，进一步减少成本。

2、环保节能：本发明所公开的全装配组合板撑支撑结构，板撑组件的安装和拆卸安静无噪音，避免了现场浇筑混凝土及破碎混凝土对周边环境的噪音影响；预制的板撑组件除了可以作为基坑的支撑结构使用，还可以在多次使用后，作为临时或永久性围墙使用，并最终永久性地用于建筑物内外墙、场地和道路的铺装、施工道路、基坑支护的坑底平撑，以及作为水沟使用的组合水槽，用于市政设施和农田水利灌溉设施，无废弃混凝土等建筑垃圾，属于环保发明；预制的板撑组件为多次重复使用的结构构件，减少了现浇混凝土结构一次性使用的能量消耗。全装配组合板撑支撑结构通过技术提升避免了现浇节点，将这种优势进一步放大，属于节能发明。

3、方便施工，发挥了装配式的优势，符合建筑业的产业升级战略方向，具有广泛的社会效益：本发明所公开的全装配组合板撑支撑结构，板撑组件的使用，减少现场绑扎钢筋和混凝土湿作业的工程量，为应对人工成本上升，以及建筑工地用工荒的困境提供了更好的选择。全装配组合板撑支撑结构装配率的提高，进一步放大了这种优势。

4、降低建设成本：基坑支护本就是临时的措施，成本高本就不合时宜，本发明所公开的全装配组合板撑支撑结构，板撑组件的重复利用，以及最终的永久性使用，都极大降低了基坑支护的成本，甚至可以做到前期重复利用期间的材料成本零投入，只有制作、运输、安装、储放的费用，更加节约成本；所述的板撑组件制作，平置预制相对于整根支撑预制，需要的模具或模板费用极大降低，重复率高，且板撑组件可采用先张法预应力技术，高强材料的使用，长台座生产线制作，即使只作为支撑使用一次也已经低于现浇混凝土支撑的成本，也低于同功能钢支撑一次性使用的成本，重复利用和最终永久性利用更进一步节省成本。全装配组合板撑支撑结构将现浇的支撑节点也预制装配化，扩大了这种优势。

5、提升施工质量：本发明所公开的全装配组合板撑支撑结构，板撑组件采用平置制作，混凝土更容易浇捣密实，相比于现场浇筑的较大体积的混凝土支撑，板撑组件浇筑质量更好，而且现场观感更好。全装配组合板撑支撑结构将这种优势发挥到极致。

总之，采用本发明的全装配组合板撑支撑结构，在节能环保、工程质量、经济性、方便性和减少工期等方面都比现有技术和组合板撑支撑结构(申请号为：202010556665.6)有显著进步。

附图说明

图1为本发明全装配组合板撑支撑结构的俯视图。

图2为本发明全装配组合板撑支撑结构的立柱和支撑节点的位置关系图。

图3为本发明全装配组合板撑支撑结构的组合板撑横断面图。

图4为本发明的组合板撑与整体预制的混凝土支撑节点的连接结构的水平断面图。

图5为本发明的组合板撑与预制钢结构支撑节点的连接结构的水平断面图。

图6为本发明的组合板撑与组合板撑支撑节点(对位连接)的连接结构的水平断面图。

图7为本发明的组合板撑与组合板撑支撑节点(错位连接)的连接结构的水平断面图。

图8为本发明的刚性栓的张紧保险器(采用钢管内设置拉杆)的水平断面图。

图9为本发明的板撑组件连接节点的张紧连接器的水平断面图。

图10为本发明的板撑组件与钢结构支撑节点的张紧连接器的水平断面图。

图11为本发明的相交的组合板撑的连接节点的水平断面图。

图12为本发明的预制支撑节点与立柱和防滑器位置关系的竖向断面图。

附图标记：

1 组合板撑

2 支撑节点

21 整体预制混凝土支撑节点

22 预制钢结构支撑节点

23 预制组合板撑支撑节点

3 立柱

4 板撑组件

5 横肋板

6 刚性栓

61 张紧保险器

611 拉杆

612 螺帽

613 垫板

62 钢管

7 张紧连接器

71 连接件

72 张紧器

8 节点连接器

81 加劲肋

9 防滑器

91 防滑钩

92 凸出体

10 灌芯混凝土

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。

请参阅图1～12所示，其中，所述的组合板撑1和预制支撑节点2组成全装配组合板撑支撑结构，可选的，支撑节点2可采用整体预制混凝土支撑节点21和预制钢结构支撑节点22和预制组合板撑支撑节点23，支撑节点2和立柱3的位置关系为撑包立柱型式或立柱包撑型式或立柱与撑分离并贴合型式，组合板撑1的板撑组件4通过横肋板5和刚性栓6整合成整体，组合板撑1或组合板撑1与预制支撑节点2通过张紧连接器7连接成整体，刚性栓6由张紧保险器61和钢管62组成，张紧保险器61由拉杆611和螺帽612组成，可选的，可以加设垫板613，或者张紧保险器61设置为钢管端部的螺帽612，张紧连接器7由连接件71和张紧器72组成，连接件71套住刚性栓6并被张紧保险器61锁紧，张紧器72可施加预应力，相交的组合板撑1或组合板撑1与预制支撑节点2之间通过节点连接器8和刚性栓6连接，节点连接器8可设置加劲肋81，节点连接器8被刚性栓6的张紧保险器61锁紧，预制支撑节点2中心的预留孔洞内，设置有固定在预制构件(预制支撑节点)上的防滑器9和灌芯混凝土10，所述的预留孔洞内浇注灌芯混凝土后，将立柱与预制构件整合为整体，形成刚性节点，防滑器9上下两端设置有防滑钩91钩住预制支撑节点(预制构件)的上下端面，在靠近灌芯混凝土的一侧设置有凸出体92用于防滑抗剪，阻止灌芯混凝土10和立柱3与预制支撑节点2之间的相对滑移。

实施例1

第一步：当基坑土方开挖到支撑的预定标高后，平整场地，在支撑节点的部位做混凝土垫层；

第二步：将预制好的支撑节点和板撑组件运到基坑现场，用塔吊或其它起重设备吊到相应位置，先搁置支撑节点预制构件，再搁置直段组合板撑，调整矫正板撑组件和预制支撑节点的位置；

第三步：安装刚性栓，将板撑组件整合在一起，形成组合板撑，用刚性栓和张紧连接器连接不同区段的组合板撑或组合板撑与支撑节点，用刚性栓和节点连接器连接相交的组合板撑和其它预制构件的支撑节点；

第四步：可选的，在中空的预制节点内安装防滑器，浇筑灌芯混凝土，将立柱和支撑节点连成刚性节点，形成整体全装配组合板撑支撑结构；

第五步：基础底板或结构楼板换撑完成，卸下张紧连接器和节点连接器，取出刚性栓，将板撑组件向上吊起，吊装到地面，运走。

本发明提出的全装配组合板撑支撑结构，相对于现浇节点的组合板撑支撑结构，更进一步缩短工期、方便施工、节能环保、降低成本，提升施工质量，提升装配率，在经济性、方便性、社会有益性能等方面都比现有技术有明显改善，具有更加显著的社会效益和经济效益，进一步促进建筑业的产业升级。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (8)

1.一种用于基坑支护的全装配组合板撑支撑结构，其特征在于，所述的全装配组合板撑支撑结构，由预制的组合板撑和预制的支撑节点组成，所述的组合板撑位于支撑结构的直段部位，所述的直段部位设置为没有另一方向的支撑与本直段相交的部位，所述的支撑节点设置为至少有两个不同方向的支撑在此相交的部位，所述的组合板撑包含预制的板撑组件，所述的板撑组件设置为单个的外部规则齐整的预制混凝土板件，无外部预埋件和无板件平面外凸出体，在吊装运输储放过程中可以面与面贴合，无空间浪费，具有不易破坏性和方便运输性和方便堆放性，所述的板撑组件设置为可安装可拆卸可重复利用，所述板撑组件的不易破坏性和方便运输性和方便堆放性，能使板撑组件多次重复利用，完成基坑支护功能后，最后一次用作土木工程其它领域的永久性构件，最终用于围墙，或永久性用于场地道路铺设和道沿石，或永久性用于建筑物内外墙，或永久性用于组装的水槽作为水沟使用，或永久性用于基坑支护的坑底平撑，将所述的组合板撑的材料成本在作为支撑结构使用时最大化降低，所述的最大化是指材料成本接近或等于零，所述的支撑节点设置为预制混凝土构件或预制钢结构构件，所述的预制混凝土构件设置为整体预制的混凝土构件或预制的组合板撑；

所述的板撑组件平行设置，板撑组件之间的空当，设置有预制的横肋板，并利用刚性栓将板撑组件和预制的横肋板整合成整体，形成组合板撑的约束节点，减少组合板撑的计算长度，增加组合板撑的承载力或减少组合板撑的材料用量；所述的板撑组件内部设置有预留孔洞，所述的板撑组件由刚性栓组合成整体；

所述的刚性栓位于所述的预留孔洞内，阻止至少两个板撑组件间的相对错动和相对分离；所述的刚性栓设置为抗弯刚度大、弯曲变形可以忽略不计的抗剪构件；所述的刚性栓端部增加设置张紧保险器，起到锁紧预制构件的作用，阻止预制构件的相对分离，所述的张紧保险器设置为位于刚性栓端部的螺帽或栓钉；

所述的刚性栓为中空的钢管，钢管内部设置拉杆，拉杆端部设置螺帽形成张紧保险器，钢管的抗剪能力阻止预制构件的相对错动，所述的螺帽拧紧后顶紧预制构件，或者螺帽拧紧后通过垫板顶紧预制构件，阻止预制构件的相对分离；

所述的刚性栓独立使用将平行设置的板撑组件整合成整体，独立使用将同一方向的不同区段的板撑组件局部叠合后错位连接连成整体。

2.根据权利要求1所述的全装配组合板撑支撑结构，其特征在于，所述的预制支撑节点与支撑立柱的位置关系设置为撑包立柱型式，或立柱包撑型式，或立柱与撑分离并贴合型式，以及上述型式的组合型式，所述的撑包立柱型式设置为预制的支撑节点中心有竖向的预留孔洞，所述的立柱竖向设置在预留孔洞内，所述的立柱包撑型式设置为立柱的分肢位于支撑节点的周边，所述的立柱分肢设置为立柱的一部分，至少两个立柱分肢组成整体的立柱，所述的立柱与撑分离并贴合型式，设置为立柱整体位于支撑节点的外部，并与支撑节点贴合固定。

3.根据权利要求1所述的全装配组合板撑支撑结构，其特征在于，所述的整体预制的混凝土构件形成的支撑节点，沿支撑轴线设置为至少两部分，将立柱扣合后，通过刚性栓连接成整体。

4.根据权利要求1所述的全装配组合板撑支撑结构，其特征在于，所述的刚性栓的功能还设置为与张紧连接器配套使用将同一方向、同一轴线上的板撑组件对位连接成整体，与节点连接器配套使用将不同方向、相交轴线上的预制构件连成整体，形成支撑节点。

5.根据权利要求1所述的全装配组合板撑支撑结构，其特征在于，所述的预制组合板撑之间通过张紧连接器对位连接成整体，或者所述的预制组合板撑与预制支撑节点之间通过张紧连接器连接成整体，所述的张紧连接器设置为有预留孔洞的连接件和张紧器，所述的张紧器设置为有锁紧装置的拉杆，所述的张紧连接器的连接件的预留孔洞内套入刚性栓，通过张紧连接器将位于不同预制构件内的刚性栓张紧，所述的连接件设置为两部分，通过张紧器连接，或者设置为一个整体，通过刚性栓端部设置高强摩擦型螺栓进行张紧连接。

6.根据权利要求1所述的全装配组合板撑支撑结构，其特征在于，位于不同方向的组合板撑相交或组合板撑与其它形式的预制构件相交，形成支撑节点，相交的组合板撑或者组合板撑与预制支撑节点之间通过节点连接器和刚性栓连接，所述的节点连接器由连接件和锁紧器组成，与被连接预制构件贴近的节点连接器侧面的构件内预留孔洞，刚性栓套在所述的预留孔洞内，阻止节点连接器与预制构件的相对滑动，刚性栓的张紧保险器设置为锁紧器，锁紧预制构件和节点连接器，阻止相对分离。

7.根据权利要求2所述的全装配组合板撑支撑结构，其特征在于，所述的撑包立柱形式的预制支撑节点中心的预留孔洞内，设置有固定在预制支撑节点上的防滑器，所述的预留孔洞内浇注灌芯混凝土后，将立柱与预制支撑节点整合形成刚性节点，所述的刚性节点是指各个装配的预制构件不能相对错动和相对转动，所述的防滑器上下两端设置有防滑钩钩住预制支撑节点的上下端面，在靠近灌芯混凝土的一侧设置有凸出体用于防滑抗剪，阻止灌芯混凝土与预制支撑节点之间的相对滑移。

8.根据权利要求4或权利要求6所述的全装配组合板撑支撑结构，其特征在于，所述的张紧保险器和张紧连接器可以施加预应力，通过拧紧螺帽或楔紧楔紧体实现。