CN112323817A - 一种先张法预制混凝土支撑构件、内支撑系统及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于地下基坑工程领域，具体涉及一种先张法预制混凝土支撑构件及施工方法，包括混凝土结构及两端头钢结构；混凝土结构包括具有中空部的混凝土，混凝土内配置有钢筋骨架和多根预应力纵筋，钢筋骨架的两端分别与两端头钢结构连接，各预应力纵筋的两端分别穿过两端头钢结构向上的预应力筋张拉孔并锚于端头钢结构内；本发明还提供一种内支撑系统及施工方法，其采用的装配式内支撑由上述的先张法预制混凝土支撑构件拼接而成，且至少其中两个相邻的先张法预制混凝土支撑构件之间设有拆卸垫块。本发明能提高装配式支撑的承载能力、抗变形能力、整体性以及节点刚度，还能降低预制混凝土支撑构件拆卸的难度，提高装配式支撑的拆卸效率。

Description

一种先张法预制混凝土支撑构件、内支撑系统及施工方法

技术领域

本发明属于地下基坑工程技术领域，具体涉及一种先张法预制混凝土支撑构件、内支撑系统及施工方法。

背景技术

传统现浇混凝土支撑，因其刚度大、整体性好、安全可靠等优势，普遍应用于地下工程，但也存在突出的问题和缺点：(1)费钱，投资高：混凝土支撑属于临时工程，车站结构主体完工，即破除外运，临时性废弃工程投资高，一般地下车站达数百万，复杂站点达数千万；(2)费时，工期长：混凝土支撑支模、绑扎钢筋、浇筑振捣、养护，后期的破除，整个工序长达好几个月，严重制约现场施工进度；(3)费力，难度大：混凝土支撑施工难度大，使用完成后破除施工，需耗费大量人力物力；(4)不环保，混凝土破除废渣污染环境，不符合绿色建造、环保节能的发展方向。急需先进的产品和科学的施工方法，替代传统混凝土支撑。

传统钢管撑虽然可以回收，施工较为便利，但是其与基坑支挡结构间只能承受压力，整体性较差，抗变形能力差，成为基坑安全的薄弱环节；且目前所见的装配式混凝土支撑在拆卸时，由于支撑通常承受较大压力，长度较长，因此，若在巨大压应力下，将预制支撑节段间的螺栓拧开后，拆卸数米长的装配式支撑仍存在较大困难。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种先张法预制混凝土支撑构件、内支撑系统及施工方法，能够提高装配式支撑的承载能力、抗变形能力、整体性以及中间节点刚度，还能降低预制混凝土支撑构件拆卸的难度，提高装配式支撑的拆卸效率。

为实现上述目的，本发明的技术方案为一种先张法预制混凝土支撑构件，包括混凝土结构以及设置于所述混凝土结构支撑方向两端的两端头钢结构；所述混凝土结构包括具有沿支撑方向贯穿的中空部的混凝土，所述混凝土内配置有钢筋骨架和多根预应力纵筋，所述钢筋骨架的两端分别与两端头钢结构连接；两端头钢结构上均设有与多根预应力纵筋相对应的多个预应力筋张拉孔，各所述预应力纵筋的两端分别穿过两端头钢结构向上相对应的预应力筋张拉孔并锚于所述端头钢结构内。

进一步地，所述端头钢结构包括相对设置的外法兰和内法兰，所述外法兰和所述内法兰之间设有内环管和多个加劲肋；所述内环管的两端分别与所述外法兰与所述内法兰连接，各所述加劲肋的三个侧面分别与所述外法兰、所述内环管和所述内法兰连接；所述钢筋骨架与所述内法兰连接；所述内法兰上设有所述预应力筋张拉孔，所述预应力纵筋的端部穿过所述预应力筋张拉孔并锚于所述内法兰上。

更进一步地，所述内法兰上背离所述外法兰的一侧连接有外环管，所述混凝土结构的端部位于所述外环管内。

更进一步地，所述外环管上远离所述内法兰一端的内壁上设有一圈咬合齿，所述咬合齿嵌入所述混凝土内。

进一步地，所述钢筋骨架包括螺旋箍筋和多根非预应力纵筋，多根非预应力纵筋沿所述螺旋箍筋的外侧间隔布置且均与所述螺旋箍筋连接；多根预应力纵筋沿所述螺旋箍筋的内侧间隔布置。

本发明还提供一种内支撑系统，包括围护结构、冠梁、腰梁以及装配式内支撑；所述围护结构的顶部设有冠梁，所述围护结构的内侧设有腰梁，所述腰梁相对的两侧之间以及所述冠梁相对的两侧之间均支撑有所述装配式内支撑；所述装配式内支撑由上述的先张法预制混凝土支撑构件拼接而成，且至少其中两个相邻的所述先张法预制混凝土支撑构件之间设置有拆卸垫块；所述冠梁或所述腰梁内均预埋有预埋件，所述装配式内支撑两端的所述端头钢结构分别与两侧的所述预埋件连接。

进一步地，所述先张法预制混凝土支撑构件的端头钢结构的外法兰上沿环向设有多个螺栓孔，相邻的所述先张法预制混凝土支撑构件的相邻外法兰上相对应的螺栓孔分别通过螺栓连接。

更进一步地，所述预埋件包括预埋外钢板、预埋内钢环和多个螺旋套；各所述螺旋套的两端分别与所述预埋外钢板和预埋内钢环连接；所述预埋外钢板上和预埋内钢环上均设有多个螺栓孔，并与多个螺旋套以及所述外法兰上的多个螺栓孔均一一对应；所述预埋件与所述端头钢结构通过多根螺杆分别依次穿过所述外法兰上对应的螺栓孔、所述预埋外钢板上对应的螺栓孔、对应的螺旋套的内孔和所述预埋内钢环上对应的螺栓孔连接。

本发明还提供一种上述的先张法预制混凝土支撑构件的施工方法，包括如下步骤：

S1、在钢结构工厂制作端头钢结构；

S2、在预制构件加工厂绑扎非预应力纵筋、预应力纵筋和螺旋箍筋，并将非预应力纵筋和螺旋箍筋点焊，形成钢筋笼；

S3、将端头钢结构运至预制构件加工厂，并将非预应力纵筋与端头钢结构的内法兰焊接，将预应力纵筋穿过端头钢结构的内法兰上的预应力筋张拉孔；

S4、将端头钢结构和钢筋笼组合成的结构整体放入预制管桩生产线，张拉预应力纵筋，并锚于内法兰；

S5、灌入高强混凝土，通过离心工艺成型，并采用高压蒸汽养护达到设计强度；

S6、拆模形成先张法预制混凝土支撑构件。

本发明还提供一种上述的内支撑系统的施工方法，包括如下步骤：

S1、在工厂预制所述先张法预制混凝土支撑构件、预埋件和拆卸垫块，并运至施工现场；

S2、根据基坑宽度，将不同长度的先张法预制混凝土支撑构件通过螺栓逐节拼接，同时在至少其中两个相邻的先张法预制混凝土支撑构件之间安装拆卸垫块，组装成长度与基坑宽度匹配的装配式支撑；并在装配式支撑两端的端头钢结构上通过螺杆连接预埋件；

S3、在基坑内支撑位置，埋置支座；

S4、吊装拼装后的装配式支撑，安放在支座上，使装配式支撑两端的预埋件安放于将要浇筑的冠梁或腰梁的位置；

S5、浇筑冠梁或腰梁，使预埋件埋置于其中，且螺杆的端头位于冠梁或腰梁外；

S6、待冠梁或腰梁达到设计强度后，开挖装配式支撑下的基坑土方，收回支座；

S7、施工完毕后，首先拧开中间安装有拆卸垫块的两个先张法预制混凝土支撑构件上的螺栓，拆除拆卸垫块；

S8、逐节段拧开螺栓并回收先张法预制混凝土支撑构件。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明的装配式支撑采用先张法预制混凝土支撑构件拼接而成，先张法预制混凝土支撑构件的两端采用端头钢结构增加接头处承载能力，中间采用空心混凝土结构，内配置有钢筋骨架和多根预应力纵筋提高强度，且钢筋骨架和预应力纵筋均与端头钢结构连接，促使端头钢结构和混凝土结构融为一体，使得装配式支撑的承载能力(强度)高，抗变形能力(刚度)大，能够达到甚至超过常规混凝土支撑的安全度要求；同时，轻质高强，便于循环使用，便于运输和安装，经济性也高于纯装配式钢支撑；且施工方法简单，不需要特制锚具；

(2)本发明通过在装配式支撑中的至少某两个相邻的预制支撑构件之间设置拆卸垫片，以便于在拆卸时可以先拆除拆卸垫片，消除预制支撑构件间的轴力，降低装配式支撑拆卸的难度，提高装配式支撑的拆卸效率；

(3)本发明的预制支撑构件之间以及预制支撑构件与冠梁或腰梁之间均采用刚性连接，保证基坑的整体性和安全性；且预制支撑构件之间、预制支撑构件与预埋件之间均采用螺栓或螺杆连接，安拆方便，以便于预制支撑构件的循环使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的内支撑系统的平面图；

图2为本发明实施例提供的先张法预制混凝土支撑构件的纵断面图；

图3为本发明实施例提供的先张法预制混凝土支撑构件中间位置处的横断面图；

图4为本发明实施例提供的先张法预制混凝土支撑构件端头位置处的横断面图；

图5为本发明实施例提供的先张法预制混凝土支撑构件的连接节点结构的纵断面图(不带拆卸垫块)；

图6为本发明实施例提供的先张法预制混凝土支撑构件的连接节点结构的纵断面图(带拆卸垫块)；

图7为本发明实施例提供的先张法预制混凝土支撑构件的连接节点结构的横断面图；

图8为本发明实施例提供的先张法预制混凝土支撑构件与冠梁的连接示意图；

图9为本发明实施例提供的预埋件的示意图；

图10为本发明实施例提供的内法兰的示意图；

图11为本发明实施例提供的外法兰的示意图；

图12为本发明实施例提供的加劲肋的示意图；

图13为本发明实施例提供的预埋内钢环的示意图；

图14为本发明实施例提供的预埋外钢板的示意图；

图15为本发明实施例提供的支座的剖视图；

图16为本发明实施例提供的支座的俯视图；

图中：1、围护结构；2、冠梁；3、先张法预制混凝土支撑构件；4、预埋件；5、端头钢结构；6、支座；7、内环管；8、外法兰；9、加劲肋；10、内法兰；11、外环管；12、非预应力纵筋；13、预应力纵筋；14、螺旋箍筋；15、混凝土；16、螺栓；17、拆卸垫块；18、螺栓孔；19、预埋外钢板；20、螺旋套；21、预埋内钢环；22、螺杆；23、预应力筋张拉孔；24、凹钢块；25、钢腿；26、砼底座；27、咬合齿。

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它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图2-图4所示，本实施例提供一种先张法预制混凝土支撑构件3，包括混凝土结构以及设置于所述混凝土结构支撑方向两端的两端头钢结构5；所述混凝土结构包括具有沿支撑方向贯穿的中空部的混凝土15，所述混凝土15内配置有钢筋骨架和多根预应力纵筋13，所述钢筋骨架的两端分别与两端头钢结构5连接；两端头钢结构5上均设有与多根预应力纵筋13相对应的多个预应力筋张拉孔23，各所述预应力纵筋13的两端分别穿过两端头钢结构5向上相对应的预应力筋张拉孔23并锚于所述端头钢结构5内。本实施例的预制混凝土支撑构件的中间采用空心混凝土结构，两端采用端头钢结构5，可以充分发挥钢材和混凝土两种材料的优势；端头处增加端头钢结构5便于两个预制支撑构件之间的刚性连接，增加接头处承载能力；中间采用纯空心钢筋混凝土结构，承载能力足够，且可以有效降低造价，且中间的空心混凝土结构内配置有钢筋骨架和多根预应力纵筋13，预应力纵筋13可以使空心混凝土支撑构件成型后受到预应力作用，具有更高的强度，防止运输、使用中发生破坏，钢筋骨架可以解决空心混凝土支撑受弯问题，增加支撑强度，钢筋骨架和预应力纵筋13均与端头钢结构5连接，促使端头钢结构5和混凝土15融为一体，使得预制支撑构件的承载能力(强度)高，抗变形能力(刚度)大，能够达到甚至超过常规混凝土支撑的安全度要求，也不易损坏；同时，轻质高强，便于循环使用，便于运输和安装，经济性也高于纯装配式钢支撑；且施工方法简单，不需要特制锚具。

本实施例中，混凝土结构的横截面为混凝土管状结构，可以为圆环形，也可以为方环形、多边环形等；混凝土15可采用超高强混凝土等其他材料，通过在工厂离心工艺实现施工和蒸气养护，实现快速高强的工艺效果；混凝土15内部中空，厚度约为100mm-200mm，在满足支撑刚度条件下宜取小值，以减小构件自重，混凝土15内的中空部可以不加任何内壁，也可以采用有内壁形式的，内壁材料可以为钢管、PVC等；端头钢结构5采用高强度钢材。

进一步地，所述端头钢结构5包括相对设置的外法兰8和内法兰10，所述外法兰8和所述内法兰10之间设有内环管7和多个加劲肋9；所述内环管7的两端分别与所述外法兰8与所述内法兰10连接，各所述加劲肋9的三个侧面分别与所述外法兰8、所述内环管7和所述内法兰10连接；所述钢筋骨架与所述内法兰10连接；所述内法兰10上设有所述预应力筋张拉孔23，所述预应力纵筋13的端部穿过所述预应力筋张拉孔23并锚于所述内法兰10上。如图2所示，本实施例的先张法预制混凝土支撑构件3端部的内环管7、外法兰8、内法兰10和加劲肋9构成靴梁节点，增加接头刚度，且加劲肋9三个侧面分别焊接于内环管7、外法兰8和内法兰10，保证接头处连接节点的刚度。

本实施例中，内环管7可以为壁厚10-30mm的钢管，内径与混凝土结构中混凝土中空部的内径一致，内环管7的两端分别与外法兰8和内法兰10焊接，内环管7外壁上焊接有加劲肋9；如图11所示，外法兰8可以为壁厚10-30mm的钢环，其内、外径分别与混凝土结构中混凝土15的内、外径完全相同，外法兰8环向均匀布置若干螺栓孔18；如图10所示，内法兰10尺寸与外法兰8完全一致，厚度以10-30mm为宜，环向均匀布置预应力筋张拉孔23，预应力筋张拉孔23的数量与预应力纵筋13数量一致，内法兰10的一侧与内环管7、加劲肋9焊接，一侧与非预应力纵筋12、螺旋箍筋14及外环管11焊接，起到连接混凝土结构和端头钢结构5的作用；且内环管7、外法兰8和内法兰10的形状与混凝土结构的横截面形状相匹配，即当混凝土结构的横截面为圆环形时，内环管7为圆形，外法兰8和内法兰10均为圆环形，当混凝土结构的横截面为方环形时，内环管7为方形，外法兰8和内法兰10均为方环形。

更进一步地，所述加劲肋9为去角矩形钢板，且所述加劲肋9上与所述内环管7连接的侧边的两个边角均为倒角。如图2和图12所示，本实施例加劲肋9三个侧面分别焊接于内环管7、外法兰8和内法兰10，通过将加劲肋9与内环管7连接的侧边的两个边角去角形成倒角结构，有效减小焊接过程中的应力集中；其中，加劲肋9的厚度以20-30mm为宜，长度与内环管7相同，高度为外法兰8内外径之差减去内环管7的厚度；多个加劲肋9可以在外法兰8和内法兰10之间等间隔布置，如图7所示，可以每3个螺栓16间隔布置一个加劲肋9，提高连接节点的强度与刚度。

更进一步地，所述内法兰10上背离所述外法兰8的一侧连接有外环管11，所述混凝土结构的端部位于所述外环管11内。本实施例的混凝土结构端部的外部套有外环管11，不仅可以保护端部的混凝土，使支撑不易受到损坏，而且还通过外环管11建立了端头钢结构5与中间混凝土结构的共同受力纽带。其中，外环管11的形状与混凝土结构的横截面形状相匹配，可以为壁厚8-20mm钢管，材料可以为高强钢材，也可以为合金钢等材料；外环管11长度约为300-500mm，一端与内法兰10焊接，与之共同受力。

更进一步地，所述外环管11上远离所述内法兰10一端的内壁上设有一圈咬合齿27，所述咬合齿27嵌入所述混凝土15内。本实施例在外环管11远离内法兰10的一端设置咬合齿27，与混凝土15形成共同受力整体；咬合齿27为凸起向混凝土15内部的钢块，均匀焊接在外环管11内壁，数量以10-20个为宜。

进一步地，所述钢筋骨架包括螺旋箍筋14和多根非预应力纵筋12，多根非预应力纵筋12沿所述螺旋箍筋14的外侧间隔布置且均与所述螺旋箍筋14连接；多根预应力纵筋13沿所述螺旋箍筋14的内侧间隔布置。如图2-4所示，本实施例的混凝土15内沿支撑方向配制有多根非预应力纵筋12，且多根非预应力纵筋12间隔布置于螺旋箍筋14的外侧并与螺旋箍筋14焊接，提高混凝土结构的强度；且多根非预应力纵筋12的两端分别与两端头钢结构5的内法兰10内侧焊接，螺旋箍筋14的两端可以分别与两端头钢结构5的内法兰10内侧焊接，使混凝土结构与端头钢结构5紧密连接成一体，提高预制构件的整体性，且非预应力纵筋12可以解决装配式支撑的受弯问题，增加混凝土预制支撑的延性，螺旋箍筋14可以对非预应力纵筋12和预应力纵筋13起固定作用，同时螺旋箍筋14可以对混凝土15起到套箍作用，增加支撑强度。

实施例二

本实施例提供一种内支撑系统，包括围护结构1、冠梁2、腰梁以及装配式内支撑；所述围护结构1的顶部设有冠梁2，所述围护结构1的内侧设有腰梁，所述腰梁相对的两侧之间以及所述冠梁2相对的两侧之间均支撑有所述装配式内支撑；所述装配式内支撑由多个实施例一提供的先张法预制混凝土支撑构件3拼接而成，且至少其中两个相邻的所述先张法预制混凝土支撑构件3之间设置有拆卸垫块17；所述冠梁2或所述腰梁内均预埋有预埋件4，所述装配式内支撑两端的所述端头钢结构5分别与两侧的所述预埋件4连接。如图1和图5-8所示，本实施例的装配式内支撑中至少设有一个拆卸垫块17，通过在其中两个先张法预制混凝土支撑构件3之间放置拆卸垫块17，以便于在拆卸时可以先拆除拆卸垫块17，消除先张法预制混凝土支撑构件3间的轴力，其余预制构件便可以轻松拆除，有效解决数米长装配式支撑拆卸困难的问题，提高装配式支撑的拆卸效率。

本实施例中，拆卸垫块17可以为厚度30-100mm的钢环，尺寸与外法兰8完全相同，也可以为多段拼接成的钢环，例如两个半圆钢环或者多个扇形钢环，多段钢环间不连接；拆卸垫块17表面需光滑，施工前可以先在拆卸垫块17的两侧面涂抹一层润滑剂，安置在两个预制支撑构件之间，作用在于拆卸装配式支撑时为第一突破点，拆卸垫块17尺寸较小且涂抹润滑剂，拆卸难度要小得多，一旦拆除拆卸垫块17，整个装配式支撑的轴力便消失，可以轻松逐一拆除预制支撑构件。本实施例的附图以冠梁2为例进行说明，腰梁的情形参照冠梁2。

本实施例的装配式内支撑的多个先张法预制混凝土支撑构件3的中空部连通，使得装配式支撑的承载能力更高、抗变形能力更强；且先张法预制混凝土支撑构件3可以根据需要设计几种长度适宜的固定模数节段，不宜过长，长度过长不宜吊装施工，长度过短导致接头过多，连接困难；作为一种实施方式，先张法预制混凝土支撑构件3可以设计4m、5m、6m等规格的标准模数以及2m的端部节段模数，根据实际基坑需要，选择长度规格完全相同、不完全相同或者完全不同的先张法预制混凝土支撑构件3进行组装，满足不同宽度、不同长度基坑支撑的需要，具有普遍适用性。

进一步地，所述先张法预制混凝土支撑构件3的端头钢结构5的外法兰8上沿环向设有多个螺栓孔18，相邻的所述先张法预制混凝土支撑构件3的相邻外法兰8上相对应的螺栓孔18分别通过螺栓16连接。如图5和图6所示，本实施例的先张法预制混凝土支撑构件3端部采用靴梁节点，且通过多个螺栓16连接，确保中间节点的刚性连接，实现节点与构件等强，确保装配式支撑达到现浇混凝土支撑相同或相似的整体性、刚度和承载能力，确保基坑安全，且安装和拆卸便利，便于工厂化制作和大面积的推广应用；拼接时，将两个先张法预制混凝土支撑构件3相邻的外法兰8上的多个螺栓孔18分别对齐，然后在位于同一直线上的螺栓孔18中安装螺栓16固定，实现先张法预制混凝土支撑构件3之间的拼接。

进一步地，所述拆卸垫块17上沿环向设有多个螺栓孔，且拆卸垫块17上的螺栓孔与外法兰8上的螺栓孔18一一对应；对于先张法预制混凝土支撑构件3之间安装有拆卸垫块17的，将螺栓16依次穿过其中一个先张法预制混凝土支撑构件3的外法兰8上对应的螺栓孔18、拆卸垫块17上对应的螺栓孔和另一个先张法预制混凝土支撑构件3的外法兰8上对应的螺栓孔18，实现相邻的先张法预制混凝土支撑构件3的拼接；拆卸垫块17为环形，形状与内法兰10和外法兰8相同，内、外径分别与内法兰10和外法兰8的内、外径完全相同。

更进一步地，如图8和图9所示，所述预埋件4包括预埋外钢板19、预埋内钢环21和多个螺旋套20；各所述螺旋套20的两端分别与所述预埋外钢板19和预埋内钢环21连接；所述预埋外钢板19上和预埋内钢环21上均设有多个螺栓孔18，并与多个螺旋套20以及所述外法兰8上的多个螺栓孔18均一一对应；所述预埋件4与所述端头钢结构5通过多根螺杆22分别依次穿过所述外法兰8上对应的螺栓孔18、所述预埋外钢板19上对应的螺栓孔18、对应的螺旋套20的内孔和所述预埋内钢环21上对应的螺栓孔18连接。如图13-图14所示，本实施例中的预埋件4整体埋置于冠梁2或腰梁中，预埋外钢板19紧贴冠梁2或腰梁内侧，浇筑时作为冠梁2或腰梁的模板；预埋外钢板19为圆形钢板(根据需要也可为方形)，厚度以10-20mm为宜，尺寸略大于预制支撑的横截面外径；预埋外钢板19四周均匀布置若干螺栓孔18，螺栓孔18数量及布置位置与外法兰8相同；预埋内钢环21形状、尺寸可以与外法兰8完全一致，厚度根据需要取值；预埋内钢环21由于深埋于冠梁2或腰梁之中，主要起到对螺杆22及螺旋套20的锚固作用，且不可回收，为节约成本，其材料可以低于端头钢结构5的钢构件；螺旋套20为内有螺纹的钢套筒，内径与螺杆22外径一致；螺旋套20一端焊接于预埋外钢板19，另一端焊接于预埋内钢环21；螺旋套20的中洞与预埋外钢板19及预埋内钢环21的螺栓孔18对中。

本实施例中，所有钢结构如内环管7、外法兰8、外环管11、内法兰10和加劲肋9等直接与外界接触部分均需预先涂抹防锈材料，防止钢结构表面生锈破坏，导致强度降低；螺栓16采用高强螺栓。

实施例三

如图2-4所示，本实施例提供一种实施例一提供的先张法预制混凝土支撑构件3的施工方法，包括如下步骤：

S1、在钢结构工厂批量生产端头钢结构5；

S2、在预制构件加工厂绑扎非预应力纵筋12、预应力纵筋13和螺旋箍筋14，并将非预应力纵筋12和螺旋箍筋14点焊，形成钢筋笼；

S3、将端头钢结构5运至预制构件加工厂，并将非预应力纵筋12与端头钢结构5的内法兰10焊接，将预应力纵筋13穿过端头钢结构5的内法兰10上的预应力筋张拉孔23；

S4、将端头钢结构5和钢筋笼组合成的结构整体放入预制管桩生产线，张拉预应力纵筋13，并锚于内法兰10；

S5、灌入高强混凝土15，通过离心工艺成型，并采用高压蒸汽养护达到设计强度；

S6、拆模形成先张法预制混凝土支撑构件3。

本实施例中可以采用离心工艺形成具有中空部的混凝土15，对管桩预制生产线稍加改进即可，相比于常规的现浇振捣工艺，更利于实现高强混凝土，且空心混凝土结构的承载能力和抗变形能力更高、耐久性更好；也可采用其他工艺完成。

生产工艺上，端头钢结构由钢结构加工厂预制，混凝土的浇筑在预制构件加工厂完成，使得钢结构加工与混凝土的浇筑工作分开，这样可充分发挥钢结构加工厂和预制构件加工厂的优势，避免在预制混凝土工厂的现场焊接作业，确保产品质量。

实施例四

如图1所示，本实施例提供一种实施例二提供的内支撑系统的施工方法，包括如下步骤：

S1、在工厂预制所述先张法预制混凝土支撑构件3、预埋件4和拆卸垫块17，并运至施工现场；

S2、根据基坑宽度，将不同长度的先张法预制混凝土支撑构件3通过螺栓16逐节拼接，同时在至少其中两个相邻的先张法预制混凝土支撑构件3之间安装拆卸垫块17，组装成长度与基坑宽度匹配的装配式支撑；并在装配式支撑两端的端头钢结构5上通过螺杆22连接预埋件4；

将两个先张法预制混凝土支撑构件3进行拼接时，先将两个预制构件端部的外法兰8对齐，再将螺栓16依次穿过两个预制构件端部的外法兰8，实现两个预制构件的拼接；而中间安装有拆卸垫块17的两个预制构件拼装时，先在拆卸垫块17的两侧面涂抹一层润滑剂，然后将拆卸垫块17置于两个预制构件之间，将螺栓16依次穿过其中一个预制构件端部的外法兰8上的螺栓孔18、拆卸垫块17上的螺栓孔、另一个预制构件端部的外法兰8上的螺栓孔18；

S3、在基坑内支撑位置，埋置支座6；对于设置中间临时立柱的基坑，施工钢连系梁；

埋置支座6的具体方法为：先施工砼底座26，并在砼底座26上埋设钢腿25，然后上表面具有凹槽的凹钢块24焊接于钢腿25上。如图15-图16所示，凹钢块24上表面具有向下凹陷的凹槽，且该凹槽与先张法预制混凝土支撑构件3的混凝土结构的外形相匹配，以便于装配式支撑的安放，在冠梁2或腰梁浇筑后强度还未达到设计强度时，对预制支撑起到临时支撑的作用；本实施例的支座6也可以采用其他结构形式，可以对装配式支撑起到临时托起作用即可；支座6的各构件在能够承受预制支撑自重情况下，尺寸尽量取小，以减轻自重；

S4、吊装拼装后的装配式支撑，安放在支座6上，使装配式支撑两端的预埋件4安放于将要浇筑的冠梁2或腰梁的位置；需保证预制支撑中心线水平且中心位于冠梁2或腰梁中心；对于施工钢连系梁的，装配式支撑安装在支座6及钢连系梁上；

S5、浇筑冠梁2或腰梁，使预埋件4埋置于其中，且预埋件4的预埋外钢板19作为冠梁2或腰梁的模板，保证螺杆22的端头位于冠梁2或腰梁外，不被混凝土包裹，便于后期拆卸；

S6、待冠梁2或腰梁达到设计强度后，开挖装配式支撑下的基坑土方，收回支座6；

S7、施工完毕后，首先拧开中间安装有拆卸垫块17的两个先张法预制混凝土支撑构件3上的螺栓16，拆除拆卸垫块17，实现支撑压力放松，消除预制构件间的轴力；

S8、逐节段拧开螺栓16并回收先张法预制混凝土支撑构件3。

本实施例中，先将装配式支撑两端的预埋件4置于待浇筑冠梁2或腰梁的位置处，然后浇筑冠梁2或腰梁，同时将装配式支撑两端的预埋件4浇筑于其中，提高装配式支撑的两端与冠梁2或腰梁的节点处的强度，保证基坑工程的安全稳定；且先张法预制混凝土支撑构件3之间采用螺栓16连接，拆除高强螺栓16即可实现预制构件的回收，多次循环利用，降低成本。

本实施例中的装配式支撑可以与冠梁2或腰梁实现刚性连接，实现在超深基坑中，装配式支撑可替代多道传统混凝土支撑，提高装配率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种先张法预制混凝土支撑构件，其特征在于：包括混凝土结构以及设置于所述混凝土结构支撑方向两端的两端头钢结构；所述混凝土结构包括具有沿支撑方向贯穿的中空部的混凝土，所述混凝土内配置有钢筋骨架和多根预应力纵筋，所述钢筋骨架的两端分别与两端头钢结构连接；两端头钢结构上均设有与多根预应力纵筋相对应的多个预应力筋张拉孔，各所述预应力纵筋的两端分别穿过两端头钢结构向上相对应的预应力筋张拉孔并锚于所述端头钢结构内。

2.如权利要求1所述的一种先张法预制混凝土支撑构件，其特征在于：所述端头钢结构包括相对设置的外法兰和内法兰，所述外法兰和所述内法兰之间设有内环管和多个加劲肋；所述内环管的两端分别与所述外法兰与所述内法兰连接，各所述加劲肋的三个侧面分别与所述外法兰、所述内环管和所述内法兰连接；所述钢筋骨架与所述内法兰连接；所述内法兰上设有所述预应力筋张拉孔，所述预应力纵筋的端部穿过所述预应力筋张拉孔并锚于所述内法兰上。

3.如权利要求2所述的一种先张法预制混凝土支撑构件，其特征在于：所述内法兰上背离所述外法兰的一侧连接有外环管，所述混凝土结构的端部位于所述外环管内。

4.如权利要求3所述的一种先张法预制混凝土支撑构件，其特征在于：所述外环管上远离所述内法兰一端的内壁上设有一圈咬合齿，所述咬合齿嵌入所述混凝土内。

5.如权利要求1所述的一种先张法预制混凝土支撑构件，其特征在于：所述钢筋骨架包括螺旋箍筋和多根非预应力纵筋，多根非预应力纵筋沿所述螺旋箍筋的外侧间隔布置且均与所述螺旋箍筋连接；多根预应力纵筋沿所述螺旋箍筋的内侧间隔布置。

6.一种内支撑系统，其特征在于：包括围护结构、冠梁、腰梁以及装配式内支撑；所述围护结构的顶部设有冠梁，所述围护结构的内侧设有腰梁，所述腰梁相对的两侧之间以及所述冠梁相对的两侧之间均支撑有所述装配式内支撑；所述装配式内支撑由多个如权利要求1-5任一项所述的先张法预制混凝土支撑构件拼接而成，且至少其中两个相邻的所述先张法预制混凝土支撑构件之间设置有拆卸垫块；所述冠梁或所述腰梁内均预埋有预埋件，所述装配式内支撑两端的所述端头钢结构分别与两侧的所述预埋件连接。

7.如权利要求6所述的一种内支撑系统，其特征在于：所述先张法预制混凝土支撑构件的端头钢结构的外法兰上沿环向设有多个螺栓孔，相邻的所述先张法预制混凝土支撑构件的相邻外法兰上相对应的螺栓孔分别通过螺栓连接。

8.如权利要求7所述的一种内支撑系统，其特征在于：所述预埋件包括预埋外钢板、预埋内钢环和多个螺旋套；各所述螺旋套的两端分别与所述预埋外钢板和预埋内钢环连接；所述预埋外钢板上和预埋内钢环上均设有多个螺栓孔，并与多个螺旋套以及所述外法兰上的多个螺栓孔均一一对应；所述预埋件与所述端头钢结构通过多根螺杆分别依次穿过所述外法兰上对应的螺栓孔、所述预埋外钢板上对应的螺栓孔、对应的螺旋套的内孔和所述预埋内钢环上对应的螺栓孔连接。

9.一种如权利要求1-5任一项所述的先张法预制混凝土支撑构件的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在钢结构工厂制作端头钢结构；

S2、在预制构件加工厂绑扎非预应力纵筋、预应力纵筋和螺旋箍筋，并将非预应力纵筋和螺旋箍筋点焊，形成钢筋笼；

S3、将端头钢结构运至预制构件加工厂，并将非预应力纵筋与端头钢结构的内法兰焊接，将预应力纵筋穿过端头钢结构的内法兰上的预应力筋张拉孔；

S4、将端头钢结构和钢筋笼组合成的结构整体放入预制管桩生产线，张拉预应力纵筋，并锚于内法兰；

S5、灌入高强混凝土，通过离心工艺成型，并采用高压蒸汽养护达到设计强度；

S6、拆模形成先张法预制混凝土支撑构件。

10.一种如权利要求6-8任一项所述的内支撑系统的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在工厂预制所述先张法预制混凝土支撑构件、预埋件和拆卸垫块，并运至施工现场；

S2、根据基坑宽度，将不同长度的先张法预制混凝土支撑构件通过螺栓逐节拼接，同时在至少其中两个相邻的先张法预制混凝土支撑构件之间安装拆卸垫块，组装成长度与基坑宽度匹配的装配式支撑；并在装配式支撑两端的端头钢结构上通过螺杆连接预埋件；

S3、在基坑内支撑位置，埋置支座；

S4、吊装拼装后的装配式支撑，安放在支座上，使装配式支撑两端的预埋件安放于将要浇筑的冠梁或腰梁的位置；

S5、浇筑冠梁或腰梁，使预埋件埋置于其中，且螺杆的端头位于冠梁或腰梁外；

S6、待冠梁或腰梁达到设计强度后，开挖装配式支撑下的基坑土方，收回支座；

S7、施工完毕后，首先拧开中间安装有拆卸垫块的两个先张法预制混凝土支撑构件上的螺栓，拆除拆卸垫块；

S8、逐节段拧开螺栓并回收先张法预制混凝土支撑构件。

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