CN113006080B - 适用于单体构筑物深基坑围护的装配式弧形桁架装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于单体构筑物深基坑围护的装配式弧形桁架装置及施工方法，包括通过挂板搭接在基坑坑角处混凝土冠梁顶部的桁架结构，该桁架结构由若干层通过立杆可拆卸连接的桁架结构单元组成，每层桁架结构单元由若干通过水平直杆可拆卸连接的弧形环梁组成，且每层桁架结构单元外侧边缘可拆卸连接有与挂板连接的横向主梁和纵向主梁。本发明安全可靠、结构简易、安装及拆卸方便，能够进行回收再利用，有效解决了资源浪费的问题。

Description

适用于单体构筑物深基坑围护的装配式弧形桁架装置及施工 方法

技术领域

本发明涉及建筑工程中基坑施工技术领域，具体涉及一种适用于单体构筑物深基坑围护的装配式弧形桁架装置及施工方法。

背景技术

在单体构筑物基坑开挖过程中，一般的基坑深度达到10m-15m，由于基坑开挖深度较深，且在城市中的基坑周围分布有各种管线，对其变形控制较为严格，因为周围土体的自稳能力较差，在使用排桩支护甚至地下连续墙支护以后，为了更好地控制土体变形，需要在基坑内部施加内支撑，一般情况下会采用钢筋混凝土临时内支撑，即在整平场地和排桩施作完毕以后，需要在基坑内部的场地中绑扎钢筋及支模板，然后浇筑混凝土临时内支撑，等浇筑的混凝土强度达到要求后，再进行基坑开挖。

从目前的大多数的基坑施工情况来看，基坑开挖之前浇筑混凝土临时内支撑，在等基坑开挖完毕后对临时内支撑进行拆除，对其拆除时绝大多数情况下是采用“吊装+割除”的方式，拆下来的钢筋混凝土临时内支撑都会作为废弃物来进行处理，这与现在社会上提出的节约与绿色发展相违背。另外建筑基坑建设过程中基坑围护的施工投入费用在总工程费用中占比相对较多，单体构筑物施工完成后对其进行围护结构的拆除，势必会造成一定程度的资金浪费。

基于上述原因，研发出一种可拆卸且能够重复利用的一种适用于地下单体构筑物深基坑围护的装配式弧形桁架构件，在基坑开挖完毕后能够进行回收再利用，有效解决了资源浪费的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种适用于单体构筑物深基坑围护的装配式弧形桁架装置及施工方法。本发明安全可靠、结构简易、安装及拆卸方便，能够进行回收再利用，有效解决了资源浪费的问题。

为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：

本发明的第一方面，提供一种适用于单体构筑物深基坑围护的装配式弧形桁架装置，包括通过挂板搭接在基坑坑角处混凝土冠梁顶部的桁架结构，该桁架结构由若干层通过立杆可拆卸连接的桁架结构单元组成，每层桁架结构单元由若干通过水平直杆可拆卸连接的弧形环梁组成，且每层桁架结构单元外侧边缘可拆卸连接有与挂板连接的横向主梁和纵向主梁。

优选的是，所述挂板由两段截面均为L型的板件垂直相接而成；其中，每段板件的一水平翼缘坐落在基坑坑角处混凝土冠梁顶部，另一竖向翼缘的外侧与横向主梁和纵向主梁可拆卸连接；所述竖向翼缘的内侧固设有若干水平长度可调的千斤顶，以调控该竖向翼缘与冠梁侧壁之间的距离。

优选的是，所述立杆由若干竖立杆和斜立杆组成。

优选的是，所述弧形环梁由一节或多节工钢相接而成，多节工钢之间的接头处采用钢板和螺栓紧固连接。

优选的是，所述每层桁架结构单元外侧边缘与横向主梁和纵向主梁之间采用法兰和螺栓紧固连接。

优选的是，所述水平直杆与弧形环梁之间采用法兰和螺栓紧固连接。

优选的是，所述横向主梁和纵向主梁与挂板之间采用法兰和螺栓紧固连接。

本发明的第二方面，提供一种适用于单体构筑物深基坑围护的装配式弧形桁架装置的施工方法，所述施工方法包括如下步骤：

S1、基坑开挖建设，整平场地，建设基坑支护结构；

S2、将提前准备及预制好的构件运至基坑开挖场地，然后在开挖场地旁边将到场的构件进行组装成如权利要求1~7任一项所述的装配式弧形桁架装置，形成基坑坑角的内支撑系统；

S3、待内支撑系统组装完毕后，通过大型吊车将安装好的内支撑系统平稳吊装至基坑上部，并缓慢降落到冠梁上部，即利用冠梁来承担内支撑系统的部分重量；

S4、根据需要调节千斤顶，将内支撑系统坐落在冠梁上后，通过千斤顶所施加的压力，将整个内支撑系统与原有的混凝土冠梁紧密结合在一起，使整个支护体系整体受力，共同作用；

S5、基坑开挖完毕后且不再需要内支撑的支撑力时，逐步拆除内支撑即可。优选的是，步骤S2中内支撑系统的组装步骤如下：

（1）通过水平直杆将弧形环梁连接组装成多层桁架结构单元，并采用法兰和螺栓在每层桁架结构单元外侧边缘固设横向主梁和纵向主梁；

（2）自下往上通过竖立杆和斜立杆依次将多层桁架结构单元组装形成桁架结构，以此来组成一个完备的受力桁架体系；

（3）待整个桁架体系安装完毕后，在横向主梁与纵向主梁的侧边安装挂板；

（4）在挂板竖向翼缘内侧安装千斤顶。

优选的是，步骤S5中内支撑系统的拆除步骤如下：首先对千斤顶卸力，之后通过吊车将支撑系统吊走，最后在原地拆卸内支撑系统。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明的装配式弧形桁架装置具有结构简单、装配快捷以及支撑强度高等特点，能够很好的控制土体变形；同时，吊装方便，降低了工作人员的劳动强度；并且，该装置拆装后可以重复使用，降低了施工投入费用，有效解决了资源浪费的问题。

附图说明

图1是本发明的平面布置结构示意图；

图2是图1中1-1向剖面图；

图3是图1中2-2向剖面图；

图4是图1中3-3向剖面图；

图5是本发明的挂板和冠梁的搭接结构示意图；

图6是本发明的弧形环梁中多节工钢接头处的结构示意图；

图7是本发明的弧形环梁与立杆和直杆连接处的结构示意图；

图8为本发明的立杆和直杆以及法兰盘之间的结构示意图；

附图标记：1-弧形环梁；2-水平直杆；3-立杆；4-挂板；5-混凝土冠梁；6-千斤顶；7-钢板；8-螺栓；9-法兰；31-竖立杆；32-斜立杆。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

下面结合附图1~8和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

如图1至8所示，本实施例提供了一种适用于地下单体构筑物深基坑围护的装配式弧形桁架装置，该装置包括桁架结构、挂板4、千斤顶6、接头结构等，对基坑的坑角起到临时支撑的作用。

本实施例中，桁架结构由3层通过立杆3可拆卸连接的桁架结构单元组成，每层桁架结构单元由若干通过水平直杆2可拆卸连接的弧形环梁1组成。

本实施例中，弧形环梁1其材料选用I28工钢或H型钢，通过工厂加工使其带有一定的弧度，当弧形环梁1的长度较长时，可以通过钢板7和螺栓8相结合的方式将其连接在一起。

具体的，本实施例设置四种型号的弧形环梁1，如图1中所示的1号弧形环梁1、2号弧形环梁1、3号弧形环梁1、4号弧形环梁1。每一榀弧形环梁1之间安装时通过焊接在每一小节上端头上的钢板7连接，钢板7的大小应当比I28工钢或H型钢的截面外围整体大10cm，在钢板7上钻孔，然后两节钢板7通过螺栓8将接头连接起来，具体如图4所示。每榀环梁之间的水平净距为3m。

进一步地，1号弧梁的整体长度为29.05m，共分为3小节，每一小节的长度为9.68m；2号弧梁的整体长度为19.10m，共分为2小节，每一节的长度为9.55m，3号弧梁的整体长度为11.42m，整体共1节；4号弧梁的整体长度为5.65m，共1节。

本实施例中，各榀弧形环梁1之间的连接采用水平直杆2（厚壁圆管，其壁厚大于等于10mm），水平直杆2可以根据其长度不同分为5种型号（按照其长度从大到小的顺序将其编为1号-5号），其中1号的长度为6.2m；2号的长度为5.9m；3号的长度为5.1m；4号的长度3.7m；5号的长度为2.8m。水平直杆2与弧形环梁1之间的连接采用法兰9+螺栓8形式，如图7和8所示。

除上述弧形环梁1与直杆以外，在整个平面桁架系统的外侧边缘还包括横向主梁和纵向主梁（图中未示出），横向主梁和纵向主梁分别与弧形环梁1、直杆进行连接，具体连接采用法兰9+螺栓8形式。

第一层（底层）平面桁架系统安装完毕后，紧接着在底层桁架上部通过多方向接头安装竖立杆31和斜立杆32，竖立杆31和斜立杆32同样采用厚壁圆杆，其端头与法兰9盘焊接，然后通过螺栓8连接。

当立杆3连接完毕后，进行中层平面桁架之间的连接，其连接方式与底层平面桁架的连接相同。

根据上述顺序一致，然后再次安装竖立杆31和斜立杆32，完毕后安装上层平面桁架系统。待整个桁架系统施工完毕后，在纵向主梁与横向主梁的侧边安装L型挂板4，如图5所示。挂板4即在工厂加工好的角度为90度的钢板7，在挂板4的内侧安装数个千斤顶6，千斤顶6与挂板4之间采用焊接的方式进行牢固连接。

待整个系统安装完毕且通过对内支撑系统的验收后，通过吊车将整个系统吊装到基坑坑角上部，然后缓慢的下沉，使得挂板4的水平翼缘坐落在基坑上部的混凝土冠梁5上。

该使用方法包括以下步骤：

第一步：基坑开挖建设，整平场地，建设基坑支护结构（包括浇筑钻孔灌注桩和混凝土冠梁5）。

第二步：内支撑安装，将提前加工及预制好的构件运至基坑开挖场地，然后在开挖场地旁边将到场的构件进行组装，步骤如下：⑴安装下层桁架结构单元，具体如图1所示；⑵在已经安装好的下层桁架结构单元上安装竖立杆31和斜立杆32，具体如图2-4所示；⑶在立杆3上部安装上层桁架结构单元（每层桁架结构单元的布置形式均如图1所示），以此来组成一个完备的受力桁架体系，组装完毕后的桁架体系剖面图如图2-4所示；⑷在桁架体系上安装挂板4，具体如图5所示，挂板4外侧与桁架之间采用法兰9螺栓8连接；⑸挂板4内侧安装千斤顶6。

第三步：内支撑结构体系吊装工作，在内支撑组合完毕后，通过大型吊车将安装好的支撑体系平稳吊装至基坑上部，并缓慢降落到冠梁上部，即利用冠梁来承担支撑系统的部分重量。

第四步：根据需要调节千斤顶6，将内支撑系统坐落在冠梁上后，通过千斤顶6所施加的压力，将整个内支撑系统与原有的混凝土冠梁5紧密结合在一起，使整个支护体系整体受力，共同作用。

第五步：内支撑系统的拆除，基坑开挖完毕后且不再需要内支撑的支撑力时，就需要拆除内支撑，主要步骤如下：⑴对千斤顶6卸力；⑵吊车将支撑系统吊走；⑶原地拆卸内支撑系统。

依据本发明的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本发明的适用于单体构筑物深基坑围护的装配式弧形桁架装置，并且能够产生本发明所记载的积极效果。

如无特殊说明，本发明中，若有术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系是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，而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，因此本发明中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，本发明中，若有术语“设置”、“相连”及“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发明中的具体含义。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.适用于单体构筑物深基坑围护的装配式弧形桁架装置，其特征在于：包括通过挂板（4）搭接在基坑坑角处混凝土冠梁（5）顶部的桁架结构，该桁架结构由若干层通过立杆（3）可拆卸连接的桁架结构单元组成，每层桁架结构单元由若干通过水平直杆（2）可拆卸连接的弧形环梁（1）组成，且每层桁架结构单元外侧边缘可拆卸连接有与挂板（4）连接的横向主梁和纵向主梁；

所述挂板（4）由两段截面均为L型的板件垂直相接而成；其中，每段板件的一水平翼缘坐落在基坑坑角处混凝土冠梁（5）顶部，另一竖向翼缘的外侧与横向主梁和纵向主梁可拆卸连接；所述竖向翼缘的内侧固设有若干水平长度可调的千斤顶（6），以调控该竖向翼缘与冠梁侧壁之间的距离。

2.根据权利要求1所述的适用于单体构筑物深基坑围护的装配式弧形桁架装置，其特征在于：所述立杆（3）由若干竖立杆（31）和斜立杆（32）组成。

3.根据权利要求1所述的适用于单体构筑物深基坑围护的装配式弧形桁架装置，其特征在于：所述弧形环梁（1）由一节或多节工钢相接而成，多节工钢之间的接头处采用钢板（7）和螺栓（8）紧固连接。

4.根据权利要求1所述的适用于单体构筑物深基坑围护的装配式弧形桁架装置，其特征在于：所述每层桁架结构单元外侧边缘与横向主梁和纵向主梁之间采用法兰（9）和螺栓（8）紧固连接。

5.根据权利要求1所述的适用于单体构筑物深基坑围护的装配式弧形桁架装置，其特征在于：所述水平直杆（2）与弧形环梁（1）之间采用法兰（9）和螺栓（8）紧固连接。

6.根据权利要求1所述的适用于单体构筑物深基坑围护的装配式弧形桁架装置，其特征在于：所述横向主梁和纵向主梁与挂板（4）之间采用法兰（9）和螺栓（8）紧固连接。

7.适用于单体构筑物深基坑围护的装配式弧形桁架装置的施工方法，其特征在于，所述施工方法包括如下步骤：

S1、基坑开挖建设，整平场地，建设基坑支护结构；

S2、将提前准备及预制好的构件运至基坑开挖场地，然后在开挖场地旁边将到场的构件进行组装成如权利要求1~6任一项所述的装配式弧形桁架装置，形成基坑坑角的内支撑系统；

S3、待内支撑系统组装完毕后，通过大型吊车将安装好的内支撑系统平稳吊装至基坑上部，并缓慢降落到冠梁上部，即利用冠梁来承担内支撑系统的部分重量；

S4、根据需要调节千斤顶（6），将内支撑系统坐落在冠梁上后，通过千斤顶（6）所施加的压力，将整个内支撑系统与原有的混凝土冠梁（5）紧密结合在一起，使整个支护体系整体受力，共同作用；

S5、基坑开挖完毕后且不再需要内支撑的支撑力时，逐步拆除内支撑即可。

8.根据权利要求7所述的适用于单体构筑物深基坑围护的装配式弧形桁架装置的施工方法，其特征在于，步骤S2中内支撑系统的组装步骤如下：

（1）通过水平直杆（2）将弧形环梁（1）连接组装成多层桁架结构单元，并采用法兰（9）和螺栓（8）在每层桁架结构单元外侧边缘固设横向主梁和纵向主梁；

（2）自下往上通过竖立杆（31）和斜立杆（32）依次将多层桁架结构单元组装形成桁架结构，以此来组成一个完备的受力桁架体系；

（3）待整个桁架体系安装完毕后，在横向主梁与纵向主梁的侧边安装挂板（4）；

（4）在挂板（4）竖向翼缘内侧安装千斤顶（6）。

9.根据权利要求7所述的适用于单体构筑物深基坑围护的装配式弧形桁架装置的施工方法，其特征在于，步骤S5中内支撑系统的拆除步骤如下：首先对千斤顶（6）卸力，之后通过吊车将支撑系统吊走，最后在原地拆卸内支撑系统。

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