CN113062328A - 装配式矩形钢管混凝土组合冠梁及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种装配式矩形钢管混凝土组合冠梁的施工方法，步骤为：(1)开挖土方至冠梁的施工标高，进行冠梁垫层的施工；(2)将两根限位件布置在支护墙的两侧，两根限位件沿第一轴线方向并行延伸；在两根限位件之间安装分割件，分割件的两端分别连接到一根限位件上，分割件将两根限位件之间的空间分割为固定腔；(3)在固定腔内浇注混凝土，形成混凝土限制块。本申请还公开了装配式矩形钢管混凝土组合冠梁。本申请中，限位件和分割件在完成地下结构的施工后，可以进行回收利用，与传统的钢筋混凝土冠梁相比，可以节约造价30‑60％，限位件和分割件可以回收利用，大幅度地减少拆除冠梁时，所产生的建筑垃圾，有利于环保施工。

Description

装配式矩形钢管混凝土组合冠梁及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种装配式矩形钢管混凝土组合冠梁及其施工方法。

背景技术

传统的排桩基坑支护方案一般在地表沿基坑围护墙的长度方向施工钢筋混凝土冠梁(或称为钢筋混凝土压顶梁)，以提高基坑围护墙的整体强度。目前，这种通过施工钢筋混凝土冠梁，将位于地表上方的墙体型钢连为一体的方式，虽然可以提高基坑围护墙的整体强度，但是钢筋砼冠梁截面通常较大，配筋较多且箍筋构造复杂，在基坑工程完成后需要破除钢筋砼冠梁，破除困难且产生大量的建筑垃圾。使得现有的钢筋混凝土冠梁存在造价高，施工周期长，拆除困难，并且无法回收利用等不足。

发明内容

为解决上述问题，本发明首先提出了一种装配式矩形钢管混凝土组合冠梁的施工方法，其包括如下步骤：

(1)开挖土方至冠梁的施工标高，进行冠梁垫层的施工；该冠梁即为装配式矩形钢管混凝土组合冠梁；

(2)将两根限位件布置在支护墙的两侧，该支护墙包括沿第一轴线方向间隔设置的若干根支护桩；两根限位件沿第一轴线方向并行延伸；

在两根限位件之间安装分割件，该分割件的两端分别连接到一根限位件上，分割件穿过相邻的两根支护桩之间的间隙；分割件将两根限位件之间的空间分割为固定腔；

(3)在固定腔内浇注混凝土，形成混凝土限制块，该混凝土限制块充满支护桩与固定腔的内壁之间的空间。

该施工方法是在完成部分或全部支护桩后进行，可以根据支护桩的具体位置对限位件和分割件进行适当的调整，以将设定数量的支护桩利用同一冠梁连接为一体。同时，先施工支护桩，后施工限位件和分割件，还可以避免对限位件和分割件的破坏。如果先施工限位件和分割件，后施工支护桩，然后在浇注混凝土形成混凝土限制块，则在施工支护桩时，施工设备和施工人员不可避免会对限位件和分割件造成移位以及破坏，影响施工质量和效率。

进一步，为提高施工效率，在固定腔内浇注混凝土时，同步进行内支撑或锚索的施工。

进一步，在步骤(3)之后还具有步骤(4)，该步骤(4)为：拆除限位件和分割件，进行回收，以节约施工成本。

具体地，支护桩为型钢支护桩，在完成地下结构的施工后，将该型钢支护桩拔出进行回收；采用震动拔桩机或静力拔桩机将型钢支护桩拔出；采用静力拔桩机进行拔桩时，至少以限位件和分割件两者之一为基座，将型钢支护桩拔出。采用静力拔桩机拔桩时，可以省去铺设垫板的费用，且还可以提高施工效率。

当拆除限位件和分割件较为困难时，可以对混凝土限制块进行部分拆除，只要能够将限位件和分割件拆离下来即可，无需将所有的混凝土限制块完全拆除，通常对混凝土限制块拆除量控制在10％以内。

其次，本申请还公开了一种装配式矩形钢管混凝土组合冠梁，其采用上述任何一项装配式矩形钢管混凝土组合冠梁的施工方法进行施工，该装配式矩形钢管混凝土组合冠梁包括沿第一轴线方向并行延伸的两根限位件、连接在该两根限位件之间的至少三根分割件，分割件将两根限位件之间的空间分割为固定腔，支护桩的顶端伸入到该固定腔内，并在固定腔内浇注有混凝土限制块，该混凝土限制块充满支护桩与固定腔的内壁之间的空间；该限位件和分割件均为钢件；该第一轴线沿水平方向延伸。

本申请中，采用均为钢件的限位件和分割件形成固定腔，然后利用混凝土将支护桩的桩顶和限位件以及分割件连接外一个整体，形成一个钢混结构，可以适用于各种支护桩，且连接牢固，整体性高。由于限位件和分割件可以预先制作，形成预制件，由此可以提前完成限位件和分割件的制作，预先运输到施工现场，在完成相应数量支护桩的施工后，即可进行限位件和分割件在设定位置的组装，并进行混凝土的浇注，其中的限位件和分割件还具有侧模功能，可以节约工期40％以上。

其中的限位件和分割件在完成地下结构的施工后，可以进行回收利用，与传统的钢筋混凝土冠梁相比，可以节约造价30-60％，由于其中的限位件和分割件可以回收利用，可以大幅度地减少拆除冠梁时，所产生的建筑垃圾，有利于环保施工。

进一步，该限位件包括第一矩形钢管，第一螺栓将分割件连接到该第一矩形钢管的内侧管壁上；在第一矩形钢管上沿竖直方向开设有第一连接孔，该第一连接孔至少贯穿第一矩形钢管的上侧壁；在第一轴线方向上，第一螺栓位于第一连接孔所在的区域内。第一矩形钢管的内侧管壁是在朝向固定腔内部方向的侧壁。

采用矩形钢管制作限位件可以有效地降低限位件的制作成本，且能够有效地保证组合冠梁的强度。该第一连接孔用于作为旋拧第一螺栓的工具的伸入口，还可以作为第一螺栓的安装孔。将第一螺栓经第一矩形钢管的内侧管壁连接到分割件上，可以避免第一螺栓横向穿过第一矩形钢管，将第一螺栓横向穿过第一矩形钢管时，在锁紧第一螺栓时，易于对第一矩形钢管造成挤压变形。

进一步，为对第一连接孔进行补强，在第一连接孔内紧密地插设有第二矩形钢管，该第二矩形钢管的长度方向沿竖直方向延伸，第一螺栓贯穿该第二矩形钢管的管壁后连接到分割件上。在完成施工后，可以将第一螺栓拆除，然后对第二矩形钢管进行回收。利用第二矩形钢管对第一矩形钢管由于开设第一连接孔所造成的强度下降进行补强，以保证第一矩形钢管的整体强度。

进一步，该分割件包括第三矩形钢管，该第三矩形钢管的长度方向沿第二轴线方向延伸，在第三矩形钢管的长度方向的两端的端面上均安装有封头板，第一螺栓经封头板将分割件连接到限位件上；该第二轴线沿水平方向延伸、且垂直于第一轴线方向。为便于对安装螺栓，在第三矩形钢管的两端的端部，沿竖直方向开设有第三操作孔，该第三操作孔至少贯穿第三矩形钢管的上侧壁。

利用矩形钢管制造分割件，可以有效地降低分割件的制作成本，且能够有效地保证组合冠梁的强度。

进一步，为了减少、甚至避免混凝土限制块粘结到限位件和分割件上，在固定腔的内壁上贴合有第一隔离膜。由于第一隔离膜的存在，在完成地下结构的施工后，可以方便地将限位件和分割件进行拆除，并进行回收利用，降低施工成本。

具体地，该支护桩为型钢支护桩或钢筋混凝土桩；当支护桩为型钢支护桩时，在型钢支护桩的顶部包裹有第二隔离膜，该第二隔离膜将混凝土限制块与型钢支护桩隔离；当支护桩为钢筋混凝土桩时，对钢筋混凝土桩的桩头进行破桩头施工。

采用型钢支护桩时，由于包裹有第二隔离膜，可以较为方便地将型钢支护桩拔出进行回收。而采用钢筋混凝土桩时，由于桩头的强度不足，需要首先对钢筋混凝土桩进行破桩头施工，以保证连接强度。

总体而言，本申请与传统的钢筋混凝土冠梁相比，具有施工工艺简单、节约混凝土用量、资源利用率高、产生建筑垃圾少，施工速度快、造价低等优势。施工过程机械化程度高，显著降低劳动强度，施工效率高，环境友好，具有显著的社会效益。

附图说明

图1是装配式矩形钢管混凝土组合冠梁的一实施例的结构示意图。

图2是图1中F部分的放大图。

图3是限位件的结构示意图。

图4是图3中的D部分的放大图。

图5是图3中的A向视图。

图6是分割件的结构示意图。

图7是图6中的B向视图。

图8是第二矩形钢管的结构示意图。

图9是图8中的C向视图。

图10是装配式矩形钢管混凝土组合冠梁的另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下首先对装配式矩形钢管混凝土组合冠梁进行说明。

请参阅图1，在图1中，箭头X表示第一轴线，箭头Y表示第二轴线，第一轴线与第二轴线均沿水平方向延伸，且相互垂直。

装配式矩形钢管混凝土组合冠梁，其包括沿第一轴线方向并行延伸的两根限位件10、连接在该两根限位件之间的若干根分割件20，分割件20将两根限位件10之间的空间分割为若干个固定腔90，支护桩41的顶端伸入到该固定腔90内，并在固定腔90内浇注有混凝土限制块42，该混凝土限制块42充满支护桩与固定腔的内壁91之间的空间。在图1中，为显示清楚，其中一个固定腔90内未填充混凝土限制块。本实施例中，支护桩41为H型钢支护桩。

请参阅图1-图5，本实施例中，每根限位件10包括若干根顺次连接在一起的第一矩形钢管11，相邻的两根第一矩形钢管沿第一轴线方向可拆卸地连接在一起，在图1中，示例性地显示了三根第一矩形钢管11。

在第一矩形钢管11上，沿竖直方向开设有第一连接孔12，该第一连接孔仅贯穿第一矩形钢管的上侧壁。在第一矩形钢管11的内侧立壁上开设有第一螺栓孔121。在第一轴线方向上，该第一螺栓孔121位于第一连接孔12所在的区域内，第一矩形钢管11的内侧立壁是指朝向另一根限位件的侧壁。

为便于将同一限位件的各第一矩形钢管沿第一轴线方向连接起来，在第一矩形钢管11的两端的端面上均焊接有连接端板15，并在连接端板15上开设有端板螺栓孔151。在第一矩形钢管11的两端的端部，沿竖直方向开设有第一操作孔13，该第一操作孔仅贯穿第一矩形钢管11的上侧壁。

相邻的两根第一矩形钢管11在进行连接时，端板螺栓152穿过两根第一矩形钢管的连接端板15上的端板螺栓孔151，将两块连接端板15连接在一起，从而将相邻的两根第一矩形钢管11连接起来。

为了增强两根第一矩形钢管11的连接强度，请同时参阅图2-图4，在第一矩形管的两端的侧壁上均开设有侧板孔131，在第一轴线方向上，侧板孔131开设在第一操作孔13所在的区域内。增强板14跨越相邻两根第一矩形钢管11的连接缝，增强螺栓141穿过增强板14和侧板孔131，将增强板14连接在两根第一矩形钢管11的侧壁上。

请参阅图6和图7，该分割件20采用第三矩形钢管21制作，该第三矩形钢管21的长度方向沿第二轴线方向延伸，在第三矩形钢管21的长度方向的两端的端面上均安装有封头板24，并在封头板24上开设有第三螺栓孔241。

在第三矩形钢管21的两端的端部，沿竖直方向开设有第三操作孔22，该第三操作孔仅贯穿第三矩形钢管21的上侧壁。可以理解，在另一实施例中，第三操作孔还可以同时贯穿第三矩形钢管21的下侧壁。

为提高第三矩形钢管的两端的强度，在第三矩形钢管的两端的侧面上均增设有第三加强板23，该第三加强板23焊接在第三矩形钢管的侧面上。

在第一连接孔内紧密地插设有第二矩形钢管30，请参阅图8和图9，该第二矩形钢管30的长度方向沿竖直方向延伸，使第二矩形管30的内腔32沿竖直方向延伸，在第二矩形管30的管壁31上开设有第二螺栓孔311，且第二螺栓孔311朝向固定腔90内部的方向。

第二螺栓孔311与所在第一连接孔12所对应的第一螺栓孔121同轴设置，且与一根第三矩形钢管21上的第三螺栓孔241同轴设置，使第一螺栓39能够同时穿过第二螺栓孔311、第一螺栓孔121和第三螺栓孔241三个螺栓孔，将分割件20和限位件10连接起来，在图1中，第一螺栓39采用一根黑色的粗线表示。即，在第一轴线方向上，第一螺栓位于第一连接孔所在的区域内。

第二矩形管30的内腔32以及第三操作孔22用于容纳扳手等工具。

第二矩形管是为了对第一连接孔12进行补强，当无需对第一连接孔12进行补强时，可以取消第二矩形管，此时，则可以将第一螺栓仅穿过第一螺栓孔121和第三螺栓孔241两个螺栓孔，将分割件20和限位件10连接起来，扳手等工具直接伸入到第一连接孔12内，对第一螺栓进行紧固。

第一连接孔12和第三操作孔22仅仅是为了便于对第一螺栓进行紧固，可以理解，当第一螺栓沿水平方向直接贯穿第一矩形管后、连接到第三矩形管上时，则可以取消第一连接孔。而且当第三螺栓孔241为螺纹孔时，还可以同时取消第三操作孔22。

当然，如果在第一矩形管和第三矩形管上下两侧分别采用连接板进行连接，则可以同时取消第一连接孔和第三操作孔。

在本实施例中，为了便于对限位件和分割件进行回收，在固定腔90的内壁91上贴合有第一隔离膜，在附图中，第一隔离膜未显示。固定腔的内壁91包括形成固定腔的第一矩形管和第三矩形管的朝向固定腔内部方向的侧面。

在本实施例中，支护桩为H型钢支护桩，为了避免混凝土限制块42粘结在H型钢支护桩上，不利于后续的拆除回收工作，在H型钢支护桩的顶部包裹有第二隔离膜，第二隔离膜将混凝土限制块与H型钢支护桩隔离，在附图中，第二隔离膜也未显示。第一隔离膜和第二隔离膜均采用PVC发泡膜。

以下对上述装配式矩形钢管混凝土组合冠梁的施工方法进行说明，在施工装配式矩形钢管混凝土组合冠梁前，首先需要将支护桩41在设定的位置完成下沉，并间隔设置，且使支护桩所形成的支护墙沿第一轴线方向延伸。然后按照如下步骤来施工装配式矩形钢管混凝土组合冠梁：

(1)开挖土方至冠梁的施工标高，进行冠梁垫层的施工。该冠梁即为配式矩形钢管混凝土组合冠梁。

(2)将两根限位件10布置在支护墙的两侧，两根限位件沿第一轴线方向并行延伸；

在两根限位件10之间安装分割件20，分割件20的两端分别连接到一根限位件上，分割件穿过相邻的两根支护桩41之间的间隙；分割件将两根限位件之间的空间分割为若干个固定腔90。

(3)在固定腔90内浇注混凝土，形成混凝土限制块42，该混凝土限制块42充满支护桩41与固定腔90的内壁91之间的空间。

在固定腔90内浇注混凝土时，同步进行内支撑100的施工。当设置有锚索时，锚索的施工也同步进行。

(4)进行基坑的土方开挖，并完成地下结构以及回填施工后，拆除限位件和分割件，进行回收。

由于本实施例中，支护桩为H型钢支护桩，需要将该H型钢支护桩拔出进行回收，采用静力拔桩机将型H钢支护桩拔出。在拔出H型钢支护桩时，静力拔桩机以限位件和分割件为基座，将H型钢支护桩拔出。可以理解，在其它实施例中，静力拔桩机还可以仅以限位件或分割件两者之一为基座，将H型钢支护桩拔出。

可以理解，在另一实施例中，还可以采用震动拔桩机将H型钢支护桩拔出。

在本实施例中，支护桩具体为H型钢支护桩，当然还可以采用钢板桩、钢管桩等型钢支护桩作为支护桩。

可以理解，还可以采用钢筋混凝土桩作为支护桩，请参阅图10，在该实施例中，支护桩具体为灌注桩51。为了使灌注桩与混凝土限制块能够很好地结合在一起，需要对灌注桩的桩头进行破桩头施工，同时将灌注桩顶部的不合格部分拆除掉。其余的施工与支护桩为H型钢支护桩时相同。

当拆除限位件和分割件较为困难时，可以对混凝土限制块进行部分拆除，只要能够将限位件和分割件拆离下来即可，无需将所有的混凝土限制块完全拆除，通常对混凝土限制块拆除量控制在10％以内。

Claims (10)

1.装配式矩形钢管混凝土组合冠梁的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)开挖土方至冠梁的施工标高，进行冠梁垫层的施工；

(2)将两根限位件布置在支护墙的两侧，该支护墙包括沿第一轴线方向间隔设置的若干根支护桩；两根限位件沿第一轴线方向并行延伸；

在两根限位件之间安装分割件，该分割件的两端分别连接到一根限位件上，分割件穿过相邻的两根支护桩之间的间隙；分割件将两根限位件之间的空间分割为固定腔；

(3)在固定腔内浇注混凝土，形成混凝土限制块，该混凝土限制块充满支护桩与固定腔的内壁之间的空间。

2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，

在固定腔内浇注混凝土时，同步进行内支撑或锚索的施工。

3.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，

在步骤(3)之后还具有步骤(4)，该步骤(4)为：拆除限位件和分割件，进行回收。

4.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，

支护桩为型钢支护桩，在完成地下结构的施工后，将该型钢支护桩拔出进行回收；

采用震动拔桩机或静力拔桩机将型钢支护桩拔出；采用静力拔桩机进行拔桩时，至少以限位件和分割件两者之一为基座，将型钢支护桩拔出。

5.装配式矩形钢管混凝土组合冠梁，其特征在于，

包括沿第一轴线方向并行延伸的两根限位件、连接在该两根限位件之间的至少三根分割件，分割件将两根限位件之间的空间分割为固定腔，支护桩的顶端伸入到该固定腔内，并在固定腔内浇注有混凝土限制块，该混凝土限制块充满支护桩与固定腔的内壁之间的空间：该限位件和分割件均为钢件；该第一轴线沿水平方向延伸。

6.根据权利要求1所述的装配式矩形钢管混凝土组合冠梁，其特征在于，

该限位件包括第一矩形钢管，第一螺栓将分割件连接到该第一矩形钢管的内侧管壁上；在第一矩形钢管上沿竖直方向开设有第一连接孔，该第一连接孔至少贯穿第一矩形钢管的上侧壁；

在第一轴线方向上，第一螺栓位于第一连接孔所在的区域内。

7.根据权利要求6所述的装配式矩形钢管混凝土组合冠梁，其特征在于，

在第一连接孔内紧密地插设有第二矩形钢管，该第二矩形钢管的长度方向沿竖直方向延伸，第一螺栓贯穿该第二矩形钢管的管壁后连接到分割件上。

8.根据权利要求5所述的装配式矩形钢管混凝土组合冠梁，其特征在于，

该分割件包括第三矩形钢管，该第三矩形钢管的长度方向沿第二轴线方向延伸，在第三矩形钢管的长度方向的两端的端面上均安装有封头板，第一螺栓经封头板将分割件连接到限位件上；该第二轴线沿水平方向延伸、且垂直于第一轴线方向。

9.根据权利要求5所述的装配式矩形钢管混凝土组合冠梁，其特征在于，

在固定腔的内壁上贴合有第一隔离膜。

10.根据权利要求5所述的装配式矩形钢管混凝土组合冠梁，其特征在于，

该支护桩为型钢支护桩或钢筋混凝土桩；

当支护桩为型钢支护桩时，在型钢支护桩的顶部包裹有第二隔离膜，该第二隔离膜将混凝土限制块与型钢支护桩隔离；

当支护桩为钢筋混凝土桩时，对钢筋混凝土桩的桩头进行破桩头施工。

Images