CN114658002B - 一种外置预应力钢支撑支护系统及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种外置预应力钢支撑支护系统，包括设置在基坑四周的冠梁，在基坑的四个角上设置有灌注桩，以四个灌注桩作为拱脚，在冠梁外侧安装有拱形钢梁，在冠梁内侧设置有钢围檩。本发明还公开了外置预应力钢支撑支护系统的施工方法。本发明支撑结构采用预应力钢支撑，可实现结构的预拼装、模块化作业，自重轻、施工周期短、经济效益显著；改变了传统基坑支撑结构的布置模式，将支撑系统布置在基坑外侧，极大的提高了基坑出土效率、为地下结构的施工创造了有利条件；支撑结构设计成拱形结构，将荷载传递至两端，充分发挥了拱形结构的受力优点。

Description

一种外置预应力钢支撑支护系统及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种深基坑支护结构，具体涉及一种外置预应力钢支撑支护系统及其施工方法，属于工程施工技术领域。

背景技术

随着城市地下空间的开发利用，深基坑支护结构形式呈现多样化。内支撑的设置在一定程度上影响了基坑的开挖和下部结构的施工。且传统的混凝土支撑面临着造价高、不可回收、施工周期长等诸多弊端。外置式的支护结构目前仅限于锚杆支护，且锚杆的设置对地质条件、周边建筑结构、场地的限制较多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种施工周期短、成本低、能有效补偿结构变形的外置预应力钢支撑支护系统。

本发明具体是这样实现的：

一种外置预应力钢支撑支护系统，包括设置在基坑四周的冠梁，在基坑的四个角上设置有灌注桩，以四个灌注桩作为拱脚，在冠梁外侧安装有拱形钢梁，在冠梁内侧设置有钢围檩。

更进一步的方案是：

在拱形钢梁中穿有第二钢绞线，在一段拱形钢梁中的第二钢绞线，分别通过该拱形钢梁两端拱脚的灌注桩上的张拉端固定。

更进一步的方案是：

在冠梁浇筑时，在冠梁内侧预埋有角钢托架和第二预埋螺栓，角钢托架用于支承钢围檩，第二预埋螺栓用于固定钢围檩。

更进一步的方案是：

在冠梁中预埋有钢套管，钢套管中穿有第一钢绞线，第一钢绞线在冠梁内侧设置有预应力张拉端，第一钢绞线在拱形钢梁外侧与预应力锚固端相连。

更进一步的方案是：

在冠梁浇筑时，在冠梁外侧预埋有第一预埋螺栓，设置在冠梁外侧的三角件通过第一预埋螺栓与冠梁紧密贴合。

更进一步的方案是：

所述三角件的两侧安装有两根腹梁，腹梁一端与三角件连接，另一端与拱形钢梁连接。

更进一步的方案是：

所述拱形钢梁为分节拼装，通过每一节端板处的高强螺栓连接。

更进一步的方案是：

所述拱形钢梁通过H型钢拼装焊接和螺栓连接而成，上下端面用钢板间断等距封闭，与H型钢焊接成整体，上下面对称布置。

更进一步的方案是：

在拱形钢梁和钢套管中，还设置有备用钢绞线。

本发明还提供了一种外置预应力钢支撑支护系统的施工方法，包括：

1)先施工钻孔灌注桩，在基坑四个角点对角线方向增设灌注桩，作为拱形结构的拱脚，角点区域冠梁钢筋进行加强；

2)在浇筑冠梁时，预埋角钢托架和高强螺杆；钢托架用来支承钢围檩，作为平台和定位装置；第一预埋螺栓用来固定三角件，第二预埋螺栓用来固定钢围檩；冠梁中预埋钢套管，作为钢绞线的通道；

基坑角点设置混凝土连接端，连接端与冠梁厚度保持一致，连接端为混凝土结构，第三预埋螺栓用来连接拱形钢梁和连接端；

3)冠梁强度达到设计值后，安装钢围檩，紧固第一预埋螺栓和第二预埋螺栓，确保钢围檩与混凝土冠梁形成一体，确保三角件在受到腹梁的荷载时不出现移位；

4)对拱形钢梁区域进行地表硬化处理并收平，硬化厚度不小于20cm，确保钢梁不会出现沉降变形；

5)安装拱形钢梁，钢梁分节拼装，通过端板处的高强螺栓连接。拱形钢梁通过H型钢拼装焊接和螺栓连接而成。上下端面用钢板间断等距封闭，与H型钢焊接成整体，上下面对称布置；

6)钢梁拼装区域设置加载区，后期作为千斤顶加载作业区。拱形钢梁安装完成后，连接螺栓与紧固。安装三角件，并紧固螺栓确保与冠梁密贴；

7)安装腹梁，腹梁设置加载区，腹梁采用高强螺栓进行拼装，先进行预拼装；

8)在拱形钢梁中有序的穿第二钢绞线并进行排序，两端均为张拉端。在钢套管中穿第一钢绞线，拱形钢梁一端为锚固端，冠梁一段为张拉端；

9)先在拱形钢梁加载区进行千斤顶加载，两侧对称加载，确保拱形钢梁两端与混凝土连接端之间密贴。加载区两侧的拱形钢梁采用钢板进行嵌固，并用螺栓连接；

10)对腹梁加载区进行加载，确保腹梁与三角件进行密贴，加载区两侧的腹梁采用钢板进行嵌固，并用螺栓连接；

11)先分级张拉拱形钢梁中的第二钢绞线，对称张拉至设计值，再分级张拉第一钢绞线至设计值。在拱形钢梁和套管中对称预留备用钢绞线；

12)在跨中变形值较大时，通过张拉备用钢绞线限制跨中变形。

与现有技术相比，本申请至少存在如下突出的技术效果：

1.支撑结构采用预应力钢支撑，可实现结构的预拼装、模块化作业，自重轻、施工周期短、经济效益显著；

2.预应力钢支撑为柔性结构，可预留钢绞线实现二次张拉，在结构变形较大时可进行补偿；

3.改变了传统基坑支撑结构的布置模式，将支撑系统布置在基坑外侧，极大的提高了基坑出土效率、为地下结构的施工创造了有利条件；

4.支撑结构设计成拱形结构，将荷载传递至两端，充分发挥了拱形结构的受力优点；

5.在支护结构跨中设置钢绞线，通过张拉钢绞线将跨中荷载传递至拱形结构，使得结构变形小。

附图说明

图1为本发明一个实施例的外置预应力钢支撑支护系统整体结构示意图；

图2为本发明一个实施例的外置预应力钢支撑支护系统部分结构示意图；

图3为本发明一个实施例的钢围檩安装结构示意图；

图4为本发明一个实施例的钢套管和拱形钢梁连接处剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例一

如附图1-4所示，一种外置预应力钢支撑支护系统，包括设置在基坑四周的冠梁1，在基坑的四个角上设置有灌注桩2，以四个灌注桩作为拱脚，在冠梁外侧安装有拱形钢梁3，在冠梁内侧设置有钢围檩4。在拱形钢梁中穿有第二钢绞线5，在一段拱形钢梁中的第二钢绞线5，分别通过该拱形钢梁两端拱脚的灌注桩上的张拉端6固定。在冠梁浇筑时，在冠梁内侧预埋有角钢托架7和第二预埋螺栓8，角钢托架用于支承钢围檩，第二预埋螺栓用于固定钢围檩。在冠梁中预埋有钢套管9，钢套管中穿有第一钢绞线10，第一钢绞线在冠梁内侧设置有预应力张拉端11，预应力张拉端11上设置有锚板24，第一钢绞线在拱形钢梁外侧与预应力锚固端12相连。在冠梁浇筑时，在冠梁外侧预埋有第一预埋螺栓13，设置在冠梁外侧的三角件14通过第一预埋螺栓与冠梁紧密贴合。所述三角件的两侧安装有两根腹梁15，腹梁一端与三角件连接，另一端与拱形钢梁连接。所述拱形钢梁为分节拼装，通过每一节端板处的高强螺栓16将连接件19连接。所述拱形钢梁通过H型钢拼装焊接和穿过螺栓孔22的螺栓21连接而成，上下端面用钢板23间断等距封闭，与H型钢焊接成整体，上下面对称布置。在拱形钢梁和钢套管中，还设置有备用钢绞线。

实施例二

本实施例提供了一种外置预应力钢支撑支护系统的施工方法，包括：

1)先施工钻孔灌注桩，在基坑四个角点对角线方向增设灌注桩，作为拱形结构的拱脚，角点区域冠梁钢筋进行加强；

2)在浇筑冠梁时，预埋角钢托架和高强螺杆；钢托架用来支承钢围檩，作为平台和定位装置；第一预埋螺栓用来固定三角件，第二预埋螺栓用来固定钢围檩；冠梁中预埋钢套管，作为钢绞线的通道；

基坑角点设置混凝土连接端17，连接端与冠梁厚度保持一致，连接端为混凝土结构，第三预埋螺栓18用来连接拱形钢梁和连接端；

3)冠梁强度达到设计值后，安装钢围檩，紧固第一预埋螺栓和第二预埋螺栓，确保钢围檩与混凝土冠梁形成一体，确保三角件在受到腹梁的荷载时不出现移位；

4)对拱形钢梁区域进行地表硬化处理并收平，硬化厚度不小于20cm，确保钢梁不会出现沉降变形；

5)安装拱形钢梁，钢梁分节拼装，通过端板处的高强螺栓连接。拱形钢梁通过H型钢拼装焊接和螺栓连接而成。上下端面用钢板间断等距封闭，与H型钢焊接成整体，上下面对称布置；

6)钢梁拼装区域设置加载区20，后期作为千斤顶加载作业区。拱形钢梁安装完成后，连接螺栓与紧固。安装三角件，并紧固螺栓确保与冠梁密贴；

7)安装腹梁，腹梁设置加载区，腹梁采用高强螺栓进行拼装，先进行预拼装；

8)在拱形钢梁中有序的穿第二钢绞线并进行排序，两端均为张拉端。在钢套管中穿第一钢绞线，拱形钢梁一端为锚固端，冠梁一段为张拉端；

9)先在拱形钢梁加载区进行千斤顶加载，两侧对称加载，确保拱形钢梁两端与混凝土连接端之间密贴。加载区两侧的拱形钢梁采用钢板进行嵌固，并用螺栓连接；

10)对腹梁加载区进行加载，确保腹梁与三角件进行密贴，加载区两侧的腹梁采用钢板进行嵌固，并用螺栓连接；

11)先分级张拉拱形钢梁中的第二钢绞线，对称张拉至设计值，再分级张拉第一钢绞线至设计值。在拱形钢梁和套管中对称预留备用钢绞线；

12)在跨中变形值较大时，通过张拉备用钢绞线限制跨中变形。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (1)

1.一种外置预应力钢支撑支护系统的施工方法，其特征在于：

所述外置预应力钢支撑支护系统包括设置在基坑四周的冠梁，在基坑的四个角上设置有灌注桩，以四个灌注桩作为拱脚，在冠梁外侧安装有拱形钢梁，在冠梁内侧设置有钢围檩；

所述拱形钢梁为分节拼装，通过每一节端板处的高强螺栓连接；

所述拱形钢梁通过H型钢拼装焊接和螺栓连接而成，上下端面用钢板间断等距封闭，与H型钢焊接成整体，上下面对称布置；

在拱形钢梁中穿有第二钢绞线，在一段拱形钢梁中的第二钢绞线，分别通过该拱形钢梁两端拱脚的灌注桩上的张拉端固定；

在冠梁浇筑时，在冠梁内侧预埋有角钢托架和第二预埋螺栓，角钢托架用于支承钢围檩，第二预埋螺栓用于固定钢围檩；在冠梁外侧预埋有第一预埋螺栓，设置在冠梁外侧的三角件通过第一预埋螺栓与冠梁紧密贴合；三角件的两侧安装有两根腹梁，腹梁一端与三角件连接，另一端与拱形钢梁连接；

在冠梁中预埋有钢套管，钢套管中穿有第一钢绞线，第一钢绞线在冠梁内侧设置有预应力张拉端，第一钢绞线在拱形钢梁外侧与预应力锚固端相连；在拱形钢梁和钢套管中，还设置有备用钢绞线；

所述施工方法包括：

1)先施工钻孔灌注桩，在基坑四个角点对角线方向增设灌注桩，作为拱形结构的拱脚，角点区域冠梁钢筋进行加强；

2)在浇筑冠梁时，预埋角钢托架和高强螺杆；钢托架用来支承钢围檩，作为平台和定位装置；第一预埋螺栓用来固定三角件，第二预埋螺栓用来固定钢围檩；冠梁中预埋钢套管，作为钢绞线的通道；

基坑角点设置混凝土连接端，连接端与冠梁厚度保持一致，连接端为混凝土结构，第三预埋螺栓用来连接拱形钢梁和连接端；

3)冠梁强度达到设计值后，安装钢围檩，紧固第一预埋螺栓和第二预埋螺栓，确保钢围檩与混凝土冠梁形成一体，确保三角件在受到腹梁的荷载时不出现移位；

4)对拱形钢梁区域进行地表硬化处理并收平，硬化厚度不小于20cm，确保钢梁不会出现沉降变形；

5)安装拱形钢梁，钢梁分节拼装，通过端板处的高强螺栓连接；拱形钢梁通过H型钢拼装焊接和螺栓连接而成；上下端面用钢板间断等距封闭，与H型钢焊接成整体，上下面对称布置；

6)钢梁拼装区域设置加载区，后期作为千斤顶加载作业区；拱形钢梁安装完成后，连接螺栓与紧固；安装三角件，并紧固螺栓确保与冠梁密贴；

7)安装腹梁，腹梁设置加载区，腹梁采用高强螺栓进行拼装，先进行预拼装；

8)在拱形钢梁中有序的穿第二钢绞线并进行排序，两端均为张拉端；在钢套管中穿第一钢绞线，拱形钢梁一端为锚固端，冠梁一段为张拉端；

9)先在拱形钢梁加载区进行千斤顶加载，两侧对称加载，确保拱形钢梁两端与混凝土连接端之间密贴；加载区两侧的拱形钢梁采用钢板进行嵌固，并用螺栓连接；

10)对腹梁加载区进行加载，确保腹梁与三角件进行密贴，加载区两侧的腹梁采用钢板进行嵌固，并用螺栓连接；

11)先分级张拉拱形钢梁中的第二钢绞线，对称张拉至设计值，再分级张拉第一钢绞线至设计值；在拱形钢梁和套管中对称预留备用钢绞线；

12)在跨中变形值较大时，通过张拉备用钢绞线限制跨中变形。