CN205188981U - 装配式基坑围护钢管混凝土支撑 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及基坑工程领域中的一种装配式基坑围护钢管混凝土支撑结构及其施工方法，本实用新型的钢管混凝土支撑结构包括围檩或圈梁(14)、钢管或钢管混凝土支撑、结点连接混凝土(9)与结点连接钢筋四部分，解决了混凝土支撑造价高、工期长的缺点，弥补了钢结构支撑刚度底、施工质量难以控制的缺陷，提供了一种高强度、高刚度、可施加预应力且能与混凝土支撑混合使用的具备广泛适用性的基坑支护内支撑结构，可回收再利用，安全度高，造价低，工期省，环保效益好。

Description

装配式基坑围护钢管混凝土支撑

技术领域

本发明涉及岩土工程领域中的基坑围护工程领域。

背景技术

现有技术，对于较深的基坑，一般采用排桩或地下连续墙作为围护结构，采用组合钢支撑或钢筋砼支撑体系作为水平承载结构，上述组合钢支撑包括组合钢管支撑与组合型钢支撑，其优点是可回收再利用，但是组合钢支撑结点强度低，且支撑体系的刚度低，变形较大。近期出现的鱼腹梁支护更是存在支撑刚度低的重大缺陷。现有组合钢支撑技术虽然可采用施加预应力的方法减小组合钢支撑体系的变形，但基坑支撑体系受力分布不均匀且随时间与周边一环境(如温度、周边加载、基坑挖土方式)变化而变化，施加的预应力可能会导致构件内力重分布，可导致支护内力增加，受力不均衡、不协调等新的潜在问题。因此组合钢支撑在深基坑支护中仍然受到很大的限制，对较深的基坑或重要性较高、形状较复杂的基坑，目前主要仍以钢筋混凝土支撑为主，且为行业内公认的较安全的支撑型式。但钢筋混凝土支撑造价高，施工时间长，需要养护期长，且拆除施工麻烦，拆除施工时间长，现场操作费工费力，不能通过施加预应力减小变形。拆除后的钢筋与混凝土均为废品，再利用价值极低。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种装配式基坑围护钢管混凝土支撑，该钢管混凝土支撑施工速度快，造价低，安全度高，适用基坑深度大，适用跨度大，可大幅度减少立柱与立柱桩的数量，刚度高，且可施加预应力，可回收再利用，可与钢筋混凝土支撑体系混合使用，适应性强。

该装配式基坑围护钢管混凝土支撑包括围檩或圈梁、钢管或钢管混凝土支撑、结点连接混凝土与结点连接钢筋四部分，其中围檩或圈梁为与基坑围护的挡土结构相连接的构件，钢管或钢管混凝土支撑为近似水平方向布设承担挡土结构传递的部分水土压力的结构，结点连接混凝土为在围檩或圈梁与钢管或钢管混凝土支撑、钢管或钢管混凝土支撑之间、钢管或钢管混凝土支撑与混凝土支撑之间连接处将相邻构件连接为共同受力体的混凝土结构，结点连接钢筋为位于结点连接混凝土内加强结点连接混凝土及邻近构件连接强度的钢筋。

在上述装配式基坑围护钢管混凝土支撑中，上述的结点连接钢筋包括钢管混凝土连接筋、U形插筋、V形加强腋筋三部分，钢管混凝土连接筋为与钢管或钢管混凝土支撑平行放置且与钢管或钢管混凝土支撑牢固连接的部分浇筑于结点连接混凝土内的钢筋，V形加强腋筋为位于相邻钢管或钢管混凝土支撑交叉处穿越或牢固连接于钢管或钢管混凝土支撑构件或其连接件的一边近似平行于钢管或钢管混凝土支撑，另一边近似垂直于相邻钢管或钢管混凝土支撑角平分线的浇筑于结点连接混凝土内的钢筋，U形插筋为形状近似子母“U”形的分布在上下表面且侧面覆盖V形加强腋筋的浇筑于结点连接混凝土内的钢筋。

在上述的装配式基坑围护钢管混凝土支撑中，上述的钢管混凝土支撑的端部设置开孔的法兰盘。

在上述的装配式基坑围护钢管混凝土支撑中，上述的结点连接钢筋可设置为每端具有双螺帽结构的可承担预应力的控制螺栓。

本发明的第二个目的是提供一种装配式基坑围护钢管混凝土支撑安装与拆除施工方法，该方法克服了钢管混凝土支撑重量大的施工难题，施工速度快，造价低。

该装配式基坑围护钢管混凝土支撑安装与拆除施工方法包括以下步骤：

a)将部分土方开挖至支撑底部位置；

b)将圈梁或围檩、预制的分段的钢管或钢管混凝土支撑运放至设计位置；

c)安装结点连接钢筋、钢筋混凝土替代段钢筋；

d)浇筑结点连接混凝土、钢筋混凝土替代段混凝土；

e)养护现浇的混凝土；

f)进入使用期；

g)在基坑回填或换撑完成后，切割或破碎结点连接混凝土；

h)回收钢管或钢管混凝土支撑。

在上述的装配式基坑围护钢管混凝土支撑安装与拆除施工方法中，在上述的步骤b)中，可采用吊车将预制的圈梁或围檩、预制的分段的钢管或钢管混凝土支撑运送至设计位置，也可以将其滚动运送至设计位置。

在上述的装配式基坑围护钢管混凝土支撑安装与拆除施工方法中，在上述的步骤c)中，可在钢筋安装过程中，对钢管或钢管混凝土支撑施加预应力。

在上述的装配式基坑围护钢管混凝土支撑安装与拆除施工方法中，在上述的步骤c)中，对于长度或形状不规则的部分支撑，可采用钢筋混凝土支撑作为替代段。

本发明的装配式基坑围护钢管混凝土支撑及其施工方法，实现了高强度高刚度的支撑体系的回收再利用，且可在安装施工时通过施加预应力减小围护的变形，相对于钢支撑，大幅度提高了支撑的刚度与强度，可与钢筋混凝土支撑混合使用，便于安装，施工质量可靠；相对于钢筋混凝土支撑，支撑跨度大，且可施加预应力减小围护变形，可回收再利用，减少了立柱的数量，大幅度提高施工速度，并大幅度节省了工程成本。

附图说明

图1为本发明的一个实施例所用的装配式基坑围护钢管混凝土支撑剖面示意图；

图2为本发明的一个实施例所用的装配式基坑围护钢管混凝土支撑端部截面示意图；

图3为本发明的一个实施例所用的装配式基坑围护钢管混凝土支撑在结点处施加预应力阶段示意图；

图4为本发明的一个实施例所用的装配式基坑围护钢管混凝土支撑在分段结点处螺栓连接示意图；

图5为本发明的一个实施例所用的装配式基坑围护钢管混凝土支撑在分段结点处钢筋混凝土连接示意图；

图6为本发明的一个实施例所用的装配式基坑围护钢管混凝土支撑与钢筋混凝土支撑连接结点构造示意图；

图7为本发明的一个实施例所用的装配式基坑围护钢管混凝土支撑K形连接结点配筋示意图；

图8为本发明的一个实施例所用的装配式基坑围护钢管混凝土支撑“十”字形连接结点配筋示意图；

图9为本发明的一个实施例所用的装配式基坑围护钢管混凝土支撑T形连接结点配筋示意图；

具体实施方式

作为本发明的如图1～图9所示的一个实施例，主要目的在于介绍本发明的一种装配式基坑围护钢管混凝土支撑的结构构造、工作原理与施工方法。该装配式基坑围护钢管混凝土支撑包括围檩或圈梁(14)、钢管或钢管混凝土支撑、结点连接混凝土(9)与结点连接钢筋四部分。其中围檩或圈梁(14)为与基坑围护的挡土结构相连接的构件，可以是钢结构、钢筋混凝土结构或钢管混凝土结构，其截面的形状可以是长方形、箱形、工字形或T形，也可以是圆形。钢管或钢管混凝土支撑为近似水平方向布设承担挡土结构传递的部分水土压力的结构，钢管或钢管混凝土支撑可以是钢管，也可以是钢管混凝土，其截面形状可以是圆形，长方形、箱形、工字形或T形，当为圆形时，可采用滚动的方式在基坑中运送，便于施工。如采用钢管混凝土支撑，则可达到强度高、刚度大、跨度大的目的。如采用钢管混凝土作为支撑，可采用如图1所示的结构构造。在图1中，钢管(1)的直径可在500mm～1200mm之间选择，钢管(1)的壁厚可在5mm～30mm之间选择。可在钢管(1)内灌注充填混凝土(2)，以提高其力学性能。可在钢管(1)的两端安装端板(3)与连接法兰盘(5)，并可采用加劲板(4)提高钢管(1)与端板(3)、连接法兰盘(5)之间的连接强度。为了便于安装，可在端板(3)与连接法兰盘(5)上设置连接孔(6)，连接孔(6)可以是螺纹孔，也可以是侧壁光滑的孔，如图2所示。结点连接混凝土(9)为在围檩或圈梁(14)与钢管或钢管混凝土支撑、支撑之间连接处将相邻构件连接为共同受力体的混凝土结构，如果支撑为钢管或钢管混凝土支撑与钢筋混凝土支撑的组合结构，则可参照图6的方式将两种材料的支撑连接为一整体。在图6中，连接螺栓(7)兼作钢筋混凝土支撑中的钢筋，可采在钢筋端部攻丝作为连接螺栓(7)。连接螺栓(7)与钢管混凝土支撑的端板(3)或连接法兰盘(5)之间的连接可采用如图6所示的双螺帽构造，即在如图6所示的连接孔(6)的上下位置均用螺帽固定，也可以将连接孔(6)制作为带牙的螺纹孔，将连接螺栓(7)与钢管混凝土支撑牢固连接。在图6中，可采用箍筋(10)将连接螺栓(7)侧向固定。结点连接钢筋为位于结点连接混凝土(9)内加强结点连接混凝土(9)及邻近构件连接强度的钢筋。在本实施例中，结点连接钢筋的种类与布设可参照图3～图9，在图3～图6中，连接螺栓(7)为结点连接钢筋的一种型式。在图7～图9中，结点连接钢筋包括钢管混凝土连接筋(13)、U形插筋(12)、V形加强腋筋(11)三部分，钢管混凝土连接筋(13)为与钢管或钢管混凝土支撑平行放置且与钢管或钢管混凝土支撑牢固连接的部分浇筑于结点连接混凝土(9)内的钢筋，V形加强腋筋(11)为位于相邻钢管或钢管混凝土支撑交叉处穿越钢管或钢管混凝土支撑构件或其连接件的一边近似平行于钢管或钢管混凝土支撑，另一边近似垂直于相邻钢管或钢管混凝土支撑角平分线的浇筑于结点连接混凝土(9)内的钢筋，U形插筋(12)为形状近似子母“U”形的布设在上下表面且侧面覆盖V形加强腋筋(11)的浇筑于结点连接混凝土(9)内的钢筋。钢管混凝土连接筋(13)的长度应满足锚固强度的要求；U形插筋(12)的底边长度应满足包裹V形加强腋筋(11)的要求，U形插筋(12)的两侧边的长度应满足锚固强度的要求，V形加强腋筋(11)的平行于钢管(1)方向的长度应满足锚固强度要求，垂直于相邻支撑夹角平分线方向的长度宜达到邻近钢管(1)。在本实施例中，还可以利用钢管混凝土强度高的特性，将钢管混凝土做成环形或拱形，并结合其他配件形成环形、拱形或筒形支撑结构。在本实施例的以下部分，结合图1～图5，介绍装配式基坑围护钢管混凝土支撑安装与拆除施工方法。该方法包括以下8个步骤。在第一步，将基坑范围内的部分土方开挖至支撑底部位置，可以全面开挖至该标高，也可以仅在支撑位置开槽开挖至支撑底标高。完成第一步，进入第二步。在本步骤中，将圈梁或围檩(14)、预制的分段的钢管或钢管混凝土支撑运放至设计位置。如场地允许，可采用吊车将预制的圈梁或围檩(14)、预制的分段的钢管或钢管混凝土支撑运送至设计位置。在本实施例中，装配式钢管混凝土支撑可以与现浇钢筋混凝土围檩、圈梁或支撑混合使用。对于预制构件，可采用吊车吊运。如基坑内场地不好，可在地表将预制好的装配式钢管混凝土支撑吊运至指定的位置，再利用挖机将其滚动运送至设计位置。如果是第一道支撑以下的第二道、第三道或第四道支撑，可利用第一道支撑或上一道支撑或立柱作为行吊梁支撑体，利用临时安装的行吊将支撑运送至设计位置。在本步骤中，可在立柱上预先焊接牛腿，以便于支撑的精确定位与安装。完成第二步，进入第三步。在本步骤中，安装结点连接钢筋、钢筋混凝土替代段钢筋，其中结点连接钢筋的安装与布设可参照前文及图3～图9进行。在本步骤中，可以在结点混凝土浇筑前，对装配式钢管混凝土支撑施加预应力。可采用如图3所示的方法，将千斤顶(8)置于结点间隙处，将预制的钢管混凝土支撑施加预应力，预应力施加完成后，用连接螺栓(7)将两段支撑固定，如图4所示。完成第三步，进入第四步。浇筑结点连接混凝土或钢筋混凝土替代段混凝土。在本步骤中，可采用早强混凝土以节约工期，也可采用微膨胀混凝土提高结点连接混凝土(9)与钢管(1)之间的连接强度，如图5所示。完成第四步，进入第五步。本步骤为混凝土养护期。养护完成后，完成第五步，进入第六步。本步骤主要为装配式钢管混凝土的使用期，包括基坑挖土、主体结构与换撑的施工、基坑回填等。完成第六步，进入第七步。在基坑回填或换撑完成后，切割或破碎结点连接混凝土(9)，采用切割或破碎结点连接混凝土(9)的方法可保持装配式钢管混凝土支撑的完整性，便于回收再利用。完成第七步，进入第八步，将钢管或钢管混凝土支撑回收再利用。可先采用叉车或托架将钢管或钢管混凝土支撑托住，在完成第七步后将支撑运至基坑边外运，也可将钢管混凝支撑滚动至基坑边外运。

本专利包括但不限于本领域内专业人士可替代使用的其他施工方法。

Claims (4)

1.一种装配式基坑围护钢管混凝土支撑，其特征是包括围檩或圈梁(14)、钢管或钢管混凝土支撑、结点连接混凝土(9)与结点连接钢筋四部分，其中围檩或圈梁(14)为与基坑围护的挡土结构相连接的构件，钢管或钢管混凝土支撑为近似水平方向布设承担挡土结构传递的部分水土压力的结构，结点连接混凝土(9)为在围檩或圈梁(14)与钢管或钢管混凝土支撑、钢管或钢管混凝土支撑之间、钢管或钢管混凝土支撑与混凝土支撑之间连接处将相邻构件连接为共同受力体的混凝土结构，结点连接钢筋为位于结点连接混凝土内加强结点连接混凝土及邻近构件连接强度的钢筋。

2.根据权利要求1所述的装配式基坑围护钢管混凝土支撑，其特征是上述的结点连接钢筋包括钢管混凝土连接筋(13)、U形插筋(12)、V形加强腋筋(11)三部分，钢管混凝土连接筋(13)为与钢管或钢管混凝土支撑平行放置且与钢管或钢管混凝土支撑牢固连接的部分浇筑于结点连接混凝土(9)内的钢筋，V形加强腋筋(11)为位于相邻钢管或钢管混凝土支撑交叉处穿越或牢固连接于钢管或钢管混凝土支撑构件或其连接件的一边近似平行于钢管或钢管混凝土支撑，另一边近似垂直于相邻钢管或钢管混凝土支撑角平分线的浇筑于结点连接混凝土(9)内的钢筋，U形插筋(12)为形状近似子母“U”形的分布在上下表面且侧面覆盖V形加强腋筋(11)的浇筑于结点连接混凝土(9)内的钢筋。

3.根据权利要求1所述的装配式基坑围护钢管混凝土支撑，其特征是上述的钢管混凝土支撑的端部设置开孔的法兰盘(3)。

4.根据权利要求1所述的装配式基坑围护钢管混凝土支撑，其特征是上述的结点连接钢筋可设置为每端具有双螺帽结构的可承担预应力的控制螺栓。