CN110424411A - 一种不规则基坑装配式钢支撑装置及其施工应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不规则基坑装配式钢支撑装置及其施工应用方法，所述的不规则基坑是指基坑边线呈不规则多边形状；所述钢筋混凝土框架结构采用钢筋混凝土纵横十字梁和钢筋混凝土板，形成封闭式刚度较大的支撑结构；所述不规则基坑通过钢筋混凝土梁板框架结构围封成矩形规则基坑；所述装配式钢支撑采用H型钢或钢管；所述钢支撑形成的规则基坑内布置成钢角撑和钢对撑；所述钢对撑通过H型钢横向联系杆连接成整体钢支撑结构；所述钢角撑通过H型钢斜向联系杆连接成整体钢支撑；所述钢支撑竖向设置钢立柱；所述钢支撑通过钢三角网格件与支护桩冠梁或围檩连接在一起。本发明实施例的整个工程工期短，施工场地宽敞，材料运输与堆放方便，更好地保证了施工效率和安全，同时达到节约造价的目的。

Description

一种不规则基坑装配式钢支撑装置及其施工应用方法

技术领域

本发明涉及地下空间开发中场地基坑存在不规则区域的基坑支护工程领域，具体为一种应用于地下空间开挖不规则基坑支护工程的装配式钢支撑装置及其施工应用方法。

背景技术

随着城市建设的发展，市区内可用土地越来越少，施工场地条件亦越来越差。地下空间的发开，需要在形状复杂，极不规则的场地中进行，因此存在不规则基坑开挖的问题。不规则基坑受力复杂，内支撑设置困难，特别是装配式钢支撑的应用，受到限制，因为钢支撑受力要求对撑、平衡和受力水平简单。因此，需要一种在不规则基坑中设置装配式钢支撑的方法解决上述问题。

公开号为 CN101666095A的专利文献公开了一种不规则基坑施工方法，其特征是内支撑采用围梁支顶在拱形梁的方式，在不规则基坑内部设置拱形梁，拱形梁设置十字梁加强横向刚度。该发明结构形式简洁，受力路径明确，工程造价低，施工方便，且支护结构变形小。但仍存在如下缺点：（1）本发明内支撑采全部采用混凝土梁，对于大面积深基坑，混凝土大面积混凝土内支撑施工速度慢，且养护时间长，致使工程工期太长；（2）基坑内采取大面积混凝土内支撑，后期拆除困难，同时会造成扬尘污染和大量混凝土废弃物，污染环境。（3）内支撑无法重复利用，不经济。

公开号为CN104790408A的专利文献公开一种不规则基坑施工方法，其特征是基坑压顶梁采用双拼槽钢，支护桩采取三轴搅拌桩内插型钢方式，基坑外侧设置锚杆，锚杆***基坑边缘地基土长度为14~20m，该方法避免了基坑内部设置内支撑。但仍存如下缺点：（1）本发明采用锚杆挡土的形式，势必使得锚杆超越用地红线，给坑外地基留下不可拔出的障碍，严重影响后续工程的建设；（2）对于淤泥和淤泥质等软弱土体，采用锚杆支护，因锚杆侧阻力太小，导致基坑变形过大，影响基坑环境的安全。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种将不规则基坑进行规则化处理，使得整个工程工期短，施工场地宽敞，材料运输与堆放方便，更好地保证了施工效率和安全，同时达到节约造价的目的的一种不规则基坑装配式钢支撑装置及其施工应用方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种不规则基坑装配式钢支撑装置，包括用于和采用钢筋混凝土框架结构处理的不规则区域处理结构，以及设置在不规则区域处理结构内的基坑装配式钢支撑；

所述的不规则区域处理结构为钢筋混凝土框架结构，所述钢筋混凝土框架结构采用钢筋混凝土纵横十字梁和钢筋混凝土板2，形成封闭式刚度较大的支撑结构；所述的钢筋混凝土纵横十字梁包括钢筋混凝土梁板框架1，以及钢筋混凝土梁板框架1进行连接固定形成的结构将不规则基坑则围封成矩形规则基坑；

所述的基坑装配式钢支撑包括装配式钢对撑结构和装配式钢角撑结构；

所述的配式钢对撑结构，设置在基坑中间位置，包括钢立柱8，与钢立柱8连接的装配式钢对撑联系杆4，所述的装配式钢对撑联系杆4与装配式钢对撑固定；

所述装配式钢对撑联系杆4为H型钢或钢管；

所述的装配式钢角撑结构设置在基坑的四个角落，包括钢立柱，与钢立柱连接固定的装配式钢角撑H型钢横向联系杆6，以及与装配式钢角撑H型钢横向联系杆6连接固定的装配式钢角撑5；所述的装配式钢角撑5的两端设置有钢三角网格件7；所述的钢三角网格件7由多个正三角形网格701组成；钢支撑通过钢三角网格件与支护桩冠梁或围檩连接在一起；

所述的钢立柱8为采用4根L140或者L160等边角钢802外加钢缀板801焊接而成的方形格构柱，底部设置有立柱桩803；

所述的装配式钢对撑联系杆4的下端设置箱型托起箱401，通过高强螺栓连接；所述的箱型托起箱401的一侧与钢立柱采用焊接的同时，采用不少于4根高强螺栓连接；

所述的一种不规则基坑装配式钢支撑装置的应用施工方法，包括以下步骤：

第一步：根据基坑工程的边线进行区段划分，确定每一段支护桩和止水桩的形式，接着进行支护桩和止水桩的施工；

第二步：待支护桩和止水桩施工完毕，根据基坑不规则区域面积的大小设置钢筋混凝土框架梁1的位置和跨度，并根据后期栈桥堆载的要求设置钢筋混凝土板2；

第三步：待钢筋混凝土框架梁位置确定后，施工钢立柱8和立柱桩803，其中立柱桩采用钻孔灌注桩，桩长根据荷载确定，钢立柱采用4根L140或者L160等边角钢802外加钢缀板801焊接而成的方形格构柱；

第四步：待钢立柱施工完毕，根据设计要求，进行装配式钢支撑施工；首先进行装配式钢对撑联系杆4的施工；钢对撑H型钢横向联系杆下端设置箱型托起箱401；箱型托起箱的一侧与钢立柱采用焊接的同时，采用高强螺栓连接；箱型托起箱上端与H型钢横向联系杆通过焊接的同时，采用高强螺栓连接；

第五步：待钢对撑H型钢横向联系杆的施工结束，接着进行装配式钢对撑3的架设，进行拼接安装，其中每两根H型钢对撑的拼接通过焊缝连接，同时在H型钢腹板两侧分别设置加强钢板301，通过高强螺栓302将加强钢板与H型钢连接；钢对撑下端通过焊接与H型钢横向联系杆连接的同时，采用高强螺栓连接；

第六步：装配式钢对撑和H型钢横向联系杆施工结束后，进行装配式角撑5和装配式钢角撑H型钢横向联系杆6施工；其中施工方法与装配式钢对撑与H型钢横向联系杆的施工方法一致；

第七步：待装配式钢对撑和装配式钢角撑架设施工完毕后，进行与冠梁或围檩的连接，其中二者均通过钢三角网格件7与冠梁和围檩连接；钢对撑和钢角撑通过焊接和加强钢板的方式与钢三角网格件连接；钢三角网格件另一端通过预埋钢板与冠梁和围檩连接；

第八步：基坑工程的土方开挖和降水等与传统基坑施工方法一致；后续所有内支撑的施工方法均与第一层内支撑方法相同。

积极有益效果：本发明解决了不规则深基坑采用装配式钢支撑存在的设置困难问题，实现了基坑工程建设快速、环保的目的；对于每边不规则的深基坑区域小范围的采取钢筋混凝土框架结构，不仅能够使得装配式钢支撑设置区域形成规则矩形，而且框架混凝土区域可当作小型栈桥使用，即可堆放建设器具等；通过钢筋混凝土框架结构修边后，形成的规则基坑坑内设置水平向装配式钢支撑结构，不仅节约支撑造价，而且方便塔楼基坑土方开挖，节约工期；通过钢筋混凝土框架结构修边后，避免了支护结构拐角处应力集中，或局部区域变形突出的现象，减小基坑开挖过程支护结构变形，且形成的规则基坑保证了支护结构变形的均匀性；通过基坑内大面积使用装配式钢支撑，后期可拆除重复使用，达到了节能环保和绿色施工的要求，可在市区内使用；本发明不仅解决了基坑边线不规则，装配式钢支撑设置困难的问题，而且提供了一种大面积深基坑施工方法。该方法简单易行，工序转换衔接简单可靠，能够最大限度地减少施工人员的流动，有效提高工作效率，具有突出的实质性特点和显著进步。

附图说明

图1为本发明一种不规则基坑装配式钢支撑应用方法平面示意图；

图2为混凝土框架梁断面示意图；

图3为装配式钢支撑连接示意图；

图4为H型钢横向联系杆与装配式钢支撑连接示意图；

图5为钢格构立柱示意图；

图6为钢三角网格件横断面图。

图中为：钢筋混凝土框架梁1、钢筋混凝土板2、装配式钢对撑3、装配式钢对撑H型钢横向联系杆4、装配式钢角撑5、装配式钢角撑H型钢横向联系杆6、钢三角网格件7、钢立柱8。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明做进一步的说明：

如图1-6所示，一种不规则基坑装配式钢支撑装置，包括用于和采用钢筋混凝土框架结构处理的不规则区域处理结构，以及设置在不规则区域处理结构内的基坑装配式钢支撑；

所述的不规则区域处理结构为钢筋混凝土框架结构，所述钢筋混凝土框架结构采用钢筋混凝土纵横十字梁和钢筋混凝土板2，形成封闭式刚度较大的支撑结构；所述的钢筋混凝土纵横十字梁包括钢筋混凝土梁板框架1，以及钢筋混凝土梁板框架1进行连接固定形成的结构将不规则基坑则围封成矩形规则基坑；

所述的基坑装配式钢支撑包括装配式钢对撑结构和装配式钢角撑结构；

所述的配式钢对撑结构，设置在基坑中间位置，包括钢立柱8，与钢立柱8连接的装配式钢对撑联系杆4，所述的装配式钢对撑联系杆4与装配式钢对撑固定；

所述装配式钢对撑联系杆4为H型钢或钢管；

所述的装配式钢角撑结构设置在基坑的四个角落，包括钢立柱，与钢立柱连接固定的装配式钢角撑H型钢横向联系杆6，以及与装配式钢角撑H型钢横向联系杆6连接固定的装配式钢角撑5；所述的装配式钢角撑5的两端设置有钢三角网格件7；所述的钢三角网格件7由多个正三角形网格701组成；钢支撑通过钢三角网格件与支护桩冠梁或围檩连接在一起；

所述的钢立柱8为采用4根L140或者L160等边角钢802外加钢缀板801焊接而成的方形格构柱，底部设置有立柱桩803；

所述的装配式钢对撑联系杆4的下端设置箱型托起箱401，通过高强螺栓连接；所述的箱型托起箱401的一侧与钢立柱采用焊接的同时，采用不少于4根高强螺栓连接。

实施例

以某城市G20项目为例，该项目属于大面积深基坑，地下室外边线极不规则，形成不规则深基坑。为了满足环保和工期的要求，深基坑内支撑不规则区采用钢筋混凝土框架，处理后采取装配式钢支撑的形式，该基坑的具体施工步骤为：

首先，根据基坑工程的边线进行区段划分，确定每一段支护桩和止水桩的形式，接着进行支护桩和止水桩的施工。待支护桩和止水桩施工完毕，根据基坑不规则区域面积的大小设置钢筋混凝土框架梁1的位置和跨度，确保钢筋混凝土框架梁的间距不大于9.0m，并根据后期栈桥堆载的要求设置钢筋混凝土板2，确保其厚度不小于250mm。待钢筋混凝土框架梁位置确定后，施工钢立柱8和立柱桩803，其中立柱桩采用钻孔灌注桩，桩径不小于800mm，桩长根据荷载确定，钢立柱采用4根L140或者L160等边角钢802外加钢缀板801焊接而成的方形格构柱。

待钢立柱施工完毕，根据设计要求，进行装配式钢支撑施工。首先进行装配式钢对撑H型钢横向联系杆4的施工。钢对撑H型钢横向联系杆下端设置箱型托起箱401。箱型托起箱采用-400×400×20的3块钢板焊接而成，箱型托起箱的一侧与钢立柱采用焊接的同时，采用不少于4根Ø28高强螺栓连接。箱型托起箱上端与H型钢横向联系杆通过焊接的同时，采用不少于2根Ø28高强螺栓连接。

待钢对撑H型钢横向联系杆的施工结束，接着进行装配式钢对撑3的架设，钢对撑采用H350×350型钢，长度采用9m、1m和2m这3种模数，进行拼接安装，其中每两根H型钢对撑的拼接通过焊缝连接，同时在H型钢腹板两侧分别设置一块-700×300×20的加强钢板301，通过Ø28的高强螺栓302，将加强钢板与H型钢连接。钢对撑下端通过焊接与H型钢横向联系杆连接的同时，采用不少于2根Ø28高强螺栓连接。

装配式钢对撑和H型钢横向联系杆施工结束后，进行装配式角撑5和H型钢角撑横向联系杆6施工。其中施工方法与装配式钢对撑与H型钢横向联系杆的施工方法一致。

待装配式钢对撑和装配式钢角撑架设施工完毕后，进行与冠梁或围檩的连接，其中二者均通过钢三角件7与冠梁和围檩连接。钢对撑和钢角撑通过焊接和加强钢板的方式与钢三角件连接。钢三角件另一端通过预埋钢板与冠梁和围檩连接。

基坑工程的土方开挖和降水等与传统基坑施工方法一致；后续所有内支撑的施工方法均与第一层内支撑方法相同。

本发明解决了不规则深基坑采用装配式钢支撑存在的设置困难问题，实现了基坑工程建设快速、环保的目的；对于每边不规则的深基坑区域小范围的采取钢筋混凝土框架结构，不仅能够使得装配式钢支撑设置区域形成规则矩形，而且框架混凝土区域可当作小型栈桥使用，即可堆放建设器具等；通过钢筋混凝土框架结构修边后，形成的规则基坑坑内设置水平向装配式钢支撑结构，不仅节约支撑造价，而且方便塔楼基坑土方开挖，节约工期；通过钢筋混凝土框架结构修边后，避免了支护结构拐角处应力集中，或局部区域变形突出的现象，减小基坑开挖过程支护结构变形，且形成的规则基坑保证了支护结构变形的均匀性；通过基坑内大面积使用装配式钢支撑，后期可拆除重复使用，达到了节能环保和绿色施工的要求，可在市区内使用；本发明不仅解决了基坑边线不规则，装配式钢支撑设置困难的问题，而且提供了一种大面积深基坑施工方法。该方法简单易行，工序转换衔接简单可靠，能够最大限度地减少施工人员的流动，有效提高工作效率，具有突出的实质性特点和显著进步。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种不规则基坑装配式钢支撑装置，其特征在于：包括用于和采用钢筋混凝土框架结构处理的不规则区域处理结构，以及设置在不规则区域处理结构内的基坑装配式钢支撑。

2.根据权利要求1所述的一种不规则基坑装配式钢支撑装置，其特征在于：所述的不规则区域处理结构为钢筋混凝土框架结构，所述钢筋混凝土框架结构采用钢筋混凝土纵横十字梁和钢筋混凝土板，形成封闭式刚度较大的支撑结构；所述的钢筋混凝土纵横十字梁包括钢筋混凝土梁板框架，以及钢筋混凝土梁板框架进行连接固定形成的结构将不规则基坑则围封成矩形规则基坑。

3.根据权利要求1所述的一种不规则基坑装配式钢支撑装置，其特征在于：所述的基坑装配式钢支撑包括装配式钢对撑结构和装配式钢角撑结构。

4.根据权利要求3所述的一种不规则基坑装配式钢支撑装置，其特征在于：所述的配式钢对撑结构，设置在基坑中间位置，包括钢立柱，与钢立柱连接的装配式钢对撑联系杆，所述的装配式钢对撑联系杆与装配式钢对撑固定。

5.根据权利要求4所述的一种不规则基坑装配式钢支撑装置，其特征在于：所述装配式钢对撑联系杆为H型钢或钢管。

6.根据权利要求3所述的一种不规则基坑装配式钢支撑装置，其特征在于：所述的装配式钢角撑结构设置在基坑的四个角落，包括钢立柱，与钢立柱连接固定的装配式钢角撑H型钢横向联系杆，以及与装配式钢角撑H型钢横向联系杆连接固定的装配式钢角撑；所述的装配式钢角撑的两端设置有钢三角网格件；所述的钢三角网格件由多个正三角形网格组成；钢支撑通过钢三角网格件与支护桩冠梁或围檩连接在一起。

7.根据权利要求4所述的一种不规则基坑装配式钢支撑装置，其特征在于：所述的钢立柱为采用4根L140或者L160等边角钢外加钢缀板焊接而成的方形格构柱，底部设置有立柱桩。

8.根据权利要求7所述的一种不规则基坑装配式钢支撑装置，其特征在于：所述的装配式钢对撑联系杆的下端设置箱型托起箱，通过高强螺栓连接；所述的箱型托起箱的一侧与钢立柱采用焊接的同时，采用不少于4根高强螺栓连接。

9.如权利要求1所述的一种不规则基坑装配式钢支撑装置的应用施工方法且，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：根据基坑工程的边线进行区段划分，确定每一段支护桩和止水桩的形式，接着进行支护桩和止水桩的施工；

第二步：待支护桩和止水桩施工完毕，根据基坑不规则区域面积的大小设置钢筋混凝土框架梁的位置和跨度，并根据后期栈桥堆载的要求设置钢筋混凝土板；

第三步：待钢筋混凝土框架梁位置确定后，施工钢立柱和立柱桩，其中立柱桩采用钻孔灌注桩，桩长根据荷载确定，钢立柱采用4根L140或者L160等边角钢外加钢缀板焊接而成的方形格构柱；

第四步：待钢立柱施工完毕，根据设计要求，进行装配式钢支撑施工；首先进行装配式钢对撑联系杆的施工；钢对撑H型钢横向联系杆下端设置箱型托起箱；箱型托起箱的一侧与钢立柱采用焊接的同时，采用高强螺栓连接；箱型托起箱上端与H型钢横向联系杆通过焊接的同时，采用高强螺栓连接；

第五步：待钢对撑H型钢横向联系杆的施工结束，接着进行装配式钢对撑的架设，进行拼接安装，其中每两根H型钢对撑的拼接通过焊缝连接，同时在H型钢腹板两侧分别设置加强钢板，通过高强螺栓将加强钢板与H型钢连接；钢对撑下端通过焊接与H型钢横向联系杆连接的同时，采用高强螺栓连接；

第六步：装配式钢对撑和H型钢横向联系杆施工结束后，进行装配式角撑和装配式钢角撑H型钢横向联系杆施工；其中施工方法与装配式钢对撑与H型钢横向联系杆的施工方法一致；

第七步：待装配式钢对撑和装配式钢角撑架设施工完毕后，进行与冠梁或围檩的连接，其中二者均通过钢三角网格件与冠梁和围檩连接；钢对撑和钢角撑通过焊接和加强钢板的方式与钢三角网格件连接；钢三角网格件另一端通过预埋钢板与冠梁和围檩连接；

第八步：基坑工程的土方开挖和降水等与传统基坑施工方法一致；后续所有内支撑的施工方法均与第一层内支撑方法相同。