一种基坑工程预制混凝土非首道支撑体系及其施工方法与流程

2021-01-17 15:01:58|

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本发明属于基坑工程技术领域，具体涉及一种基坑工程预制混凝土非首道支撑体系及其施工方法。

背景技术：

支撑式支挡结构，主要由挡土构件和支撑组成，挡土构件最常见的为钻孔灌注桩和地下连续墙等。支撑式支挡结构受力明确，计算方法和工程实践相对成熟，适用于各种地质条件的深基坑，是目前应用最多也较为可靠的支护结构形式。目前，支撑式支挡结构中的第一道支撑多采用钢筋混凝土支撑，支撑与冠梁形成一个整体，抗变形能力强，可避免基坑下部踢脚造成的整体破坏。第一道钢筋混凝土支撑多采用现浇混凝土施工，施工工序复杂、速度慢，且混凝土支撑为临时结构，后期需要凿除不能回收，形成了大量多余废弃建筑垃圾，既浪费资源又污染环境；一般土质条件较好时，第二道及以下支撑可以采用钢支撑，但土质条件差时，还需要设计多道混凝土支撑，但存在的问题同第一道混凝土支撑。

因此，有必要设计一种基坑工程预制混凝土非首道支撑体系及其施工方法，以克服上述问题。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基坑工程预制混凝土非首道支撑体系及其施工方法，既能满足基坑的使用要求，又能保证快速便捷施工，且后期可回收重复利用。

为实现上述目的，本发明的技术方案为一种基坑工程预制混凝土非首道支撑体系，包括预制混凝土支撑、预制混凝土腰梁和围护结构；所述围护结构的内侧设有预制混凝土腰梁，所述预制混凝土腰梁支撑于钢牛腿上，所述钢牛腿与所述围护结构固定连接；所述预制混凝土支撑的两端分别通过连接接头与其两侧的预制混凝土腰梁连接；所述预制混凝土支撑其中一侧的所述预制混凝土腰梁顶在所述围护结构上，所述预制混凝土支撑另外一侧的所述预制混凝土腰梁与所述围护结构之间通过钢板楔子顶紧并浇筑有混凝土灌浆料。

进一步地，所述围护结构的内壁上还预埋有预埋钢板，所述预埋钢板的一侧连有多根锚筋，另一侧与所述预制混凝土腰梁之间通过钢板楔子顶紧；所述锚筋预埋于所述围护结构内。

进一步地，所述钢牛腿包括支撑钢板、连接钢板和加劲板；所述连接钢板竖直设置并与所述围护结构内的预埋件连接；所述支撑钢板水平设置并与所述连接钢板的顶部连接；所述支撑钢板的底面与所述连接钢板通过加劲板连接；所述预制混凝土腰梁支撑于所述支撑钢板上。

进一步地，所述围护结构内沿水平方向间隔设置有多个所述预制混凝土支撑，所述预制混凝土支撑由多段预制混凝土支撑件通过连接接头拼接而成。

更进一步地，多段预制混凝土支撑件的长度完全不相同或不完全相同；且相邻的所述预制混凝土支撑的拼缝不在同一直线上。

进一步地，所述连接接头包括两个固定件以及用于连接两个固定件的连接件；两个固定件分别固定于待连接的两个预制混凝土构件的端部。

更进一步地，所述连接件包括相对设置的两个第一钢板，两个第一钢板之间通过型钢连接，且两个第一钢板分别与两个固定件连接。

更进一步地，所述固定件包括第二钢板和预埋螺栓；所述第二钢板固定于预制混凝土构件的端面上，所述预埋螺栓预埋于预制混凝土构件内并穿过所述第二钢板；所述第二钢板与所述第一钢板通过预埋螺栓连接。

更进一步地，所述第二钢板上焊接有抗剪键，预制混凝土构件的端部对应设有凹槽，所述抗剪键安装于所述凹槽内。

本发明还提供一种上述的基坑工程预制混凝土非首道支撑体系的施工方法，包括如下步骤：

1）在工厂预制多段预制混凝土支撑件、预制混凝土腰梁、钢牛腿和连接接头，并运至施工现场；

2）在围护结构施工时，在围护结构上预埋预埋件；在围护结构施工完后，将钢牛腿与预埋件固定连接；

3）吊装预制混凝土腰梁，并搁置在钢牛腿上，然后将两侧的预制混凝土腰梁分别通过连接接头与预制混凝土支撑件连接；

4）将预制混凝土支撑件之间通过连接接头拼成预制混凝土支撑；

5）将预制混凝土支撑其中一侧的预制混凝土腰梁顶紧围护结构，另一侧的预制混凝土腰梁与围护结构之间插入钢板楔子顶紧并通过混凝土灌浆料浇筑灌实。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明的预制混凝土支撑其中一侧的预制混凝土腰梁顶在围护结构上，另外一侧的预制混凝土腰梁与围护结构之间通过钢板楔子顶紧并浇筑有混凝土灌浆料，一方面可以调节施工误差和安装误差，使预制混凝土支撑的两端顶紧在围护结构上，保证基坑施工安全性，另一方面预制混凝土腰梁与围护结构之间浇筑的是素混凝土，以便于后期凿除，实现对预制混凝土构件重复回收利用，减少资源浪费和环境污染；

（2）本发明的预制混凝土支撑与预制混凝土腰梁之间以及多段预制混凝土支撑件之间均通过连接接头采用螺栓连接，不仅安装和拆卸简单快捷，方便施工，而且在拆卸过程中不会破坏预制混凝土构件，使预制混凝土构件可以重复回收利用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的基坑工程预制混凝土非首道支撑体系的平面图；

图2为本发明实施例提供的基坑工程预制混凝土非首道支撑体系的断面图；

图3为本发明实施例提供的基坑工程预制混凝土非首道支撑体系的钢牛腿剖面图；

图4为本发明实施例提供的基坑工程预制混凝土非首道支撑体系的连接接头处的平面图；

图5为图4的a-a视图；

图6为图4的b-b视图；

图中：1、预制混凝土支撑；11、第一预制混凝土支撑件；12、第二预制混凝土支撑件；2、预制混凝土腰梁；3、连接接头；31、第一钢板；32、第二钢板；33、型钢；34、x向加劲板；35、y向加劲板；36、抗剪键；37、预埋螺栓；4、钢板楔子；5、钢牛腿；51、支撑钢板；52、连接钢板；53、加劲板；6、围护结构；61、预埋钢板；62、锚筋；63、预埋件；7、混凝土灌浆料；8、挡土墙。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为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，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1-图3所示，本实施例提供一种基坑工程预制混凝土非首道支撑体系，包括预制混凝土支撑1、预制混凝土腰梁2和围护结构6；所述围护结构6的内侧设有预制混凝土腰梁2，所述预制混凝土腰梁2支撑于钢牛腿5上，所述钢牛腿5与所述围护结构6固定连接；所述预制混凝土支撑1的两端分别通过连接接头3与其两侧的预制混凝土腰梁2连接；所述预制混凝土支撑1其中一侧的所述预制混凝土腰梁2顶在所述围护结构6上，所述预制混凝土支撑1另外一侧的所述预制混凝土腰梁2与所述围护结构6之间通过钢板楔子4顶紧并浇筑有混凝土灌浆料7。本实施例中预制混凝土支撑1其中一侧的预制混凝土腰梁2顶在围护结构6上，另外一侧的预制混凝土腰梁2与围护结构6之间通过钢板楔子4顶紧并浇筑有混凝土灌浆料7，一方面可以调节施工误差和安装误差，使预制混凝土支撑1的两端顶紧在围护结构6上，保证基坑施工安全性，另一方面预制混凝土腰梁2与围护结构6之间浇筑的是素混凝土，以便于后期凿除，实现对预制混凝土构件重复回收利用，减少资源浪费和环境污染。

本实施例中的预制混凝土支撑1可以为方形，也可以为圆形；可以为实心结构，也可以为空心结构。

进一步地，所述围护结构6的内壁上还预埋有预埋钢板61，所述预埋钢板61的一侧连有多根锚筋62，另一侧与所述预制混凝土腰梁2之间通过钢板楔子4顶紧；所述锚筋62预埋于所述围护结构6内。如图3所示，本实施例在围护结构6对应预制混凝土腰梁2上部的位置处预埋预埋钢板61，故在预制混凝土腰梁2的顶部与预埋钢板61之间插入钢板楔子4顶紧预制混凝土支撑1时，不会对围护结构6的混凝土结构造成破坏。

进一步地，所述钢牛腿5包括支撑钢板51、连接钢板52和加劲板53；所述连接钢板52竖直设置并与所述围护结构6内的预埋件63连接；所述支撑钢板51水平设置并与所述连接钢板52的顶部连接；所述支撑钢板51的底面与所述连接钢板52通过加劲板53连接；所述预制混凝土腰梁2支撑于所述支撑钢板51上。如图3所示，本实施例的预埋件63包括固定在围护结构6内壁上的固定钢板以及预埋于围护结构6内的螺栓，且螺栓的一端伸出围护结构6并依次贯穿该固定钢板和连接钢板52后通过螺母固定。本实施例中的钢牛腿5是钢结构件，且钢牛腿5与围护结构内的预埋件63通过螺栓连接，不仅安装和拆卸简单快捷，方便施工，而且在拆卸过程中既不会破坏围护结构6，也不会破坏钢牛腿5，使钢牛腿5可以回收再利用。

进一步地，所述围护结构6内沿水平方向间隔设置有多个所述预制混凝土支撑1，所述预制混凝土支撑1由多段预制混凝土支撑件通过连接接头3拼接而成。本实施例中围护结构6内沿其高度方向间隔设置至少一层腰梁，每层腰梁均由预制混凝土腰梁2拼接而成，且每层腰梁内均支撑有多个预制混凝土支撑1，且多个预制混凝土支撑1沿水平方向间隔设置。

更进一步地，多段预制混凝土支撑件的长度完全不相同或不完全相同；且相邻的所述预制混凝土支撑的拼缝不在同一直线上。本实施例中所述预制混凝土支撑的多段预制混凝土支撑件的各拼缝与相邻的所述预制混凝土支撑的多段预制混凝土支撑件的各拼缝均不在同一直线上，降低基坑施工的安全风险。作为一种具体的实施方式，如图1所示，预制混凝土支撑1由长度不同的第一预制混凝土支撑件11和第二预制混凝土支撑件12通过连接接头3拼接而成，且水平方向上以及竖直方向上相邻的预制混凝土支撑1的第一预制混凝土支撑件11和第二预制混凝土支撑件12左右位置相反，使水平方向上和竖直方向上预制混凝土支撑1的第一预制混凝土支撑件11和第二预制混凝土支撑件12的连接节点均不在同一条直线上。

进一步地，所述连接接头3包括两个固定件以及用于连接两个固定件的连接件；两个固定件分别固定于待连接的两个预制混凝土构件的端部。本实施例中预制混凝土构件包括预制混凝土支撑1和预制混凝土腰梁2，其中，预制混凝土支撑1又包括多段预制混凝土支撑件；本实施例的预制混凝土腰梁2和预制混凝土支撑件均采用预制构件形式，可以在工厂批量生产，再送至现场进行拼装，可以提高生产效率，且质量可靠，节省劳动力、节省模板，还能缩短工期，适用于在建的各类基坑工程中。

更进一步地，所述连接件包括相对设置的两个第一钢板31，两个第一钢板31之间通过型钢33连接，且两个第一钢板31分别与两个固定件连接。如图4-6所示，本实施例的连接件的两个第一钢板31之间通过型钢33连接，型钢33可采用矩形钢管、工字钢、圆形钢管、十字形钢等各种形式，且型钢33的外壁通过x向加劲板34和y向加劲板35与第一钢板31连接。

作为一种实施方式，所述固定件包括第二钢板32和预埋螺栓37；所述第二钢板32固定于预制混凝土构件的端面上，所述预埋螺栓37预埋于预制混凝土构件内并穿过所述第二钢板32；所述第二钢板32与所述第一钢板31通过预埋螺栓37连接。如图4-6所示，本实施例的第一钢板31和第二钢板32上均设有多个螺栓孔，预制混凝土构件内预埋有多个预埋螺栓37，预埋螺栓37与螺栓孔一一对应，预埋螺栓37的一端伸出预制混凝土构件并依次穿过第二钢板32和第一钢板31后通过螺母固定。

作为另一种实施方式，所述固定件包括预埋套筒和螺栓，预制混凝土构件的端部预埋有多个预埋套筒，第一钢板31上对应预埋套筒的位置设有螺栓孔，通过螺栓穿过第一钢板31上的螺栓孔后拧入预埋套筒内，实现固定件与连接件的连接。

以上两种实施方式中，连接件是钢结构件，且连接件与预制混凝土构件上的固定件通过螺栓连接，不仅安装和拆卸简单快捷，方便施工，而且在拆卸过程中既不会破坏预制混凝土构件，也不会破坏连接件，使预制混凝土构件和连接件均可以重复回收利用，节约材料。

更进一步地，所述第二钢板32上焊接有抗剪键36，预制混凝土构件的端部对应设有凹槽，所述抗剪键36安装于所述凹槽内。本实施例中通过在第二钢板32面向预制混凝土构件的一侧焊接抗剪键36，并将抗剪键36置于预制混凝土构件端部的凹槽内，起到抵抗剪力、限制端部位移的作用；其中，抗剪键36可采用矩形钢管、工字钢、圆形钢管、槽钢、角钢、十字形钢等各种型钢，也可采用锚筋。

本实施例还提供一种上述的基坑工程预制混凝土非首道支撑体系的施工方法，包括如下步骤：

1）平整场地，施工围挡，管线迁改及交通疏解；之后施工降水井、围护结构6（围护桩、地下连续墙等），并在围护结构6施工时，在围护结构6上预埋预埋件63；再进行基坑预降水，保证水位在基底下1m；

2）围护结构6达到设计强度后，开挖基坑至第一道支撑下0.5m处，施做冠梁和第一道混凝土支撑；之后开挖基坑至第二道支撑下0.5m处；

3）在工厂预制多段预制混凝土支撑件、预制混凝土腰梁2、钢牛腿5和连接接头3，并运至施工现场；

4）将钢牛腿5与预埋件63通过螺栓固定连接；

5）吊装预制混凝土腰梁2，并搁置在钢牛腿5上，然后将两侧的预制混凝土腰梁2分别通过连接接头3与预制混凝土支撑件连接；

6）将预制混凝土支撑件之间通过连接接头3采用螺栓拼成预制混凝土支撑1；

7）将预制混凝土支撑1其中一侧的预制混凝土腰梁2顶紧围护结构6，另一侧的预制混凝土腰梁2与围护结构6之间插入钢板楔子4顶紧并通过混凝土灌浆料7浇筑灌实；

8）第二道支撑以下的第三道、第四道等支撑施工工序同步骤3）-7）。

本实施例述的基坑工程预制混凝土非首道支撑体系的的拆除顺序如下：

1）松开连接钢牛腿5的螺栓，拆掉混凝土灌浆料7下方的钢牛腿5；

2）凿除素混凝土灌浆料7和钢板楔子4；