一种装配式基坑钢支撑结构及其施工方法与流程

本发明属于地下工程技术领域，具体涉及一种装配式基坑钢支撑结构及其施工方法。

背景技术：

目前国内深基坑内支撑系统中第一道支撑多采用现浇混凝土支撑，用以提高整个基坑的稳定性，也可以应对第一道支撑可能出现的拉力。若第一道支撑为钢支撑，钢支撑无法与冠梁之间形成刚性连接，更无法承受拉力，局部失效祸及全局。第一道混凝土支撑虽安全但也成为施工单位的痛点，后期凿除混凝土支撑费时费力，也不符合现代建筑绿色环保的理念。

为解决上述问题，已经有不少类型的预制支撑在研发，但是均未有效达到可以施工的深度，有些也不能达到与砼支撑同样的效果，不能保证基坑的围护结构的整体性和稳定性，因而需要研发一种新型可实施的装配式基坑钢支撑结构及其施工方法。

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装配式基坑钢支撑结构及其施工方法，不仅能够保证基坑的整体性和安全性，还能实现精确施工。

为实现上述目的，本发明的技术方案为一种装配式基坑钢支撑结构，包括冠梁、预制钢支撑、临时定位器以及用于调节所述预制钢支撑竖向施工误差的竖向施工误差调节器；所述预制钢支撑由两端头节段以及设置于两端头节段之间的若干中间节段通过连接接头依次拼接而成；所述端头节段的端部浇筑有端头混凝土，所述端头节段的端部和所述端头混凝土均部分伸至所述冠梁内，且所述端头混凝土与所述冠梁一体浇筑成型；所述竖向施工误差调节器的一端与围护结构连接，另一端通过临时定位器与所述端头节段连接。

进一步地，所述竖向施工误差调节器包括定位工字型钢、定位工字型钢连接板、t型连接板以及设置于所述预制钢支撑两侧的两推拉机构；各所述推拉机构一端与所述围护结构连接，另一端与一t型连接板的平行板连接；所述定位工字型钢的上翼缘板与所述端头节段的底部通过所述临时定位器固定，所述定位工字型钢的下翼缘板上位于所述预制钢支撑两侧的位置分别连接有定位工字型钢连接板；所述t型连接板的竖直板和所述定位工字型钢连接板上均设有长圆孔，并通过高强摩擦型螺栓穿过所述t型连接板的竖直板和所述定位工字型钢连接板上的长圆孔将两者固定。

更进一步地，所述推拉机构包括长度可调节压杆和长度可调节拉杆；所述长度可调节拉杆的一端和所述长度可调节压杆的一端分别通过铰接支座与所述围护结构连接，所述长度可调节拉杆的另一端与所述长度可调节压杆连接，所述长度可调节压杆的另一端与所述t型连接板的平行板连接。

更进一步地，所述临时定位器包括压板、临时定位螺栓、调节螺母和平衡垫块；所述压板的一端将所述端头节段的底部压在所述定位工字型钢的上翼缘板上，另一端通过平衡垫块压在所述定位工字型钢的上翼缘板上；所述临时定位螺栓穿过所述压板和所述定位工字型钢的上翼缘板并通过调节螺母固定。

更进一步地，所述铰接支座包括固定钢板和耳板，所述耳板固定于所述固定钢板上，所述固定钢板通过膨胀螺栓与围护结构连接；所述长度可调节拉杆的一端或所述长度可调节压杆的一端与所述耳板铰接。

进一步地，所述端头节段和所述中间节段均为双h型钢结构，由两根h型钢沿其长度方向并排焊接而成。

更进一步地，所述连接接头包括翼缘外连接钢板、翼缘内连接钢板和腹板连接钢板；两节段接头处的h型钢翼缘板的外侧和内侧分别设有所述翼缘外连接钢板和所述翼缘内连接钢板，所述翼缘外连接钢板、所述翼缘内连接钢板和两节段的所述h型钢翼缘板通过高强螺栓连接；两节段接头处的h型钢腹板的两侧均设有腹板连接钢板，两侧的腹板连接钢板与两节段的所述h型钢腹板通过高强螺栓连接。

本发明还提供上述的装配式基坑钢支撑结构的施工方法，包括如下步骤：

s1、在工厂制作预制钢支撑的端头节段和中间节段，并运抵施工现场；

s2、根据基坑宽度将若干中间节段通过连接接头依次拼装成型；

s3、安装竖向施工误差调节器，并将竖向施工误差调节器的一端与围护结构连接；

s4、在位于两端的中间节段的端部通过连接接头拼接端头节段，形成预制钢支撑；

s5、在冠梁施工前，利用龙门吊吊装预制钢支撑放入指定位置，使预制钢支撑的两端头节段分别支撑于两侧的围护结构上，同时预制钢支撑的端头节段还支撑于竖向施工误差调节器的另一端上，通过竖向施工误差调节器调节预制钢支撑竖向施工误差；待误差调节完毕，将竖向施工误差调节器的另一端和端头节段通过临时定位器连接；

s6、将端头节段端部的端头混凝土和冠梁一体浇筑成型。

进一步地，步骤s3中安装竖向施工误差调节器的具体方法为：

在围护结构中打入膨胀螺栓，通过膨胀螺栓将固定钢板固定在围护结构上，并在固定钢板上焊接耳板；

将长度可调节压杆的一端和长度可调节拉杆的一端分别与对应的耳板铰接，将长度可调节拉杆的另一端与长度可调节压杆连接，将长度可调节压杆的另一端与一t型连接板的水平板连接；

在定位工字型钢上焊接定位工字型钢连接板，通过高强摩擦型螺栓穿过t型连接板的竖直板和定位工字型钢连接板上的长圆孔将两者固定。

更进一步地，步骤s5中，通过长度可调节压杆和长度可调节拉杆调节预制钢支撑竖向施工误差，待误差调节完毕，通过临时定位器的压板的一端将端头节段的底部压在定位工字型钢的上翼缘板上，压板的另一端通过平衡垫块压在定位工字型钢的上翼缘板上；然后采用临时定位螺栓穿过压板和定位工字型钢的上翼缘板并通过调节螺母固定。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明的预制钢支撑的节段与节段之间以及端头节段与冠梁之间均采用刚性连接，保证基坑的整体性和安全；

（2）本发明通过竖向施工误差调节器精确调节竖向施工误差，并通过临时定位器将预制钢支撑定位，精确施工，施工便利；

（3）本发明的预制钢支撑的节段之间以及临时定位器与竖向施工误差调节器之间均采用螺栓连接，安拆方便，以便于循环使用；

（4）本发明的预制钢支撑刚度有保障，采用双h型钢+缀板形式，支撑断面可承受较大的轴力，稳定性也比较好。

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装配式基坑钢支撑结构的施工过程图；

图2为本发明实施例提供的装配式基坑钢支撑结构的俯视图；

图3为本发明实施例提供的装配式基坑钢支撑结构的侧视图；

图4为本发明实施例提供的中间节段和端头节段的双h型钢结构断面图；

图5为本发明实施例提供的预制钢支撑上的连接节点的俯视图；

图6为本发明实施例提供的预制钢支撑上的连接节点的剖视图；

图7为本发明实施例提供的连接接头的翼缘外连接钢板的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的连接接头的腹板连接钢板的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的连接接头的翼缘内连接钢板的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的竖向施工误差调节器的侧视图；

图11为本发明实施例提供的端头节段的俯视图；

图12为本发明实施例提供的定位工字型钢的俯视图；

图13为本发明实施例提供的铰接支座的结构示意图；

图14为本发明实施例提供的铰接支座的侧视图；

图15为图10的a-a视图

图16为本发明实施例提供的定位工字型钢连接板的结构示意图；

图中：1、中间节段；2、端头节段；3、连接接头；4、端头混凝土；5、冠梁；6、缀板；7、h型钢；8、翼缘外连接钢板；9、高强螺栓；10、腹板连接钢板；11、翼缘内连接钢板；12、龙门吊；13、吊装缆；14、临时定位器；15、长螺栓孔；16、临时定位螺栓；17、压板；18、调节螺母；19、平衡垫块；20、固定钢板；21、膨胀螺栓；22、耳板；23、长度可调节压杆；24、长度可调节拉杆；25、定位工字型钢连接板；26、t型连接板；27、高强摩擦型螺栓；28、长圆孔；29、定位工字型钢；30、围护结构。

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。

如图2-图3所示，本实施例提供一种装配式基坑钢支撑结构，包括冠梁5、预制钢支撑、临时定位器14以及用于调节所述预制钢支撑竖向施工误差的竖向施工误差调节器；所述预制钢支撑由两端头节段2以及设置于两端头节段2之间的若干中间节段1通过连接接头3依次拼接而成；所述端头节段2的端部浇筑有端头混凝土4，所述端头节段2的端部和所述端头混凝土4均部分伸至所述冠梁5内，且所述端头混凝土4与所述冠梁5一体浇筑成型；所述竖向施工误差调节器的一端与围护结构30连接，另一端通过临时定位器14与所述端头节段2连接。本实施例的通过连接接头3实现预制钢支撑的节段间的刚性连接，通过将端头节段2的端部和端头混凝土4均部分伸至冠梁5内并将端头混凝土4与冠梁5一体浇筑成型实现端头节段2与冠梁5的刚性连接，可以达到常规混凝土支撑相同甚至更高的强度，保证基坑的整体性和安全性；且通过竖向施工误差调节器精确调节竖向施工误差，并采用临时定位器14将预制钢支撑定位，能够实现精确施工。

本实施例的冠梁5按需要配置钢筋，端头节段2可以与冠梁5内的钢筋紧密连接在一起，提高钢支撑结构的整体性以及节点强度。本实施例在围护结构施工后，可以每隔2-5m在围护结构的内侧竖向平面上安装一个竖向施工误差调节器。

进一步地，所述竖向施工误差调节器包括定位工字型钢29、定位工字型钢连接板25、t型连接板26以及设置于所述预制钢支撑两侧的两推拉机构；各所述推拉机构一端与所述围护结构30连接，另一端与一t型连接板26的平行板连接；所述定位工字型钢29的上翼缘板与所述端头节段2的底部通过所述临时定位器14固定，所述定位工字型钢29的下翼缘板上位于所述预制钢支撑两侧的位置分别连接有定位工字型钢连接板25；所述t型连接板26的竖直板和所述定位工字型钢连接板25上均设有长圆孔28，并通过高强摩擦型螺栓27穿过t型连接板26的竖直板和所述定位工字型钢连接板25上的长圆孔28将两者固定。如图10和15所示，本实施例的t型连接板26的竖直板插入至一对定位工字型钢连接板25之间，且t型连接板26与定位工字型钢连接板25通过高强摩擦型螺栓27的摩擦力进行传力，保证连接节点的稳定性；长圆孔28沿竖直方向布置，如图16所示，通过推拉机构带动定位工字型钢29上下移动配合长圆孔28，实现调节预制钢支撑在竖直方向的误差。

作为一种实施方式，所述推拉机构包括长度可调节压杆23和长度可调节拉杆24；所述长度可调节拉杆24的一端和所述长度可调节压杆23的一端分别通过铰接支座与所述围护结构30连接，所述长度可调节拉杆24的另一端与所述长度可调节压杆23连接，所述长度可调节压杆23的另一端与所述t型连接板26的平行板连接。如图10所示，长度可调节拉杆24位于长度可调节压杆23上方，并与长度可调节压杆23连接，通过长度可调节压杆23和长度可调节拉杆24配合调节竖直施工误差。

更进一步地，所述临时定位器14包括压板17、临时定位螺栓16、调节螺母18和平衡垫块19；所述压板17的一端将所述端头节段2的底部压在所述定位工字型钢29的上翼缘板上，另一端通过平衡垫块19压在所述定位工字型钢29的上翼缘板上；所述临时定位螺栓16穿过所述压板17和所述定位工字型钢29的上翼缘板并通过调节螺母18固定。本实施例的定位工字型钢29的上翼缘板上开有长螺栓孔15，如图12所示，位置与预制钢支撑的h型钢7的安装位置相互匹配，压板17上相对应的位置开有长螺栓孔15，通过临时定位螺栓16穿过长螺栓孔15将压板17和定位工字型钢29连接，从而实现端头节段2的底部固定在定位工字型钢29上。此外，临时定位器14的压板17与竖向施工误差调节器的定位工字型钢29通过螺栓连接，安拆方便，以便于临时定位器14和竖向施工误差调节器的循环使用。

更进一步地，所述铰接支座包括固定钢板20和耳板22，所述耳板22固定于所述固定钢板20上，所述固定钢板20通过膨胀螺栓21与围护结构30连接；所述长度可调节拉杆24的一端或所述长度可调节压杆23的一端与所述耳板22铰接，形成可转动铰接节点。

进一步地，所述端头节段2和所述中间节段1均为双h型钢结构，由两根h型钢7沿其长度方向并排焊接而成。如图2-4所示，本实施例的中间节段1和端头节段2的两根h型钢7的上翼缘板和下翼缘板分别通过缀板6焊接，形成的支撑断面具有较好的强度、刚度和稳定性；其中，h型钢7尺寸根据基坑计算受力选择合适的型号，以市场常见型号为首选；缀板6沿着支撑方向间隔布设，间距以0.6-1.0m为宜，形状以方形为宜，边长与双h型钢的两根h型钢7的腹板中心线距离相同，厚度不小于10mm。

更进一步地，如图5-6所示，所述连接接头3包括翼缘外连接钢板8、翼缘内连接钢板11和腹板连接钢板10；两节段接头处的h型钢7翼缘板的外侧和内侧分别设有所述翼缘外连接钢板8和所述翼缘内连接钢板11，所述翼缘外连接钢板8、所述翼缘内连接钢板11和两节段的所述h型钢7翼缘板通过高强螺栓9连接；两节段接头处的h型钢7腹板的两侧均设有腹板连接钢板10，两侧的腹板连接钢板10与两节段的所述h型钢7腹板通过高强螺栓9连接。本实施例的两节段接头处的h型钢7的翼缘板和腹板上均预留高强螺栓9穿过的螺栓孔，翼缘外连接钢板8、腹板连接钢板10和翼缘内连接钢板11也在相应位置预留高强螺栓9穿过的螺栓孔，通过连接接头3实现预制钢支撑的节段间的刚性连接，保证预制钢支撑刚度和强度；且两节段与连接接头3采用螺栓连接，安拆方便，以利于回收再利用。

本实施例中，翼缘外连接钢板8、腹板连接钢板10和翼缘内连接钢板11可根据需要变换形状、尺寸及厚度等；高强螺栓9数量及直径需要根据计算确定，保障连接节点3的刚性连接；作为一种实施方式，如图7-9所示，翼缘外连接钢板8位于接头的翼缘上方及下方，形状为带有凹槽的方形，通过凹槽为拧紧高强螺栓9提供空间，也可不带凹槽，翼缘外连接钢板8的宽度与预制钢支撑的宽度相同；翼缘内连接钢板11位于h型钢7翼缘内侧，共4块，为长方形钢板，螺栓孔位置及长度与翼缘外连接钢板8相同；腹板连接钢板10为长方形钢板，用于固定h型钢7的腹板，两根h型钢7的端头处采用四块腹板连接钢板10通过高强螺栓9连接。

如图1-16所示，本实施例还提供上述的装配式基坑钢支撑结构的施工方法，包括如下步骤：

s1、根据设计图纸，在工厂制作预制钢支撑的端头节段2和中间节段1，以及制作连接接头3的翼缘外连接钢板8、腹板连接钢板10和翼缘内连接钢板11，并运抵施工现场；

s2、根据基坑宽度将若干中间节段1通过连接接头3依次拼装成型；本实施例的中间节段1以先期拼接成型，利用龙门吊12吊装至基坑内，也可以逐段吊装至基坑内，在基坑内拼装；

s3、安装竖向施工误差调节器，并将竖向施工误差调节器的一端与围护结构30连接；

具体为：先施工围护结构30，在围护结构30施工完成后；在围护结构30中打入膨胀螺栓21，通过膨胀螺栓21将固定钢板20固定在围护结构30上，并在固定钢板20上焊接耳板22；

然后将长度可调节压杆23的一端和长度可调节拉杆24的一端分别与对应的耳板22铰接，将长度可调节拉杆24的另一端与长度可调节压杆23连接，将长度可调节压杆23的另一端与一t型连接板26的水平板焊接；

在定位工字型钢29上焊接定位工字型钢连接板25，通过高强摩擦型螺栓27穿过t型连接板26的竖直板和定位工字型钢连接板25的长圆孔28将两者固定；

s4、在位于两端的中间节段1的端部通过连接接头3拼接端头节段2，形成预制钢支撑；

s5、在冠梁5施工前，在冠梁5中提前定位，利用龙门吊12吊装预制钢支撑放入指定位置，使预制钢支撑的两端头节段2分别支撑于两侧的围护结构30上，同时预制钢支撑的端头节段2还支撑于定位工字型钢29上，粗略定位后，通过长度可调节压杆23和长度可调节拉杆24调节预制钢支撑竖向施工误差；待误差调节完毕，将定位工字型钢29和端头节段2通过临时定位器14连接，具体是：通过临时定位器14的压板17的一端将端头节段2的底部压在定位工字型钢29的上翼缘板上，压板17的另一端通过平衡垫块19压在定位工字型钢29的上翼缘板上；然后采用临时定位螺栓16穿过压板17和定位工字型钢29的上翼缘板并通过调节螺母18固定，达到临时定位的目的；

s6、将端头节段2端部的端头混凝土4和冠梁5一体浇筑成型，使预制钢支撑与冠梁5形成一个刚性整体。

基坑开挖，完成内部结构施工后，拆除连接接头3，凿除端头混凝土4，拆除临时定位器14，完成端头节段2、中间节段1和竖向施工误差调节器的回收利用，解决了现浇混凝土及拆除的痛点，且绿色环保。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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