基坑支護體系的壓頂梁標高處的水平內支撐及其施工方法

2023-05-29 05:06:16

基坑支護體系的壓頂梁標高處的水平內支撐及其施工方法
【專利摘要】本發明公開了一種基坑支護體系的壓頂梁標高處的水平內支撐的結構和施工方法，其結構包括壓頂梁（1）和支撐杆件（2），壓頂梁（1）和支撐杆件（2）內設有鋼筋籠，鋼筋籠由縱向受力非預應力鋼筋和橫向箍筋綁紮成，壓頂梁（1）和支撐杆件（2）內貫通有多個縱向套管，每個縱向套管內設有鋼絞線（6），鋼絞線（6）被張拉並且被錨具（8）錨固；其施工方法的關鍵在於：放置壓頂梁（1）鋼筋籠和支撐杆件（2）鋼筋籠時，在鋼筋籠布設有帶鋼絞線（6）的縱向套管，待混凝土強度達到張緊強度後，張拉各個鋼絞線（6）。該水平內支撐的結構和施工方法即能保證足夠的承載力和抗形變能力、又能節省鋼材、且便於後續拆卸。
【專利說明】基坑支護體系的壓頂梁標高處的水平內支撐及其施工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及土木工程領域，具體講是一種基坑支護體系的壓頂梁標高處的水平內支撐及其施工方法，更詳細的說，是一種基坑支護體系中的壓頂梁標高處的後張法無粘結預應力混凝土水平向內支撐的結構和施工方法。
【背景技術】
[0002]隨著城市化建設的不斷深入發展，為了有效提高土地的利用率，建築物向地下空間發展已成為趨勢。建築物基坑開挖的規模也越來越大，開挖深度也不斷加深，所以基坑支護體系也更受到重視。基坑支護體系由圍護牆結構(包括樁排式和牆式)、支撐系統、圍檁和止水帷幕等組成。其中支撐系統通常是多道不同標高的鋼筋混凝土結構的水平內支撐，而本發明所指的壓頂梁標高處的水平內支撐是指，鋼筋混凝土結構的壓頂梁本身以及與壓頂梁位於同一標高的多根鋼筋混凝土結構的支撐杆件。由常識可知，壓頂梁及支撐杆件均包括內部的由縱向受力非預應力鋼筋和橫向箍筋構成的鋼筋籠及錨固鋼筋籠的混凝土。壓頂梁隨著基坑開挖需要承受土體側壓力，故為水平受彎構件；而每根支撐杆件的兩端與壓頂梁固定且中間段隨著基坑的開挖而懸空，故每根支撐杆件為豎向偏心受彎構件。而鑑於水平內支撐尤其是各個支撐杆件是臨時性結構，隨著後續施工如地下室外牆施工至壓頂梁標杆附近時必須拆除，而且拆除水平內支撐時又不能危及周圍主體工程的施工結構如地下室外牆結構。
[0003]上述的壓頂梁和支撐杆件作為基坑支護體系的一部分，首先要滿足足夠的承載力，其次需要具備較好的抗形變能力，如壓頂梁需要抵禦水平向彎曲位移而支撐杆件需要抵禦豎向彎折位移，最後需要壓頂梁及各支撐杆件便於拆卸，這就存下了如下矛盾:如要足夠的承載力和抗形變能力，就必須提高混凝土結構的配筋率，而由於構造原因，壓頂梁及支撐杆件的截面面積較大，故鋼筋用量自然較多，但是鋼筋多了不但會增大耗材提高成本，而且更主要是給拆解帶來很多困難。而拆卸水平向內支撐時，為避免破壞周圍的施工主體結構，不能採用大型機械，只能採用小型機械甚至人力來拆卸，麻煩費力，延誤工期。

【發明內容】

[0004]本發明要解決的一個技術問題是，提供一種即能保證足夠的承載力和抗形變能力、又能節省鋼材、且便於後續拆卸的基坑支護體系的壓頂梁標高處的水平內支撐。
[0005]本發明的技術解決方案是，提供一種以下結構的基坑支護體系的壓頂梁標高處的水平內支撐，它包括壓頂梁和與壓頂梁同標高的多根支撐杆件，壓頂梁內設有鋼筋籠，各個支撐杆件內也設有鋼筋籠，鋼筋籠由縱向受力非預應力鋼筋和橫向箍筋綁紮成，壓頂梁內貫通有多個縱向套管，支撐杆件內也貫通有多個縱向套管，每個縱向套管內設有鋼絞線，鋼絞線被張拉並且被錨具錨固。
[0006]本發明要解決的另一技術問題是，提供一種即能保證足夠的承載力和抗形變能力、又能節省鋼材、且便於後續拆卸的基坑支護體系的壓頂梁標高處的水平內支撐的施工方法。
[0007]本發明的另一技術解決方案是，提供一種基坑支護體系的壓頂梁標高處的水平內支撐的施工方法，它包括以下施工步驟:
[0008]a、在正常施工圍護樁牆結構後，在圍護樁牆頂標高上敷設壓頂梁模板以及各個支撐杆件模板，並放置壓頂梁鋼筋籠和支撐杆件鋼筋籠，且壓頂梁鋼筋籠和支撐杆件鋼筋籠均布設有帶鋼絞線的縱向套管；
[0009]b、澆搗壓頂梁及各個支撐杆件的混凝土 ；
[0010]C、待混凝土強度達到張緊強度後，張拉各個鋼絞線，並將鋼絞線兩端與錨具錨固。
[0011]本發明基坑支護體系的壓頂梁標高處的水平內支撐及其施工方法與現有技術相比，具有以下顯著優點和有益效果。
[0012]本發明的技術解決方案通俗的講，是利用多根張緊的預應力鋼絞線來替代現有技術中的部分縱向受力非預應力鋼筋，即大幅度減少鋼筋籠中縱向受力非預應力鋼筋的數量，而採用預應力鋼絞線來替代。首先從承載力來分析，由於預應力鋼絞線的抗拉強度遠大於傳統的縱向受力非預應力鋼筋的抗拉強度，這樣，在保證承載力足夠的前提下，壓頂梁及支撐杆件單位截面積的配筋率明顯降低，採用的鋼筋數目減少，經濟性好。其次，從單根壓頂梁的抗形變能力分析，由於鋼絞線施加了預應力使得壓頂梁混凝土被壓緊產生了一個壓縮形變量，而後續壓頂梁受到土體側壓力時，側壓力必須先抵消掉壓縮形變量才會作用到壓頂梁混凝土使之被拉長並發生內彎形變，故單根壓頂梁的抗形變能力明顯增強，而從單根支撐杆件的抗形變能力分析，同樣由於鋼絞線施加預應力使得支撐杆件的混凝土被壓緊產生了一個壓縮形變量，而後續支撐杆件中間懸空受到偏心豎直向力時，豎直向力也必須先抵消掉壓縮形變量才會作用到支撐杆件使之被拉長並發生豎直向彎折，故單根支撐杆件的抗形變能力也明顯增強。而且，張緊後壓頂梁和各根支撐杆件形成了預應力封閉的整體性的箍框，這自然提高了該標高的水平內支撐的整體抗形變能力。由以上分析可知，利用預應力鋼絞線來替代大部分的縱向受力非預應力鋼筋，其承載力和抗形變能力均能符合要求，而且，還能節省鋼筋，降低臨時結構的造價，而且，更關鍵的是，該結構拆卸方便，拆卸時只需要放鬆預應力鋼絞線，即將張拉的預應力鋼絞線退錨放鬆，並將鋼絞線從縱向套筒抽出，則混凝土截面的配筋率則大幅度減少，其構件的承載力和抗形變能力也大幅度減弱，那麼拆解過程就變得簡單方便省力，而且僅利用小型機械甚至手動就能輕鬆快捷的將其拆卸，工期也大幅度縮短。
[0013]作為改進，壓頂梁與支撐杆件的結合部的混凝土內每兩根相鄰的縱向套管之間錨固有一塊金屬網格板，因為壓頂梁與支撐杆件的結合部的混凝土內，鋼絞線過於密集，既有壓頂梁的鋼絞線又有支撐杆件的鋼絞線而且上述兩種鋼絞線還相互交叉，這樣張緊鋼絞線時有可能對該區域的混凝土造成破壞，故在該位置設有網格板，能增大混凝土的強度，防止混凝土被張拉破壞；同樣，壓頂梁與壓頂梁的結合部的混凝土內每兩根相鄰的縱向套管之間也錨固有一塊金屬網格板，其目的也是增大混凝土的強度，防止混凝土被張拉破壞。
[0014]作為再改進，壓頂梁的構件截面每一側縱向受力鋼筋的預應力度為50%?70%，支撐杆件的構件截面每一側縱向受力鋼筋的預應力度也為50%?70%，這樣的範圍是最優越的方案，因為一旦低於這個範圍，那縱向受力非預應力鋼筋的配筋率仍然較高，依然不方便拆卸；而一旦高於這個範圍，則壓頂梁及支撐杆件的抗形變能力就會較差。[0015]作為還改進，鋼絞線與縱向套管之間設有潤滑油，這樣，縱向套管和鋼絞線之間為潤滑油的無粘結結構，這樣，鋼絞線能很輕鬆的從縱向套管中抽出，進一步便捷拆卸過程。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發明基坑支護體系的壓頂梁標高處的水平內支撐的俯視結構示意圖。
[0017]圖2是本發明基坑支護體系的壓頂梁標高處的水平內支撐的壓頂梁的正視結構示意圖。
[0018]圖3是本發明基坑支護體系的壓頂梁標高處的水平內支撐的壓頂梁的側剖視結構示意圖。
[0019]圖4是本發明的基坑支護體系的壓頂梁標高處的水平內支撐的壓頂梁與壓頂梁的結合部的俯視結構示意圖。
[0020]圖5是本發明的基坑支護體系的壓頂梁標高處的水平內支撐的金屬網格板的正視結構示意圖。
[0021]圖中所示1、壓頂梁，2、支撐杆件，3、縱向受力非預應力鋼筋，4、橫向箍筋，5、縱向套管，6、鋼絞線，7、金屬網格板，8、錨具。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。
[0023]如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，本發明基坑支護體系的壓頂梁標高處的水平內支撐，它包括壓頂梁I和與壓頂梁I同標高的多根支撐杆件2。壓頂梁I內錨固有鋼筋籠，各個支撐杆件2內也錨固有鋼筋籠。壓頂梁I和支撐杆件2隻是具體尺寸和安裝位置的區另O，但均為鋼筋混凝土結構。鋼筋籠由縱向受力非預應力鋼筋3和橫向箍筋4綁紮成。壓頂梁I內沿長度方向貫通有多個縱向套管5，支撐杆件2內也沿長度方向貫通有多個縱向套管5,縱向套管5在行業內習慣稱為直線型套管。每個縱向套管5內設有鋼絞線6,鋼絞線6被張拉並且被錨具8錨固，鋼絞線6與縱向套管5之間設有潤滑油，鋼絞線6與縱向套管5及該縱向套管5四周的混凝土無粘結，而是依靠鋼絞線6兩端張拉後給構件截面混凝土施加預應力。
[0024]壓頂梁I與支撐杆件2的結合部的混凝土內每兩根相鄰的縱向套管5之間錨固有一塊金屬網格板7，該金屬網格板7與縱向套管5不接觸；所述的結合部是指，壓頂梁I與支撐杆件2對接相互重合處。壓頂梁I與壓頂梁I的結合部的混凝土內每兩根相鄰的縱向套管5之間也錨固有一塊金屬網格板7。
[0025]壓頂梁I的構件截面每一側縱向受力鋼筋的預應力度為50%?70%，支撐杆件2的構件截面每一側縱向受力鋼筋的預應力度也為50%?70%。縱向受力鋼筋包括縱向受力預應力鋼筋即鋼絞線6和縱向受力非預應力鋼筋3。所述的構件截面一側縱向受力鋼筋的預應力度是指，每根壓頂梁I或每根支撐杆件2的截面的一側的全部鋼絞線6的拉力設計值之和與該截面一側的全部縱向受力鋼筋的拉力設計值之和的比。舉例說明，如圖3所示，該壓頂梁I的橫截面的上側一共有三根鋼絞線6和三根縱向受力非預應力鋼筋3，即共有六根縱向受力鋼筋，該構件截面的上側的縱向受力鋼筋的預應力度就是三根鋼絞線6的拉力設計值之和除以六根縱向受力鋼筋的拉力設計值之和，所得的比值為50%?70%範圍內的任何一個值。同樣，如圖3所示，該壓頂梁I的橫截面的下側也為三根鋼絞線6和三根縱向受力非預應力鋼筋3，即共有六根縱向受力鋼筋，該構件截面的下側的縱向受力鋼筋的預應力度就是三根鋼絞線6的拉力設計值之和除以六根縱向受力鋼筋的拉力設計值之和，所得的比值也為50%?70%範圍內的任何一個值。
[0026]如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本發明基坑支護體系的壓頂梁標高處的水平內支撐的施工方法，它包括以下施工步驟。
[0027]a、在正常施工圍護樁牆結構後，在圍護樁牆頂標高上敷設壓頂梁I模板以及各個支撐杆件2模板，並放置壓頂梁I鋼筋籠和支撐杆件2鋼筋籠，且壓頂梁I鋼筋籠和支撐杆件2鋼筋籠均布設有帶鋼絞線6的縱向套管5。
[0028]b、澆搗壓頂梁I及各個支撐杆件2的混凝土。
[0029]C、待混凝土強度達到張緊強度即設計規定強度值的75%後，張拉各個鋼絞線6，並將鋼絞線6兩端經錨具8在壓頂梁I或支撐杆件2的兩端錨固。張拉過程為常規現有技術，即利用千斤頂將鋼絞線6張緊並利用錨具8及墊板將鋼絞線6錨固牢。
【權利要求】
1.一種基坑支護體系的壓頂梁標高處的水平內支撐，它包括壓頂梁(I)和與壓頂梁(I)同標高的多根支撐杆件(2 )，壓頂梁(I)內設有鋼筋籠，各個支撐杆件(2 )內也設有鋼筋籠，鋼筋籠由縱向受力非預應力鋼筋(3)和橫向箍筋(4)綁紮成，其特徵在於:壓頂梁(I)內貫通有多個縱向套管(5 )，支撐杆件(2 )內也貫通有多個縱向套管(5 )，每個縱向套管(5 )內設有鋼絞線(6 )，鋼絞線(6 )被張拉並且被錨具(8 )錨固。
2.根據權利要求1所述的基坑支護體系的壓頂梁標高處的水平內支撐，其特徵在於:壓頂梁(I)與支撐杆件(2)的結合部的混凝土內每兩根相鄰的縱向套管(5)之間錨固有一塊金屬網格板(7);壓頂梁(I)與壓頂梁(I)的結合部的混凝土內每兩根相鄰的縱向套管(5)之間也錨固有一塊金屬網格板(7)。
3.根據權利要求1所述的基坑支護體系的壓頂梁標高處的水平內支撐，其特徵在於:壓頂梁(I)的構件截面每一側縱向受力鋼筋的預應力度為50%?70%，支撐杆件(2)的構件截面每一側縱向受力鋼筋的預應力度也為50%?70%。
4.根據權利要求1所述的基坑支護體系的壓頂梁標高處的水平內支撐，其特徵在於:鋼絞線(6)與縱向套管(5)之間設有潤滑油。
5.一種基坑支護體系的壓頂梁標高處的水平內支撐的施工方法，其特徵在於:它包括以下施工步驟: a、在正常施工圍護樁牆結構後，在圍護樁牆頂標高上敷設壓頂梁(I)模板以及各個支撐杆件(2)模板，並放置壓頂梁(I)鋼筋籠和支撐杆件(2)鋼筋籠，且壓頂梁(I)鋼筋籠和支撐杆件(2)鋼筋籠均布設有帶鋼絞線(6)的縱向套管(5)； b、澆搗壓頂梁(I)及各個支撐杆件(2)的混凝土； C、待混凝土強度達到張緊強度後，張拉各個鋼絞線(6)，並將鋼絞線(6)兩端與錨具(8 )錨固。
【文檔編號】E02D17/04GK103850259SQ201410120223
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月27日 優先權日:2014年3月27日
【發明者】吳佳雄, 張俊傑, 張子江, 王季寧, 李海東 申請人:寧波冶金勘察設計研究股份有限公司