一種基坑支護用的方鋼管混凝土支撐結構的製作方法

2023-05-14 07:45:56 2

專利名稱：一種基坑支護用的方鋼管混凝土支撐結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於深基坑或豎井圍護結構內支撐的方鋼管混凝土支撐。
背景技術：
當前我國城市軌道交通建設發展迅速，由於軌道交通線路車站多從市中心穿越，為實現各條線路之間的換乘，車站越建越深， 而且後建車站緊鄰已建地鐵車站、區間隧道和建築物而建造的情況屢見不鮮，施工中需要嚴格控制變形。修建地鐵的工法主要有明挖法、暗挖法或盾構法，明挖地鐵車站基坑、暗挖法豎井、盾構始發或吊出井等常採用內撐式圍護結構。為了有效控制變形，內支撐體系很多採用鋼筋混凝土支撐。鋼筋混凝土支撐採用現場澆注方法成型，具有剛度大，變形小的顯著優點，但該種支撐待基坑回填時，被廢棄在地層中永久佔用地下空間並造成材料浪費，如需拆除，也費工費力，不能重複利用。本發明提出的方鋼管混凝土支撐既有與鋼筋混凝土支撐相同的剛度，又可以重複利用，節約材料，降低工程成本。

發明內容
本發明的目的在於提供一種剛度大、可重複利用、節約材料，用作基坑或豎井圍護結構體系中內支撐的方鋼管混凝土支撐。本發明採用的技術方案如下一種基坑支護用的方鋼管混凝土支撐，包括不同的方鋼管混凝土支撐套件，螺栓若干。所述的方鋼管混凝土支撐套件包括標準套件、短接套件、直撐與冠梁連接套件、斜撐與冠梁連接套件。套件間互相連接以滿足基坑內支撐拼接需要；方鋼管混凝土支撐套件由方鋼管，混凝土，端封板和支撐肋構成；所述的方鋼管混凝土是由方鋼管和混凝土的組合，為減輕自重，混凝土可採用輕質混凝土，按《輕集料混凝土規程》JGJ51-2002規定，用輕粗骨料，粗砂，輕砂，水泥和水配製而成，幹表觀密度不大於1950kg/m3，強度等級為LC30以上。方鋼管截面尺寸按《鋼管混凝土結構設計與施工規程》規定，鋼管邊長與壁厚之間的比例限制在20 85之間。方鋼管混凝土支撐的截面尺寸依照《鋼管混凝土結構設計與施工規程》和《混凝土結構設計規範》，並滿足方鋼管混凝土支撐的剛度不小於現有鋼筋混凝土支撐剛度的要求確定，同時滿足基坑內支撐抗彎、抗壓強度及橫向穩定性要求。標準套件的方鋼管兩端是用端封板封閉的，內部的混凝土處於三維受力狀態，由於受到三向約束，其強度會得到提高。端封板四邊留有法蘭板。短接套件結構與標準套件相同。與冠梁連接套件的靠近冠梁的一端設端封板但不留法蘭板，並在靠近冠梁一側留有若干個孔洞，孔洞用於貫穿冠梁內鋼筋，與冠梁整體澆築，以保證冠梁與方鋼管混凝土支撐牢固連接，有較好的整體性，並保證節點受力的連續、均勻。法蘭板上有螺栓孔，螺栓孔排列在支撐肋之間，支撐套件之間的連接就是通過端封板上法蘭板用螺栓依次連接，形成連續完整的支撐。所述的支撐肋焊接在鋼管與法蘭板上，支撐肋為梯形鋼板，支撐肋的厚度不小於方鋼管和法蘭板的厚度。在端封板與方鋼管上設支承肋，改善了標準套件端部的受力條件，以保證套件之間的連接強度，並防止法蘭板有過大的變形。所述的基坑支護用的方鋼管混凝土支撐，其特徵在於支撐為方鋼管與混凝土的結
合。
所述的基坑支護用的方鋼管混凝土支撐，其特徵在於有4種不同類型的套件，以滿足不同開挖寬度的基坑內支撐拼接。所述的基坑支護用的方鋼管混凝土支撐，其特徵在於標準套件和短接套件的鋼管是用端封板封閉的，兩端的端封板四邊留有法蘭板，端封板的法蘭板上有螺栓孔。 所述的基坑支護用的方鋼管混凝土支撐，其特徵在於直撐與冠梁連接套件和斜撐與冠梁連接套件的鋼管是用端封板封閉的，靠近基坑一端的端封板四邊留有法蘭板，法蘭板上有螺栓，靠近冠梁一端的端封板不設法蘭板。所述的基坑支護用的方鋼管混凝土支撐，其特徵在於直撐與冠梁連接套件和斜撐與冠梁連接套件的靠近冠梁的一側留有若干個孔洞，孔洞垂直支撐軸線設置，放置後與冠梁軸線平行，其中內外兩側孔洞貫穿冠梁兩側鋼筋，中間孔洞布置加強鋼筋，與冠梁整體燒築。所述的基坑支護用的方鋼管混凝土支撐，其特徵在於斜撐與冠梁連接套件呈V字型，夾角為135°，由於其對稱性，可滿足基坑內各直角拐角處斜撐與冠梁的連接。所述的基坑支護用的方鋼管混凝土支撐，其特徵在於基坑布置直撐時需首先用直撐與冠梁連接套件與基坑兩側冠梁連接，然後在安裝好的直撐與冠梁連接套件之間連接安裝標準套件和短接套件。基坑布置斜撐時需首先用斜撐與冠梁連接套件與基坑相鄰兩側冠梁連接，然後在安裝好的斜撐與冠梁連接套件之間連接安裝標準套件和短接套件。所述的基坑支護用的方鋼管混凝土支撐，其特徵在於斜撐與冠梁連接套件的靠近冠梁的一側留有若干個孔洞，孔洞垂直支撐軸線設置，放置後與冠梁軸線平行，其中內外兩側孔洞貫穿冠梁兩側鋼筋，中間孔洞布置加強鋼筋，與冠梁整體澆築。所述的基坑支護用的方鋼管混凝土支撐，其特徵在於鋼管與法蘭板之間有斜向支撐肋。上述的一種用於基坑支護用的方鋼管混凝土支撐的施工方法為第一步根據設計圖紙測量放樣，確定方鋼管混凝土支撐的平面位置以及與冠梁連接套件和冠梁的位置關係。第二步澆築冠梁之前，將直撐與冠梁連接套件和斜撐與冠梁連接套件通過冠梁模板上預留的洞口嵌入冠梁的模板內，並通過套件上預留洞口貫穿冠梁內的鋼筋，並對套件加設固定設備，保證其不產生傾斜和位移。第三步澆築冠梁，使冠梁和與冠梁連接套件形成整體。第四步架設方鋼管混凝土支撐標準套件和短接套件。有益效果本發明用於基坑支護的方鋼管混凝土支撐整體性好，支撐之間通過端封板用螺栓連接成整體，保證了結構的整體性；方鋼管混凝土支撐為工廠預製的套件，便於吊裝搬運，並且可重複利用；方鋼管內部的混凝土處於封閉狀態，受力時變形受到方鋼管及端封板的約束，具有良好的抗彎、抗壓性能；與冠梁連接套件與冠梁整體澆注，並在內部貫穿冠梁受力鋼筋，與冠梁形成整體，提高受力性能。
方鋼管混凝土支撐內部表面被混凝土充填隔絕與外界的接觸，不會受到腐蝕或鏽蝕，外部構造簡單，表面平滑，方便除鏽防鏽，可以重複多次使用，降低材料消耗，節能環保，節約成本。


圖I、地鐵車站基坑支護結構示意圖 圖2、方鋼管混凝土支撐標準套件示意3、方鋼管混凝土支撐標準套件截面示意4、方鋼管混凝土支撐短接套件示意5、方鋼管混凝土支撐直撐與冠梁連接套件截面示意6、方鋼管混凝土支撐斜撐與冠梁連接套件示意7、方鋼管混凝土支撐斜撐與冠梁連接套件截面示意中丨標準套件2直撐與冠梁連接套件3斜撐與冠梁連接套件4短接套件5冠梁內鋼筋6冠梁內混凝土 7法蘭板8端封板9支撐肋10螺栓孔11方鋼管12方鋼管支撐內混凝土 13與冠梁連接套件預留孔洞
具體實施例方式一種基坑支護用的方鋼管混凝土支撐結構，其特徵在於有4種不同類型的套件，包括標準套件I、直撐與冠梁連接套件2、斜撐與冠梁連接套件3、短接套件4 ;所述的標準套件I是兩端是用端封板8封閉的內部填充有混凝土 12的方鋼管11，端封板8四邊留有預留螺栓孔10的法蘭板7 ;所述的短接套件4結構與標準套件I相同，長度小於標準套件I的長度；所述的直撐與冠梁連接套件2是兩端用端封板8封閉的內部填充有混凝土 12的方鋼管11，遠離冠梁一端的端封板8四邊留有預留螺栓孔10的法蘭板7，該套件在靠近冠梁一端留有若干個孔洞13，孔洞垂直支撐軸線設置且與冠梁軸線平行，孔洞用於貫穿冠梁內的鋼筋；所述的斜撐與冠梁連接套件3是兩端用端封板8封閉的內部填充有混凝土 12的方鋼管11，該套件呈V字型，夾角為135°，遠離冠梁一端的端封板8四邊留有預留螺栓孔10的法蘭板7，該套件在靠近冠梁一端留有若干個孔洞13，孔洞垂直支撐軸線設置且與冠梁軸線平行，孔洞用於貫穿冠梁內的鋼筋。基坑布置直撐時需首先用直撐與冠梁連接套件2與基坑兩側冠梁連接，然後在安裝好的的直撐與冠梁連接套件2之間連接安裝標準套件I和短接套件4 ;基坑布置斜撐時需首先用斜撐與冠梁連接套件3與基坑相鄰兩側冠梁連接，然後在安裝好的斜撐與冠梁連接套件3之間連接安裝標準套件I和短接套件4。進一步，其特徵在於方鋼管11與法蘭板7之間焊接有支撐肋9，支撐肋9為一梯形鋼板。進一步，標準套件的長度為3m 9m。下面通過一個地鐵車站基坑實施例，並結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體說明。基坑中部標準段開挖寬度是20m，端部擴大段開挖寬度為22m。其中本例中根據基坑寬度要求標準套件分為長度為3m、6m兩種規格，短接套件長度為lm，直撐與冠梁連接套件伸出冠梁壁O. 5m。
圖I 7所示，本發明專利提供一種基坑支護用的方鋼管混凝土直撐，是一種可以在地鐵車站基坑工程中提供內支撐的構件。如圖I所示方鋼管混凝土支撐包括標準套件、直撐與冠梁連接套件、斜撐與冠梁連接套件、短接套件。所述的標準套件如圖2和圖3所示，長度分為3m、6m兩種規格，方鋼管內填充混凝土，鋼管兩端是用端封板封閉的，端封板四邊留有法蘭板，法蘭板上有螺栓孔。所述的短接套件如圖4所示，長度為lm，結構與標準套件相同。所述的直撐與冠梁連接套件如圖5所示，截面尺寸與標準套件相同，方鋼管內填充混凝土，鋼管兩端是用端封板封閉的，靠近基坑一端的端封板四邊留有法蘭板，法蘭板上有螺栓孔，靠近冠梁一端的端封板不設有法蘭板，靠近冠梁的一側留有若干個孔洞，孔洞與冠梁平行，其中內外兩側孔洞貫穿冠梁兩側鋼筋，中間孔洞布置加強鋼筋，與冠梁整體澆築。所述的斜撐與冠梁連接套件如圖6和圖7所示，呈V字型，夾角為135°，截面尺寸與標準套件相同，方鋼管內填充混凝土，鋼管兩端是用端封板封閉的，靠近基坑一端的端封板四邊留有法蘭板，法蘭板上有螺栓孔，靠近冠梁一端的端封板不設有法蘭板，靠近冠梁的一側留有若干個孔洞，孔洞與冠梁平行，用於澆築冠梁時貫穿冠梁內鋼筋。各圖中法蘭板上設有螺栓孔，每兩段的方鋼管混凝土直撐套件的端封板對齊，用螺栓穿過螺栓孔把支撐依次連接形成一根完整的直撐結構。支撐肋焊接在方鋼管與法蘭板上。上述鋼管混凝土支撐的具體施工方法為第一步根據設計圖紙測量放樣，確定方鋼管混凝土支撐的平面位置以及與冠梁連接套件和冠梁的位置關係。第二步搭建好冠梁模板後，在支撐與冠梁連接處將直撐與冠梁連接套件和斜撐與冠梁連接套件通過冠梁模板上預留的洞口嵌入冠梁的模板內。並通過套件上預留的內外兩側洞口貫穿冠梁內的鋼筋，通過中間孔洞布置加強鋼筋並對套件加設固定設備，保證其不產生傾斜和位移。第三步安裝冠梁內鋼筋，對已嵌入冠梁模板內的連接套件通過套件上靠近冠梁一側預留洞口(尺寸與鋼管支撐截面相同)貫穿冠梁內的鋼筋，並對套件加設固定設備，保證其不產生傾斜和位移。
第四步混凝土澆築冠梁，使冠梁和連接套件形成整體。第五步直撐與冠梁連接套件間安裝標準套件，在斜撐與冠梁連接套件間安裝標準套件和短接套件，把各段方鋼管混凝土的端封板通過螺栓依次連接，形成一完整的結構。以上是本發明的一個典型實施例，本發明的實施不限於此。
權利要求
1.一種基坑支護用的方鋼管混凝土支撐結構，其特徵在於有4種不同類型的套件，包括標準套件(I)、直撐與冠梁連接套件(2)、斜撐與冠梁連接套件(3)、短接套件(4);所述的標準套件(I)是兩端是用端封板(8)封閉的內部填充有混凝土(12)的方鋼管(11)，端封板(8)四邊留有預留螺栓孔(10)的法蘭板(7);所述的短接套件(4)結構與標準套件(I)相同，長度小於標準套件(I)的長度；所述的直撐與冠梁連接套件(2)是兩端用端封板(8)封閉的內部填充有混凝土(12)的方鋼管(11)，遠離冠梁一端的端封板(8)四邊留有預留螺栓孔(10)的法蘭板(7)，該套件在靠近冠梁一端留有若干個孔洞(13)，孔洞垂直支撐軸線設置且與冠梁軸線平行，孔洞用於貫穿冠梁內的鋼筋；所述的斜撐與冠梁連接套件(3)是兩端用端封板(8)封閉的內部填充有混凝土(12)的方鋼管(11)，該套件呈V字型，夾角為135°，遠離冠梁一端的端封板(8)四邊留有預留螺栓孔(10)的法蘭板(7)，該套件在靠近冠梁一端留有若干個孔洞(13)，孔洞垂直支撐軸線設置且與冠梁軸線平行，孔洞用於貫穿冠梁內的鋼筋。
2.根據權利要求I所述的一種基坑支護用的方鋼管混凝土支撐結構，其特徵在於基坑布置直撐時需首先用直撐與冠梁連接套件(2)與基坑兩側冠梁連接，然後在安裝好的的直撐與冠梁連接套件(2)之間連接安裝標準套件(I)和短接套件(4);基坑布置斜撐時需首先用斜撐與冠梁連接套件(3)與基坑相鄰兩側冠梁連接，然後在安裝好的斜撐與冠梁連接套件(3)之間連接安裝標準套件(I)和短接套件(4)。
3.根據權利要求I所述的一種基坑支護用的方鋼管混凝土支撐結構，其特徵在於方鋼管(11)與法蘭板(7)之間焊接有支撐肋(9)，支撐肋(9)為一梯形鋼板。
4.根據權利要求I所述的一種基坑支護用的方鋼管混凝土支撐結構，其特徵在於標準套件的長度為3m 9m。
全文摘要
本發明涉及一種基坑支護用的方鋼管混凝土支撐結構。該種支撐用方鋼管與混凝土的組合結構代替鋼筋混凝土結構，能夠充分發揮鋼材和混凝土的性能，穩定性、強度、剛度優於鋼筋混凝土支撐，並且採用預製標準套件現場拼裝，可多次重複利用。預製標準件端部採用端封板封閉，使內部的混凝土處於三維受力狀態，強度得到提高。端封板在方鋼管上設有支承肋，改善了標準套件端部的受力條件，以保證套件之間的連接強度，並防止法蘭板有過大的變形。方鋼管內的混凝土可採用輕質混凝土，以減輕支撐的自重。本發明的方鋼管混凝土支撐結構合理，工作性能好，可重複利用，具有重要的工程應用價值和很好的應用前景。
文檔編號E02D17/04GK102635118SQ201210082210
公開日2012年8月15日 申請日期2012年3月26日 優先權日2012年3月26日
發明者張明聚, 杜永驍 申請人:北京工業大學