超大深基坑混凝土‑装配式型钢混合支撑体系的加固结构及其施工方法与流程

本发明涉及建筑施工中基坑支护领域，特指一种超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的加固结构及其施工方法。

背景技术：

在基坑支护体系中，大型深基坑型钢-混凝土组合支撑体系具有能适应复杂的基坑形状、适用于大尺寸平面基坑的支护、支护刚度高、支撑材料可复用、施工工期短、产生的建筑垃圾少等优势。现有的型钢支撑结构中的钢支撑与格构柱或者立柱的连接节点通常采用焊接或螺栓方式连接在一起，该连接方式导致型钢支撑系统的事故较多，原因是由于基坑外周的土体会对型钢支撑结构产生土压力，即对基坑内的钢支撑产生轴向方向的土压力，钢支撑在土压力的作用下产生轴向位移，进而对立柱或格构柱造成过大的附加位移，使得立柱或格构柱被破坏，从而引发安全隐患。此外，型钢支撑结构中，格构柱的支撑体系发生了变化，使其轴压承载力显著降低，特别是运行重载车辆的施工栈桥下的格构柱的加固结构需要重点关注。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的加固结构及其施工方法，解决由于钢支撑与格构柱采用焊接或螺栓连接方式不能释放钢支撑在土压力作用下的轴向位移而导致的对格构柱造成过大的附加位移，进而破坏格构柱引发安全隐患的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的加固结构的施工方法，包括如下步骤：

施工基坑及基坑的支撑体系，所示支撑体系包括支设于基坑内的混凝土支撑和钢支撑；

于所述基坑内施工支撑于所述混凝土支撑底部的第一格构柱；

于所述基坑内施工靠近所述钢支撑的第二格构柱；

于所述第二格构柱的两侧固定连接承托所述钢支撑的第一支撑梁；以及

提供滑动支座，利用所述滑动支座夹紧固定所述第一支撑梁和所述钢支撑，且所述钢支撑可于所述滑动支座上沿所述钢支撑的支设方向滑动。

基坑的支撑体系用于控制基坑的变形，本发明提供的加固结构用于加固支撑体系，提高基坑的稳定性。设置第一格构柱和第二格构柱传递支撑体系的竖向荷载，为支撑体系提供有力的支撑。利用第一支撑梁承托钢支撑，且通过滑动支座夹紧钢支撑和第一支撑梁，限制了钢支撑的竖向位移，且钢支撑可沿支设方向滑动，能够释放钢支撑因受到基坑侧向土压力而产生的轴向位移，避免了轴向位移对第二格构柱产生侧向作用力及位移，确保第二格构柱的竖向承载稳定性，有效保护了第二格构柱的结构安全稳定。钢支撑的竖向荷载通过其下部的支撑梁传递到第二格构柱，形成了受力稳定、牢固可靠的连接结构。

本发明超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的加固结构的施工方法的进一步改进在于，还包括：

将所述第一支撑梁与其设置方向上的其他的第二格构柱固定连接；

提供第二支撑梁，将所述第二支撑梁固定连接于所述第二格构柱上相对于连接所述第一支撑梁的两侧的另外的两侧，将所述第二支撑梁与其设置方向上的其他的第二格构柱固定连接。

本发明超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的加固结构的施工方法的进一步改进在于，还包括：

提供牛腿，将所述牛腿装设于所述第一支撑梁和所述第二格构柱的连接处和所述第二支撑梁和所述第二格构柱的连接处。

本发明超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的加固结构的施工方法的进一步改进在于，所述滑动支座包括夹持组件、第一滑移层以及第二滑移层；利用所述滑动支座夹紧固定所述第一支撑梁和所述钢支撑包括：

将所述夹持组件夹持于所述钢支撑的顶部和所述第一支撑梁的底部，通过所述夹持组件夹紧所述钢支撑和所述第一支撑梁；

将所述第一滑移层垫设在所述夹持组件和所述钢支撑的顶部之间；

将所述第二滑移层垫设在所述钢支撑的底部和所述第一支撑梁的顶部之间。

本发明超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的加固结构的施工方法的进一步改进在于，所述滑动支座还包括限位件；

将所述限位件固设于所述第一支撑梁上且位于所述钢支撑的两侧，从而通过所述限位件限位所述钢支撑的侧向位移。

本发明还提供了一种超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的加固结构，基坑支撑体系包括支设于基坑内的混凝土支撑和钢支撑，所述加固结构包括：

支撑于所述混凝土支撑底部的第一格构柱，所述第一格构柱立设于所述基坑内；

立设于所述基坑内、且靠近所述钢支撑设置的第二格构柱；

固定于所述第二格构柱的两侧、供承托所述钢支撑的第一支撑梁；以及

夹紧固定所述第一支撑梁和所述钢支撑的滑动支座，所述钢支撑可于所述滑动支座上沿所述钢支撑的支设方向滑动。

本发明超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的加固结构的进一步改进在于，还包括第二支撑梁，所述第二支撑梁固定连接于所述第二格构柱上相对于连接所述第一支撑梁的两侧的另外的两侧，所述第二支撑梁与其设置方向上的其他第二格构柱固定连接；所述第一支撑梁与其设置方向上的其他的第二格构柱固定连接。

本发明超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的加固结构的进一步改进在于，还包括牛腿，所述牛腿装设于所述第一支撑梁和所述第二格构柱的连接处和所述第二支撑梁和所述第二格构柱的连接处。

本发明超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的加固结构的进一步改进在于，所述滑动支座包括夹持组件、第一滑移层以及第二滑移层；

所述夹持组件夹持于所述钢支撑的顶部和所述第一支撑梁的底部，通过所述夹持组件夹紧所述钢支撑和所述第一支撑梁；

所述第一滑移层垫设在所述夹持组件和所述钢支撑的顶部之间；

所述第二滑移层垫设在所述钢支撑的底部和所述第一支撑梁的顶部之间。

本发明超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的加固结构的进一步改进在于，所述滑动支座还包括限位件；所述限位件固设于所述第一支撑梁上且位于所述钢支撑的两侧，从而通过所述限位件限位所述钢支撑的侧向位移。

附图说明

图1为本发明超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的加固结构的结构示意图。

图2为图1中节点c的放大示意图。

图3为图2中a-a的剖视图。

图4为图1中节点d的放大示意图。

图5为图4中b-b的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参阅图1，本发明提供了一种超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的加固结构及其施工方法，用于钢-混凝土组合支撑体系，既有混凝土支撑又有钢支撑。在传统的支撑体系中，用于传递支撑体系的竖向荷载的且竖向设置的格构柱，其与混凝土支撑采用浇筑成刚性节点，有效约束格构柱，提高其稳定承载力；而格构柱与钢支撑之间采用焊接或螺栓方式连接时，不能释放土压力对钢支撑产生的轴向位移，进而对格构柱造成过大的附加位移，使其破坏。本发明的加固结构采用第一支撑梁支撑钢支撑，钢支撑于格构柱间无固定连接，采用滑动支座为钢支撑提供滑动功能，以释放该钢支撑受到基坑侧向土压力作用产生的轴向位移，避免对格构柱产生侧向作用力及位移，不会降低格构柱的竖向承载稳定性，对基坑钢支撑的受力安全稳定有很大的作用。采用第一支撑梁和第二支撑梁对格构柱形成抱柱结构，将相邻的格构柱拉结成一体，约束格构柱的双向变形，提高格构柱的稳定承载力，有效传递竖向荷载，能够解决型钢支撑结构中处于施工栈桥下的格构柱的加固方法的问题。下面结合附图对本发明超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的加固结构及其施工方法进行说明。

如图1所示，本发明提供的超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的加固结构用于对支撑体系22进行加固，该基坑的支撑体系22包括支设于基坑11内的混凝土支撑221和钢支撑222，结合图4所示，本发明的加固结构包括第一格构柱31、第二格构柱32、第一支撑梁33、第二支撑梁34以及滑动支座35，第一格构柱31支撑于混凝土支撑221的底部，第一格构柱31立设在基坑11内，用于传递混凝土支撑221的竖向荷载，该第一格构柱31和混凝土支撑221的连接节点采用混凝土浇筑的刚性节点，两个方向的混凝土支撑可有效约束第一格构柱，提高其稳定承载力；第二格构柱32立设于基坑11内且靠近钢支撑222设置；结合图2所示，第一支撑梁33固定于第二格构柱32的两侧用于承托钢支撑222，第一支撑梁33与钢支撑222相垂直设置，第二格构柱32具有四个侧面，分别是第一侧面321、第二侧面322、第三侧面323以及第四侧面324，该第一支撑梁33设于第三侧面323和第四侧面324。滑动支座35夹紧固定第一支撑梁33和钢支撑222，通过滑动支座35将第一支撑梁33和钢支撑222夹紧固定，该钢支撑222可在滑动支座35上沿钢支撑222的支设方向滑动。通过该滑动功能使得钢支撑222能够释放轴向位移，且钢支撑222与第二格构柱32不连接，不会将轴向位移传递给第二格构柱32，避免对第二格构柱32稳定性的影响。通过第一支撑梁33支撑钢支撑222，可以限制钢支撑的竖向位移，不对第二格构柱产生侧向作用力及位移，不降低第二格构柱的竖向承载稳定性。利用第一支撑梁与第二格构柱的固定连接将钢支撑的竖向荷载通过其下部的第一支撑梁传递到第二格构柱，该滑动支座实现并形成了两套独立工作、互相协助的水平和竖向支撑体系，对基坑支撑体系的受力安全稳定有很大的作用。

如图1和图2所示，作为本发明的一较佳实施方式，该加固结构还包括第二支撑梁34，第二支撑梁34固定连接在第二格构柱32上相对于连接第一支撑梁33的两侧的另外的两侧，即第二支撑梁34固定连接在第二格构柱32的第一侧面321和第二侧面322。这样第二支撑梁34和第一支撑梁33设于第二格构柱32的四个侧面，于第二格构柱32上形成了由第二支撑梁34和第一支撑梁33组成的抱柱结构，这样的抱柱结构能够约束第二格构柱的双向变形，提高其稳定承载力，有效传递支撑体系的竖向荷载。较佳地，第二支撑梁34与其设置方向上的其他第二格构柱32固定连接，即第二支撑梁34与位于其设置方向上的多个第二格构柱32固定连接，将多个第二格构柱32拉结固定连成一体，形成整体的受力体系，防止了第二格构柱的变形。第一支撑梁33与其设置方向上的其他的第二格构柱32固定该链接，即第一支撑梁33与位于其设置方向上的多个第二格构柱32固定该链接，将多个第二格构柱32拉结固定连成一体，形成整体的受力体系，防止了第二格构柱的变形。

如图1至图3所示，作为本发明的另一较佳实施方式，加固结构还包括牛腿36，牛腿36装设在第一支撑梁33和第二格构柱32的连接处和第二支撑梁34和第二格构柱32的连接处，利用牛腿36来安装第一支撑梁33和第二支撑梁34，牛腿36固定在第二格构柱32上为第一支撑梁33和第二支撑梁34提供安装位置，且牛腿36设置在第一支撑梁33和第二支撑梁34上下两侧，夹设固定一支撑梁33和第二支撑梁34。

如图1、图4和图5所示，作为本发明的又一较佳实施方式，滑动支座35包括夹持组件351、第一滑移层352以及第二滑移层353，夹持组件351夹持在钢支撑222的顶部和第一支撑梁33的底部，通过夹持组件351夹紧钢支撑222和第一支撑梁33；第一滑移层352垫设在夹持组件351和钢支撑222的顶部之间；第二滑移层353垫设在钢支撑222的底部和第一支撑梁33的顶部之间。通过设置第一滑移层352和第二滑移层353，可以为钢支撑222提供沿其设置方向滑动的功能，以释放钢支撑222的轴向位移。

作为本发明的再一较佳实施方式，滑动支座35还包括有限位件354，该限位件354固设于第一支撑梁33上且位于钢支撑222两侧，限位件354用于限制钢支撑222的侧向位移，即利用两个固设在第一支撑梁33上的限位件354夹住钢支撑222，将两个限位件354布置在钢支撑的下翼缘板的两侧，防止钢支撑222的侧向位移。较佳地，该限位件354为l型构件，包括相互垂直连接的第一限位板和第二限位板，该第一限位板固设在第一支撑梁33上，第二限位板抵靠于钢支撑222的下翼缘板的一侧。该限位件354优选采用角钢。

如图4和图5所示，作为本发明的再另一较佳实施方式，夹持组件351包括置于钢支撑222顶部的第一夹持件3511、置于第一支撑梁33底部的第二夹持件3512以及贯穿第一夹持件3511和第二夹持件3512的紧固连接杆3513，该紧固连接杆3513设于钢支撑222的两侧，通过紧固连接杆3513紧固连接第一夹持件3511和第二夹持件3512，使得第一夹持件3511和第二夹持件3512夹紧钢支撑222和第一支撑梁33，限制了钢支撑222的竖向位移。作为本发明的再又一较佳实施方式，第一夹持件3511和第二夹持件3512呈倾斜状设置，即与第一支撑梁33相交呈一夹角，紧固连接杆3513设于支撑梁213的两侧。第一夹持件3511和第二夹持件3512采用角钢，紧固连接杆3513采用长螺栓。

第一滑移层212和第二滑移层213较佳为薄膜状。既能释放钢支撑的轴向位移，又不会影响钢支撑的竖向夹紧连接。

本发明超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的加固结构的有益效果为：

采用滑动支座连接基坑钢支撑与格构柱，滑动支座由长螺栓、角钢以及滑移薄膜组成，可释放钢支撑的轴向位移，并限制钢支撑的竖向位移。钢支撑搁置在下部的两根支撑梁上，支撑梁与格构柱通过焊接方式连接。为了减小钢支撑的侧向计算长度，在钢支撑的下翼缘两侧分别布置限位件，限制钢支撑的侧向位移。钢支撑受到基坑侧向土压力作用产生轴向位移时，可通过本滑动支座释放其轴向位移，而且对格构柱不产生侧向作用力及位移，不降低格构柱的竖向承载稳定性，即通过该滑动支座，使得基坑钢支撑体系形成两套独立工作、互相协助的水平和竖向支撑体系，对基坑钢支撑体系的受力安全稳定有很大的作用。钢支撑的竖向荷载通过其下部的支撑梁传递到格构柱。

采用第一支撑梁和第二支撑梁形成双向双拼杆件来约束格构柱，能够约束格构柱的双向变形，提高其承载力及稳定性，有效传递支撑体系的荷载，确保基坑支撑结构的稳定性，有效控制基坑变形。

下面对本发明提供的超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的加固结构的施工方法进行说明。

本发明提供的超大深基坑混凝土-装配式型钢混合支撑体系的加固结构的施工方法，包括如下步骤：

如图1所示，施工基坑11及基坑11的支撑体系22，支撑体系22包括支设于基坑11内的混凝土支撑221和钢支撑222；

于基坑11内施工支撑于混凝土支撑221底部的第一格构柱31；

于基坑11内施工靠近钢支撑222的第二格构柱32；

结合图2所示，于第二格构柱32的两侧固定连接承托钢支撑222的第一支撑梁33；以及

结合图4所示，提供滑动支座35，利用滑动支座35夹紧固定第一支撑梁33和钢支撑222，且钢支撑222可于滑动支座35上沿钢支撑222的支设方向滑动。

施工第一格构柱31时，将第一格构柱31立设在基坑11内，用于传递混凝土支撑221的竖向荷载，该第一格构柱31和混凝土支撑221的连接节点采用混凝土浇筑的刚性节点，两个方向的混凝土支撑可有效约束第一格构柱，提高其稳定承载力。第二格构柱32立设于基坑11内且靠近钢支撑222设置；结合图2所示，第一支撑梁33固定于第二格构柱32的两侧用于承托钢支撑222，第一支撑梁33与钢支撑222相垂直设置，第二格构柱32具有四个侧面，分别是第一侧面321、第二侧面322、第三侧面323以及第四侧面324，该第一支撑梁33设于第三侧面323和第四侧面324。

基坑的支撑体系用于控制基坑的变形，本发明提供的加固结构用于加固支撑体系，提高基坑的稳定性。设置第一格构柱和第二格构柱传递支撑体系的竖向荷载，为支撑体系提供有力的支撑。通过滑动支座所提供的滑动功能使得钢支撑222能够释放轴向位移，且钢支撑222与第二格构柱32不连接，不会将轴向位移传递给第二格构柱32，避免对第二格构柱32稳定性的影响。通过第一支撑梁33支撑钢支撑222，可以限制钢支撑的竖向位移，不对第二格构柱产生侧向作用力及位移，不降低第二格构柱的竖向承载稳定性。利用第一支撑梁与第二格构柱的固定连接将钢支撑的竖向荷载通过其下部的第一支撑梁传递到第二格构柱，该滑动支座实现并形成了两套独立工作、互相协助的水平和竖向支撑体系，对基坑支撑体系的受力安全稳定有很大的作用。

作为本发明施工方法的一较佳实施方式，还包括：

如图1和图2所示，将第一支撑梁33与其设置方向上的其他的第二格构柱32固定连接；第一支撑梁33与位于其设置方向上的多个第二格构柱32固定该链接，将多个第二格构柱32拉结固定连成一体，形成整体的受力体系，防止了第二格构柱的变形。提供第二支撑梁34，将第二支撑梁34固定连接于第二格构柱32上相对于连接第一支撑梁33的两侧的另外的两侧，将第二支撑梁34与其设置方向上的其他的第二格构柱32固定连接。即第二支撑梁34固定连接在第二格构柱32的第一侧面321和第二侧面322。这样第二支撑梁34和第一支撑梁33设于第二格构柱32的四个侧面，于第二格构柱32上形成了由第二支撑梁34和第一支撑梁33组成的抱柱结构，这样的抱柱结构能够约束第二格构柱的双向变形，提高其稳定承载力，有效传递支撑体系的竖向荷载。较佳地，第二支撑梁34与位于其设置方向上的多个第二格构柱32固定连接，将多个第二格构柱32拉结固定连成一体，形成整体的受力体系，防止了第二格构柱的变形。

作为本发明施工方法的另一较佳实施方式，如图1和图3所示，还包括：提供牛腿36，将牛腿36装设于第一支撑梁33和第二格构柱32的连接处和第二支撑梁34和第二格构柱32的连接处。利用牛腿36来安装第一支撑梁33和第二支撑梁34，牛腿36固定在第二格构柱32上为第一支撑梁33和第二支撑梁34提供安装位置，且牛腿36设置在第一支撑梁33和第二支撑梁34上下两侧，夹设固定一支撑梁33和第二支撑梁34。

作为本发明施工方法的又一较佳实施方式，如图4和图5所示，滑动支座35包括夹持组件351、第一滑移层352以及第二滑移层353；利用滑动支座35夹紧固定第一支撑梁33和钢支撑222包括：

将夹持组件351夹持于钢支撑222的顶部和第一支撑梁33的底部，通过夹持组件351夹紧钢支撑和第一支撑梁；将第一滑移层352垫设在夹持组件和钢支撑的顶部之间；将第二滑移层353垫设在钢支撑的底部和第一支撑梁的顶部之间。通过设置第一滑移层352和第二滑移层353，可以为钢支撑222提供沿其设置方向滑动的功能，以释放钢支撑222的轴向位移。

作为本发明施工方法的再一较佳实施方式，滑动支座35还包括限位件354；将限位件固设于第一支撑梁上且位于钢支撑的两侧，从而通过限位件限位钢支撑的侧向位移。限位件354用于限制钢支撑222的侧向位移，即利用两个固设在第一支撑梁33上的限位件354夹住钢支撑222，将两个限位件354布置在钢支撑的下翼缘板的两侧，防止钢支撑222的侧向位移。较佳地，该限位件354为l型构件，包括相互垂直连接的第一限位板和第二限位板，该第一限位板固设在第一支撑梁33上，第二限位板抵靠于钢支撑222的下翼缘板的一侧。该限位件354优选采用角钢。

如图4和图5所示，作为本发明的再另一较佳实施方式，夹持组件351包括置于钢支撑222顶部的第一夹持件3511、置于第一支撑梁33底部的第二夹持件3512以及贯穿第一夹持件3511和第二夹持件3512的紧固连接杆3513，该紧固连接杆3513设于钢支撑222的两侧，通过紧固连接杆3513紧固连接第一夹持件3511和第二夹持件3512，使得第一夹持件3511和第二夹持件3512夹紧钢支撑222和第一支撑梁33，限制了钢支撑222的竖向位移。作为本发明的再又一较佳实施方式，第一夹持件3511和第二夹持件3512呈倾斜状设置，即与第一支撑梁33相交呈一夹角，紧固连接杆3513设于支撑梁213的两侧。第一夹持件3511和第二夹持件3512采用角钢，紧固连接杆3513采用长螺栓。第一滑移层212和第二滑移层213较佳为薄膜状。既能释放钢支撑的轴向位移，又不会影响钢支撑的竖向夹紧连接。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。