专利名称：一种基坑支护用的方钢管轻质混凝土围檩的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于地铁基坑或大型深基坑围护支护的方钢管轻质混凝土围檩。
背景技术：
钢支撑已被广泛的应用于明挖地铁车站或区间深基坑支撑体系中，是地铁施工过程中必不可少的施工器械，也是保证地铁施工安全的前提要素。钢围檩是钢支撑结构的重要组成部分。在地铁基坑或大型深基坑围护支护中，已有的钢围檩大多是非整体的，整个基坑的支护是单独松散的体系，存在安全隐患。另外现有技术的钢围檩大都是由两平行的工字钢通过端板拼接而成，整体呈矩形状，断面呈工字形，工字的立板为封闭的空腔，存在局部承载能力不足的缺点。钢围檩内外表面及焊缝多，易于生锈腐蚀，不便于防锈除锈及防腐处理，不利于长期存放，难于多次反复利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种局部承载能力高、整体性好、可重复利用、并且造价相对低廉的基坑支护用的方钢管轻质混凝土围檩。本发明采用的技术方案如下一种基坑支护用的方钢管轻质混凝土围檩，其特征在于方钢管轻质混凝土围檩是由端板、支撑肋、方钢管、轻质混凝土构成。轻质混凝土是用轻粗骨料，粗砂，轻砂，水泥和水配制而成，干表观密度不大于1950kg/m3，强度等级为LC30以上的结构用轻质混凝土。 轻质混凝土填充在方刚管内部，方钢管的两端分别用端板封闭的，每个端板在三个边上有突出的法兰板，另一边不留法兰板，不留法兰板的一边与基坑壁密贴，法兰板上预留有螺栓孔，围檩套件之间的连接就是通过端板上法兰板用螺栓依次连接，形成一圈连续完整的圈梁。方钢管与法兰板之间焊接有支撑肋，支撑肋用来防止法兰板有较大的变形，提高了方钢管轻质混凝土围檩的使用寿命。一种基坑支护用的方钢管轻质混凝土围檩，其特征在于围檩套件包括斜撑处套件、直撑处套件、拐角处短接套件和直线段短接套件。当基坑无阳角时选择套件斜撑处套件、直撑处套件、短接套件、阴角处套件进行拼接；当基坑有阳角时选择套件撑处套件、直撑处套件、短接套件、阴角处套件、阳角处套件进行拼接。所述的阴角和阳角处拐角套件为为L形的填充轻质混凝土的方钢管，方钢管两端分别用上述端板封闭，用于基坑拐角处，通过端板上的法兰板分别与两个方向的围檩套件连接。所述的直撑处套件为填充轻质混凝土的方钢管，方钢管两端分别用上述端板封闭，且方钢管一侧焊接有矩形钢板，钢板上有法兰板，法兰板和方钢管之间焊接有支撑肋，用于钢支撑的直撑处。所述的斜撑处套件为填充轻质混凝土的方钢管，方钢管两端分别用上述端板封闭，且方钢管一侧与三棱柱体的一侧焊接，三棱柱是由钢板焊接而成的，其中三棱柱体连接钢支撑的一侧钢板上有法兰板，法兰板和三棱柱体的另一侧之间焊接有支撑肋，用于钢支撑的斜撑处。所述的短接套件为填充轻质混凝土的方钢管，方钢管两端分别用上述端板封闭，长度较短，起填充作用，满足基坑拼接需要。直撑承压连接板和斜撑承压连接板通过法兰板与钢支撑用螺栓连接。一种基坑支护用的方钢管轻质混凝土围檩，方钢管轻质混凝土围檩安放在三角支架(小牛腿)上。三角支架(小牛腿)与基坑壁通过膨胀螺栓连接，其中方钢管轻质混凝土围檩与基坑壁之间的空隙用混凝土填实，根据《基坑工程内支撑体系钢围檩施工规程》规定，必须用C30以上细石混凝土。上述的一种用于基坑支护用的方钢管轻质混凝土围檩的施工方法为第一步根据设计图纸测量放样，确定方钢管轻质混凝土围檩及三角支架(小牛腿)的平面位置。第二步基坑壁的找平，然后把三角支架(小牛腿)安装在已经放样好的位置。第三步把方钢管轻质混凝土围檩吊装在三角支架(小牛腿)上，并把各段钢围檩通过螺栓依次连接，钢围檩与基坑壁之间的空隙用C30以上细石混凝土填实。第四步架设钢支撑。有益效果本发明用于基坑支护的方钢管轻质混凝土围檩造价低，经济效果好，不少工程实际经验表明钢管混凝土与钢结构相比，可节约钢材50%左右；整体性好，钢围檩之间通过端板用螺栓连接成整体，保证了结构的整体性；局部承载能力高，钢围檩内部存在空腔，局部承压能力不足，方钢管轻质混凝土围檩内部为混凝土，提高了局部承载能力，预防了由于钢支撑加力过大造成围檩的局部变形；方钢管轻质混凝土围檩套件为长度较短的标准件， 单件重量相对较轻，便于吊装搬运；方钢管内部的混凝土处于封闭状态，受力时变形受到方钢管及端板的约束，具有良好的抗弯、抗压性能。围檩套件管结构内部表面被混凝土充填隔绝与外界的接触，不会受到腐蚀或锈蚀，外部构造简单，表面平滑，方便除锈防锈，可以重复多次使用，降低材料消耗，节能环保， 节约成本。
图1、地铁车站基坑支护结构示意2、方钢管轻质混凝土标准段围檩斜撑套件示意3、方钢管轻质混凝土标准段围檩直撑套件示意4、方钢管轻质混凝土标准段围檩短接套件示意5、方钢管轻质混凝土围檩阴角套件示意6、方钢管轻质混凝土围檩阳角套件示意7、方钢管轻质混凝土围檩与基坑护壁连接示意8、方钢管轻质混凝土围檩横截面中1阴角套件2斜撑处承压连接板3斜撑套件4短接套件5阳角套件6直撑套件7直撑承压连接板8端板9支撑肋10螺栓孔11方钢管12 轻质混凝土 13细石混凝土 14连接螺栓15基坑壁16三角支架(小牛腿)17法兰板
具体实施例方式下面通过一个地铁车站(端部设有盾构井加宽段)实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体说明。选取边长为600mm，壁厚为IOmm的钢管轻质混凝土围檩与现有的700 X 300mm的钢
围檩作比较，依照《钢管混凝土结构设计与施工规程》和《基坑工程支撑系统钢围檩施工规程》，经计算知钢管轻质混凝土围檩的刚度为4. 7X IO7N · m3，钢围檩的为4. 5X IO7N · m3，比较知道所设计的方钢管轻质混凝土围檩的刚度不小于现有钢围檩的刚度，满足基坑围檩抗弯和抗压强度。图1 8所示，本发明专利提供一种基坑支护用的方钢管轻质混凝土围檩，是一种可以在地铁车站(端部设有盾构井加宽段)基坑工程中提供支护的构件。如图1所示，方钢管轻质混凝土围檩套件包括阴角处拐角套件1，斜撑处围檩套件3，短接套件4，阳角处拐角套件5，直撑处套件6构成。所述的斜撑处围檩套件3如图2所示，围檩上焊接有斜撑承压连接板2，钢支撑通过承压连接板2传递轴力。所述的直撑处套件6如图3所示，围檩上焊接有直撑承压连接板7，用于传递钢支撑轴力。支撑承压板与横支撑通过上部法兰板17 连接，可以有效防止钢支撑脱落。所述的短接套件4如图4所示，一般长度较短，与其它套件配合满足不同长度围檩的拼接，起填充作用。所述的阴角和阳角处拐角套件如图5和图 6所示，用于基坑拐角处，两边长度较短，分别连接两个方向的围檩套件，起拐角处的过渡作用。围檩套件由端板8、支撑肋9、方钢管11、轻质混凝土 12构成；其中轻质混凝土按《轻集料混凝土规程》JGJ51-2002规定，轻质混凝土是用轻粗骨料，粗砂，轻砂，水泥和水配制而成，干表观密度不大于1950kg/m3，强度等级为LC30以上的结构用轻质混凝土。方钢管按 《钢管混凝土结构设计与施工规程》规定，钢管边长与壁厚之间的比例限制在20 85之间。 方钢管两端是用端板8封闭的，其中端板8上法兰板17有螺栓孔10，每两段的方钢管轻质混凝土围檩套件的端板8对齐，用螺栓穿过螺栓孔10把围檩依次连接形成一圈完整的连续梁结构。支撑肋9为一有三个直角的五边形钢板，其中较长的两相邻直角边与法兰板和方钢管焊接，围檩一端的支撑肋不少于6根，预防法兰板17变形过大。如图7所示，围檩套件放在三角支架(小牛腿)16上，三角支架(小牛腿)16由膨胀螺栓14与基坑壁15连接，其中围檩与基坑壁15之间的间隙由细石混凝土 13填实，利于钢支撑轴力的传递。上述钢管轻质混凝土围檩的具体施工方法为第一步根据设计图纸测量放样，确定三角支架(小牛腿)16的平面位置。第二步基坑壁的找平，然后把三角支架(小牛腿)16固定在相应的位置。第三步把方钢管轻质混凝土围檩套件吊装在三角支架(小牛腿)16上，未留法兰板17的一边与基坑护壁或支架密贴。第四步依次安装直撑套件6、斜撑套件3、短接套件4和阴阳角短接套件1、5，把各段方钢管轻质混凝土围檩的端板8通过螺栓依次连接，形成一完整的结构。第五步把方钢管轻质混凝土围檩与基坑壁之间的空隙用细石混凝土 13填实，便于钢支撑与基坑壁之间的传力。第六步架设横向支撑，支撑承压板与横支撑通过上部法兰板连接。以上是本发明的一个典型实施例，本发明的实施不限于此。
权利要求
1.一种基坑支护用的方钢管轻质混凝土围檩，其特征在于方钢管轻质混凝土围檩是由端板(8)、支撑肋(9)、方钢管(11)、轻质混凝土(1 构成；轻质混凝土(1 是用轻粗骨料，粗砂，轻砂，水泥和水配制而成，干表观密度不大于1950kg/m3，强度等级为LC30以上的结构用轻质混凝土 ；轻质混凝土(12)填充在方刚管(11)内部，方钢管(11)的两端分别用端板(8)封闭的，每个端板在三个边上有突出的法兰板(17)，另一边不留法兰板(17)，不留法兰板的一边与基坑壁密贴，法兰板(17)上预留有螺栓孔(10)，方钢管(11)与法兰板 (17)之间焊接有支撑肋(9)。
2.根据权利要求1所述的一种基坑支护用的方钢管轻质混凝土围檩，其特征在于方钢管(11)边长与壁厚之间的比例限制在20 85之间。
3.根据权利要求1所述的一种基坑支护用的方钢管轻质混凝土围檩，支撑肋(9)为一有三个直角的五边形钢板，其中两相邻直角边与法兰板(17)和方钢管(11)焊接。
4.根据权利要求1所述的一种基坑支护用的方钢管轻质混凝土围檩，其特征在于有 5种不同类型的套件，包括阴角处拐角套件(1)，阳角处拐角套件(5)，斜撑处套件(3)，直撑处套件(6)和短接套件⑷，当基坑无阳角时选择套件⑴、(3)、⑷、(6)进行拼接；当基坑有阳角时选择套件(1)、(3)、(4)、(5)、(6)进行拼接；所述的阴角和阳角处拐角套件为L形的填充轻质混凝土的方钢管，方钢管两端分别用上述端板(8)封闭；所述的直撑处套件(6) 为填充轻质混凝土的方钢管，方钢管两端分别用上述端板(8)封闭，且方钢管一侧焊接有矩形钢板，钢板上有法兰板(17)，法兰板和方钢管之间焊接有支撑肋(9)；所述的斜撑处套件(3)为填充轻质混凝土的方钢管，方钢管两端分别用上述端板(8)封闭，且方钢管一侧与三棱柱体的一侧焊接，三棱柱是由钢板焊接而成的，其中三棱柱体连接钢支撑的一侧钢板上有法兰板(17)，法兰板和三棱柱体的另一侧之间焊接有支撑肋(9)；所述的短接套件为填充轻质混凝土的方钢管，方钢管两端分别用上述端板(8)封闭；直撑承压连接板(7)和斜撑承压连接板( 通过法兰板(17)与钢支撑用螺栓连接。
全文摘要
本发明涉及一种基坑支护用的方钢管轻质混凝土围檩，围檩是由方钢管、轻质混凝土、端板、支撑肋构成。其中方钢管轻质混凝土围檩取代原有的钢围檩，能减少钢材的使用，降低了成本；钢管混凝土中不存在空腔，增大了局部刚度，有效避免了局部变形；端板用来封闭和连接方钢管混凝土围檩，使基坑整个支护结构整体性更好；支撑肋用来防止法兰板有过大的变形，提高了钢管混凝土的使用寿命。施工时，先架设三角支架(小牛腿)，然后安装钢管轻质混凝土围檩套件，最后架设钢支撑，钢支撑通过法兰板与围檩联接，可防止钢支撑脱落。本发明的方钢管轻质混凝土围檩连接方便、经济性好、可重复利用并且保证了刚度，具有很好的应用价值。
文档编号E02D17/04GK102535478SQ201110456550
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者何欢, 孙乾坤, 张明聚, 张颖, 王鹏程, 贾大鹏 申请人:北京工业大学