基坑支护体系的压顶梁标高处的水平内支撑及其施工方法
【专利摘要】本发明公开了一种基坑支护体系的压顶梁标高处的水平内支撑的结构和施工方法，其结构包括压顶梁（1）和支撑杆件（2），压顶梁（1）和支撑杆件（2）内设有钢筋笼，钢筋笼由纵向受力非预应力钢筋和横向箍筋绑扎成，压顶梁（1）和支撑杆件（2）内贯通有多个纵向套管，每个纵向套管内设有钢绞线（6），钢绞线（6）被张拉并且被锚具（8）锚固；其施工方法的关键在于：放置压顶梁（1）钢筋笼和支撑杆件（2）钢筋笼时，在钢筋笼布设有带钢绞线（6）的纵向套管，待混凝土强度达到张紧强度后，张拉各个钢绞线（6）。该水平内支撑的结构和施工方法即能保证足够的承载力和抗形变能力、又能节省钢材、且便于后续拆卸。
【专利说明】基坑支护体系的压顶梁标高处的水平内支撑及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及土木工程领域，具体讲是一种基坑支护体系的压顶梁标高处的水平内支撑及其施工方法，更详细的说，是一种基坑支护体系中的压顶梁标高处的后张法无粘结预应力混凝土水平向内支撑的结构和施工方法。
【背景技术】
[0002]随着城市化建设的不断深入发展，为了有效提高土地的利用率，建筑物向地下空间发展已成为趋势。建筑物基坑开挖的规模也越来越大，开挖深度也不断加深，所以基坑支护体系也更受到重视。基坑支护体系由围护墙结构(包括桩排式和墙式)、支撑系统、围檩和止水帷幕等组成。其中支撑系统通常是多道不同标高的钢筋混凝土结构的水平内支撑，而本发明所指的压顶梁标高处的水平内支撑是指，钢筋混凝土结构的压顶梁本身以及与压顶梁位于同一标高的多根钢筋混凝土结构的支撑杆件。由常识可知，压顶梁及支撑杆件均包括内部的由纵向受力非预应力钢筋和横向箍筋构成的钢筋笼及锚固钢筋笼的混凝土。压顶梁随着基坑开挖需要承受土体侧压力，故为水平受弯构件；而每根支撑杆件的两端与压顶梁固定且中间段随着基坑的开挖而悬空，故每根支撑杆件为竖向偏心受弯构件。而鉴于水平内支撑尤其是各个支撑杆件是临时性结构，随着后续施工如地下室外墙施工至压顶梁标杆附近时必须拆除，而且拆除水平内支撑时又不能危及周围主体工程的施工结构如地下室外墙结构。
[0003]上述的压顶梁和支撑杆件作为基坑支护体系的一部分，首先要满足足够的承载力，其次需要具备较好的抗形变能力，如压顶梁需要抵御水平向弯曲位移而支撑杆件需要抵御竖向弯折位移，最后需要压顶梁及各支撑杆件便于拆卸，这就存下了如下矛盾:如要足够的承载力和抗形变能力，就必须提高混凝土结构的配筋率，而由于构造原因，压顶梁及支撑杆件的截面面积较大，故钢筋用量自然较多，但是钢筋多了不但会增大耗材提高成本，而且更主要是给拆解带来很多困难。而拆卸水平向内支撑时，为避免破坏周围的施工主体结构，不能采用大型机械，只能采用小型机械甚至人力来拆卸，麻烦费力，延误工期。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的一个技术问题是，提供一种即能保证足够的承载力和抗形变能力、又能节省钢材、且便于后续拆卸的基坑支护体系的压顶梁标高处的水平内支撑。
[0005]本发明的技术解决方案是，提供一种以下结构的基坑支护体系的压顶梁标高处的水平内支撑，它包括压顶梁和与压顶梁同标高的多根支撑杆件，压顶梁内设有钢筋笼，各个支撑杆件内也设有钢筋笼，钢筋笼由纵向受力非预应力钢筋和横向箍筋绑扎成，压顶梁内贯通有多个纵向套管，支撑杆件内也贯通有多个纵向套管，每个纵向套管内设有钢绞线，钢绞线被张拉并且被锚具锚固。
[0006]本发明要解决的另一技术问题是，提供一种即能保证足够的承载力和抗形变能力、又能节省钢材、且便于后续拆卸的基坑支护体系的压顶梁标高处的水平内支撑的施工方法。
[0007]本发明的另一技术解决方案是，提供一种基坑支护体系的压顶梁标高处的水平内支撑的施工方法，它包括以下施工步骤:
[0008]a、在正常施工围护桩墙结构后，在围护桩墙顶标高上敷设压顶梁模板以及各个支撑杆件模板，并放置压顶梁钢筋笼和支撑杆件钢筋笼，且压顶梁钢筋笼和支撑杆件钢筋笼均布设有带钢绞线的纵向套管；
[0009]b、浇捣压顶梁及各个支撑杆件的混凝土 ；
[0010]C、待混凝土强度达到张紧强度后，张拉各个钢绞线，并将钢绞线两端与锚具锚固。
[0011]本发明基坑支护体系的压顶梁标高处的水平内支撑及其施工方法与现有技术相比，具有以下显著优点和有益效果。
[0012]本发明的技术解决方案通俗的讲，是利用多根张紧的预应力钢绞线来替代现有技术中的部分纵向受力非预应力钢筋，即大幅度减少钢筋笼中纵向受力非预应力钢筋的数量，而采用预应力钢绞线来替代。首先从承载力来分析，由于预应力钢绞线的抗拉强度远大于传统的纵向受力非预应力钢筋的抗拉强度，这样，在保证承载力足够的前提下，压顶梁及支撑杆件单位截面积的配筋率明显降低，采用的钢筋数目减少，经济性好。其次，从单根压顶梁的抗形变能力分析，由于钢绞线施加了预应力使得压顶梁混凝土被压紧产生了一个压缩形变量，而后续压顶梁受到土体侧压力时，侧压力必须先抵消掉压缩形变量才会作用到压顶梁混凝土使之被拉长并发生内弯形变，故单根压顶梁的抗形变能力明显增强，而从单根支撑杆件的抗形变能力分析，同样由于钢绞线施加预应力使得支撑杆件的混凝土被压紧产生了一个压缩形变量，而后续支撑杆件中间悬空受到偏心竖直向力时，竖直向力也必须先抵消掉压缩形变量才会作用到支撑杆件使之被拉长并发生竖直向弯折，故单根支撑杆件的抗形变能力也明显增强。而且，张紧后压顶梁和各根支撑杆件形成了预应力封闭的整体性的箍框，这自然提高了该标高的水平内支撑的整体抗形变能力。由以上分析可知，利用预应力钢绞线来替代大部分的纵向受力非预应力钢筋，其承载力和抗形变能力均能符合要求，而且，还能节省钢筋，降低临时结构的造价，而且，更关键的是，该结构拆卸方便，拆卸时只需要放松预应力钢绞线，即将张拉的预应力钢绞线退锚放松，并将钢绞线从纵向套筒抽出，则混凝土截面的配筋率则大幅度减少，其构件的承载力和抗形变能力也大幅度减弱，那么拆解过程就变得简单方便省力，而且仅利用小型机械甚至手动就能轻松快捷的将其拆卸，工期也大幅度缩短。
[0013]作为改进，压顶梁与支撑杆件的结合部的混凝土内每两根相邻的纵向套管之间锚固有一块金属网格板，因为压顶梁与支撑杆件的结合部的混凝土内，钢绞线过于密集，既有压顶梁的钢绞线又有支撑杆件的钢绞线而且上述两种钢绞线还相互交叉，这样张紧钢绞线时有可能对该区域的混凝土造成破坏，故在该位置设有网格板，能增大混凝土的强度，防止混凝土被张拉破坏；同样，压顶梁与压顶梁的结合部的混凝土内每两根相邻的纵向套管之间也锚固有一块金属网格板，其目的也是增大混凝土的强度，防止混凝土被张拉破坏。
[0014]作为再改进，压顶梁的构件截面每一侧纵向受力钢筋的预应力度为50%?70%，支撑杆件的构件截面每一侧纵向受力钢筋的预应力度也为50%?70%，这样的范围是最优越的方案，因为一旦低于这个范围，那纵向受力非预应力钢筋的配筋率仍然较高，依然不方便拆卸；而一旦高于这个范围，则压顶梁及支撑杆件的抗形变能力就会较差。[0015]作为还改进，钢绞线与纵向套管之间设有润滑油，这样，纵向套管和钢绞线之间为润滑油的无粘结结构，这样，钢绞线能很轻松的从纵向套管中抽出，进一步便捷拆卸过程。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明基坑支护体系的压顶梁标高处的水平内支撑的俯视结构示意图。
[0017]图2是本发明基坑支护体系的压顶梁标高处的水平内支撑的压顶梁的正视结构示意图。
[0018]图3是本发明基坑支护体系的压顶梁标高处的水平内支撑的压顶梁的侧剖视结构示意图。
[0019]图4是本发明的基坑支护体系的压顶梁标高处的水平内支撑的压顶梁与压顶梁的结合部的俯视结构示意图。
[0020]图5是本发明的基坑支护体系的压顶梁标高处的水平内支撑的金属网格板的正视结构示意图。
[0021]图中所示1、压顶梁，2、支撑杆件，3、纵向受力非预应力钢筋，4、横向箍筋，5、纵向套管，6、钢绞线，7、金属网格板，8、锚具。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0023]如图1、图2、图3、图4、图5所示，本发明基坑支护体系的压顶梁标高处的水平内支撑，它包括压顶梁I和与压顶梁I同标高的多根支撑杆件2。压顶梁I内锚固有钢筋笼，各个支撑杆件2内也锚固有钢筋笼。压顶梁I和支撑杆件2只是具体尺寸和安装位置的区另O，但均为钢筋混凝土结构。钢筋笼由纵向受力非预应力钢筋3和横向箍筋4绑扎成。压顶梁I内沿长度方向贯通有多个纵向套管5，支撑杆件2内也沿长度方向贯通有多个纵向套管5,纵向套管5在行业内习惯称为直线型套管。每个纵向套管5内设有钢绞线6,钢绞线6被张拉并且被锚具8锚固，钢绞线6与纵向套管5之间设有润滑油，钢绞线6与纵向套管5及该纵向套管5四周的混凝土无粘结，而是依靠钢绞线6两端张拉后给构件截面混凝土施加预应力。
[0024]压顶梁I与支撑杆件2的结合部的混凝土内每两根相邻的纵向套管5之间锚固有一块金属网格板7，该金属网格板7与纵向套管5不接触；所述的结合部是指，压顶梁I与支撑杆件2对接相互重合处。压顶梁I与压顶梁I的结合部的混凝土内每两根相邻的纵向套管5之间也锚固有一块金属网格板7。
[0025]压顶梁I的构件截面每一侧纵向受力钢筋的预应力度为50%?70%，支撑杆件2的构件截面每一侧纵向受力钢筋的预应力度也为50%?70%。纵向受力钢筋包括纵向受力预应力钢筋即钢绞线6和纵向受力非预应力钢筋3。所述的构件截面一侧纵向受力钢筋的预应力度是指，每根压顶梁I或每根支撑杆件2的截面的一侧的全部钢绞线6的拉力设计值之和与该截面一侧的全部纵向受力钢筋的拉力设计值之和的比。举例说明，如图3所示，该压顶梁I的横截面的上侧一共有三根钢绞线6和三根纵向受力非预应力钢筋3，即共有六根纵向受力钢筋，该构件截面的上侧的纵向受力钢筋的预应力度就是三根钢绞线6的拉力设计值之和除以六根纵向受力钢筋的拉力设计值之和，所得的比值为50%?70%范围内的任何一个值。同样，如图3所示，该压顶梁I的横截面的下侧也为三根钢绞线6和三根纵向受力非预应力钢筋3，即共有六根纵向受力钢筋，该构件截面的下侧的纵向受力钢筋的预应力度就是三根钢绞线6的拉力设计值之和除以六根纵向受力钢筋的拉力设计值之和，所得的比值也为50%?70%范围内的任何一个值。
[0026]如图1、图2、图3、图4所示，本发明基坑支护体系的压顶梁标高处的水平内支撑的施工方法，它包括以下施工步骤。
[0027]a、在正常施工围护桩墙结构后，在围护桩墙顶标高上敷设压顶梁I模板以及各个支撑杆件2模板，并放置压顶梁I钢筋笼和支撑杆件2钢筋笼，且压顶梁I钢筋笼和支撑杆件2钢筋笼均布设有带钢绞线6的纵向套管5。
[0028]b、浇捣压顶梁I及各个支撑杆件2的混凝土。
[0029]C、待混凝土强度达到张紧强度即设计规定强度值的75%后，张拉各个钢绞线6，并将钢绞线6两端经锚具8在压顶梁I或支撑杆件2的两端锚固。张拉过程为常规现有技术，即利用千斤顶将钢绞线6张紧并利用锚具8及垫板将钢绞线6锚固牢。
【权利要求】
1.一种基坑支护体系的压顶梁标高处的水平内支撑，它包括压顶梁(I)和与压顶梁(I)同标高的多根支撑杆件(2 )，压顶梁(I)内设有钢筋笼，各个支撑杆件(2 )内也设有钢筋笼，钢筋笼由纵向受力非预应力钢筋(3)和横向箍筋(4)绑扎成，其特征在于:压顶梁(I)内贯通有多个纵向套管(5 )，支撑杆件(2 )内也贯通有多个纵向套管(5 )，每个纵向套管(5 )内设有钢绞线(6 )，钢绞线(6 )被张拉并且被锚具(8 )锚固。
2.根据权利要求1所述的基坑支护体系的压顶梁标高处的水平内支撑，其特征在于:压顶梁(I)与支撑杆件(2)的结合部的混凝土内每两根相邻的纵向套管(5)之间锚固有一块金属网格板(7);压顶梁(I)与压顶梁(I)的结合部的混凝土内每两根相邻的纵向套管(5)之间也锚固有一块金属网格板(7)。
3.根据权利要求1所述的基坑支护体系的压顶梁标高处的水平内支撑，其特征在于:压顶梁(I)的构件截面每一侧纵向受力钢筋的预应力度为50%?70%，支撑杆件(2)的构件截面每一侧纵向受力钢筋的预应力度也为50%?70%。
4.根据权利要求1所述的基坑支护体系的压顶梁标高处的水平内支撑，其特征在于:钢绞线(6)与纵向套管(5)之间设有润滑油。
5.一种基坑支护体系的压顶梁标高处的水平内支撑的施工方法，其特征在于:它包括以下施工步骤: a、在正常施工围护桩墙结构后，在围护桩墙顶标高上敷设压顶梁(I)模板以及各个支撑杆件(2)模板，并放置压顶梁(I)钢筋笼和支撑杆件(2)钢筋笼，且压顶梁(I)钢筋笼和支撑杆件(2)钢筋笼均布设有带钢绞线(6)的纵向套管(5)； b、浇捣压顶梁(I)及各个支撑杆件(2)的混凝土； C、待混凝土强度达到张紧强度后，张拉各个钢绞线(6)，并将钢绞线(6)两端与锚具(8 )锚固。
【文档编号】E02D17/04GK103850259SQ201410120223
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2014年3月27日 优先权日:2014年3月27日
【发明者】吴佳雄, 张俊杰, 张子江, 王季宁, 李海东 申请人:宁波冶金勘察设计研究股份有限公司