一种应用于基坑换撑的装置及施工方法与流程

本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种应用于基坑换撑的装置及施工方法。

背景技术：

深基础施工是大型和高层建筑施工中极其重要的环节，而深基坑支护技术及支撑的拆除技术无疑是保证深基坑安全和主体建筑顺利施工的关键。深基坑工程中所说的换撑，指在特定条件下采用一定的技术措施来逐步取代发挥临时支撑作用的内支撑结构体系，从而保证临时性支撑拆除后，工程能安全保质地继续进行，其实质是应力的安全有序的调整、转移和再分配。

换撑原理就是让支护桩因内支撑拆除所产生的部分应力通过传力构件传递给具有足够承载能力的第三者，即已施工完成且达到一定强度的地下室外墙等结构，从而达到新的受力平衡。

基坑工程中排桩加多道内支撑的支护体系是较为常用的支护方式之一，其优点是支护刚度大变形小，对周边环境影响小，受到广泛使用。然而，在地下室建设过程中，排桩加多道内支撑的支护体系需要考虑换撑的工况。

现有的支撑梁拆除换撑方法，一般由下而上，拆除支撑梁前应先施工换撑混凝土，待换撑混凝土浇筑完成，强度达到设计要求后，方可进行内支撑梁的拆除。这种换撑施工方案，土方回填及换撑混凝土施工非常耗时，存在混凝土养护时间长、施工进度慢、无法回收等缺点。

基坑工程中传统的排桩加多道混凝土内支撑支护体系，考虑换撑的工况时，普遍底板换撑采用底板混凝土整体浇筑至基坑边的形式进行换撑，距离较远处采用混凝土梁进行换撑；中间层支撑需用混凝土板或梁采取植筋的形式换撑。该种换撑形式，理论上需待混凝土28天强度达到要求后才能拆除原混凝土内支撑，且植筋施工进度慢，若原支撑平面位置同主楼位置时换撑的进度将影响主楼施工进度，同时混凝土撑无法回收、造价高。如何解决并加快基坑工程排桩加多道混凝土内支撑支护体系的换撑时间将是一件迫不及待的事情。

技术实现要素：

本发明为了解决上述技术的不足，提供了一种传力路径明确、施工工期短、工人施工操作简单、成本低廉、可重复利用的换撑装置及其施工方法。

本发明的技术方案：一种应用于基坑换撑的装置。其特征在于：包括软质材料垫、基础钢管及延展钢管，所述基础钢管包括基座端及第一螺旋端，该第一螺旋端内孔设有螺纹，所述基座端及软质材料垫上对应设置有若干个安装孔，该基座端与外墙面固定连接，所述软质材料垫设置于基座端与外墙面之间，所述延展钢管包括第二螺旋端及接触端，该第二螺旋端设有螺纹并与第一螺旋端的内孔螺纹连接，所述接触端支撑于支护桩外轮廓上。

采用上述技术方案，设置的换撑装置能够通过基座端的安装孔与外墙体上植入孔快速连接固定，可以根据工况精准选择安装地点，然后植入钢筋并穿孔塞焊完成固定，对工人施工操作要求不高。然后工人通过旋转延展钢管，使其延展基础钢管的内螺纹旋出，朝支护桩方向伸展，直至延展钢管的接触端支撑于支护桩外轮廓上，形成两端分别与外墙体及支护桩抵靠的传力机构。该换撑装置安装工时短，即装即用，还能够针对外墙体与支护桩间的距离自由调整，可取代原混凝土板或梁的换撑，与混凝土板和梁换撑比不存在养护时间，可提高连接节点的强度，增加基坑换撑后体系的整体稳定性。基坑工程施工完毕后，该装置拆卸方便可进行回收，造价低，同时可循环使用，绿色环保对周边环境影响小。

本发明的进一步设置：所述装置还包括接触头件及螺栓，该接触头件包括铰接环端及弧形面端，所述延展钢管的接触端设有铰接座，该铰接座与铰接环端之间插入螺栓连接，所述弧形面端与支护桩外轮廓适配贴合。

采用上述技术方案，由于支护桩外轮廓多为圆柱形或其他形状，容易造成接触端与支护桩接触面积小，导致应力集中、接触点打滑等情况。加设接触头件后，利用弧形面端与支护桩外轮廓接触，能够加大接触面积，分散应力。而且因为接触头件与延展钢管之间铰接连接，可以调整接触头件与延展钢管之间的相对角度，以适应支护桩直径变化。

本发明的进一步设置：所述弧形面端设有软质材料垫层。

本发明的进一步设置：所述装置包括横接钢板及两组并排设置的基础钢管，该横街钢板两端衔接固定两组基础钢管。

采用上述技术方案，设置的横接钢板能够加固两个相邻的基础钢管，避免晃动，加强结构。

本发明的进一步设置：所述软质材料垫采用橡胶材质制成。

采用上述技术方案，利用橡胶材质的软质垫层，可以增大接触面积。

本发明的技术方案：一种应用于基坑换撑装置的施工方法，包括以下步骤：

s1.在在外墙面楼板位置处钻出与换撑装置中基座端上安装孔位置对应的植入孔，然后铺设软质材料垫层及安装基础钢管，在安装孔及植入孔中植入钢筋连接。

s2.对植入孔、安装孔及钢筋进行穿孔塞焊，完成换撑装置与外墙体固定。

s3.旋转延展钢管，使其沿轴向螺旋延展，靠近支护桩，直至接触头件弧形面端与支护桩外轮廓贴合，形成外墙体与支护桩之间新的传力构件。

s4.拆除基坑内支撑梁。

本发明的进一步设置：所述步骤s3还包括通过旋转调整接触头件的角度，使弧形面端与支护桩外轮廓完全贴合，然后通过螺栓紧固，防止接触头件贴合后转动。

附图说明

图1为本发明实施例的结构图1；

图2为本发明实施例的结构图2；

图3为本发明实施例的结构图3。

具体实施方式

如图1-3所示，一种应用于基坑换撑的装置。包括软质材料垫1、基础钢管2及延展钢管3，所述基础钢管2包括基座端21及第一螺旋端22，该第一螺旋端22内孔设有螺纹，所述基座端21及软质材料垫1上对应设置有若干个安装孔23，该基座端21与外墙面4固定连接，所述软质材料垫1设置于基座端21与外墙面4之间，所述延展钢管3包括第二螺旋端31及接触端32，该第二螺旋端31外周面设有螺纹并与第一螺旋端22的内孔螺纹连接，所述接触端32与支护桩5抵触。

设置的换撑装置能够通过基座端21的安装孔23与外墙体上植入孔快速连接固定，可以根据工况精准选择安装地点，然后植入钢筋8并穿孔塞焊完成固定，对工人施工操作要求不高。然后工人通过旋转延展钢管3，使其延展基础钢管2的内螺纹旋出，朝支护桩5方向伸展，直至延展钢管3的接触端32与支护桩5抵触，形成两端分别与外墙体及支护桩5抵靠的传力机构。该换撑装置安装工时短，即装即用，还能够针对外墙体与支护桩5间的距离自由调整，可取代原混凝土板或梁的换撑，与混凝土板和梁换撑比不存在养护时间，可提高连接节点的强度，增加基坑换撑后体系的整体稳定性。基坑工程施工完毕后，该装置拆卸方便可进行回收，造价低，同时可循环使用，绿色环保对周边环境影响小。

所述装置还包括接触头件6及螺栓7，该接触头件6包括铰接环端61及弧形面端62，所述延展钢管3的接触端32设有铰接座33，该铰接座33与铰接环端61之间插入螺栓7连接，所述弧形面端62与支护桩5外轮廓适配贴合。

由于支护桩5外轮廓多为圆柱形或其他形状，容易造成接触端32与支护桩5接触面积小，导致应力集中、接触点打滑等情况。加设接触头件6后，利用弧形面端62与支护桩5外轮廓接触，能够加大接触面积，分散应力。而且因为接触头件6与延展钢管3之间铰接连接，可以调整接触头件6与延展钢管3之间的相对角度，以适应支护桩直径变化。

所述弧形面端62设有软质材料垫1层。

所述装置包括横接钢板9及两组并排设置的基础钢管2，该横街钢板两端衔接固定两组基础钢管2。

设置的横接钢板9能够加固两个相邻的基础钢管2，避免晃动，加强结构。

所述软质材料垫1采用橡胶材质制成。

一种应用于基坑换撑装置的施工方法，包括以下步骤：

s1.在外墙面4楼板位置41处钻出与换撑装置中基座端21上安装孔23位置对应的植入孔，然后铺设软质材料垫1层及安装基础钢管2，在安装孔23及植入孔中植入钢筋8连接。

s2.对植入孔、安装孔23及钢筋8进行穿孔塞焊，完成换撑装置与外墙体固定。

s3.旋转延展钢管3，使其沿轴向螺旋延展，靠近支护桩5，直至接触头件6弧形面端62与支护桩5外轮廓贴合，形成外墙体与支护桩5之间新的传力构件。

s4.拆除基坑内支撑梁。

所述步骤s3还包括通过调节螺栓7，控制接触头件6与延展钢管3接触端32之间的角度。