一种装配式多层内支撑结构及其快速施工方法与流程

本发明涉及基坑开挖及地下结构工程领域，具体涉及一种装配式多层内支撑结构及其快速施工方法。

背景技术：

为解决积水和污染雨水带来的生态环境问题，各大城市相继开始建设调蓄池，这种技术措施对于控制面源污染，改善城市周围水体环境等效果良好，可操作性强。为适应不断增大的雨污水径流量以及结构功能多样化的要求，调蓄池深度由起初的几米增加到十几米，面积由几百平方米扩大到几万平方米，地下单体构筑物规模的不断扩大对基坑开挖及支护提出更高的要求。

常规基坑工程施工时，严格按照“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则，将内支撑施工与土方开挖工序充分结合。开挖到设计标高时，进行场地整平，支底部模板，绑扎钢筋，安装侧模，浇筑混凝土，之后进行混凝土振捣及养护。待混凝土强度达到设计强度时进行下一步工序。这种施工工艺需要大量模板，消耗大量时间和人力。此外，内支撑拆除时通常采用人工破碎、爆破或机械切割，费时费力且不环保，造成施工进度缓慢，施工成本较高。

基于上述情况，本发明提出了一种装配式多层内支撑结构及其快速施工方法，可有效解决以上问题。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出一种装配式多层内支撑结构及其快速施工方法，可大幅度缩短地下单体构筑物施工工期，提高施工质量。

为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：

本发明第一方面，提供一种装配式多层内支撑结构，包括围护桩和立柱桩以及分别沿围护桩和立柱桩高度方向间隔布置的多层支撑部件，所述围护桩顶端嵌设有冠梁，且冠梁内侧与对应搭接在顶层支撑部件上的横梁可拆卸连接；位于所述围护桩不同高度处的支撑部件顶端搭接有腰梁，且每层腰梁内侧与对应搭接在该层支撑部件上的横梁可拆卸连接。

优选的是，所述冠梁由首尾相接且通长布置的若干冠梁单元组成，且每个冠梁单元的两端分别具有与相邻冠梁单元相适配的凸起和凹槽一。

进一步优选的是，所述凸起和凹槽一均为矩形结构。

进一步优选的是，所述每个冠梁单元内侧预设有一定长度的钢筋一，相应地顶层支撑部件一端部开设有与该钢筋一相适配的钢筋插孔一。

进一步优选的是，所述每个冠梁单元的底端开设有一定深度且与所述围护桩顶端相适配的凹槽二，该凹槽二与围护桩位置相对应。

更进一步优选的是，所述凹槽二和围护桩顶端均为圆柱形结构。

优选的是，每层腰梁由首尾相接且通长布置的若干腰梁单元组成，且每个腰梁单元的两端分别具有与相邻腰梁单元相适配的钢筋二和钢筋插孔二。

进一步优选的是，每层腰梁单元内侧预设有一定长度的钢筋三，相应地该层支撑部件一端部开设有与该钢筋三相适配的钢筋插孔三。

优选的是，所述围护桩和立柱桩分别与支撑部件焊接形成一体。

本发明的第二方面，提供一种装配式多层内支撑结构的快速施工方法，依据基坑开挖尺寸设计冠梁、腰梁、横梁的尺寸，在预制场内预制上述钢筋混凝土构件，预制好的构件养护28天；所述施工方法包括如下步骤：

s1、使用旋挖钻机在场地内钻孔，若地层中含有碎石等硬质土层时，可采用冲孔桩工艺，钻孔完毕后施工围护桩与立柱桩；

s2、在围护桩外侧，使用三轴搅拌机和双管高压旋喷桩机进行止水帷幕施工，相邻水泥土搅拌桩要相互咬合；

s3、对基坑围护桩周边土体进行挖掘，开挖深度及宽度对应冠梁的尺寸；

s4、破除围护桩顶部混凝土，切除暴露在外的主筋，使桩顶标高高出冠梁底部标高一段长度；将预制好的冠梁吊装至顶部，冠梁底部预留凹槽二与围护桩一一对应，相邻冠梁构件两端相互嵌入，直到冠梁构件全部安装完成；

s5、使用全站仪测定立柱桩至冠梁的连线并设定冠梁内侧外露钢筋一位置，使用挖掘机配合人工挖土进行挖掘，直至露出冠梁及立柱桩上部；

s6、在立柱桩不同侧面焊接支撑部件，保证各支撑部件与冠梁内侧设置的外露钢筋一对齐；

s7、使用吊车吊起横梁构件，预留钢筋插孔一的一侧与冠梁连接，另一侧搭接在立柱桩支撑部件顶面上，重复上述步骤，直到第一层内支撑横梁全部安装完毕；

s8、使用挖掘机配合人工继续向下开挖至腰梁底面设计标高，凿除围护桩侧壁混凝土保护层，将支撑部件与围护桩箍筋焊接到一起，再将腰梁吊装在上述支撑部件顶部；

s9、使用吊车吊起腰梁构件，相邻腰梁构件的外露钢筋二与钢筋插孔二对应，保证腰梁构件形成整体；

s10、在立柱桩各个侧面焊接支撑部件，支撑部件安装位置与步骤s9中腰梁在基坑内预设外露钢筋三的位置对应；

s11、与步骤s7操作相同，吊装完成全部第二层支撑横梁；

s12、继续开挖至下一层内支撑设计标高，重复步骤s8～s11，完成下一层内支撑安装；

s13、开挖土体至基坑底部，依次施工地下单体构筑物底部垫层、底板及其他工序。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

与传统内支撑施工工艺相比，本发明所述内支撑体系，包括冠梁、腰梁、横梁，均为预制混凝土构件且构造相对简单，可在施工现场进行安装拼接，节省了现场浇筑、振捣、养护的时间，保证施工质量同时大幅度提高施工速度。

附图说明

图1是本发明的冠梁构件结构示意图；

图2是本发明的腰梁构件结构示意图；

图3是本发明的横梁构件结构示意图；

图4是本发明的立柱桩结构示意图；

图5是本发明的多层装配式内支撑结构整体示意图。

附图标记：1-围护桩；2-水泥土三轴搅拌桩；3-冠梁；4-腰梁；5-支撑部件；6-横梁；7-立柱桩；31-凹槽二；32-凸起；33-钢筋一；34-凹槽一；41-钢筋插孔二；42-钢筋三；43-钢筋二；61-钢筋插孔一。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

下面结合附图1～5和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

如图1至5所示，以采用两层内支撑的某基坑工程为例(如图5所示)，对本发明的具体实施方式作进一步说明。

如图5所示，本实施例提供的一种装配式多层内支撑结构，该结构包括围护桩1、立柱桩7、布置在围护桩1上的一层支撑部件5、沿立柱桩7高度方向间隔布置的两层支撑部件5；其中，所述围护桩1位于基坑开挖边缘；围护桩1外侧设置有水泥三轴搅拌桩2，主要起防止地下水渗流的作用；所述立柱桩7为由型钢或钢板焊接而成的格构柱结构。

具体的，所述围护桩1顶端嵌设有冠梁3，且冠梁3内侧与对应搭接在顶层支撑部件5上的横梁6可拆卸连接；位于所述围护桩1上的支撑部件5顶端搭接有腰梁4，且腰梁4内侧与对应搭接在该层支撑部件5上的横梁6可拆卸连接。

进一步地，所述冠梁3由首尾相接且通长布置的若干冠梁单元组成，且每个冠梁单元的两端分别具有与相邻冠梁单元相适配的凸起32和凹槽一34，且所述凸起32和凹槽一34均为矩形结构。

进一步地，所述每个冠梁单元内侧预设有一定长度的钢筋一33，相应地顶层支撑部件5一端部开设有与该钢筋一33相适配的钢筋插孔一61。所述每个冠梁单元的底端开设有一定深度且与所述围护桩1顶端相适配的凹槽二31，该凹槽二31与围护桩1位置相对应。所述凹槽二31和围护桩1顶端均为圆柱形结构。

进一步地，每层腰梁4由首尾相接且通长布置的若干腰梁单元组成，且每个腰梁单元的两端分别具有与相邻腰梁单元相适配的钢筋二43和钢筋插孔二41。每层腰梁单元内侧预设有一定长度的钢筋三42，相应地该层支撑部件5一端部开设有与该钢筋三42相适配的钢筋插孔三(图中未示出)。所述围护桩1和立柱桩7分别与支撑部件5焊接形成一体。

基于上述结构，本实施例提供一种装配式多层内支撑结构的快速施工方法，步骤如下：

步骤一：现场测量及场地平整

施工前现先平整场地，再进行场地内测量网点布置，放出各轴线位置及地面标高，确定围护桩1、立柱桩7的位置。

步骤二：构件预制

按结构设计尺寸，在预制场内预制冠梁3，腰梁4和横梁6，预制过程中要注意充分振捣，拆模后养护28天。

步骤三：围护桩1、水泥三轴搅拌桩2和立柱桩7的施工

使用旋挖钻机在围护桩1和立柱桩7的设定位置旋挖成孔，在挖好的桩孔内吊装钢筋笼与格构柱，之后灌注水泥混凝土。对于围护桩1，水泥混凝土灌注到高出标记桩顶处0.5m，以便清除浮浆和确保桩身质量；对于立柱桩7，水泥混凝土灌注至基坑底部标高，露出上部格构柱。待围护桩1与立柱桩7混凝土养护28天后，使用三轴搅拌机和双管高压旋喷桩机进行止水帷幕施工，相邻水泥土搅拌桩要相互咬合，确保止水效果；

步骤四：桩头破除及支撑部件5焊接

采用挖掘机结合人工进行挖土，开挖至冠梁3设计标高后开始破除围护桩桩顶混凝土，同时焊接立柱桩7顶部的支撑部件5。破除桩头后剪去外露主筋，桩顶标高比支撑部件顶面高出0.4m，即围护桩1嵌入冠梁3的深度。

步骤五：冠梁3、第一层横梁6吊装

使用吊车吊起冠梁3，使其底部预设圆柱形凹槽二31与围护桩1对应，吊装时注意冠梁方向，确保相邻冠梁构件的矩形凹槽一34与凸起32相互嵌入。若外露钢筋一33弯曲，必须采用液压调直机进行调直，重复上述步骤，直到全部冠梁构件吊装完成。吊装横梁6时将冠梁外露钢筋一33插入预留钢筋插孔一61中，另一端搭在支撑部件顶部，按上述步骤吊装全部横梁。

步骤六：腰梁4、第二层横梁6吊装

基坑开挖至腰梁底面设计标高，凿除围护桩1的保护层，露出箍筋。在围护桩1侧面及立柱桩7各个面焊接支撑部件5。吊装腰梁4时注意相邻腰梁方向，确保相邻腰梁构件的外露钢筋二43与预留插孔二41对应。重复上述步骤，吊装完成全部腰梁构件。第二层横梁吊装步骤及注意事项与步骤五相同。

依据本发明的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本发明的一种装配式多层内支撑结构，并且能够产生本发明所记载的积极效果。

如无特殊说明，本发明中，若有术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此本发明中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。此外，术语“一”、“二”、“三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有明确的规定和限定，本发明中，若有术语“设置”、“相连”及“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。