装配式可拆卸腰梁支撑结构及其使用方法与流程

1.本发明涉及深基坑施工技术领域，尤其是涉及一种装配式可拆卸腰梁支撑结构及其使用方法。


背景技术：

2.目前，钢筋混凝土支撑和钢支撑在需要有足够吊装空间、无法设置对撑的工作井、圆形基坑中使用广泛，对比两者之间的优缺点可以发现：钢筋混凝土支撑截面稳定性好、刚度大、整体变形小、能有效约束桩间土，但其养护时间长、不能重复使用、拆除工作量大、拆除时安全风险较高；钢支撑虽然拆除方便、可重复使用，但其稳定性取决于拼装质量、刚度小、整体变形大。两种支撑结构在工程建设中都不能很好的满足施工进度、成本、安全、质量要求。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的在于提供一种装配式可拆卸腰梁支撑结构及其使用方法，解决钢筋混凝土支撑养护时间长、不能重复使用、拆除工作量大、拆除时安全风险较高的问题。
4.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种装配式可拆卸腰梁支撑结构，包括多个钢管组成的圆形结构的主支撑块，多个钢管首尾铰接组成圆形结构的主支撑块，两个相邻的钢管间还通过调整装置连接，钢管外圈还设有顶紧装置，顶紧装置可向外延伸，多个顶紧装置端部地靠在基坑支护的受力钢板上，受力钢板与顶紧装置之间设有压力传感器。
5.优选方案中，顶紧装置的结构为：滑槽钢板两端设有轴承座，调节螺杆与两个轴承座转动连接，调节螺杆上设有两段螺纹，两段螺纹的旋向相反，调节螺杆上设有两个调节螺母，调节螺母分别与两段螺纹螺纹连接，调节螺母上铰接有链接杆，两个链接杆端部与顶力钢板铰接；旋转调节螺母驱动两个调节螺母，以使两个链接杆推动顶力钢板向外延伸。
6.优选方案中，两个调节螺母下端分别与滑槽钢板的滑槽滑动连接；轴承座与调节螺杆之间设有轴承。
7.优选方案中，顶力钢板下表面还设有调节滑槽，平衡拉杆一端与调节滑槽滑动连接，另一端与链接杆中部铰接。
8.优选方案中，平衡拉杆端部设有锁紧螺母，锁紧螺母穿过平衡拉杆端部和调节滑槽与锁紧螺栓螺纹连接，锁紧螺母的杆体与调节滑槽滑动连接。
9.优选方案中，钢管为弧形结构，顶紧装置的滑槽钢板通过多个螺母固定在钢管上，钢管两端设有可以互相匹配的铰接端，两个钢管之间通过销钉铰接。
10.优选方案中，钢管内圈设有锁定凸榫，调整装置两端分别与相邻的钢管的锁定凸榫连接；调整装置用于调节相邻的钢管之间的角度变化，以使主支撑块形成圆形结构。
11.优选方案中，钢管内部设有填充混凝土，且钢管内部还设有多个向内延伸的传剪器。
12.优选方案中，调整装置的结构为：包括两根螺纹杆体，两根螺纹杆体的螺纹旋向相反，两根螺纹杆体之间与套筒螺纹连接；螺纹杆体端部还设有u形结构的连接头，u形结构的连接头与钢管上的锁定凸榫采用销钉连接；螺纹杆体上还设有刻度尺。
13.该方法包括：s1、基坑开挖至设计主支撑底标高位置，将主支撑位置基坑壁清理露出支护桩通过植筋或其它有效措施将受力钢板预埋固定在基坑支护上；s2、然后将基坑主支撑一圈底部清理干净压实，把提前加工的主支撑块吊装进基坑通过销钉连接成环，在锁定凸榫上安装调整装置，转动套筒使每个调整装置上螺纹杆体的外露刻度长度一致；s3、再将顶紧装置组装成型，顶力钢板与受力钢板连接，并在两者之间布置压力传感器，滑槽钢板与主支撑块钢管焊接或者通过螺母连接；s4、最后转动调节螺杆使顶紧装置在主支撑块和受力钢板之间施加顶力，直到顶力钢板和受力钢板间的压力传感器显示压力达到要求；s5、最后通过一个斜向钢筋一端与主支撑块上吊装孔连接，另一端与基坑支护结构钻孔灌注桩上的竖向主筋焊接牢固，能将主支撑吊在支护桩上后方可进行下一段基坑开挖，当基坑有多到主支撑支撑时，重复上述步骤；s6、主支撑拆除时，先卸掉顶紧装置上的顶力，再拆除调整装置和主支撑块上铰接端的铰接销钉，此时主支撑块块与块间无连接，仅靠靠斜筋将主支撑吊在支护桩上；s7、把将要拆除的一块主支撑块与吊钩连接并施加力，同时割断对应主支撑块上斜筋，然后将主支撑块，从复直至全部主支撑块拆除，由于主支撑块自重较轻，仅靠斜筋的拉力可以将其吊稳，拆除时安全可保证。
14.本发明提供了一种装配式可拆卸腰梁支撑结构及其使用方法，本发明的优点有：1、主支撑块为钢0混凝土结合块，采用钢管做外模，模内浇筑混凝土，钢管内设置有传剪器保证与混凝土间紧密。主支撑块可以提前加工，节省工期，相对于钢筋混凝土支撑和钢支撑，刚度大、整体变形小、自重轻、结构强度可靠、可重复使用且安拆方便，降低施工成本、保证吊装安全。
15.2、支撑块之间采用销钉铰接，对开挖基坑形状有一定的适应性。当基坑椭圆度不够时，伸长或缩短真圆调整装置使主支撑块沿铰接点撑开或内收，可以使主支撑块与开挖基坑壁密切贴合。
16.3、调整好主支撑形状后，通过真圆保持装置锁定。真圆保持装置的套杆上设有刻度，当需要主支撑保持圆形时，只需保证真圆保持装置上套杆外露刻度长度一致即可。
17.4、构成主支撑块、顶紧装置及真圆调整装置的构件连接基本都采用铰接或螺纹套筒连接，使用过程中构件可重复使用且破损变形时更换方便。
18.5、通过顶紧装置使固定成环的主支撑与基坑支护桩间挤压传递荷载，顶紧装置对开挖基坑形状也具有一定的适应性，是主支撑与基坑支护结构受力均匀的第二道保障。每
个顶紧装置的伸缩长度可以不一样长，可以解决因垂直度不足或桩位偏差引起支护桩到主支撑间距不一致的问题。
19.6、在顶紧装置顶板钢板和支护桩上的受力钢板间埋置应力监测装置使主支撑结构与支护结构间顶力可监控。主支撑结构安装时，各个顶紧装置压力检测数据应一致，主支撑结构使用过程中，监测各应力监测装置压力数据变化情况可以掌握调整顶紧装置的时间，保证主支撑结构与支护桩间受力均匀，亦可监测基坑变形受力情况。
20.7、本发明设计的内支撑结构适用于圆形结构，但不仅限适用于圆形基坑，在正多边形、花瓣形、卵形基坑中通过真圆调整装置和顶紧装置配合，也能适用。
21.本发明结合钢支撑结构和钢筋混凝土支撑结构的优缺点，能较好的满足建设工程中的成本、安全、质量等要求，有效的缩短了需要有足够吊装空间的基坑中内支撑结构安装拆除的工期。可以用于城区工期节点紧、降水要求高、基坑变形控制严的有支护圆形基坑开挖，具有很高的推广价值。
附图说明
22.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：图1是本发明结构整体示意图；图2是本发明结构整体支撑抵靠示意图；图3是本发明顶紧装置抵靠在受力钢板的示意图；图4是本发明主支撑块的钢管示意图；图5是本发明顶紧装置简易结构示意图；图6是本发明顶紧装置的平衡拉杆安装示意图；图7是本发明顶紧装置侧视平衡拉杆安装示意图；图8是本发明调整装置示意图。
23.图中：顶紧装置1；顶力钢板101；链接杆102；调节螺母103；调节螺杆104；轴承105；轴承座106；滑槽钢板107；调节滑槽108；平衡拉杆109；锁紧螺母110；锁紧螺栓111；主支撑块2；钢管201；填充混凝土202；传剪器203；铰接端204；锁定凸榫205；销钉206；调整装置3；螺纹杆体301；套筒302；刻度尺303；连接头304；基坑支护4；受力钢板5；压力传感器6。
具体实施方式
24.实施例1如图1~8所示，一种装配式可拆卸腰梁支撑结构，包括多个钢管201组成的圆形结构的主支撑块2，多个钢管201首尾铰接组成圆形结构的主支撑块2，两个相邻的钢管201间还通过调整装置3连接，钢管201外圈还设有顶紧装置1，顶紧装置1可向外延伸，多个顶紧装置1端部地靠在基坑支护4的受力钢板5上，受力钢板5与顶紧装置1之间设有压力传感器6。
25.包括主支撑块2、顶紧装置1及真圆调整装置3。主支撑块2间通过铰接组装成主支撑，内侧有真圆调整装置3可以锁定铰接点并调整主支撑形状，外侧有顶紧装置1可以将支护结构上的力传递到主支撑上。
26.优选方案中，顶紧装置1的结构为：滑槽钢板107两端设有轴承座106，调节螺杆104与两个轴承座106转动连接，调节螺杆104上设有两段螺纹，两段螺纹的旋向相反，调节螺杆
104上设有两个调节螺母103，调节螺母103分别与两段螺纹螺纹连接，调节螺母103上铰接有链接杆102，两个链接杆102端部与顶力钢板101铰接；旋转调节螺母103驱动两个调节螺母103，以使两个链接杆102推动顶力钢板101向外延伸。两个调节螺母103下端分别与滑槽钢板107的滑槽滑动连接；轴承座106与调节螺杆104之间设有轴承105。
27.顶紧装置1能够在真圆调整装置3锁定后的主支撑块2与基坑支护结构上的受力钢板5之间施加顶力，其原理为两块链接杆102的一端一起与顶力钢板101铰接，另一端分别与两个调节螺母104铰接，构成等腰三角形。转动调节螺杆104使调节螺母103发生同向移动，构成的等腰三角形的底边长度改变，使由顶力钢板101、两块链接杆102三者铰接点构成点、两块链接杆102构成线的夹角改变。由于等腰三角形的两块链接杆102长度不变，使两块链接杆102沿基坑径向的投影长度发生改变，从而使主支撑与基坑支护结构间顶紧。
28.在于调节螺杆104的独特结构，包括方便拧动的拧紧方形端、与轴承座106连接的轴承端、与调节螺母103连接的对称反向螺纹端，如图5-6所示。与轴承座106连接处设置有轴承105，转动调节螺杆104在轴承座106内自转，而不会发生相对移动。将与调节螺母103连接的螺纹设置成对称反向螺纹是为了保证转动调节螺杆104，调节螺母103在调节螺杆104上发生同向移动，即同时面对面或背靠背移动。
29.为保证顶紧装置1施加在主支撑块2与基坑支护结构上的顶力均匀，在主支撑块2与顶紧装置1间设置滑槽钢板107，在支护结构上预埋受力钢板5。滑槽钢板107上的轴承座106、轴承105与调节螺杆104是顶紧装置1上调节螺母103可以同向移动产生顶力的关键装置，同时连接主支撑块2起传递荷载的作用；受力钢板5在基坑开挖过程中通过植筋或其它方式与支护桩牢固连接，顶紧装置1施加的顶力通过受力钢板5均匀的传递到支护结构上，顶板钢板101与受力钢板5间设置应力监测装置监控顶紧期间受力状况，达到压力纠偏和监控的作用。
30.优选方案中，顶力钢板101下表面还设有调节滑槽108，平衡拉杆109一端与调节滑槽108滑动连接，另一端与链接杆102中部铰接。平衡拉杆109的作用在于：保证顶力钢板101顶出时，两根链接杆102不会出现角度倾斜的情况，链接杆102角度出现变化时会导致顶力钢板101出现倾斜的情况，平衡拉杆109能够更好的稳定顶力钢板101水平顶动。
31.优选方案中，平衡拉杆109端部设有锁紧螺母110，锁紧螺母110穿过平衡拉杆109端部和调节滑槽108与锁紧螺栓111螺纹连接，锁紧螺母110的杆体与调节滑槽108滑动连接。锁紧螺母110用于锁紧平衡拉杆109的位置，保证顶力钢板101不会出现倾斜的情况。
32.优选方案中，钢管201为弧形结构，顶紧装置1的滑槽钢板107通过多个螺母固定在钢管201上，钢管201两端设有可以互相匹配的铰接端204，两个钢管201之间通过销钉206铰接。钢管201内圈设有锁定凸榫205，调整装置3两端分别与相邻的钢管201的锁定凸榫205连接；调整装置3用于调节相邻的钢管201之间的角度变化，以使主支撑块2形成圆形结构钢管201内部设有填充混凝土202，且钢管201内部还设有多个向内延伸的传剪器203。调整装置3的结构为：包括两根螺纹杆体301，两根螺纹杆体301的螺纹旋向相反，两根螺纹杆体301之间与套筒302螺纹连接；螺纹杆体301端部还设有u形结构的连接头304，u形结构的连接头304与钢管201上的锁定凸榫205采用销钉连接；螺纹杆体301上还设有刻度尺303。
33.主支撑块2上还应设置有吊装孔吊装孔需根据设计验算合理位置，故在附图中未
画出。吊装孔的作用有两个：一是在主支撑2安装拆除时方便吊装；二是通过斜筋将主支撑块2吊在支护结构主筋上，防止顶紧装置1卸力或者拆除主支撑时主支撑块2既无顶力也无支撑力，从而下落。
34.包括作可以调节主支撑块2之间的铰接夹角角度、并将符合基坑形状的主支撑牢固锁定的真圆调整装置3。真圆调整装置3由两端套杆301和中间套筒302组成，套杆301上设有刻度，可以观测得到调整装置自身伸长值，套杆301上有卡槽，可用销钉和主支撑块2上的锁定凸榫205连接，套杆301与套筒302螺纹连接成一根可伸缩杆件。
35.其机理为真圆调整装置3与两块主支撑块2三者互相铰接构成三角形结构，转动套筒302使真圆调整装置3伸长或缩短，从而改变以两块主支撑块2为线、铰接点为点构成的夹角的角度，并利用三角形的稳定性将其锁定，为了保证每个夹角角度一致，将每根套杆301上外露刻度保持相同即可。
36.当基坑开挖断面不规整时，主支撑形状也可以通过真圆调整装置3和顶紧装置1略微调整，其方法为调整不规整位置的真圆调整装置3伸缩长度实现对应主支撑块2内收或外延，仍不能满足需求时通过调整不规整位置对应顶紧装置1伸缩长度，最终只要满足顶板钢板101和受力钢板108间压力传感器6数值一致即可。
37.实施例2结合实施例1进一步说明，如图1~8所示，基坑开挖至设计主支撑底标高位置，将主支撑位置基坑壁清理露出支护桩通过植筋或其它有效措施将受力钢板5预埋固定在基坑支护4上。
38.然后将基坑主支撑一圈底部清理干净压实，把提前加工的主支撑块2吊装进基坑通过销钉连接成环，在锁定凸榫205上安装调整装置3，转动套筒302使每个调整装置3上螺纹杆体301的外露刻度长度一致。
39.再将顶紧装置1组装成型，顶力钢板101与受力钢板5连接，并在两者之间布置压力传感器6，滑槽钢板107与主支撑块2钢管201焊接或者通过螺母连接。
40.最后转动调节螺杆104使顶紧装置1在主支撑块2和受力钢板5之间施加顶力，直到顶力钢板101和受力钢板5间的压力传感器6显示压力达到要求。
41.最后通过一个斜向钢筋一端与主支撑块2上吊装孔连接，另一端与基坑支护结构钻孔灌注桩上的竖向主筋焊接牢固，能将主支撑吊在支护桩上后方可进行下一段基坑开挖，当基坑有多到主支撑支撑时，重复上述步骤。
42.主支撑拆除时，先卸掉顶紧装置1上的顶力，再拆除调整装置3和主支撑块上铰接端204的铰接销钉，此时主支撑块2块与块间无连接，仅靠靠斜筋将主支撑吊在支护桩上。
43.把将要拆除的一块主支撑块2与吊钩连接并施加力，同时割断对应主支撑块2上斜筋，然后将主支撑块2，从复直至全部主支撑块2拆除，由于主支撑块2自重较轻，仅靠斜筋的拉力可以将其吊稳，拆除时安全可保证。
44.上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种装配式可拆卸腰梁支撑结构，其特征是：包括多个钢管（201）组成的圆形结构的主支撑块（2），多个钢管（201）首尾铰接组成圆形结构的主支撑块（2），两个相邻的钢管（201）间还通过调整装置（3）连接，钢管（201）外圈还设有顶紧装置（1），顶紧装置（1）可向外延伸，多个顶紧装置（1）端部地靠在基坑支护（4）的受力钢板（5）上，受力钢板（5）与顶紧装置（1）之间设有压力传感器（6）。2.根据权利要求1所述的一种装配式可拆卸腰梁支撑结构，其特征是：顶紧装置（1）的结构为：滑槽钢板（107）两端设有轴承座（106），调节螺杆（104）与两个轴承座（106）转动连接，调节螺杆（104）上设有两段螺纹，两段螺纹的旋向相反，调节螺杆（104）上设有两个调节螺母（103），调节螺母（103）分别与两段螺纹螺纹连接，调节螺母（103）上铰接有链接杆（102），两个链接杆（102）端部与顶力钢板（101）铰接；旋转调节螺母（103）驱动两个调节螺母（103），以使两个链接杆（102）推动顶力钢板（101）向外延伸。3.根据权利要求2所述的一种装配式可拆卸腰梁支撑结构，其特征是：两个调节螺母（103）下端分别与滑槽钢板（107）的滑槽滑动连接；轴承座（106）与调节螺杆（104）之间设有轴承（105）。4.根据权利要求2所述的一种装配式可拆卸腰梁支撑结构，其特征是：顶力钢板（101）下表面还设有调节滑槽（108），平衡拉杆（109）一端与调节滑槽（108）滑动连接，另一端与链接杆（102）中部铰接。5.根据权利要求4所述的一种装配式可拆卸腰梁支撑结构，其特征是：平衡拉杆（109）端部设有锁紧螺母（110），锁紧螺母（110）穿过平衡拉杆（109）端部和调节滑槽（108）与锁紧螺栓（111）螺纹连接，锁紧螺母（110）的杆体与调节滑槽（108）滑动连接。6.根据权利要求1所述的一种装配式可拆卸腰梁支撑结构，其特征是：钢管（201）为弧形结构，顶紧装置（1）的滑槽钢板（107）通过多个螺母固定在钢管（201）上，钢管（201）两端设有可以互相匹配的铰接端（204），两个钢管（201）之间通过销钉（206）铰接。7.根据权利要求6所述的一种装配式可拆卸腰梁支撑结构，其特征是：钢管（201）内圈设有锁定凸榫（205），调整装置（3）两端分别与相邻的钢管（201）的锁定凸榫（205）连接；调整装置（3）用于调节相邻的钢管（201）之间的角度变化，以使主支撑块（2）形成圆形结构。8.根据权利要求6所述的一种装配式可拆卸腰梁支撑结构，其特征是：钢管（201）内部设有填充混凝土（202），且钢管（201）内部还设有多个向内延伸的传剪器（203）。9.根据权利要求1所述的一种装配式可拆卸腰梁支撑结构，其特征是：调整装置（3）的结构为：包括两根螺纹杆体（301），两根螺纹杆体（301）的螺纹旋向相反，两根螺纹杆体（301）之间与套筒（302）螺纹连接；螺纹杆体（301）端部还设有u形结构的连接头（304），u形结构的连接头（304）与钢管（201）上的锁定凸榫（205）采用销钉连接；螺纹杆体（301）上还设有刻度尺（303）。10.根据权利要求6任一项所述的一种装配式可拆卸腰梁支撑结构的使用方法，其特征是：该方法包括：s1、基坑开挖至设计主支撑底标高位置，将主支撑位置基坑壁清理露出支护桩通过植
筋或其它有效措施将受力钢板（5）预埋固定在基坑支护（4）上；s2、然后将基坑主支撑一圈底部清理干净压实，把提前加工的主支撑块（2）吊装进基坑通过销钉连接成环，在锁定凸榫（205）上安装调整装置（3），转动套筒（302）使每个调整装置（3）上螺纹杆体（301）的外露刻度长度一致；s3、再将顶紧装置（1）组装成型，顶力钢板（101）与受力钢板（5）连接，并在两者之间布置压力传感器（6），滑槽钢板（107）与主支撑块（2）钢管（201）焊接或者通过螺母连接；s4、最后转动调节螺杆（104）使顶紧装置（1）在主支撑块（2）和受力钢板（5）之间施加顶力，直到顶力钢板（101）和受力钢板（5）间的压力传感器（6）显示压力达到要求；s5、最后通过一个斜向钢筋一端与主支撑块（2）上吊装孔连接，另一端与基坑支护结构钻孔灌注桩上的竖向主筋焊接牢固，能将主支撑吊在支护桩上后方可进行下一段基坑开挖，当基坑有多到主支撑支撑时，重复上述步骤；s6、主支撑拆除时，先卸掉顶紧装置（1）上的顶力，再拆除调整装置（3）和主支撑块上铰接端（204）的铰接销钉，此时主支撑块（2）块与块间无连接，仅靠靠斜筋将主支撑吊在支护桩上；s7、把将要拆除的一块主支撑块（2）与吊钩连接并施加力，同时割断对应主支撑块（2）上斜筋，然后将主支撑块（2），从复直至全部主支撑块（2）拆除，由于主支撑块（2）自重较轻，仅靠斜筋的拉力可以将其吊稳，拆除时安全可保证。

技术总结
本发明提供一种装配式可拆卸腰梁支撑结构及其使用方法，包括多个钢管组成的圆形结构的主支撑块，多个钢管首尾铰接组成圆形结构的主支撑块，两个相邻的钢管间还通过调整装置连接，钢管外圈还设有顶紧装置，顶紧装置可向外延伸，多个顶紧装置端部地靠在基坑支护的受力钢板上，受力钢板与顶紧装置之间设有压力传感器。主支撑块、顶紧装置及真圆调整装置间基本都采用铰接或螺纹套筒连接，安装、拆除、更换方便，且可重复使用。有效的缩短了需要有足够吊装空间的基坑中内支撑结构安装拆除的工期。可以用于城区工期节点紧、降水要求高、基坑变形控制严的有支护需足够吊装空间的基坑开挖，具有很高的推广价值。有很高的推广价值。有很高的推广价值。


技术研发人员：罗柳 熊伟 余涛 王雷 汪伦 何巍伟 胡芳勇 张文渊 李佳淳 袁冉军 潘松 陈学军
受保护的技术使用者：中交第二航务工程局有限公司
技术研发日：2023.02.15
技术公布日：2023/8/1