地下结构换撑施工系统及施工方法与流程

本发明属于建筑施工技术领域，具体涉及一种地下结构换撑施工系统及施工方法。

背景技术：

由于施工组织及现场作业要求，地下结构换撑的常规做法是先浇筑底板及底板传力带，然后拆除最下面一道支撑，待最下一层结构施工全部完成，全部中隔楼板换撑带(间隔布置)形成强度后再拆除上一道支撑，此方式作业时间较长、施工工艺复杂、由于底板传力带与中隔板传力带接触面小，受力形式近似多跨铰接，基坑围护变形较大，本专利对此进行改进，提前穿插完成下一层外墙外侧防水施工作业，回填黄沙及h型钢，增加已完成外墙与围护结构接触面积，围护结构所受主动土压力传递给已完成地下结构主体，进而减小基坑变形，加快施工进度。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种地下结构换撑施工系统及施工方法，能够有效分散基坑支护桩所受主动土压力，降低换撑带载荷，缩短换撑施工周期。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：一种地下结构换撑施工系统，包括位于基坑底部的底板传力带、底板传力带上方与基坑支护桩间隔设置的地下室外墙、水平支撑在各支护桩之间的支撑构件、位于地下室外墙上端的楼板，以及与楼板一体式浇铸成型的换撑带，所述换撑带位于楼板边缘与支护桩之间，所述换撑带沿地下室外墙与支护桩之间的夹腔的长度方向间隔设置多个；所述地下室外墙与支护桩之间的夹腔由黄沙填充，且该夹腔内沿竖直方向穿插设置h型钢用于将黄沙压密实。

进一步的，所述地下室外墙与支护桩相对的一侧依次设有防水层和防水保护层。

进一步的，所述支撑构件上设有用于引导h型钢沿竖直方向下放的引导构件，以及用于推动h型钢插入砂体内的加压构件。

进一步的，所述引导构件包括与支撑构件底面可拆卸式连接的滚轮支架，以及转动设置在滚轮支架上的滚轮，所述滚轮的轴线水平设置，所述滚轮为至少三个且沿竖直方向交错设置在h型钢下放路径的两侧。

进一步的，所述加压构件包括支撑构件上端沿基坑边缘布设的临时轨道，以及行走于临时轨道上的滑车，所述滑车上沿竖直方向设置有单体液压缸，所述滑车与支撑构件之间设有加固杆，加固杆斜拉设置于滑车和支撑构件之间，且加固杆的两端分别与滑车和支撑构件可拆卸式连接。

进一步的，相邻两换撑带之间的多根h型钢上端与同一根水平设置的工字钢底面抵接，所述单体液压缸的活塞杆与工字钢的顶面抵接，所述单体液压缸的活塞杆与工字钢的顶面之间设有若干木垫块。

本发明还提供了一种地下结构换撑施工方法，采用黄沙填充地下室外墙与支护桩之间的夹腔，再将h型钢插入沙体内将黄沙压密实，使支护桩所受主动土压力均匀传递给地下结构主体，包括如下步骤：

1)拆除支护桩最下端的水平支撑构件，在基坑底部施工底板传力带和地下室外墙，经养护后使底板传力带和地下室外墙达到所需强度，并在地下室外墙面对支护桩的一侧依次施工防水层和防水保护层；

2)沿地下室外墙向上施工一层楼板和换撑带，楼板和换撑带一体式浇铸成形，换撑带位于楼板边缘与支护桩之间，所述换撑带沿地下室外墙与支护桩之间的夹腔的长度方向间隔设置多个；

3)在地下室外墙与支护桩之间填充黄沙，然后沿竖直方向将h型钢插入黄沙内，将黄沙压密实；

4)拆除楼板上部的支护桩水平支撑构件，经养护后使楼板和换撑带达到所需强度，再继续对上层结构进行施工。

优选的，在步骤3)中，h性刚的插入采用引导构件和加压构件进行施工，所述引导构件包括与支撑构件底面可拆卸式连接的滚轮支架，以及转动设置在滚轮支架上的滚轮，所述滚轮的轴线水平设置，所述滚轮为至少三个且沿竖直方向交错设置在h型钢下放路径的两侧；所述加压构件包括支撑构件上端沿基坑边缘布设的临时轨道，以及行走于临时轨道上的滑车，所述滑车上沿竖直方向设置有单体液压缸，所述滑车与支撑构件之间设有加固杆，加固杆斜拉设置于滑车和支撑构件之间，且加固杆的两端分别与滑车和支撑构件可拆卸式连接；相邻两换撑带之间的多根h型钢上端与同一根水平设置的工字钢底面抵接，所述单体液压缸的活塞杆与工字钢的顶面抵接，所述单体液压缸的活塞杆与工字钢的顶面之间设有若干木垫块；包括如下步骤：

a.在水平支撑构件上方沿基坑边缘布设临时轨道、滑车和单体液压缸，并在水平支撑构件底部安装滚轮支架和滚轮；

b.将h型钢依次插入滚轮之间，并在h型钢上端防止水平工字钢；

c.将滑车移动至水平工字钢上方，用加固杆将滑车与水平支撑构件固接；

d.驱动单体液压缸向下顶出并与水平工字钢抵接，单体液压缸驱动工字钢和h型钢下行，将h型钢插入黄沙内，当单体液压缸达到最大伸长量时活塞杆向上回退一段行程，在工字钢上加装木垫块，然后再驱动活塞杆下行，当活塞杆再次达到最大伸长量时重复上述动作直至将h型钢完全压入黄沙内；

e.单体液压缸的活塞缸向上收缩直至完全复位，将工字钢和木垫块移除，同时将滑车与水平支撑构件之间的加固杆拆除，移动滑车至下一工位，重复上述步骤b-d，直至完成全部h型钢的穿插施工。

本发明的技术效果在于：本发明利用所述黄沙与h型钢相结合，先倒入黄沙，再插入h型钢，将黄沙压密实，换撑带间隔布置，底板传力带，外墙和外墙侧回填黄沙及内插h型钢形成一个整体，围护结构与黄沙接触面大，所受主动土压力由大面均匀传递到已施工地下结构主体，使得围护结构牢固，不易产生变形；降低换撑带载荷，缩短换撑施工周期。

附图说明

图1是本发明的实施例所提供的地下结构换撑施工系统的主视图；

图2-4是本发明的h型钢穿插施工过程的原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细的描述。

实施例1

如图1所示，一种地下结构换撑施工系统，包括位于基坑底部的底板传力带8、底板传力带8上方与基坑支护桩9间隔设置的地下室外墙5、水平支撑在各支护桩9之间的支撑构件10、位于地下室外墙5上端的楼板6，以及与楼板6一体式浇铸成型的换撑带7，所述换撑带7位于楼板6边缘与支护桩9之间，所述换撑带7沿地下室外墙5与支护桩9之间的夹腔的长度方向间隔设置多个；所述地下室外墙5与支护桩9之间的夹腔由黄沙1填充，且该夹腔内沿竖直方向穿插设置h型钢2用于将黄沙1压密实；所述地下室外墙5与支护桩9相对的一侧依次设有防水层4和防水保护层3。本发明利用所述黄沙1与h型钢2相结合，先倒入黄沙1，再插入h型钢2，将黄沙1压密实，换撑带7间隔布置，底板传力带8，外墙和外墙侧回填黄沙1及内插h型钢2形成一个整体，围护结构与黄沙1接触面大，所受主动土压力由大面均匀传递到已施工地下结构主体，使得围护结构牢固，不易产生变形；降低换撑带7载荷，缩短换撑施工周期。

进一步的，如图2-4所示，所述支撑构件10上设有用于引导h型钢2沿竖直方向下放的引导构件，以及用于推动h型钢2插入砂体内的加压构件。本发明利用基坑本身支撑结构作为着力点，为h型钢2提供下压力，实现了h型钢2的自动定位为穿插，节省了人力，提高了施工效率。

所述引导构件包括与支撑构件10底面可拆卸式连接的滚轮支架16，以及转动设置在滚轮支架16上的滚轮17，所述滚轮17的轴线水平设置，所述滚轮17为至少三个且沿竖直方向交错设置在h型钢2下放路径的两侧。具体的，滚轮支架16通过螺栓与水平支撑构件10的底部结构件相连，施工完毕后便于模块化拆除，滚轮17设置三个，三个滚轮17成三角形分布，h型钢2施工前，将其穿插在三个滚轮17之间就能实现水平限位和纵向引导，且工字钢下压过程中滚轮17不会对工字钢15造成阻挡。

所述加压构件包括支撑构件10上端沿基坑边缘布设的临时轨道11，以及行走于临时轨道11上的滑车12，所述滑车12上沿竖直方向设置有单体液压缸13，所述滑车12与支撑构件10之间设有加固杆14，加固杆14斜拉设置于滑车12和支撑构件10之间，且加固杆14的两端分别与滑车12和支撑构件10可拆卸式连接。相邻两换撑带7之间的多根h型钢2上端与同一根水平设置的工字钢15底面抵接，所述单体液压缸13的活塞杆与工字钢15的顶面抵接，所述单体液压缸13的活塞杆与工字钢15的顶面之间设有若干木垫块18。本发明将单体液压缸13设置在滑车12上，只需要一台或几台液压缸就能够实现整个基坑的h型钢2施工，降低了设备成本，缩短了设备搭建周期；加固杆14能够在加压过程中为滑车12提供充足的拉力，避免滑车12脱轨；本发明的一台液压缸能够同时对多根h型钢2进行加压，大大提高了h型钢2施工效率，进一步缩短施工周期。

实施例2

一种地下结构换撑施工方法，采用黄沙1填充地下室外墙5与支护桩9之间的夹腔，再将h型钢2插入沙体内将黄沙1压密实，使支护桩9所受主动土压力均匀传递给地下结构主体，包括如下步骤：

1)拆除支护桩9最下端的水平支撑构件10，在基坑底部施工底板传力带8和地下室外墙5，经养护后使底板传力带8和地下室外墙5达到所需强度，并在地下室外墙5面对支护桩9的一侧依次施工防水层4和防水保护层3；

2)沿地下室外墙5向上施工一层楼板6和换撑带7，楼板6和换撑带7一体式浇铸成形，换撑带7位于楼板6边缘与支护桩9之间，所述换撑带7沿地下室外墙5与支护桩9之间的夹腔的长度方向间隔设置多个；

3)在地下室外墙5与支护桩9之间填充黄沙1，然后沿竖直方向将h型钢2插入黄沙1内，将黄沙1压密实；

4)拆除楼板6上部的支护桩9水平支撑构件10，经养护后使楼板6和换撑带7达到所需强度，再继续对上层结构进行施工。

优选的，在步骤3)中，h性刚的插入采用引导构件和加压构件进行施工，包括如下步骤：

a.在水平支撑构件10上方沿基坑边缘布设临时轨道11、滑车12和单体液压缸13，并在水平支撑构件10底部安装滚轮支架16和滚轮17；

b.如图2所示，将h型钢2依次插入滚轮17之间，并在h型钢2上端防止水平工字钢15；

c.将滑车12移动至水平工字钢15上方，用加固杆14将滑车12与水平支撑构件10固接；

d.如图3、4所示，驱动单体液压缸13向下顶出并与水平工字钢15抵接，单体液压缸13驱动工字钢15和h型钢2下行，将h型钢2插入黄沙1内，当单体液压缸13达到最大伸长量时活塞杆向上回退一段行程，在工字钢15上加装木垫块18，然后再驱动活塞杆下行，当活塞杆再次达到最大伸长量时重复上述动作直至将h型钢2完全压入黄沙1内；

e.单体液压缸13的活塞缸向上收缩直至完全复位，将工字钢15和木垫块18移除，同时将滑车12与水平支撑构件10之间的加固杆14拆除，移动滑车12至下一工位，重复上述步骤b-d，直至完成全部h型钢2的穿插施工。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。