型钢与预应力钢筋混凝土组合结构支撑及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及土木工程领域，更具体涉及型钢与预应力钢筋混凝土组合结构支撑及其施工方法。
【背景技术】
[0002]在大型深基坑工程领域中，为了保证地下结构及基坑周边环境的安全，需要在基坑深度范围内设置一道或几道内支撑的支护形式，以抵抗由土压力和地面荷载产生的巨大水平力。内支撑需要布置成几何尺寸巨大的水平桁架，沿桁架位置每隔一段距离还要布置立柱，在某些基坑工程中，水平桁架支撑和立柱往往纵横交错，给土方工程和后续建筑工程带来很大影响。
[0003]目前，国内基坑常用的支撑体系有三种:全混凝土支撑体系、钢管与混凝土支撑体系和全钢支撑体系。全混凝土支撑体系，虽然施工速度快，但是后续施工作业空间小、材料重复利用率低、拆撑困难、延长工期；钢管与混凝土支撑体系，钢管构件多，后续挖土施工作业空间受限；全钢支撑体系，虽然后期材料重复利用率高，但是材料一次性投入巨大，连接节点处施工难度大，施工技术要求高。
【发明内容】
[0004]为了解决上述问题，本发明提供了一种工程造价低，材料重复利用率高，增大了基坑的施工作业空间，方便土方开挖和地下结构施工的型钢与预应力钢筋混凝土组合结构支撑及其施工方法。
[0005]根据本发明的一个方面，提供了型钢与预应力钢筋混凝土组合结构支撑，其包括支护粧和冠梁，冠梁浇筑连接于支护粧的顶端面，支护粧锚入到冠梁内，冠梁为预应力钢筋混凝土梁，冠梁相邻的两边设有第一角撑，第一角撑为混凝土角撑，冠梁的两长边之间设有至少一组第一对撑，第一对撑包括竖直向上的钢立柱和一组型钢支撑杆，型钢支撑杆由若干型钢支撑单元拼装构成，型钢支撑杆连接于钢立柱上。由此，冠梁为预应力钢筋混凝土梁较传统的混凝土梁受力抗变形能力增强，由于对梁身施加预应力，梁身的刚度进一步增加，能够减小变形；预应力钢筋混凝土梁的冠梁结构能达到减少角撑和对撑，增大基坑的施工空间，减小拆撑工程量，而且预应力钢筋混凝土结构的性价比也远高于普通钢筋混凝土结构，所以采用本发明所述的组合机构支撑大大节约了支护材料的用量；角撑为混凝土角撑，降低了连接节点处施工难度；、钢立柱和型钢支撑单元，都可以重复利用，提高了材料重复利用率。
[0006]在一些实施方式中，冠梁内设置有第一钢筋笼，第一钢筋笼由第一主筋和套设于第一主筋外的第一箍筋构成，第一钢筋笼内固定有第一套管，第一套管内设有第一预应力筋，冠梁的两长边与第一对撑的连接处留有冠梁锚具让位，冠梁锚具让位设有对第一预应力筋施加预应力的锚具。由此，通过在冠梁布置第一预应力筋，浇筑混凝土，待混凝土达到设计强度后，对冠梁内部的第一预应力筋进行张拉并用锚具锁定，由于对梁身施加预应力，梁身的刚度进一步增加，能够减小变形。
[0007]在一些实施方式中，冠梁的两短边设有对第一预应力筋施加预应力的锚具。
[0008]在一些实施方式中，冠梁的内侧预埋有第一托板，型钢支撑杆的两端通过第一托板连接冠梁。由此，型钢支撑杆的两端通过螺栓锁紧第一托板与冠梁相连接，降低了连接节点处施工难度。
[0009]在一些实施方式中，支护粧的内侧面浇筑连接有围檩梁，围檩梁为预应力钢筋混凝土梁，围檩梁与支护粧之间设有吊筋，围檩梁相邻的两边设有第二角撑，第二角撑为混凝土角撑，围檩梁的两长边之间设有至少一组第二对撑，第二对撑由若干型钢支撑单元拼装安装于钢立柱上构成。由此，围檩梁为预应力钢筋混凝土梁较传统的混凝土梁受力抗变形能力增强，由于对梁身施加预应力，梁身的刚度进一步增加，能够减小变形；预应力钢筋混凝土梁的围檩梁结构能达到减少角撑和对撑，增大基坑的施工空间，减小拆撑工程量。
[0010]在一些实施方式中，围檩梁内设置有第二钢筋笼，第二钢筋笼由第二主筋和套设于第二主筋外的第二箍筋构成，第二钢筋笼内固定有第二套管，第二套管内设有第二预应力筋，围檩梁的两长边与第二对撑的连接处留有围檩梁锚具让位，围檩梁锚具让位设有对第二预应力筋施加预应力的锚具。由此，通过在围檩梁分别布置第二预应力筋，浇筑混凝土，待混凝土达到设计强度后，对围檩梁内部的第二预应力筋进行张拉并用锚具锁定，由于对梁身施加预应力，梁身的刚度进一步增加，能够减小变形。
[0011]在一些实施方式中，围檩梁的内侧预埋有第二托板，第二对撑的两端通过第二托板连接围檩梁。由此，第二对撑的两端通过螺栓锁紧第二托板与围檩梁相连接，降低了连接节点处施工难度。
[0012]在一些实施方式中，围檩梁的两短边设有对第二预应力筋施加预应力的锚具。
[0013]根据本发明的另一个方面，提供了型钢与预应力钢筋混凝土组合结构支撑的施工方法，其具体施工步骤为:
[0014]步骤1:在预定的基坑侧壁内侧位置，施工一排支护粧；
[0015]步骤2:对冠梁与第一对撑的连接处以及钢立柱位置进行定位；
[0016]步骤3:在定位好的钢立柱位置，施工钢立柱；
[0017]步骤4:在支护粧强度达到80%要求后，及时挖出支护粧粧头部分土方，土方挖至冠梁底部标高以下150?200mm ；
[0018]步骤5:破除支护粧粧头混凝土 ；
[0019]步骤6:弹出冠梁的中心线；
[0020]步骤7:制作冠梁的第一钢筋笼；
[0021]步骤8:模板安装加固，用混凝土浇筑第一角撑和冠梁，在定位的冠梁与第一对撑的连接处预留浇筑位，并在冠梁上预埋第一托板和锚具承压板；
[0022]步骤9:在钢立柱上安装型钢支撑杆，型钢支撑杆通过螺栓连接冠梁上的第一托板，构成第一对撑；
[0023]步骤10:在冠梁的混凝土强度达到75%时进行第一预应力筋的张拉并用锚具锁定;
[0024]步骤11:浇筑步骤8得到的预留浇筑位，并预留出冠梁锚具让位；
[0025]步骤12:开挖基坑内土方，土方挖至围檩梁的预定位置；
[0026]步骤13:支护粧的内侧制作安装围檩梁的第二钢筋笼并安装吊筋；
[0027]步骤14:模板安装加固，用混凝土浇筑第二角撑和围檩梁，在围檩梁与第二对撑的连接处预留浇筑位，并在围檩梁上预埋第二托板和锚具承压板；
[0028]步骤15:在钢立柱上安装第二对撑，第二对撑通过螺栓连接围檩梁上的第二托板；
[0029]步骤16:在围檩梁的混凝土强度达到75%时进行第二预应力筋的张拉并用锚具锁定；
[0030]步骤17:浇筑步骤14得到的预留浇筑位，并预留出围檩梁锚具让位；
[0031]步骤18:完成围檩梁后，即可进行下一步基坑挖土作业。
[0032]本发明的优点是:本发明所提供的型钢与预应力钢筋混凝土组合结构支撑及其施工方法，降低工程造价，利用预应力筋使冠梁和围檩梁的刚度增大、跨度增大，减少了对撑和角撑的数量，增大了基坑的施工作业空间，方便土方开挖和地下结构施工，提高了施工效率，采用型钢与预应力钢筋混凝土结合，既降低了连接节点处施工难度，又提高了材料重复利用率。
【附图说明】
[0033]图1是本发明型钢与预应力钢筋混凝土组合结构支撑的一实施方式的结构示意图；
[0034]图2是图1所示的冠梁的一实施方式的结构示意图；
[0035]图3是图1所示的围檩梁的一实施方式的结构示意图；
[0036]图4是图2所示的冠梁与第一对撑的连接结构示意图；
[0037]图5是图4中A-A的结构示意图；
[0038]图6是图4中Al-Al的结构示意图；
[0039]图7是图3所示的围檩梁与第二对撑的连接结构示意图；
[0040]图8是图7中B-B的结构示意图；
[0041]图9是图7中Bl-Bl的结构示意图。
【具体实施方式】
[0042]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步的说明。
[0043]如图1至3所示，本发明所述一实施方式的型钢与预应力钢筋混凝土组合结构支