一种装配式预应力鱼腹梁内支撑系统的施工方法
【专利摘要】本发明公开了一种装配式预应力鱼腹梁内支撑系统的施工方法，其特征在于顶板处在围护墙中植筋并与顶板内的钢筋连接，浇筑顶板时在顶板内预留吊装孔，待顶板达到强度后，先拆除顶板上方的鱼腹梁支撑，此时由顶板和底板承受围护墙所受的坑外荷载，再拆除顶板和底板之间的鱼腹梁支撑，然后通过顶板预留吊装孔吊离拆除下来的顶板和底板之间的鱼腹梁支撑，然后覆土至地面，最后浇筑侧墙。该方法避免了顺作法中结构顶、底板之间的支撑在侧墙浇筑前拆除，使得结构顶板上方的支撑和结构顶、底板之间的型钢对撑受力增大的最不利工况，大大降低了鱼腹梁和型钢支撑的耗材量。同时，尽快覆土减小了坑底隆起量和坑边位移，特别适用于要求较高的基坑工程。
【专利说明】一种装配式预应力鱼腹梁内支撑系统的施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在基坑工程中采用装配式预应力鱼腹梁内支撑系统的施工方法，主要应用于浅覆土地下通道工程和地下结构工程等。
【背景技术】
[0002]“鱼腹梁”是在工业厂房中常用的一种等强度梁，主要根据梁内力不同设置不同截面的空腹式框架结构梁，使得结构每一个截面上的最大正应力均等于材料的许用应力。由于其形似鱼腹，故而称之为“鱼腹梁”(如图1所示)。现今部分科研和设计单位对其进行改进，采用可张拉的钢绞线代替鱼腹梁中的曲梁，型钢代替直梁并用于基坑工程中，形成一个易于拆装、施工迅速、可循环利用的支撑结构(如图2所示)。在基坑工程中，鱼腹梁支撑I与大跨度的型钢对撑17结合，鱼腹梁支撑I的两角点与型钢对撑17 (主要承受压力)固结形成一种封闭的内支撑系统，如应用于地下通道工程中的部分围护结构平面图如图3所示，型钢支撑处的围护横断面如图4所示，基坑设两道支撑，其中第二道为双拼型式。支撑下方土体开挖前，型钢对撑与鱼腹梁钢绞线同时施加预应力，待预应力达到设计值后进行土方开挖。该支撑系统最主要优点是鱼腹梁为紧贴围护墙(桩)的结构，只有两端的型钢对撑横跨在基坑两侧，因此在对撑之间区域没有任何的施工构件，土方开挖、钢筋绑扎和混凝土浇筑等工序均较常规密集的对撑系统作业空间大、施工迅速；其次是该类支撑系统均由型钢和钢绞线经螺栓或焊接构成，构件可工厂预制、现场拼装、拆除，可循环利用、经济指标低，符合现在低碳、绿色的环保理念。
[0003]然而，该项技术目前仅用于明挖顺作的地下工程中。如图4所示的地下通道，开挖到坑底后浇筑底板和约0.5^1m高侧墙，为浇筑剩余侧墙和顶板，须将第二道支撑先行拆除。此时第一道支撑受力最大，是设计所考虑的最不利工况。其次，该种施工顺序顶板封顶时间较晚，基坑隆起量大，对基坑下方及两侧环境影响大，尤其当基坑下方还有地铁等敏感建、构筑物时是不合适的。如图3、4所示的地下通道工程，地道下方尚有地铁横穿而过，为减少施工对地铁的影响，需全力完成地铁上覆段即鱼腹梁支撑段的结构，若按常规方法拆除第二道鱼腹梁支撑后浇筑侧墙，第二道支撑的荷载将转移至两边型钢对撑和第一道支撑上。此时，将大大增加支撑受力，支撑结构设计不尽合理。同时，由于采用该工序结构封顶时间较晚，地铁上部卸荷持续时间较长，对地铁的影响亦较大。
【发明内容】
[0004]本发明专利的目的是提出一种装配式预应力鱼腹梁内支撑系统的施工方法，通过整体设计将具有敏感建筑物的上方支撑设为鱼腹梁，两端为型钢支撑，在鱼腹梁支撑段的地下结构的底、顶板先行施工，待发挥强度后支承围护桩墙，再行拆除鱼腹梁，顶、底板之间的鱼腹梁通过预留在顶板上的吊装孔拆除调离，浇注该段侧墙。
[0005]为了实现以上目的，本发明的技术方案是:一种装配式预应力鱼腹梁内支撑系统的施工方法，对于基坑工程，基坑两侧设置围护墙，在鱼腹梁支撑段，以顺作方式开挖基坑并随设鱼腹梁支撑系统，开挖到基坑底后即浇筑垫层和结构底板，结构底板浇筑至围护墙与围护墙顶紧，待结构底板达到强度后浇筑顶板，顶板亦浇筑至围护墙，其特征在于顶板处在围护墙中植筋并与顶板内的钢筋连接以承担鱼腹梁范围内支架拆除后的顶板部分自重，浇筑顶板时在顶板内预留吊装孔，待顶板达到强度后，先拆除顶板上方的鱼腹梁支撑，此时由顶板和底板有效承受围护墙所受的坑外荷载，再拆除顶板和底板之间的鱼腹梁支撑，然后通过顶板预留吊装孔吊离拆除下来的顶板和底板之间的鱼腹梁支撑并覆土完成地面施工，最后浇筑侧墙。拆除鱼腹梁支撑时，围护墙由已浇筑好的顶、底板支承，避开了设计的最不利工况。结构顶板和上覆土的快速施作减少了基坑暴露时间，提高了基坑安全性，降低了坑底隆起量从而减少对坑底、坑边的环境影响。
[0006]该内支撑系统目前仅用于明挖顺作法，在明挖顺作法中，对于二道支撑的基坑，当第二道鱼腹梁支撑拆除后第一道支撑(包括型钢对撑和鱼腹梁)受力最大，第二道型钢支撑受力亦将增大。本发明中对鱼腹梁支撑部分的拆撑时间进行调整，先浇筑地下结构的底板和顶板，待其结构达到强度后可分担坑外荷载，再行拆除影响侧墙浇筑的鱼腹梁支撑，最后浇注侧墙。当拆除第一道鱼腹梁支撑后，结构顶、底板相当于大刚度的支撑板，承担了全部鱼腹梁和部分型钢支撑的坑外荷载。该支撑方法相对于常规明挖顺作情况来说，第二道型钢对撑在鱼腹梁拆除后所承担的荷载要小得多；第一道支撑，包括第一道型钢支撑和第一道鱼腹梁支撑，承担的荷载也较常规明挖顺作法拆除第二道支撑后要小得多。因此支撑配置的最不利工况可较明挖顺作法小，是一种值得推广的设计优化方式。该种拆撑方法避免了顺作法中第二道支撑在侧墙浇筑前拆除，使得第一道支撑和第二道型钢对撑受力增大的的最不利工况，拆除鱼腹梁支撑时的坑外荷载通过顶、底板的强大支撑力承受，大大降低了鱼腹梁和型钢支撑的耗材量，可减少支撑配置，降低造价。同时，结构顶板和上覆土的快速施作可减小坑底隆起，减小对坑底、坑边的环境影响。该施工方法应在总体方案中予以考虑，可达到经济性、对环境影响小的目标。本发明专利也适用于一般的基坑工程。本发明专利的优点在于仅通过调整拆撑的时间，即可减小鱼腹梁支撑钢绞线和型钢支撑的工程量，在没有增加施工难度的情况下减小了基坑的暴露时间和坑底卸荷持续时间，从而减小了坑底隆起量，将对下部建、构筑物和周围环境的影响降低到最小，特别适用于基坑下部有地铁、地下通道等敏感建、构筑物的基坑工程。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为工业厂房中鱼腹梁示意图。
[0008]图2为装配式鱼腹梁内支撑的构造图。
[0009]图3为装配式鱼腹梁内支撑围护平面图应用实例。
[0010]图4为装配式鱼腹梁内支撑围护横断面应用实例。
[0011]图5为本发明的装配式鱼腹梁内支撑断面的横断面图应用实例。
[0012]图6为本发明的装配式鱼腹梁内支撑的平面图应用实例。
[0013]图7为本发明的装配式鱼腹梁内支撑系统施工方法步骤一的示意图。
[0014]图8为本发明的装配式鱼腹梁内支撑系统施工方法步骤二的示意图。
[0015]图9为本发明的装配式鱼腹梁内支撑系统施工方法步骤三的示意图。
[0016]图10为本发明的装配式鱼腹梁内支撑系统施工方法步骤四的示意图。
[0017]图11为本发明的装配式鱼腹梁内支撑系统施工方法步骤五的示意图。
【具体实施方式】
[0018]以某基坑两端采用型钢支撑，中间夹37m跨的鱼腹梁为例(如图3所示)，图中I为鱼腹梁支撑，17为型钢对撑。型钢支撑断面的围护横断面如图4所示，左侧表示主体结构侧墙未贴紧围护墙，右侧主体结构侧墙贴紧围护墙，基坑深度方向设两道支撑，其中第二道为双拼。在鱼腹梁支撑处，围护横断面如图5所示，平面图如图6所示。
[0019]图中，I为鱼腹梁支撑；2为基坑下方的地铁线；3为结构顶板；4为结构底板；5为顶板上为拆除鱼腹梁而预留的吊装孔，尺寸为3(T40cm*3.5^4.5m ；6为侧墙,7为围护墙,8为填实侧墙与围护墙之间的素土或混凝土，9为侧墙与围护墙之间填筑的素混凝土，10为混凝土硬地坪，11为立柱，12为第一道鱼腹梁支撑，13为第二道鱼腹梁支撑，14为围护墙内植筋，15为垫层，16为中墙，18为顶板顶部的覆土。
[0020]图疒图11为本发明的支撑方法在两道支撑情况下施工具体步骤示意图。
[0021]步骤一、如图7所示，整平地面，施工围护墙7和立柱11，开挖基坑至第一鱼腹梁支撑底并架设第一道鱼腹梁支撑12。
[0022]步骤二、如图8所示，开挖基坑至第二鱼腹梁支撑底并架设第二道鱼腹梁支撑13，继续开挖土体至基坑坑底。
[0023]步骤三、如图9所示，基坑开挖到底后，随即浇筑垫层15和结构底板4，结构底板4浇筑至围护墙7，即使得结构底板4与基坑边缘的围护墙7顶紧。
[0024]步骤四、如图10所示，待结构底板达到强度后(具体的需达到的强度范围为现有技术，在此不再赘述)，搭设支架浇筑中墙16和结构顶板3，鱼腹梁投影上方处顶板预留吊装孔5 (吊装孔5的大小为3(T40cm*3.5^4.5m)，待后来第二道鱼腹梁支撑拆除后再所述吊装孔5内放入钢丝绳以便吊离拆卸下来的第二道鱼腹梁。在顶板浇筑时，在围护墙7中植筋14并与结构顶板内的钢筋连接，确保顶板能与围护墙7有效连接，用以承受鱼腹梁范围内支架拆除后顶板的自重。
[0025]步骤五、如图11所示，待顶板达到强度后，先拆除第一道鱼腹梁支撑12，然后可拆除浇筑顶板时鱼腹梁范围内布置的支架，并整体拆除第二道鱼腹梁支撑13，此时围护墙由已浇筑好的顶、底板支承，避免了荷载传递至型钢支撑上。拆卸下来的第二道鱼腹梁从顶板预留吊装孔5处吊离后即可在顶板顶部覆土 18，完成该段地面施工。最后，封闭地下通道的两端侧墙6。
[0026]该施工方式，不需要额外的施工设备，仅通过调整拆撑时间、施工顶板和侧墙的浇筑顺序，避免了第二道支撑拆除后第一道支撑受力大幅增大的问题，可优化第一道支撑的布置；可缩短结构封顶的工期；将对下部的地铁影响降至最小。因此，本方法特别适用于鱼腹梁支撑段工期紧的情况。当然，在支撑总体布置时，即应考虑到该问题，提高结构的安全性，减小对环境的影响。本发明的特点在于仅通过调整拆撑的时间，即可减小鱼腹梁支撑钢绞线和型钢支撑的工程量，在没有增加施工难度的情况下减小了基坑的暴露时间和坑底卸荷持续时间，从而减小了坑底隆起量，将对下部建、构筑物和周围环境的影响降低到最小，特别适用于基坑下部有地铁、地下通道等敏感建、构筑物的基坑工程。
[0027]本发明专利的优点在于: 1、目前装配式预应力鱼腹梁内支撑系统仅适用于明挖顺作法基坑工程，且现代基坑工程下方经常会有已建的地铁或地下建、构筑物。此时可将地铁和地下建、构筑物上方布置为鱼腹梁，地下结构的顶、底板和上覆土可快速完成，采用该种支撑方法可大大减小该段基坑的暴露时间和卸荷持续时间，可提高施工的安全性，将对下方结构的影响降低到最小，是该种基坑工程比较优越的施工方式。
[0028]2、该支撑方法通过顶、底板的强大支撑作用，避免了顶、底板之间的支撑拆除造成的顶板上方支撑(包括鱼腹梁和两侧的型钢对撑)和第二道型钢对撑的支撑力增大问题，可大大减小鱼腹梁钢绞线的数量和型钢支撑的型钢数量，可优化设计减小支撑工程量。
[0029]3、鱼腹梁支撑部分的结构可快速封顶，鱼腹梁可通过预留吊装孔整体拆除，施工效率较高。特别适用于要求地面尽快回填的基坑工程。
[0030]4、该支撑方法仅通过调整施工顺序，在没有增大施工难度的情况下即可优化设计、减小工程量和对环境的影响，符合绿色、环保的社会理念。
【权利要求】
1.一种装配式预应力鱼腹梁内支撑系统的施工方法，随着基坑开挖，自上而下依次设置鱼腹梁支撑，开挖到基坑底后即浇筑垫层和底板，底板浇筑至围护墙与围护墙顶紧，待底板达到强度后浇筑顶板，顶板亦浇筑至围护墙，其特征在于顶板处在围护墙中植筋并与顶板内的钢筋连接以承担鱼腹梁范围内支架拆除后的顶板部分自重，浇筑顶板时在顶板内预留吊装孔，待顶板达到强度后，先拆除顶板上方的鱼腹梁支撑，此时由顶板和底板有效承受围护墙所受的坑外荷载，再拆除顶板和底板之间的鱼腹梁支撑，然后通过顶板预留吊装孔吊离拆除下来的顶板和底板之间的鱼腹梁支撑并覆土完成地面施工，最后浇筑侧墙。
2.按权利要求1所述的施工方法，其特征在于:该方法的具体步骤为:步骤一、整平地面，施工围护墙和立柱，自上而下依次开挖基坑并架设鱼腹梁支撑，直至开挖到基坑坑底；步骤二、基坑开挖到底后，随即浇筑垫层和底板，底板浇筑至围护墙，即使得底板与围护墙顶紧；步骤三、待底板达到强度后，搭设支架浇筑顶板，顶板处在围护墙中植筋并与顶板内的钢筋连接，用以承受鱼腹梁范围内支架拆除后顶板的自重，鱼腹梁投影上方处顶板预留吊装孔；步骤四、待顶板达到强度后，先拆除顶板上方的鱼腹梁支撑，然后拆除浇筑顶板时搭设在鱼腹梁范围内的支架，以便整体拆除顶板和底板之间的鱼腹梁支撑，然后进行顶板上方覆土，完成地面施工，最后封闭两端侧墙。
3.按权利要求1或2所述的施工方法，其特征在于:吊装孔的大小为30?40cm*3.5?4.5m。
【文档编号】E02D17/02GK104141310SQ201310164134
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2013年5月7日 优先权日:2013年5月7日
【发明者】刘发前 申请人:上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司