一种基于地铁上方地下空间开发的活动支座及其施工方法与流程

本发明涉及地铁上方空间开发的技术领域，尤其是涉及一种基于地铁上方地下空间开发的活动支座及其施工方法。

背景技术：

目前，在对地铁隧道上方进行基坑开挖等建筑施工时，一般需要在地铁隧道上方设置托换梁，并在地铁隧道边线以外设置承载托换梁的托换桩，地铁隧道上方建筑的荷载通过托换梁传递至托换桩上，使地铁隧道上方已存在的载荷传递至地铁隧道的下方，对地铁隧道起到保护作用。

地铁隧道两侧的托换桩一般至少相距30m以上，且托换梁的截面高度较大，需要施工人员在地铁隧道上方进行基坑开挖，开挖过程中，施工人员需要对基坑周边的支护结构处进行支撑，防止基坑开挖后，基坑周边的支护产生位移。

由于桩基托换工程中，为了保证托换梁有足够的强度和刚度，设计单位常常通过对托换梁进行双向预应力张拉来增强抗裂能力，但同时，托换梁由于预应力张拉后会产生较大的水平位移，使得托换梁强行带动与其固定的托换桩而使托换桩被牵引产生位移或使托换桩与托换梁的连接处发生断裂，施工隐患较大。

因此需要开发一种基于地铁上方地下空间开发，而在地铁保护桩、预应力梁式托换结构及基坑支护结构上设置于支撑梁梁端的活动支座系统及其施工方法。

技术实现要素：

本发明的其中一个目的是提供一种基于地铁上方地下空间开发的活动支座，具有使托换梁因预应力张拉产生位移后不会强行带动托换桩产生位移的作用。

本发明的上述发明目的之一是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于地铁上方地下空间开发的活动支座，包括若干依次抵接排列的托换桩以及与托换桩滑动连接的托换梁，所述托换桩一侧设有混凝土填充的桩身护壁，所述桩身护壁内嵌合有水平放置的u型腰梁，所述u型腰梁包括一块腹板以及连接于腹板两侧且垂直于腹板的翼缘板，所述u型腰梁的开口方向背向托换桩，所述托换梁的端部放置于u型腰梁的开口内，所述托换梁的端部与腹板之间留有间隙。

通过采用上述技术方案，u型腰梁的翼缘板与托换梁之间滑动接触，托换梁受到预应力张拉产生形变后，托换梁的端部在u型腰梁内滑动，不易对托换桩产生一个朝向托换梁的作用力，且当托换桩背向托换梁的方向上被地基产生的压力挤压后，托换桩靠向托换梁，u型腰梁相对托换梁产生滑动；地铁隧道上方建筑的荷载通过托换梁传递至托换桩上，使地铁隧道上方已存在的载荷传递至地铁隧道的下方，对地铁隧道起到保护作用，地基托换工程施工安全隐患较小。

优选的，所述托换梁包括四根相互平行设置且截面呈l型的水平杆，相邻两根水平杆之间的间距相同且对称设计；若干首尾相连的斜撑杆连接于相邻两根水平杆上，相邻两根水平杆之间连接有若干与水平杆长度方向垂直的竖立杆。

通过采用上述技术方案，斜撑杆固定于水平杆的侧壁上，托换梁载荷分布较为均衡，不易产生较大的形变，托换梁结构强度较好，托换梁对托换桩的支护效果较好，不易发生安全事故。

优选的，所述水平杆连接竖立杆的交接处与相邻两根斜撑杆的首尾交接处相对应，相互垂直且相邻的两根竖立杆之间倾斜设置有一根加强杆。

通过采用上述技术方案，加强杆的设置，使托换梁内部的结构强度较好，不易受力产生较大的形变，托换梁可承受变形的能力较好，对托换梁施加预应力时，托换梁不易损坏，托换梁对托换桩的支护效果较好，施工隐患较小。

优选的，所述斜支撑以及竖立杆均与水平杆之间焊接，所述加强杆与竖立杆焊接。

通过采用上述技术方案，方便工作人员对托换梁进行加工，各组件之间的连接结构较为紧密，托换梁不易发生较大的形变，托换梁可承受变形的能力较好，托换梁对托换桩的支护效果较好，施工隐患较小。

优选的，所述水平杆放置于u型腰梁的一端焊接有加劲肋板。

通过采用上述技术方案，使托换梁与u型腰梁内的接触面积较大，，提高托换梁与u型腰梁之间的牢固性，托换梁与u型腰梁之间的接触端不易损坏，提高工程施工质量。

优选的，所述托换桩内植有加强筋，所述加强筋与腹板背向托换梁的一侧焊接。

通过采用上述技术方案，由于托换梁对u型腰梁施加的载荷较大，植筋以及相互之间焊接的作用，u型腰梁承载力较大，不易受压发生破坏，减少安全隐患的发生，施工过程较为安全。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

工作人员可以在托换梁受到预应力张拉后，托换梁不易对托换桩产生一个朝向托换梁的作用力，且当托换桩背向托换梁的方向上被地基产生的压力挤压后，托换桩靠向托换梁，u型腰梁相对托换梁产生滑动；地铁隧道上方建筑的荷载通过托换梁传递至托换桩上，使地铁隧道上方已存在的载荷传递至地铁隧道的下方，对地铁隧道起到保护作用，地基托换工程施工安全隐患较小。

本发明的其中一个目的在于提供一种施工方便，安全性较高的基于地铁上方地下空间开发的活动支座的施工方法。

本发明的上述发明目的之一是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于地铁上方地下空间开发的活动支座的施工方法，包括以下步骤：

s1、托换桩施工，根据设计图纸，进行托换范围放线定位，拆除地铁隧道上方建筑结构的地面结构，进行桩基施工，并在地铁隧道的边线外围施做依次抵接排列的托换桩，托换桩采用人工挖孔桩；

s2、活动支座施工，托换桩靠近基坑中心的一侧通过水泥砂浆填充并形成桩身护壁，桩身护壁，并沿水平方向布置两个u型腰梁；

s3、底板转换结构施工，进行下桩顶承台浇注，在原有承台四周和下方浇注混凝土形成新建承台，并向上浇注混凝土形成底板；

s4、托换梁施工，在高于基坑底面的设定高程的上方横向施做托换梁，托换梁的一端连接底板且另一端与u型腰梁对应；托换梁对托换桩起到支护的作用；

s5、双向预应力张拉，工作人员对底板进行双向预应力张拉，使托换梁与托换桩产生相对位移；

s6、托换梁直接浇筑于地下室底板内；

通过采用上述技术方案，使托换梁与u型腰梁之间滑动连接，u型腰梁载荷能力较高，托换梁因预应力张拉产生位移后在u型腰梁内滑动，托换梁不易对托换桩产生一个朝向托换梁的作用力，且当托换桩背向托换梁的方向上被地基产生的压力挤压后，托换桩靠向托换梁，u型腰梁相对托换梁产生滑动；地铁隧道上方建筑的荷载通过托换梁传递至托换桩上，使地铁隧道上方已存在的载荷传递至地铁隧道的下方，对地铁隧道起到保护作用，地基托换工程施工安全隐患较小。

优选的，所述托换梁张拉前，托换梁的一端放置于与其相对应的u型腰梁内，托换梁的端部与翼缘板之间抵接。

通过采用上述技术方案，托换梁预应力张拉时，托换梁形变与u型腰梁之间相对运动，托换梁与u型腰梁之间非固定连接，托换梁不易对托换桩产生一个朝向托换梁的作用力，u型腰梁的翼缘板承受托换梁的载荷，托换梁在翼缘板上背向腹板滑动。

优选的，活动支座施工过程中，待桩身护壁的混凝土强度达到预设的80%时，对托换桩进行植筋工序，然后再沿水平方向布置两个平行的u型腰梁，u型腰梁与托换桩上的钢筋进行焊接。

通过采用上述技术方案，使u型腰梁安装施工方便，载荷分布均匀，不易应力集中导致破损，施工过程简单，提高了对既有保护性建筑结构的有效保护力度和施工安全。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

u型腰梁的翼缘板与托换梁之间滑动接触，托换梁受到预应力张拉产生形变后，托换梁的端部在u型腰梁内滑动，不易对托换桩产生一个朝向托换梁的作用力，且当托换桩背向托换梁的方向上被地基产生的压力挤压后，托换桩靠向托换梁，u型腰梁相对托换梁产生滑动；地铁隧道上方建筑的荷载通过托换梁传递至托换桩上，使地铁隧道上方已存在的载荷传递至地铁隧道的下方，对地铁隧道起到保护作用，地基托换工程施工安全隐患较小。

附图说明

图1是本发明的托换梁与托换桩的连接关系示意图一。

图2是图1中a处的横截面示意图，用于表示托换梁的整体结构。

图3是本发明的托换梁与托换桩的连接关系示意图二。

图中，1、托换桩；2、桩身护壁；3、u型腰梁；4、腹板；5、翼缘板；6、水平杆；7、斜撑杆；8、竖立杆；9、加强杆；10、加劲肋板；11、底板转换板结构。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

结合图1和图3可知，为本发明公开的一种基于地铁上方地下空间开发而在地铁保护桩、预应力梁式托换结构及基坑支护结构上设置于支撑梁梁端的活动支座系统及其施工方法，包括托换桩1以及与托换桩1滑动设置的托换梁，托换梁背向托换桩1的一端连接有底板转换板结构11，托换桩1靠近托换梁的一侧浇注有桩身护壁2，桩身护壁2内沿水平方向嵌合有两根相互平行的u型腰梁3；托换桩1为人工挖孔桩。

如图1所示，u型腰梁3包括一块腹板4以及连接于腹板4两侧且垂直于腹板4的翼缘板5，u型腰梁3的开口方向背向托换桩1，托换梁的端部放置于u型腰梁3的开口内，并与翼缘板5之间滑动连接；托换桩1内植有φ25的加强筋，加强筋与腹板4背向托换梁的一侧焊接。

工作人员安装u型腰梁3时，需提前凿去u型腰梁3安装位置对应的桩身护壁2，并植入加强筋，加强筋固定后将u型腰梁3焊接于托换桩1上。

结合图1至图3可知，托换梁包括四根相互平行设置且截面呈l型的水平杆6，所述水平杆6放置于u型腰梁3的一端焊接有加劲肋板10；相邻两根水平杆6之间的间距相同且对称设计；若干首尾相连的斜撑杆7连接于相邻两根水平杆6上，相邻两根水平杆6之间连接有若干与水平杆6长度方向垂直的竖立杆8。水平杆6连接竖立杆8的交接处与相邻两根斜撑杆7的首尾交接处相对应，相互垂直且相邻的两根竖立杆8之间倾斜设置有一根加强杆9；斜支撑以及竖立杆8均与水平杆6之间焊接，加强杆9与竖立杆8焊接；各组件之间的焊缝为贴角焊缝，满焊，焊缝至少后6mm。

一种基于地铁上方地下空间开发的活动支座的施工方法，包括以下步骤：

s1、根据设计图纸，进行托换范围放线定位，拆除施工段所处地铁隧道上方既有保护性建筑结构的地面结构，进行桩基施工，并在地铁隧道的边线外围施做依次抵接排列的托换桩1，托换桩1采用人工挖孔桩；

s2、活动支座施工，托换桩1靠近基坑中心的一侧通过水泥砂浆填充并形成桩身护壁2，桩身护壁2，并沿水平方向布置两个u型腰梁3；待桩身护壁2的混凝土强度达到预设的80%时，清除靠近u型腰梁3放置位置处的桩身护壁2上的混凝土，露出桩身护壁2，并对托换桩1进行植筋工序，在托换桩1内植入φ25的加强筋，工作人员首先在的托换桩1与u型腰梁3接触的既定位置钻孔，将加强筋螺旋形插入托换桩1的钻孔内，部分加强筋露出；u型腰梁3与托换桩1之间的缝隙通过m20水泥砂浆填缝，加强筋与腹板4背向托换梁的一侧焊接，沿水平方向布置有两个平行的u型腰梁3。

s3、底板转换结构施工，进行下桩顶承台浇注，在原有承台四周和下方浇注混凝土形成新建承台，并向上浇注混凝土形成底板，；施工底板转换结构，托换梁与底板转换结构之间固定连接。

s4、托换梁施工，在高于基坑底面的设定高程的上方横向施做托换梁，托换梁的一端连接底板且另一端与u型腰梁3对应；托换梁张拉前，托换梁的一端放置于与其相对应的u型腰梁3内，托换梁对托换桩1起到支护的作用。

s5、双向预应力张拉，工作人员对底板进行双向预应力张拉，使托换梁产生位移，托换梁对托换桩1起到支护的作用。

s6、托换梁直接浇筑于地下室底板内。使托换梁与u型腰梁3之间滑动连接，u型腰梁3载荷能力较高，托换梁因预应力张拉产生位移后在u型腰梁3内滑动，托换梁不易对托换桩1产生一个朝向托换梁的作用力，且当托换桩1背向托换梁的方向上被地基产生的压力挤压后，托换桩1靠向托换梁，u型腰梁3相对托换梁产生滑动；地铁隧道上方建筑的荷载通过托换梁传递至托换桩1上，使地铁隧道上方已存在的载荷传递至地铁隧道的下方，对地铁隧道起到保护作用，地基托换工程施工安全隐患较小。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。