预应力方桩与钢格构柱集成立柱的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种深基坑内支撑体系中的立柱，特别涉及一种预应力方粧与钢格构柱集成立柱，也可应用于置于深基坑内的塔吊组合式基础。
【背景技术】
[0002]近年来，随着经济的高速发展，土地集约化开发已受到越来越高的重视，超深地下空间的应用也越来越多，尤其是在城市密集区，更是深、大基坑被广泛应用。对于较深基坑，作为确保深基坑支护安全性和尽可能减小对周边环境影响的措施一一内支撑被大量使用。
[0003]作为内支撑体系，一般采用钢结构或混凝土结构，对于大型基坑体系，由于首层支撑体系可能存在拉力，且对于超大基坑，首道支撑通常需要设置栈桥，或解决较大温度变形影响，由于钢筋混凝土内支撑体系在与竖向围护结构节点(通常与冠梁相连)较为可靠，同时对于温度变形混凝土结构相对于钢结构支撑较小，从而钢筋混凝土支撑体系被大量使用。上海等地明确在深基坑设计中，对于有内支撑体系的，已明确首道撑必须采用钢筋混凝土支撑体系。然而混凝土支撑体系相对于钢结构支撑体系，重量较大。因此对支撑水平支撑结构的立柱要求相应较高。作为混凝土水平支撑的支座，主要承受混凝土支撑自重以及相应的施工荷载，对于超大基坑，多道支撑，还须承担拆撑机械的荷载。因此，对立柱的要求相应较高。
[0004]目前常采用钻孔灌注粧+钢格构柱、预制方粧，或预制方粧的型式，也有部分工程直接采用钢方粧。对于用在深基坑内支撑中的立柱主要解决立柱与支撑梁的连接、立柱穿地下室底板防水的问题。
[0005]二、现有立柱的优缺点分析
[0006]1、钻孔灌注粧+钢格构柱的立柱型式
[0007]作为一种常用的基坑立柱型式，钻孔灌注粧+钢格构柱(钢管、型钢)主要具有以下优点:
[0008]
[0009](1)能够适用于各种土层及不同基坑支护型式；
[0010](2)能够有效将混凝土支撑承担的竖向荷载传递到立柱粧基础中；
[0011](3)通过钢格构柱插入钻孔灌注粧一定深度，并与钻孔灌注粧的主筋焊接从而能够方便地解决钢格构柱与钻孔灌注粧的连接；
[0012]缺点主要为:
[0013](1)采用钻孔灌注粧施工，相应的经济费用较高，同时在施工过程中会产生泥浆污染。
[0014](2)钢格构柱的垂直度较难控制，且钢格构柱截面的方向较难控制，以致在支撑梁施工时，支撑梁的钢筋无法穿越钢格构柱，也将对支撑与钢格构柱的节点承载产生不利影响，同时由于垂直度控制不好，大大降低了钢格构柱的承载能力，甚至有的项目还需进行加强。
[0015]2、预应力方粧直接作为立柱的型式
[0016]该种立柱型式在上海地区曾经被使用，主要优点有:
[0017](1)预应力方粧的施工质量能够有所保证，施工速度快，且不需要更长的养护期。
[0018](2)由于预应力方粧施工过程中，不产生泥浆，采用静压施工时，对外围环境影响小。
[0019](3)预应力方粧作为一种成品，在经济上比较有大的优势。
[0020]存在的缺点:
[0021]与支撑梁的连接节点较为复杂；
[0022]立柱穿越底板的防水节点较难施工。
[0023]3、预制方粧直接作为立柱的型式
[0024]该种立柱型式首先由南京工业大学黄广龙等人提出，其特点与预应力方粧较为类似，同时针对预应力方粧存在的缺点，在预制方粧四角增设角钢来解决预制粧与支撑的连接。但在穿越底板防水的处理上较为复杂。
【发明内容】
[0025]为了弥补以上不足，本发明提供了一种预应力方粧与钢格构柱集成立柱，该预应力方粧与钢格构柱集成立柱刚度强，经济又方便施工。
[0026]本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是:一种预应力方粧与钢格构柱集成立柱，包括钢格构柱、方粧和方粧插芯，所述方粧包括呈外方内圆的空心方柱状结构和方粧端板，方粧端板固设于空心方柱状结构顶端，方粧插芯固定插设于方粧内部，方粧插芯上端与方粧的方粧端板固连，方粧插芯下端固定安装有托板，托板以及方粧位于托板上方部分的内侧空隙形成一浇灌空间，该浇灌空间内浇灌有膨胀混凝土，钢格构柱固定连接于方粧插芯正上端。
[0027]作为本发明的进一步改进，所述方粧插芯与钢格构柱结构相同，包括四根L形角钢和若干组缀板，所述四根L形角钢围成一方形结构，每组四块缀板，四块缀板分别固定贴合于方形结构每一侧面的两根L形角钢外侧，若干组缀板沿L形角钢长度方向间隔排列，L形角钢与缀板形成一方框状柱体结构，钢格构柱与方粧插芯部分的钢格构柱虽结构型式相同，但设计要求不同，刚格构柱下端的三角形加劲板分别位于各个缀板外侧以及L形角钢内侧，L形角钢内侧的三角加劲板恰位于L形角钢的弯角处，且与L形角钢侧壁之间的夹角为 45。。
[0028]作为本发明的进一步改进，所述方粧插芯上端固设有与方粧端板外形一致的方形连接端板，该方形连接端板上形成有浇筑孔，所述方形连接端板止挡于方粧端板上侧表面，且方形连接端板与方粧端板之间固定连接，钢格构柱下端与方形连接端板上侧表面固定连接。
[0029]作为本发明的进一步改进，所述方形连接端板下侧边缘处设有与方粧端板对应的坡口。
[0030]作为本发明的进一步改进，所述钢格构柱下端的侧壁上固定设有若干三角形加劲板，三角形加劲板与方粧插芯上端的方形连接端板固定连接。
[0031]作为本发明的进一步改进，所述方粧插芯上的方形连接端板上设有若干透气孔，该若干透气孔恰与浇灌空间位置正对，从而确保在混凝土浇灌振捣时，能够排气，确保混凝土密实，一般在方形连接端板顶部开设8个直径为10mm透气孔。
[0032]作为本发明的进一步改进，所述托板圆周外侧与方粧内侧壁之间夹设有海绵条。
[0033]作为本发明的进一步改进，所述钢格构柱上端设有与方粧边长相同的方形铁板，用于锤击法和顶压法施工，使锤击应力或顶压应力能够较均匀传递给钢格构柱，以及锤击、顶压和抱压下的送粧器能够较均匀传递给钢格构柱。
[0034]作为本发明的进一步改进，钢格构柱上(根据方粧施工工艺要求不同)还设有与方粧同心的抱压平台，该抱压平台包括与方粧边长相同的方环形柱和若干加强筋，所述方环形柱套设于钢格构柱设定位置外侧，各加强筋两端分别与刚格构柱外侧面和方环形柱内侧面固定连接(加强筋连接于刚格构柱的缀板外侧面或钢格构柱的“L”型角钢上)，抱压平台处的钢格构柱内部还填充有混凝土，用于抱压法施工，通过抱压平台来解决抱压夹具顺利进行钢格构柱段的施工，针对静压施工的抱压平台也可设置在锤击发和顶压法中，从而提升钢格构柱在施工过程中的自身稳定性，必要时，可在钢格构柱形成的方形空间内整体浇筑混凝土，从而进一步提升钢格构柱的自身稳定性，从而确保能够满足施工荷载需求，基坑开挖时，可同步凿除钢格构柱形成的方形空间内的混凝土，从而便于支撑、底板等区域的混凝土施工。
[0035]作为本发明的进一步改进，所述若干抱压平台均匀间隔的设置于钢格构柱上，两两抱压平台之间间距为1.5-2.0m，从而便于抱压夹具的施工。
[0036]本发明的有益技术效果是:本发明将预应力方粧和钢格构柱结合在一起作为深基坑水平支撑(塔吊组合式基础)的立柱体系，该体系通过钢格构柱将水平支撑体系传递来的竖向荷载传递到预应力方粧，该种节点的优点主要在于:充分发挥了预应力方粧作为承压粧的优越性，同时施工速度较快，相对于钻孔灌注粧，能在经济上节省不少费用，同时在施工进度上大大加快；充分利用了钢格构柱方形截面型式在同等面积下，具有较大惯性矩，提升整体刚度的作用，同时充分发挥了钢格构柱在基坑上部与支撑连接、穿越底板防水施工的优越性。
【附图说明】
[0037]图1为本发明的结构原理主视图；
[0038]图2为图1中A-A部剖视图；
[0039]图3为图1中B-B部剖视图；
[0040]图4为图1中C-C向剖视图；
[0041]图5为图1中D-D部剖视图；
[0042]图6为图1中E-E部剖视图；
[0043]图7为一种加劲板结构原理示意图；
[0044]图8为另一种加劲板结构原理示意图；
[0045]图9为方形连接端板结构原理示意图。
【具体实施方式】
[0046]为实现预应力方粧与钢格构柱结合这种立柱型式，在设计上主要解决钢格构柱1与预应力方粧2的连接节点问题，在施工上主要解决预应力方粧2与钢格构柱1结合后如何在保证钢格构柱1与预应力方粧2节点施工质量情况下采用静压粧工艺进行施工。本实施例结合工程案例，通过实验，研制了一套预应力方粧2结合钢格构柱1的立柱型式，作为深基坑的水平支