专利名称：一种型钢与钢筋混凝土梁组合基坑支护围檩及其施工方法
技术领域：
本发明涉及土木工程技术领域，特别涉及基坑支护的内支撑结构与施工方法，及其围檩材料的回收利用。
背景技术：
在基坑支护结构中，内支撑支护结构常用的围檩，主要有钢筋混凝土围檩和型钢围檩。钢筋混凝土围檩能将基坑支护中的竖向围护排桩墙体有效地结合成一个整体，承担着水平水土压力，但施工工期较长，材料不可复用；型钢围檩具有施工方便，不需养护，施工工期短，但对竖向围护桩给合成一个整体效果不理想。可以说，这二种围檩均各自的有优缺
点。当内支撑的间距较大时，在钢筋混凝土围檩的内侧需增大配筋，才能满足其抗弯强度要求。其内支撑的间距越大，则钢筋混凝土围檩的配筋量就越高，从而将大大增加材料成本。增加内支撑的间距是基坑支护工程的发展方向，因为这样不仅能减少内支撑的数量，而且能增加基坑内部的施工空间，提高基坑的施工速度。为了提高围檩的抗弯能力，将H型钢与钢筋混凝土梁组合成围檩，这样既可以减少钢筋的用量，又能将H型钢重复利用，实现节能减排的目标。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，克服现行基坑支护的支撑结构围檩抗弯强度低、与对撑或角撑连接不便等缺点，提供一种型钢与钢筋混凝土梁组合围檩，以及该组合围檩的施工方法。将型钢与钢筋混凝土梁组合成围檩，既可以方便地与型钢对撑或角撑相连接，又能方便地与钢筋混凝土对撑或角撑相连接。为了解决上述问题，本发明的技术方案是这样的一种型钢与钢筋混凝土梁组合基坑支护围檩，其特征是，型钢和钢筋混凝土梁水平叠放在一起，钢筋混凝土梁与竖向围护桩相连，钢筋混凝土梁内设有预埋连接螺栓，在型钢的两侧翼缘上，按一定间距分布多个螺栓孔，型钢一侧的螺栓孔用于连接预埋连接螺栓，另一侧的螺栓孔用于连接基坑支护的内支撑，预埋连接螺栓穿过型钢一侧翼缘上的螺栓孔通过可拆卸螺母紧固，解除螺母可以将型钢回收。所述的型钢为H型钢。H型钢为多层。H型钢H的竖向叠放。H型钢与混凝土梁接触面上设有隔离层。隔离层为油毛毡或纸或编织物等。H型钢截面为正方形。预埋螺栓为高强摩擦螺栓。 预埋连接螺栓穿过H型钢一侧翼缘上的螺栓孔通过可拆卸螺母紧固。在钢筋混凝土梁内的预埋连接螺栓呈一字型、L型或U型。钢筋混凝土梁内的预埋连接螺栓与钢筋混凝土梁中的筋相连。在围檩的底部设有三角形牛腿，牛腿沿围檩内侧水平方向均匀分布。
H型钢是架放在三角形牛腿上。围护桩为竖向钻孔灌注桩或SMW工法桩，型钢和钢筋混凝土梁与竖向钻孔灌注桩或SMW工法桩组合成一支护整体。一种型钢与钢筋混凝土梁组合基坑支护围檩的施工方法，其特征是，I)在围檩的位置上绑扎钢筋混凝土梁的钢筋，并同时放置预埋连接螺栓；2)将预埋连接螺栓一端与H型钢相连，另一端与钢筋混凝土梁中的钢筋相连；3)钢筋混凝土梁的外侧立模板，钢筋混凝土梁的内侧利用H型钢作模板，浇筑混凝土，并养护一定时间，达到要求强度后，用螺母拧紧预埋连接螺栓，使型钢与钢筋混凝土梁连接到一起。步骤2)中，在围檩的位置上，安装三角形牛腿，型钢架放在牛腿上； 4)步骤中，增加隔离层。步骤I)施工前，先剥出围护桩中的筋，钢筋混凝土梁的钢筋与围护桩的筋相连接，连接方式为焊接或者绑扎连接。步骤2)施工前，沿围檩位置，先挖除基坑内的土层形成一个沟漕，以便安装三角形牛腿。步骤3)中，预埋连接螺栓与钢筋混凝土梁中的钢筋相连，连接方式为焊接或绑扎连接。步骤4)中，浇筑混凝土前，用胶泥将H型钢上的螺栓孔封住。工程结束后，拧开H型钢与钢筋混凝土梁的连接螺母，利用顶升器将H型钢与钢筋混凝土梁脱开，将H型钢吊出回收利用。顶升器水平安装在H型钢内，顶升器一端顶在预埋的螺栓上，另一端顶在H型钢的翼缘上，开动顶升器，预埋的螺栓作为不动支点，顶升器将H型钢慢慢地从钢筋混凝土体上顶开。有益效果，该围檩具有抗弯强度大、与对撑或角撑连接方便、可回收复用等优点，达到了缩短工期、降低工程造价的目的。
下面结合附图和具体实施方式
来详细说明本发明；图I为本发明所述的与竖向钻孔灌注桩围护墙结合的一种H型钢与钢筋混凝土组
合围檩。图2为本发明所述与竖向SMW工法桩围护墙结合的一种H型钢与钢筋混凝土组合围檩。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。参看图I或图2，该种H型钢与钢筋混凝土组合围檩，包括一个H型钢1，钢筋混凝土梁2，和预埋连接螺栓4，型钢上有螺栓孔3。H型钢I和钢筋混凝土梁2水平叠放在一起，钢筋混凝土梁2内的设有预埋连接螺栓4，H型钢I通过预埋连接螺栓与钢筋混凝土梁连接在一起。预埋连接螺栓4呈一字形、L形或U形，以增加与混凝土的粘接面，并方便与钢筋混凝土梁的主筋相连接。这种组合围檩不仅具有较高的抗弯强度和水平抗压能力，而且能方便与对撑或角撑相连或拆除，H型钢能方便回收和重复利用，达到基坑支护的低碳环保之目的。在H型钢I的两侧翼缘上，按一定间距分布多个螺栓孔3，一侧的螺栓孔用于连接预埋连接螺栓4，另一侧的螺栓孔用于连接角撑或对撑。型钢上的螺栓孔3为预制孔或者钻孔。预埋连接螺栓4穿过H型钢一侧翼缘上的螺栓孔通过可拆卸螺母紧固。拧紧H型钢I与钢筋混凝土梁2之间连接螺栓上的螺母，能增加H型钢与钢筋混凝土梁之间的摩擦力，从而提高了 H型钢的轴向承载力。在钢筋混凝土梁2内的预埋连接螺栓呈一字型、L型或U型，当为L型或U型时，由于带有转弯可以以增加预埋螺栓与混凝土的粘结力，使得预埋连接螺栓4不易脱出。钢筋混凝土梁2内的预埋连接螺栓4与钢筋混凝土梁2中的筋相连。与筋相连，可以增加预埋螺栓4的抗拔力，进而使得型钢具有较好的承载力。在围檩的底部设有三角形牛腿6，牛腿6沿围檩内侧水平方向均匀分布。H型钢I是架放在三角形牛腿6上，以便安装定位和找平。三角形牛腿6为一直角三角形。直角三角形的一直角边承载H型钢I，直角三角形的另一直角边为SMW工法桩7的竖向边，直角三角形的斜边为一支撑杆。该组合围檩与竖向钻孔灌注桩5围护墙结合时的情况参看图I ;该组合围檩与竖向SMW工法桩7围护墙结合的情况参看图2。
该围檩具有抗弯强度大、与对撑或角撑连接方便、可回收复用等优点，达到了缩短工期、降低工程造价的目的。具体的施工方法如下凿除周边的混凝土或水泥土，留出围檩的空间；将竖向钻孔灌注桩5的钢筋或竖向SMW工法桩7的H型钢剥出，在围檩的位置上绑扎钢筋混凝土结构的钢筋8和预埋连接螺栓4。钢筋8与竖向钻孔灌注桩5的钢筋或竖向SMW工法桩7的H型钢绑扎或者焊接。沿围檩位置，挖除基坑内的土层形成一个沟漕，以便安装三角形牛腿6，安装三角型牛腿6，牛腿6的斜腿支撑在竖向围护桩墙上，将H型钢I架放在牛腿6上，以便定位和固定;预埋的连接螺栓4 一端与H型钢I的螺栓孔3相连，另一端与钢筋混凝土围檩中的钢筋8相连接，连接方式为绑扎或者焊接；在钢筋混凝土围檩的外侧立模板，内侧利用H型钢I作模板，并将螺栓孔3用胶泥封住；浇筑混凝土，并养护至一定龄期，达到设计要求强度时，将连接螺栓4上的螺母拧紧到设计要求的扭矩。通过上述步骤和施工方法，即可形成一种H型钢与钢筋混凝土组合围檩，该围檩不仅能承受较大的弯矩，也能承受较高的水平轴向压力。当基坑支护工程完成后，可按下列步骤完成拆除和重复利用。拧开H型钢I与钢筋混凝土上的连接螺母；在H型钢上水平安设一个专用的顶升器，一端顶在预埋的螺栓4上，另一端顶在H型钢的翼缘上。
开动顶升器，预埋的螺栓4作为不动支点，顶升器将H型钢I慢慢地从钢筋混凝土体上顶开；当预埋螺栓4完全与H型钢I脱开时，方能将H型钢I吊出，即可实现H型钢I的重复利用。 型钢与钢筋混凝土梁组合围檩与传统的基坑支护结构中钢结构围檩或钢筋混凝土围檩相比，具有以下优点I.型钢通过预埋螺栓与钢筋混凝土梁紧密连接在一起，受力面增大，混凝土梁受力分散，消除混凝土梁的裂缝和损坏，减少钢筋混凝土用量。型钢可拆卸回收，循环使用，节能环保，降低材料成本。2.型钢与钢筋混凝土梁通过地脚螺栓紧密相连，协调一致地共同工作，可以阻止型钢的局部屈曲，并能显著改善型钢的出平面扭转屈曲性能，使型钢的钢材强度得以充分发挥。3.支撑通过与型钢相连，型钢可有效分散钢支撑端头的局部压应力，避免了传统 支撑局部承压不够造成的混凝土局部压碎而引起的支撑的过大变形。4.在基坑支护结构中，围檩的轴力、弯矩、剪力往往都很大，通过型钢与混凝土梁的协调一致地共同工作，可以使围檩构件的受压、受剪、受弯承载力大幅度提高，即节约了钢材，又减小了构件的截面面积，同时还减小基坑支护结构的变形，提高基坑工程安全度。5.同时，H型钢在混凝土梁的侧面，在浇灌混凝土时，可以兼作模板作用，减少模板的用量。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实例的限制，上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
权利要求
1.一种型钢与钢筋混凝土梁组合基坑支护围檩，其特征是，型钢和钢筋混凝土梁水平叠放在一起，钢筋混凝土梁与竖向围护桩相连，钢筋混凝土梁内设有预埋连接螺栓，在型钢的两侧翼缘上，按一定间距分布多个螺栓孔，型钢一侧的螺栓孔用于连接预埋连接螺栓，另一侧的螺栓孔用于连接基坑支护的内支撑，预埋连接螺栓穿过型钢一侧翼缘上的螺栓孔通过可拆卸螺母紧固，解除螺母可以将型钢回收。
2.根据权利要求I所述的一种型钢与钢筋混凝土梁组合基坑支护围檩，其特征是，型钢为H型钢。
3.根据权利要求2所述的一种型钢与钢筋混凝土梁组合基坑支护围檩，其特征是H型钢为多层。
4.根据权利要求2所述的一种型钢与钢筋混凝土梁组合基坑支护围檩，其特征是H型钢与混凝土梁接触面上设有隔离层。
5.根据权利要求2所述的一种型钢与钢筋混凝土梁组合基坑支护围檩，其特征是，H型钢截面为正方形。
6.根据权利要求2所述的一种型钢与钢筋混凝土梁组合基坑支护围檩，其特征是，预埋螺栓为高强摩擦螺栓。
7.根据权利要求2所述的一种型钢与钢筋混凝土梁组合基坑支护围檩，其特征是预埋连接螺栓穿过H型钢一侧翼缘上的螺栓孔通过可拆卸螺母紧固。
8.根据权利要求2所述的一种型钢与钢筋混凝土梁组合基坑支护围檩，其特征是，在钢筋混凝土梁内的预埋连接螺栓呈一字型、L型或U型。
9.根据权利要求2所述的一种型钢与钢筋混凝土梁组合基坑支护围檩，其特征是，钢筋混凝土梁内的预埋连接螺栓与钢筋混凝土梁中的筋相连。
10.根据权利要求2所述的一种型钢与钢筋混凝土梁组合基坑支护围檩，其特征是，在围檩的底部设有三角形牛腿，牛腿沿围檩内侧水平方向均匀分布。
11.根据权利要求7所述的一种型钢与钢筋混凝土梁组合基坑支护围檩，其特征是，H型钢是架放在三角形牛腿上。
12.根据权利要求I所述的一种型钢与钢筋混凝土梁组合基坑支护围檩，其特征是，围护桩为竖向钻孔灌注桩或SMW工法桩，型钢和钢筋混凝土梁与竖向钻孔灌注桩或SMW工法桩组合成一支护整体。
13.—种型钢与钢筋混凝土梁组合基坑支护围檩的施工方法，其特征是， 1)在围檩的位置上绑扎钢筋混凝土梁的钢筋，并同时放置预埋连接螺栓； 2)将预埋连接螺栓一端与H型钢相连，另一端与钢筋混凝土梁中的钢筋相连； 3)钢筋混凝土梁的外侧立模板，钢筋混凝土梁的内侧利用H型钢作模板，浇筑混凝土，并养护一定时间，达到要求强度后，用螺母拧紧预埋连接螺栓，使型钢与钢筋混凝土梁连接到一起。
14.根据权利要求13所述的一种型钢与钢筋混凝土梁组合基坑支护围檩的施工方法，其特征是，步骤2)中，在围檩的位置上，安装三角形牛腿，型钢架放在牛腿上；
15.根据权利要求13所述的一种型钢与钢筋混凝土梁组合基坑支护围檩的施工方法，其特征是，4)步骤中，增加隔离层。
16.根据权利要求13所述的一种型钢与钢筋混凝土梁组合基坑支护围檩的施工方法，其特征是，步骤I)施工前，先剥出围护桩中的筋，钢筋混凝土梁的钢筋与围护桩的筋相连接，连接方式为焊接或者绑扎连接。
17.根据权利要求14所述的一种型钢与钢筋混凝土梁组合基坑支护围檩的施工方法，其特征是，步骤2)施工前，沿围檩位置，先挖除基坑内的土层形成一个沟漕，以便安装三角形牛腿。
18.根据权利要求13所述的一种型钢与钢筋混凝土梁组合基坑支护围檩的施工方法，其特征是，步骤3)中，预埋连接螺栓与钢筋混凝土梁中的钢筋相连，连接方式为焊接或绑扎连接。
19.根据权利要求13所述的一种型钢与钢筋混凝土梁组合基坑支护围檩的施工方法，其特征是，步骤4)中，浇筑混凝土前，用胶泥将H型钢上的螺栓孔封住。
20.根据权利要求13所述的一种型钢与钢筋混凝土梁组合基坑支护围檩的施工方法， 其特征是，工程结束后，拧开H型钢与钢筋混凝土梁的连接螺母，利用顶升器将H型钢与钢筋混凝土梁脱开，将H型钢吊出回收利用。
21.根据权利要求20所述的一种型钢与钢筋混凝土梁组合基坑支护围檩的施工方法，其特征是，顶升器水平安装在H型钢内，顶升器一端顶在预埋的螺栓上，另一端顶在H型钢的翼缘上，开动顶升器，预埋的螺栓作为不动支点，顶升器将H型钢慢慢地从钢筋混凝土体上顶开。
全文摘要
本发明提供的一种型钢与钢筋混凝土梁组合基坑支护围檩及其施工方法，是将型钢和钢筋混凝土梁水平叠放在一起，通过预埋连接螺栓连接，形成一种新型的组合围檩。围檩受力面增大，使混凝土梁受力分散，消除混凝土梁的裂缝和损坏，提高围檩的抗弯强度和型钢的轴向抗压能力，减小基坑支护结构的变形，提高基坑工程安全度。还能方便与对撑或角撑相连和拆除，实现型钢回收，并循环使用，达到基坑支护的低碳环保之目的。
文档编号E02D17/02GK102704491SQ201210191169
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月11日 优先权日2012年6月11日
发明者刘全林, 刘斐然, 宋伟民, 王冰冰, 金换昊 申请人:上海强劲地基工程股份有限公司