專(zhuān)利名稱(chēng)：基坑開(kāi)挖斜支撐裝配式鋼牛腿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種基坑開(kāi)挖斜支撐施工構(gòu)件，特別是在深基坑端頭井采用地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的斜支撐支座形式，用于建筑工程構(gòu)件領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，劉建航、賈堅(jiān)著《基坑工程總體方案設(shè)計(jì)》；劉建航、候?qū)W淵主編《基坑工程手冊(cè)》第2章2.6節(jié)，中國(guó)建筑工業(yè)出版社1997年4月第1版，ISBN7-112-0.068-4。文獻(xiàn)介紹了目前深基坑支撐的布置方式主要有1、同一水平面的直交式，非同一水平的直交式；2、井字型集中式布置；3、角撐體系布置；4、邊桁架；5、圓形環(huán)梁布置；6、垂直對(duì)稱(chēng)布置；7、圓拱布置；8、豎向斜撐；9、中心島式開(kāi)挖的支撐布置；10、逆做法施工；11、拉錨(錨錠)；12、錨桿；13、組合式布置。支撐材料主要分為鋼支撐和現(xiàn)澆混凝土支撐兩種，其中混凝土支撐結(jié)硬后剛度大、變形小，安全可靠性強(qiáng)，但支撐澆制、養(yǎng)護(hù)時(shí)間長(zhǎng)，軟土被動(dòng)位移大，施工周期長(zhǎng)，拆除困難，爆破拆除對(duì)周?chē)h(huán)境有影響。鋼支撐安裝、拆除施工方便，可周轉(zhuǎn)使用，支撐中可預(yù)加預(yù)應(yīng)力，通過(guò)調(diào)整軸力而有效控制圍護(hù)變形，但施工工藝要求高，如節(jié)點(diǎn)和支撐結(jié)構(gòu)處理不當(dāng)或支撐不及時(shí)不準(zhǔn)確，會(huì)造成基坑變形過(guò)大甚至基坑失穩(wěn)。
目前在深基坑端部，都采用平面斜角支撐，一方面可減少支撐的長(zhǎng)度和截面，另一方面可以提高基坑的穩(wěn)定性，同時(shí)增大土方開(kāi)挖及結(jié)構(gòu)施工的空間范圍。而斜撐由于較大的水平分向力不能直接支撐在砼圍護(hù)墻上，一般是使用現(xiàn)場(chǎng)焊接式，即在地下圍護(hù)結(jié)構(gòu)上預(yù)埋支撐用預(yù)埋件，基坑開(kāi)挖到該標(biāo)高后，配置一定長(zhǎng)度、角度的斜支撐，進(jìn)行就地焊接，俗稱(chēng)焊接式鋼牛腿。該傳統(tǒng)方法，在基坑施工中存在以下幾個(gè)問(wèn)題(1)現(xiàn)場(chǎng)焊接施工時(shí)間長(zhǎng)，在開(kāi)挖到預(yù)埋鋼板位置后，鑿出預(yù)埋鋼板并焊接鋼牛腿需要大約5～6小時(shí)，由于長(zhǎng)時(shí)間的基坑無(wú)支撐暴露不利于基坑控制變形。(2)現(xiàn)場(chǎng)焊接質(zhì)量難以控制。(3)易受天氣影響，下雨時(shí)更增加焊接難度。(4)需要耗費(fèi)大量的鋼材，成本不菲，而且工程結(jié)束時(shí)時(shí)拆卸閑難，一般采取割除方式，材料無(wú)法重復(fù)使用，造成施工成本增加。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足和缺陷，提供一種基坑開(kāi)挖斜支撐裝配式鋼牛腿，使其用裝配式替代焊接式，充分利用鋼材的特點(diǎn)，經(jīng)合理布局和受力計(jì)算，發(fā)揮了裝配的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，并具有可重復(fù)利用率高，成本少，節(jié)約工時(shí)從而減少基坑無(wú)支撐暴露時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，大大提高了施工速度，支撐及時(shí)到位，減少了基坑的變形和對(duì)周邊建(構(gòu))筑物的影響，降低了工程風(fēng)險(xiǎn)。
本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本實(shí)用新型包括凹形預(yù)埋件和凸形斜牛腿，凸形斜牛腿與凹形預(yù)埋件斜交鑲嵌后螺栓連接。
所述的凹形預(yù)埋件包括凹形面板、螺紋接駁器、錨固螺紋鋼筋、三角肋板，凹形面板、螺紋接駁器、錨固螺紋鋼筋、三角肋板固定連接，其中凹形面板中間鉆孔與螺紋接駁器一端塞焊固定連接，錨固螺紋鋼筋一端同樣與凹形面板中間鉆孔塞焊固定連接，三角肋板與凹形面板采用雙面角焊固定連接。
所述的凸形斜牛腿包括凸形面板、支承板、豎肋板、豎肋板、橫肋板，凸形面板、支承板、豎肋板、豎肋板、橫肋板固定連接，鋼支撐支撐在支承板上，凸形面板分別與豎肋板、豎肋板、橫肋板的一端雙面角焊固定連接，豎肋板、豎肋板、橫肋板的另一端則分別與支承板雙面角焊固定連接。
凹形預(yù)埋件的凹形面板上設(shè)有凹榫槽。
凸形斜牛腿的凸形面板上設(shè)有凸榫頭。
兩者相互鑲嵌后，用螺栓連接。
本實(shí)用新型通過(guò)以上技術(shù)方案，從綜合施工進(jìn)度、基坑安全、環(huán)境保護(hù)、綜合成本等因素綜合考慮裝配式鋼牛腿的，并進(jìn)一步1)按基坑工程要求對(duì)鋼牛腿結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度驗(yàn)算。2)確定鋼牛腿的加工、裝配的技術(shù)要求。3)確定鋼牛腿的任意斜度的通用性及互換性，提高重復(fù)利用率，現(xiàn)定位45度，對(duì)其差異角用鋼楔調(diào)整的方法。4)確定鋼牛腿預(yù)埋件在鋼筋砼地下墻中的最大剪切強(qiáng)度及抗拔性能。5)計(jì)算鋼牛腿與預(yù)埋件的安裝連接螺栓的截面強(qiáng)度，確定其安裝位置，采用高強(qiáng)度雙頭螺栓進(jìn)行雙重保護(hù)。6)選定鋼牛腿與預(yù)埋件的裝配間隙公差，提高互換性。7)選用在最不利情況下計(jì)算安全系數(shù)。
本實(shí)用新型的斜支撐鋼牛腿，用機(jī)械裝配式替代焊接式，構(gòu)件在工廠內(nèi)定點(diǎn)生產(chǎn)，可提高構(gòu)件質(zhì)量?；庸こ涕_(kāi)挖施工中能及時(shí)安裝，快速支撐到位，有利工程順利進(jìn)行。
經(jīng)過(guò)上述程序后，從結(jié)構(gòu)角度，裝配式鋼牛腿能滿(mǎn)足基坑斜支撐最大軸力和水平分力要求，可確?；影踩?。
本實(shí)用新型具有實(shí)質(zhì)性的特點(diǎn)和顯著進(jìn)步。與傳統(tǒng)的焊接方法相比有著以下幾大優(yōu)點(diǎn)1)支撐牛腿安裝質(zhì)量，裝配式優(yōu)于現(xiàn)場(chǎng)焊接式，減少電焊質(zhì)量的人為因素，且不受氣候影響；2)裝配式與現(xiàn)場(chǎng)焊接式鋼牛腿相比，速度快、工期短、工效提高10倍以上；3)端頭井斜支撐速度加快，有利于基坑開(kāi)挖時(shí)空效應(yīng)，減少對(duì)周?chē)h(huán)境的影響，提高基坑保護(hù)等級(jí)；4)施工結(jié)束，裝配式牛腿可全部回收，資源可再利用，完全不必與焊接式鋼牛腿一樣作廢鋼處理，節(jié)約成本可觀；5)由于裝配式鋼牛腿質(zhì)量有保證，在實(shí)際基坑使用中無(wú)安全隱患，確?；庸こ贪踩?，有利于推廣應(yīng)用。
在軟地基條件下進(jìn)行地基基坑施工，尤其是在大城市中，地上、地下各種建筑結(jié)構(gòu)已經(jīng)林立，在鬧市區(qū)進(jìn)行地下基坑施工已經(jīng)達(dá)到“見(jiàn)縫插針”的飽和狀態(tài)，而且基坑施工對(duì)周邊環(huán)境的保護(hù)要求也越來(lái)越高，根據(jù)上?！渡虾５罔F基坑工程施工規(guī)程》對(duì)周邊環(huán)境的保護(hù)要求，重要地段的基坑施工等級(jí)為一級(jí)，也就是說(shuō)基坑圍護(hù)墻的最大水平位移不得大于基坑深度的0.14％，這時(shí)基坑開(kāi)挖如果仍采用傳統(tǒng)的基坑斜支撐鋼牛腿焊接安裝辦法，就難以達(dá)到保護(hù)周邊環(huán)境的效果。本實(shí)用新型針對(duì)基坑開(kāi)挖一級(jí)施工的要求，并綜合快速、安全保障及成本節(jié)約等進(jìn)行設(shè)計(jì)，經(jīng)工程實(shí)踐，已達(dá)到要求。


圖1本實(shí)用新型凹形預(yù)埋件結(jié)構(gòu)示意圖圖2本實(shí)用新型凸形斜牛腿結(jié)構(gòu)示意圖圖3本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)裝配示意圖具體實(shí)施方式
如圖1-3所示，本實(shí)用新型包括凹形預(yù)埋件1和凸形斜牛腿2，凸形斜牛腿2與凹形預(yù)埋件1斜交鑲嵌后螺栓連接，所述的凹形預(yù)埋件1包括凹形面板3、螺紋接駁器4、錨固螺紋鋼筋5、三角肋板6，凹形面板3、螺紋接駁器4、錨固螺紋鋼筋5、三角肋板6固定連接，其中凹形面板3中間鉆孔與螺紋接駁器4一端塞焊固定連接，錨固螺紋鋼筋5一端同樣與凹形面板3中間鉆孔塞焊固定連接，三角肋板6與凹形面板3采用雙面角焊固定連接；所述的凸形斜牛腿2包括凸形面板8、支承板9、豎肋板10、豎肋板11、橫肋板12，凸形面板8、支承板9、豎肋板10、豎肋板11、橫肋板12固定連接，鋼支撐支撐在支承板9上，凸形面板8分別與豎肋板10、豎肋板11、橫肋板12的一端雙面角焊固定連接，豎肋板10、豎肋板11、橫肋板12的另一端則分別與支承板9雙面角焊固定連接。
凹形預(yù)埋件1的凹形面板3上設(shè)有凹榫槽。
凸形斜牛腿2的凸形面板2上設(shè)有凸榫頭。
兩者相互鑲嵌后，用螺栓連接。
結(jié)合本實(shí)用新型的內(nèi)容提供以下實(shí)施例(1)上海地鐵明珠線(xiàn)二期某車(chē)站基坑施工，基坑開(kāi)挖深度為-19m，按照一級(jí)基坑的保護(hù)要求，圍護(hù)墻最大水平位移需不大于26.6mm，在三個(gè)基坑端頭井施工中，共采用217個(gè)本實(shí)用新型中的基坑斜支撐裝配式鋼牛腿，經(jīng)實(shí)地檢測(cè)，基坑圍護(hù)墻最大水平位移值為26mm，達(dá)到了一級(jí)基坑的施工要求，有效地保護(hù)了臨近明珠一期輕軌交通的正常運(yùn)營(yíng)及相隔極近的密集居民區(qū)的正常生活。
(2)上海地鐵(M4線(xiàn))某站，共有四處端頭工作井，共使用裝配式牛腿60只，同樣無(wú)一例發(fā)生意外，有力保護(hù)了周邊七層居民樓安全。
(3)上海地鐵M8線(xiàn)某車(chē)站，長(zhǎng)200m，共有四處端頭井共使用96只裝配式鋼牛腿，到目前為止，已順利完成基坑開(kāi)挖，正在進(jìn)行車(chē)站結(jié)構(gòu)施工，繁忙的地面交通及地下管線(xiàn)均無(wú)恙。
以上工程實(shí)例中使用的裝配式鋼牛腿均為上海地鐵明珠二期某車(chē)站施工時(shí)加工的，后施工的兩個(gè)車(chē)站施工均為重復(fù)利用，因此節(jié)約了大批的鋼材成本。
權(quán)利要求1.一種基坑開(kāi)挖斜支撐裝配式鋼牛腿，包括凹形預(yù)埋件(1)和凸形斜牛腿(2)，凸形斜牛腿(2)與凹形預(yù)埋件(1)斜交鑲嵌后螺栓連接，其特征在于，所述的凹形預(yù)埋件(1)包括凹形面板(3)、螺紋接駁器(4)、錨固螺紋鋼筋(5)、三角肋板(6)，凹形面板(3)、螺紋接駁器(4)、錨固螺紋鋼筋(5)、三角肋板(6)固定連接，其中凹形面板(3)中間鉆孔與螺紋接駁器(4)一端塞焊固定連接，錨固螺紋鋼筋(5)一端同樣與凹形面板(3)中間鉆孔塞焊固定連接，三角肋板(6)與凹形面板(3)采用雙面角焊固定連接；所述的凸形斜牛腿(2)包括凸形面板(8)、支承板(9)、豎肋板(10)、豎肋板(11)、橫肋板(12)，凸形面板(8)、支承板(9)、豎肋板(10)、豎肋板(11)、橫肋板(12)固定連接，鋼支撐支撐在支承板(9)上，凸形面板(8)分別與豎肋板(10)、豎肋板(11)、橫肋板(12)的一端雙面角焊固定連接，豎肋板(10)、豎肋板(11)、橫肋板(12)的另一端則分別與支承板(9)雙面角焊固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基坑開(kāi)挖斜支撐裝配式鋼牛腿，其特征是，凹形預(yù)埋件(1)的凹形面板(3)上設(shè)有凹榫槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基坑開(kāi)挖斜支撐裝配式鋼牛腿，其特征是，凸形斜牛腿(2)的凸形面板(2)上設(shè)有凸榫頭。
專(zhuān)利摘要一種基坑開(kāi)挖斜支撐裝配式鋼牛腿，用于建筑工程構(gòu)件領(lǐng)域。包括凹形預(yù)埋件和凸形斜牛腿，凹形面板、螺紋接駁器、錨固螺紋鋼筋、三角肋板固定連接，其中凹形面板中間鉆孔與螺紋接駁器一端塞焊固定連接，錨固螺紋鋼筋一端同樣與凹形面板中間鉆孔塞焊固定連接，三角肋板與凹形面板采用雙面角焊固定連接。凸形面板、支承板、豎肋板、豎肋板、橫肋板固定連接，鋼支撐支撐在支承板上，凸形面板分別與豎肋板、豎肋板、橫肋板的一端雙面角焊固定連接，豎肋板、豎肋板、橫肋板的另一端則分別與支承板雙面角焊固定連接。本實(shí)用新型可重復(fù)利用率高，成本少，節(jié)約工時(shí)，支撐及時(shí)到位，減少了基坑的變形和對(duì)周邊建筑物的影響，降低了工程風(fēng)險(xiǎn)。
文檔編號(hào)E02D17/04GK2721713SQ200420022130
公開(kāi)日2005年8月31日 申請(qǐng)日期2004年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月22日
發(fā)明者陸善龍, 楊磊, 沈尉, 張金濤 申請(qǐng)人:上海隧道工程股份有限公司