一种既有建筑地下室增层改造用托换支撑体系及施工方法与流程

本发明属于建筑施工，涉及一种既有建筑地下室增层改造用托换支撑体系及施工方法。

背景技术：

1、在既有建筑地下室向下增层改造工程中，需要对上部建筑结构进行临时托换支撑，以此抵消土方开挖、结构拆除改造带来的受力变化，保障原有建筑结构在施工全过程的稳定性与安全性，目前行业内主流的托换支撑结构多采用固定式钢支撑、普通千斤顶顶撑配合简易抱箍的组合结构，仅能够实现单纯的竖向顶撑受力，适配性与联动性存在明显缺陷，难以满足精细化、高安全标准的地下室增层改造施工需求。

2、传统支撑体系的竖向顶升结构与结构柱夹持结构相互独立，顶升作业与柱体抱紧作业分步进行、无联动关系，顶升受力过程中，简易抱箍无法随顶升力变化自适应调节抱紧力度，极易出现结构柱夹持松动、滑移的情况，导致上部结构受力偏移，引发建筑细微沉降、墙体开裂等安全隐患，施工稳定性极差，其次，常规抱箍多采用等径环形结构，仅能实现固定力度的刚性夹持，无法适配顶升过程中结构受力的动态变化，顶升力增大后，抱箍局部应力集中，易造成原有结构柱表层混凝土破损、柱体受损，对既有建筑结构造成二次破坏。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明为了解决常规抱箍在顶升力增大后，抱箍局部应力集中，易造成原有结构柱表层混凝土破损、柱体受损，对既有建筑结构造成二次破坏的问题，提供一种既有建筑地下室增层改造用托换支撑体系及施工方法。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种既有建筑地下室增层改造用托换支撑体系，包括提前打设于地下室地面下深处的多组永久桩，永久桩的顶部通过法兰盘接临时支撑桩，且每组永久桩为多个，围绕原有结构柱；

4、顶升座，设置在临时支撑桩的顶部，顶升座包括位于临时支撑桩顶端的液压千斤顶以及套设在液压千斤顶上的导向筒，且液压千斤顶的输出端与导向筒的顶壁固定连接；

5、抱箍架，套设在原有结构柱上，抱箍架呈上小下大的锥形，抱箍架内滑动设有多个滑块，且滑块的数量与原有结构的外立面数量相对应，滑块的一侧与导向筒连接；

6、其中，液压千斤顶输出端伸出顶升导向筒向上移动时，同步驱动滑块向上移动，由于抱箍架呈锥形，滑块上升的同时向原有结构柱靠近，对原有结构柱夹持，随顶升力的增加，抱紧力随之增加。

7、进一步，还包括套设在临时支撑桩顶端的承重承台，承重承台包括：

8、夹持在临时支撑桩顶端外壁的两个半圆钢板，两个半圆钢板的相互靠近一侧分别加工相卡合的凸起和凹槽，利用凸起和凹槽对两个半圆钢板定位，避免两个半圆钢板发生上下错位；

9、两个顶板，分别固定于半圆钢板的顶部；

10、两个半圆筒，分别固定于顶板的顶部，随两个半圆钢板的靠近，形成完整的筒状，液压千斤顶位于两个半圆筒之间，且底部抵接在两个顶板的顶部。

11、进一步，顶升座还包括：

12、两组螺杆ⅰ，分别固定于两个顶板的顶部；多个连接耳，分别固定于导向筒的顶端外壁，连接耳套设在相对应的螺杆ⅰ上；

13、多个螺母环，螺旋套设在相对应的螺杆ⅰ上，且顶部与连接耳抵接；

14、其中，液压千斤顶顶升到位后，旋转螺母环，使螺母环的顶部抵接于连接耳的底部，以进行刚性支撑。

15、进一步，导向筒的顶部固定设有转动座ⅰ；

16、抱箍架的外壁开设有与滑块相对应的矩形孔，滑块的外壁固定设有位于矩形孔内的转动座ⅲ；

17、转动座ⅰ与转动座ⅲ之间铰接有连杆；

18、其中，转动座ⅰ通过连杆驱动转动座ⅲ向上移动时，连杆随转动座ⅲ的倾斜上移而摆动，避免转动座ⅰ与转动座ⅲ之间卡死。

19、进一步，其中一个半圆钢板的一侧开设有沉孔，沉孔内设有螺栓，另一个半圆钢板的一侧开设有螺纹孔，螺栓的一端螺纹连接于螺纹孔内，以对两个半圆钢板固定；

20、沉孔内滑动设有滑动环，滑动环的外端端面一体成型有多个楔块，楔块沿滑动环的周向均匀分布，各楔块朝向螺栓旋入方向的一侧为引导斜面、朝向螺栓旋出方向的一侧为限位直角面；

21、螺栓的大端内侧端面开设有与各楔块一一对应的卡槽，各卡槽朝向螺栓旋入方向的一侧为与引导斜面相适配的配合斜面、朝向螺栓旋出方向的一侧为与限位直角面相适配的配合直角面；

22、螺栓的大端与滑动环之间设有弹簧，弹簧套设于螺栓的杆体外部并位于沉孔内，弹簧的两端分别与滑动环的内端面和沉孔的内侧壁抵接，始终保持将滑动环向螺栓大端方向顶推的弹性力；

23、螺栓旋进螺纹孔时，各卡槽的配合斜面与对应楔块的引导斜面滑动配合，驱动滑动环克服弹簧弹力向沉孔内侧移动，避让螺栓的旋进路径；

24、当螺栓旋进到位时，滑动环在弹簧的弹力作用下向外复位，各楔块卡入对应卡槽内，且各楔块的限位直角面与对应卡槽的配合直角面沿螺栓旋出方向形成抵接限位，阻止螺栓反向旋出。

25、进一步，沉孔内一体成型有多个限位条，滑动环的外壁开设有与限位条相适配的定位槽，以对滑动环周向限位。

26、进一步，滑动环的外壁一体形成有位于沉孔内的延伸部；

27、半圆钢板的外侧开设有与沉孔相连通的插孔；

28、其中，需要反向旋出螺栓时，扳手可通过插孔插入沉孔内抵触延伸部向内移动，解除对螺栓的限位。

29、进一步，还包括多个横撑，多个横撑位于相邻的两个临时支撑桩之间，横撑包括：

30、套杆，套杆的一端固定设有半圆卡爪ⅰ；

31、螺杆ⅱ，螺纹连接于套杆内，螺杆ⅱ的外端固定设有转动座ⅱ，转动座ⅱ的另一端铰接有半圆卡爪ⅱ；

32、其中，旋转螺杆ⅱ在套杆内移动，以调节半圆卡爪ⅰ和半圆卡爪ⅱ之间的间距，使半圆卡爪ⅰ和半圆卡爪ⅱ分别抵接在相邻的两个临时支撑桩外壁。

33、进一步，螺杆ⅱ的外壁固定套设有与扳手配合的六角块；

34、螺杆ⅱ的外壁螺纹套设有与套杆一端抵接的锁紧螺母，利用锁紧螺母和套杆对螺杆ⅱ锁紧。

35、一种施工方法，应用于上述的既有建筑地下室增层改造用托换支撑体系，包括以下步骤：

36、s1、在原有地下室底板的下方，先打好永久桩，再从永久桩顶部接临时支撑桩，用来临时顶住建筑重量；

37、s2、把两个半圆钢板对扣在临时支撑桩的顶端位置，再用螺栓从外侧穿入锁紧，快速组装成一个全钢制的临时承重平台；

38、s3、对应下方钢制承台的高度，在楼房原有结构柱上，拼装一套抱箍架，抱箍架内侧一圈都装着滑块；

39、s4、在半圆钢板上摆放液压千斤顶，通过连杆连接转动座ⅰ和转动座ⅲ，液压千斤顶加压升高，向上的顶推力会驱动滑块紧紧抱住柱子，顶得越紧、抱得越牢；

40、s5、等重量受力稳定后，旋转螺母环在螺杆ⅰ上向上移动，直至螺母环抵触在连接耳的底部，完成受力转换；

41、s6、正式往下挖土之前，安装横撑，工人把横撑两端的半月形卡扣，分别卡在两根相邻的临时支撑桩上，利用扳手调节横撑的长度，使得半圆卡爪ⅰ和半圆卡爪ⅱ分别抵接在相邻的两个临时支撑桩上；

42、s7、等挖土到预设深度后，从上到下依次施工新建地下室的每层楼板、水平结构，最后再浇筑新结构柱；

43、s8、新的结构柱在施工完成、达到受力标准后，把建筑的整体重量，从临时支撑桩上重新转移到新建的结构柱上；

44、s9、受力转换完成后，直接拆下所有横撑，再松开抱箍架、半圆钢板的固定螺栓，所有临时钢构件会自动松开、轻松拆卸，并将新建层内新结构柱旁侧的临时支撑桩拆除。

45、本发明的有益效果在于：

46、1、本发明所公开的既有建筑地下室增层改造用托换支撑体系，通过采用锥形抱箍架配合滑块的联动结构，结合液压千斤顶与导向筒的竖向顶升驱动，实现顶升作业与柱体抱紧作业的同步联动，液压千斤顶向上顶升的过程中，可同步驱动滑块沿锥形抱箍架向上滑移并向内收拢夹持原有结构柱，实现顶升力与抱紧力的同步递增，保证托换全过程中结构柱始终被稳定夹持，避免柱体滑移、受力偏移的情况，大幅提升施工安全稳定性；

47、2、本发明所公开的既有建筑地下室增层改造用托换支撑体系，通过转动座ⅰ、连杆与转动座ⅲ的铰接配合结构，使滑块倾斜上移过程中连杆可自适应摆动调节角度，有效规避了传统刚性连接结构运动卡顿、受力卡死的缺陷，保证顶升夹持动作顺畅连续，避免因结构卡死导致的局部应力集中、结构变形问题，提升了整套支撑体系的运动可靠性与受力均匀性

48、3、本发明所公开的既有建筑地下室增层改造用托换支撑体系，顶升到位后，可通过螺杆ⅰ与螺母环的配合实现柔性液压顶升向刚性钢结构支撑的受力转换，锁定支撑高度与受力状态，规避了传统纯液压支撑长期施工易泄压、沉降的弊端，适配地下室土方开挖、新结构浇筑的长周期施工工况，大幅提升支撑体系的长期稳定性；

49、4、本发明所公开的既有建筑地下室增层改造用托换支撑体系，在相邻临时支撑桩之间设置可调节横撑，通过可伸缩套杆与螺杆ⅱ的配合适配不同桩体间距，可将分散的独立桩体连接为整体框架结构，有效增强支撑体系的抗侧移、抗倾覆能力，抵消土方开挖产生的侧向土压力，避免单根桩体偏移变形，进一步提升整体施工安全性。

50、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。