用于加强基坑支护的内支撑结构的制作方法

1.本发明涉及建筑工程、轨道交通工程、港口码头等深基坑工程技术领域，涉及一种适用于深基坑的内支撑结构，特别涉及一种用于加强基坑支护的内支撑结构。


背景技术：

2.在基坑工程中，常使用钢管或混凝土作为内支撑组成围护结构来阻止基坑的变形，单纯的钢管支撑存在承载能力不足，围护结构变形过大的问题，使用混凝土内支撑具有耽误工期，成本升高，后期拆除困难，不能回收利用等的缺点。
3.使用改进的钢管混凝土作为支撑，虽然提高了承载能力，但由于钢管混凝土的自重变大，运输和安装的难度加大，支撑挠度变大，提高了接口处连接的难度和要求，同时，钢管混凝土最终的回收也存在一定难度。
4.作为内支撑的钢管或钢管混凝土通过焊接的法兰盘用螺栓连接在一起，连接处是内支撑结构的薄弱点，加强内支撑的连接可提高围护结构的整体性，减小基坑的变形。
5.鉴于上述原因，须要一种用于加强基坑支护的内支撑结构。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种用于加强基坑支护的内支撑结构，该内支撑结构能够克服传统钢管或钢管混凝土内支撑的缺点，提高了内支撑的承载能力，降低了法兰连接的要求，保证了连接处质量，在对内支撑结构进行拆除过程中，不影响钢管的整体结构，进而不影响钢管的回收与使用。
7.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种用于加强基坑支护的内支撑结构，包括围檩和若干钢管支撑，其中，所述围檩设置在所述基坑的周围，所述钢管支撑的两端分别为固定端和活络端，每根所述钢管支撑的所述固定端和所述活络端分别与相对的两侧所述围檩连接。
9.进一步地，在上述的用于加强基坑支护的内支撑结构中，所述活络端通过轴力计与所述围檩连接，所述轴力计能够向与所述活络端连接的所述围檩施加预应力。
10.进一步地，在上述的用于加强基坑支护的内支撑结构中，与同一侧所述围檩连接的所述钢管支撑的所述活络端和所述固定端间隔布置。
11.进一步地，在上述的用于加强基坑支护的内支撑结构中，所述钢管支撑包括多段钢管，多段所述钢管依次连接，相邻的两段所述钢管由法兰盘连接，两段所述钢管相连接的端部均焊接有一个所述法兰盘，两个所述法兰盘通过紧固件连接。
12.进一步地，在上述的用于加强基坑支护的内支撑结构中，在所述钢管上并靠近所述钢管的两端处均设置有灌注孔和溢出孔；通过所述灌注孔能够向所述钢管内灌注素混凝土；优选地，所述灌注孔和所述溢出孔以所述钢管轴线对称设置；优选地，所述灌注孔和所述溢出孔均焊接有孔口管，所述孔口管凸出所述钢管；与所述灌注孔连接的所述孔口管上设置有外螺纹。
13.进一步地，在上述的用于加强基坑支护的内支撑结构中，相邻两段所述钢管相连接的端部内均设置有隔板，相比于所述灌注孔和所述溢出孔，所述隔板距离所述钢管的端部更远；优选地，所述隔板与所述钢管的内壁焊接连接；优选地，所述钢管的每个端部分别与接近该端部的所述隔板形成具有开口的圆柱形空间；所述素混凝土灌注在所述圆柱形空间内；相邻两段所述钢管的两个所述圆柱形空间由所述素混凝土连接为一个整体。
14.进一步地，在上述的用于加强基坑支护的内支撑结构中，用于连接相邻的两个所述钢管的两个所述法兰盘之间设置有橡胶垫片，所述橡胶垫片用于密封；优选地，所述橡胶垫片的厚度为1cm；优选地，所述橡胶垫片的截面为圆环形，所述橡胶垫片的内径与所述钢管的内径相同，所述橡胶垫片的外径大于所述法兰盘的外径，所述橡胶垫片上设置有与法兰盘对应的螺栓孔。
15.进一步地，在上述的用于加强基坑支护的内支撑结构中，所述素混凝土为轻质混凝土，可减少混凝土自重带来的不利影响；优选地，所述素混凝土为微膨胀混凝土，凝固后体积膨胀对加强连接及提供预应力有益；优选地，所述素混凝土为早强混凝土，灌注后快速凝固提供强度支持。
16.进一步地，在上述的用于加强基坑支护的内支撑结构中，所述钢管的端部外周与法兰盘之间设置有加劲肋，所述加劲肋在所述钢管的端部外周均匀设置有多个，多个所述加劲肋围绕所述钢管的外周设置一圈；优选地，所述加劲肋为直角三角形结构，所述直角三角形的一条直角边与所述钢管的外壁连接，所述直角三角形的另一条直角边与所述法兰盘连接。
17.进一步地，在上述的用于加强基坑支护的内支撑结构中，组成所述圆柱形空间的所述隔板和所述钢管的内壁均涂覆有脱模剂；所述隔板与所述钢管最近的端部之间的距离为0.5米。
18.分析可知，本发明公开一种用于加强基坑支护的内支撑结构，在对内支撑结构的施工过程中，在钢管安装后再进行灌注素混凝土，方便了钢管的运输与安装。素混凝土灌注后能够很快形成支撑力，提高钢管承载能力，有利于控制基坑变形。由素混凝土承担部分支撑力，降低了法兰盘上螺栓的连接要求，加强了两根钢管之间的连接强度，提高内支撑结构的整体性和稳定性。该内支撑结构仅对钢管的端部灌注素混凝土，降低了内支撑结构的自重，减小了内支撑结构的安装难度。内支撑结构拆除时，连接处易切割，钢管内的素混凝土可完全取出，不破坏钢管整体性，有利于钢管的运输、回收和使用，降低了生产成本。
附图说明
19.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
20.图1本发明一实施例的内支撑结构的平面布置结构示意图。
21.图2为图1中的a部分的放大结构示意图；
22.图3为图1中的b部分的放大结构示意图；
23.图4为图1中的c部分的放大结构示意图；
24.图5为本发明一实施例的钢管的结构示意图；
25.图6为本发明一实施例的橡胶垫圈的结构示意图。
26.图7为本发明一实施例的钢管与素混凝土分离的结构示意图。
27.附图标记说明：1钢管支撑；2活络端；21第二连接段；22轴力计；3固定端；31底板；32肋条；33第一连接段；4围檩；5法兰盘；6橡胶垫片；61豁口；7隔板；8素混凝土；9灌注孔；10溢出孔；11膨胀钩；12钢管；14加劲肋；15紧固件；16圆柱形空间。
具体实施方式
28.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。各个示例通过本发明的解释的方式提供而非限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本发明包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。
29.在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连；可以是有线电连接、无线电连接，也可以是无线通信信号连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
30.所附附图中示出了本发明的一个或多个示例。详细描述使用了数字和字母标记来指代附图中的特征。附图和描述中的相似或类似标记的已经用于指代本发明的相似或类似的部分。
31.如图1至图7所示，根据本发明的实施例，提供了一种用于加强基坑支护的内支撑结构，该内支撑结构用于抵抗围护桩向基坑内移动，增强围护结构的整体性，如图1所示，该内支撑结构包括围檩4和若干钢管支撑1，其中，围檩4设置在基坑周围的围护结构上，钢管支撑1的两端分别为固定端3和活络端2，每根钢管支撑1的固定端3和活络端2分别与相对的两侧围檩4连接。固定端3包含依次连接的底板31、若干肋条32、第一连接段33和法兰盘5，其中底板31的一端与围檩4相连接，底板31的另一端连接有若干肋条32的一端，若干肋条32的另一端均与第一连接段33的一端连接。肋条32和底板31之间采用焊接连接、肋条32和第一连接段33之间采用焊接连接。第一连接段33的另一端与法兰盘5连接。第一连接段33另一端的端部外周与法兰盘5之间设置有加劲肋14，加劲肋14在钢管的端部外周均匀设置有多个，多个加劲肋14围绕第一连接段33另一端的外周设置一圈。固定端3上设置的法兰盘5与钢管支撑1端部设置的法兰盘5之间通过紧固件15相连接，进而使钢管支撑1与围檩4相连接。
32.进一步地，如图4所示，活络端2通过轴力计22与围檩4连接，活络端2包含依次连接的轴力计22、第二连接段21和法兰盘5，其中轴力计22的一端与围檩4相连接，轴力计22的另一端与第二连接段21的一端连接，第二连接段21的另一端与法兰盘5连接。第二连接段21另一端的端部外周与法兰盘5之间设置有加劲肋14，加劲肋14在钢管的端部外周均匀设置有多个，多个加劲肋14围绕第二连接段21另一端的外周设置一圈。活络端2上设置的一个法兰盘5与钢管支撑1端部设置的一个法兰盘5通过紧固件15相连接，进而使钢管支撑1与围檩4相连接。
33.轴力计22能够向与活络端2连接的围檩4施加水平的预应力，轴力计22能够对所施加的水平预应力进行控制，实现对若干钢管支撑1所施加的水平预应力相同。轴力计22所施加的水平的预应力能够使钢管支撑1顶紧围檩4，进而使钢管支撑1能够通过围檩4抵抗围护桩向基坑内移动，增强围护结构的整体性，减小基坑的变形。
34.进一步地，如图1所示，若干钢管支撑1均处于同一平面且若干钢管支撑1的轴线均平行，与同一侧围檩4连接的钢管支撑1的活络端2和固定端3间隔布置。即，通过固定端3与一侧围檩4连接的一根钢管支撑1，其相邻的两根钢管支撑1通过活络端2与同一侧围檩4连接。通过活络端2和固定端3的交错布置，使围护结构受力均匀，避免一侧围檩4受力过大。
35.相邻的两根钢管支撑1之间的垂直距离视具体工程情况确定。
36.进一步地，钢管支撑1包括多段钢管12，钢管12为圆形空心钢管，多段钢管12依次连接，相邻的两段钢管12由法兰盘5连接，法兰盘5的形状为圆环状，法兰盘5内环的直径与钢管12的内径相同，法兰盘5上有复数个螺栓孔，两段钢管12相连接的端部均焊接有一个法兰盘5，两个法兰盘5通过紧固件15连接。紧固件15包括螺栓和螺母，螺栓依次穿过两个法兰盘5的螺栓孔后与螺母连接，配合扭矩扳手将两个法兰盘5紧密连接。
37.进一步地，如图2至图4所示，在钢管12上并靠近钢管12的两端处均设置有灌注孔9和溢出孔10；优选地，灌注孔9和溢出孔10以钢管12轴线对称设置，灌注孔9位于钢管12的下侧面，溢出孔10位于钢管12的上侧面，通过灌注孔9能够向钢管12灌注素混凝土8，在通过灌注孔9对钢管12灌注素混凝土8时，当溢出孔10有素混凝土8溢出时，停止灌注，此时圆柱形空间16充满素混凝土8；优选地，灌注孔9和溢出孔10均焊接有孔口管，孔口管凸出钢管12；与灌注孔9连接的孔口管上设置有外螺纹。如此设置能够方便地将与灌注孔9连接的孔口管与灌浆管道连接。
38.进一步地，相邻两段钢管12相连接的端部内均设置有隔板7，隔板7为圆形钢隔板，相比于灌注孔9和溢出孔10，隔板7距离钢管12的端部更远；优选地，隔板7与钢管12的内壁焊接连接；优选地，钢管12的每个端部分别与接近该端部的隔板7形成具有开口的圆柱形空间16，钢管12内的位于两个隔板7之间的部分为封闭结构。即，钢管12被圆形的隔板7划分成中心封闭空间和两端的半封闭空间(圆柱形空间16)。以达到安全效果为前提，同时考虑到后期拆除方便，减少素混凝土的用量，一侧的混凝土长度优选为0.5米，位于相邻的两个钢管12内的整个圆柱形空间16长1米，即隔板7与钢管12的最近的端部之间的距离优选为0.5米。
39.素混凝土8灌注在圆柱形空间16内；素混凝土8分别通过两个钢管12的灌注孔9向圆柱形空间16内灌注；相邻两段钢管12的两个圆柱形空间16由素混凝土8连接为一个整体；固定端3的第一连接段33与相邻钢管12的圆柱形空间16由素混凝土8连接为一个整体；活络端2的第二连接段21与相邻钢管12的圆柱形空间16由素混凝土8连接为一个整体，使基坑支护的强度增加。相邻两段钢管12连接后，向圆柱形空间16内灌注素混凝土8，使靠近两个法兰盘5的位置处充满素混凝土8，素混凝土8凝固后能够提高两段钢管12连接处的连接强度，进而提高内支撑结构的整体强度。通过隔板7的设置能够使钢管12的中部形成封闭结构、两端形成半封闭的圆柱形空间16，在对两个半封闭的圆柱形空间16组成的整体进行素混凝土8灌注时，素混凝土8不会进入钢管12中部的封闭结构内，如此设置能够减小钢管支撑1的自重，进而减小两段钢管12的连接处的连接难度和要求。
40.优选地，组成圆柱形空间16的隔板7和钢管12的内壁均涂覆有脱模剂，素混凝土8与钢管12组合使用，提高了钢管12的承载能力，脱模剂能够保留了钢管12的完整性，使钢管12能够回收再利用。在对内支撑结构进行拆除时，如图7所示，首先在素混凝土8内打入膨胀钩11，膨胀钩11以灌注孔9和溢出孔10为固定点，将素混凝土8取出，通过在隔板7和钢管12的内壁均涂覆脱模剂，能够减小素混凝土8与隔板7和钢管12内壁的连接强度，降低内支撑结构的拆除困难，使钢管12可以回收再利用，降低生产成本。
41.进一步地，如图3和图6所示，用于连接相邻的两个钢管12的两个法兰盘5之间设置有豁口61的橡胶垫片6，橡胶垫片6用于密封；优选地，橡胶垫片6的截面为圆环形，橡胶垫片6的内径与钢管12的内径相同，橡胶垫片6的外径大于法兰盘5的外径，橡胶垫片6上设置有与法兰盘5对应的螺栓孔。内支撑结构进行安装时将橡胶垫片6剪断，剪断处形成豁口61，在对内支撑结构进行拆除时，能够方便对橡胶垫片6进行拆卸。考虑到后期素混凝土8切割的可行性，橡胶垫片的厚度优选为1cm。
42.进一步地，素混凝土8为轻质混凝土，可减少混凝土自重带来的不利影响；优选地，素混凝土8为微膨胀混凝土，凝固后体积膨胀对加强连接及提供预应力有益；优选地，素混凝土8为早强混凝土，灌注后快速凝固提供强度支持。
43.进一步地，钢管12的端部外周与法兰盘5之间设置有加劲肋14，加劲肋14在钢管的端部外周均匀设置有多个，多个加劲肋14围绕钢管12的外周设置一圈。优选地，加劲肋14为直角三角形结构，直角三角形的一条直角边与钢管12的外壁连接，直角三角形的另一条直角边与法兰盘5连接。如此设置能够提高钢管12的端部与法兰盘5之间的连接强度。
44.对上述的用于加强基坑支护的内支撑结构的施工方法，包括如下步骤：
45.1内支撑结构的安装：
46.1.1在形成圆柱形空间16的钢管12内壁和隔板7的表面上涂抹脱模剂；1.2将固定件、多段钢管12和轴力计22依次连接形成钢管支撑1，将固定件固定在一侧的围檩4上，将轴力计22与另一侧的围檩4连接，通过轴力计22向钢管支撑1施加预应力；1.3通过灌注孔9注入素混凝土8，待溢出孔10有持续的素混凝土8的水泥浆溢出时停止注入，此时法兰盘5连接处及圆柱形空间16内充满素混凝土8；
47.2基坑开挖完毕后，对内支撑结构进行拆除：
48.2.1拆开法兰盘5，2.2取下橡胶垫片6，2.3切开素混凝土8，2.4在素混凝土8内打入膨胀钩11，膨胀钩11以灌注孔9和溢出孔10为固定点，将素混凝土8取出，2.5回收钢管12。
49.从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
50.一种用于加强基坑支护的内支撑结构，在对内支撑结构的施工过程中，在钢管12安装后再进行灌注素混凝土，方便了钢管12的运输与安装。素混凝土灌注后钢管支撑1能够很快形成支撑力，提高了钢管12承载能力，有利于控制基坑变形。不影响钢管支撑1水平预应力的施加，钢管12连接完成后，按传统施工方法通过带有轴力计22的活络端2施加预应力，预应力施加完成后再进行素混凝土8的灌注。并由素混凝土承担部分支撑力，降低了法兰盘5上螺栓的连接要求，加强了两根钢管12之间的连接强度，提高内支撑结构的整体性和稳定性。该内支撑结构仅对钢管12的端部(靠近法兰盘5的空间)灌注素混凝土8，减少了混凝土的用量，降低了内支撑结构的自重，减小了内支撑结构的安装难度以及钢管12的回收难度。内支撑结构拆除时，两段钢管12之间的连接处易切割，钢管12内的素混凝土可完全取
出，不破坏钢管12整体性，有利于钢管12的回收和使用，降低了生产成本。
51.以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。