用于基坑工程的内支撑格构柱偏斜加固结构及加固方法

1.本发明涉及基坑支撑领域，具体涉及一种用于基坑工程的内支撑格构柱偏斜加固结构及加固方法。


背景技术：

2.随着国家建筑及基础设施行业的高速发展，使得地下基坑工程复杂多变，结合工程及地层等特点，导致其围护结构型式多样，当基坑开挖深度较深，周边环境复杂，或邻近地铁、建筑、管线等或其他重要设施时，一般会采用围护桩 内支撑的支护型式，其中内支撑通常由立柱桩及上部钢格构柱承担其竖向荷载，但由于施工环境、施工质量及其他等不确定因素，钢格构柱发生局部偏斜现象，导致其强度和稳定性降低，最终影响基坑工程的安全，因此，在施工过程中需及时对偏斜的钢格构柱进行加固处理。
3.现有的对偏斜的钢格构柱进行加固处理的方式有如下几种：
4.(1)文章(吉红波，张晓辉，基坑中水平内支撑下钢格构柱倾斜的处理技术，城市建设理论研究，2012(5))中，格构柱高6m，顶部偏斜45～75cm，偏斜角度约4.29
°
～7.13
°
，通过槽钢将偏斜格构柱顶端与周边格构柱底端焊接拉结加固处理；
5.(2)授权公告号为cn211898433u的专利中，在格构柱倾斜侧增设两根竖向角钢，通过缀板与格构柱焊接形成整体结构，最终达到增加格构柱刚度和稳定性的目的；
6.(3)授权公告号：cn215594039u的专利中，在倾斜格构柱的底端附近设置斜向支撑杆件，预埋在底端支撑梁(或基础)中，并与倾斜格构柱焊接，最终形成整体加固型式。
7.上述处理方式(1)适用于基坑格构柱数量较多的情况，针对单根独立格构柱时并不适用；而后两种处理方式适用于倾斜角度较小的情况。
8.实际施工时基坑格构柱偏斜通常发生在上部，若整体发生偏斜，已无加固必要，需要重新施工或采取其他补救措施。而对于基坑存在单道或多道内支撑且竖向格构柱上部倾斜角度较大的情况，目前还没有较合适的加固方式。


技术实现要素：

9.针对基坑中竖向格构柱上部倾斜角度较大的情况，本发明提出一种简单、稳定且易于施工的格构柱偏斜加固结构和加固方法。
10.一种用于基坑工程的内支撑格构柱偏斜加固方法，该方法包括：
11.步骤一：清理偏斜格构柱内的杂填土，确保偏斜格构柱内无杂质；
12.步骤二：以偏斜格构柱顶部弯折方向最远点为基准点垂直向下放置两根角钢，以偏斜格构柱背向弯折方向的最远点为基准点垂直放置两根角钢，且确保四根角钢的横截面连线后组成矩形，以利于后续缀板的安装；
13.步骤三：基坑内设计的内支撑有n道，
14.当n＝1时，在两两相邻的角钢上安装缀板，并固连偏斜格构柱和新增格构柱间的第一加强筋、新增格构柱和底板底筋间的第二加强筋；最后，在新增格构柱外侧支模，浇筑
混凝土，使得偏斜格构柱、新增格构柱、首道内支撑与底板形成整体结构；
15.当n≥2时，
16.(1)在两两相邻的角钢上安装缀板，并固连偏斜格构柱和新增格构柱间的第一加强筋、新增格构柱和第二道内支撑的支撑底筋间的第二加强筋；
17.(2)待第二道内支撑浇筑完成后在新增格构柱外侧支模浇筑混凝土，使偏斜格构柱、新增格构柱与首道内支撑、第二道内支撑形成整体结构；
18.(3)依次固连第二道内支撑到下一道内支撑间或底板间的两两相邻的角钢上的缀板，并固连偏斜格构柱和新增格构柱间的第一加强筋、新增格构柱和下一道内支撑的支撑底筋和/或底板底筋间的第二加强筋；浇筑下一道内支撑或底板，使得已完成的结构与所述下一道内支撑或底板形成整体结构；
19.(4)重复步骤(3)，直至完成n道内支撑和底板的浇筑，以及相邻的两道内支撑间的加固和第n道内支撑与底板之间的加固，最终使得偏斜格构柱、新增格构柱、n道内支撑、底板通过第一加强筋、第二加强筋、混凝土形成新的加固体形式，构成新的稳定竖向支撑结构。
20.进一步地，所述角钢的顶部与首道内支撑的底部之间有空隙时，该空隙通过钢板填充。
21.进一步地，当n≥2时，四根角钢贯穿n道内支撑。
22.进一步地，所述缀板和第一加强筋、第二加强筋均通过焊接固定在角钢上。
23.一种用于基坑工程的内支撑格构柱偏斜加固结构，该加固结构包括：
24.新增格构柱，所述新增格构柱设置在偏斜格构柱外部，包裹偏斜格构柱；所述新增格构柱在水平面的投影为矩形，其包括位于矩形四个顶角的四根角钢，以及固连两两相邻的角钢上的缀板；所述缀板沿角钢的长度方向每间隔一段距离设置；
25.第一加强筋，所述第一加强筋固连在所述偏斜格构柱和新增格构柱之间；
26.第二加强筋，所述第二加强筋固连在所述新增格构柱与内支撑的支撑底筋和/或底板的底板底筋之间；
27.基坑内设计的内支撑有n道，
28.当n＝1时，所述新增格构柱位于首道内支撑和底板之间，且偏斜格构柱、新增格构柱、首道内支撑与底板之间浇筑混凝土，且四者组成整体结构；
29.当n≥2时，所述新增格构柱位于首道内支撑和底板之间，贯穿中间的各道内支撑，且仅在偏斜格构柱、新增格构柱位于首道内支撑和第二道内支撑之间的部分、首道内支撑、第二道内支撑之间浇筑混凝土，使得偏斜格构柱、新增格构柱、各道内支撑、底板之间形成整体结构。
30.本发明的有益效果如下：
31.本发明在满足设计要求及相关规范等前提下，在偏斜格构柱外围新增一根较大截面的格构柱，通过加强筋将二者连同内支撑或底板联结成整体，同时在新增格构柱外侧支模浇筑混凝土，最终达到增加偏斜格构柱刚度和稳定性的目的。该加固结构型式简单、结构稳定、易于施工，尤其适用于格构柱顶部偏斜较大的情况。
附图说明
32.图1为基坑仅有一道内支撑时对大角度偏斜格构柱进行加固处理的示意图。
33.图2为基坑有多道内支撑时对大角度偏斜格构柱进行加固处理的示意图。
34.图3为格构柱的截面图，其中左图为偏斜格构柱的截面图，右图为新增格构柱的截面图。
35.图4为图1中的a-a剖面的示意图。
36.图5为图2中的b-b剖面示意图。
37.图中，偏斜格构柱1，新增格构柱2，角钢201，缀板202，首道钢筋混凝土支撑3，底板4，底板底筋401，第二道钢筋混凝土支撑5，支撑底筋501，其他道钢筋混凝土支撑6，第一加强筋7，第二加强筋8，混凝土9。
具体实施方式
38.下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
39.实施例1
40.如图1所示，以一个具体的基坑偏斜格构柱的加固为例，该基坑内设计的内支撑只有1 道，该偏斜格构柱的截面尺寸为460mm
×
460mm，该偏斜格构柱上原有角钢截面尺寸为 140mm
×
140mm
×
10mm，原有缀板的尺寸为420mm
×
220mm
×
12mm，缀板之间的间距为 400mm，与角钢焊接；新增格构柱的角钢201截面尺寸为200mm
×
200mm
×
20mm，新增的缀板202的宽250mm，厚12mm，与角钢201边缘距离20mm，满焊，间距600mm；第一加强筋7采用直径d＝25mm的hrb400钢筋，间距1.2m，与偏斜格构柱的角钢和新增的角钢201分别双面焊接，焊接长度5d；第二加强筋8采用直径d＝25mm的hrb400钢筋，间距150mm，分别与新增格构柱2、底板底筋401双面焊接，焊接长度10d；
41.具体的加固方法如下：
42.步骤一：对加固方案进行结构和稳定性验算，待满足规范及设计要求后进行加固处理；
43.步骤二：清理偏斜格构柱1内的杂填土，随后用高压水枪冲洗残留土质，确保偏斜格构柱1内无杂质；
44.步骤三：利用起重设备将角钢吊起，以偏斜格构柱顶部弯折方向最远点为基准点垂直向下放置两根角钢201，以偏斜格构柱1背向弯折方向的最远点为基准点垂直放置两根角钢 201，且确保四根角钢201的横截面连线后组成矩形，以利于后续缀板202的安装；如图3 所示；
45.步骤四：依次焊接两两相邻的角钢201上的缀板202、偏斜格构柱1和新增格构柱2间的第一加强筋7、新增格构柱2和底板底筋401间的第二加强筋8；最后，在新增格构柱2 外侧支模，浇筑混凝土9，使得偏斜格构柱1、新增格构柱2、首道钢筋混凝土支撑3与底板4形成整体结构。
46.实施例2
47.以图2为例进行说明，某基坑采用围护桩 两道钢筋混凝土内支撑的支护型式，两道支撑间中心距5.3m，施工过程中发现某两根格构柱在两道支撑间发生偏斜，顶部偏斜水
平位移约0.51m和0.98m，偏移角度较大约6.5
°
和12.3
°
，在设计及施工允许等条件下需对其进行加固处理。本发明是在原有偏斜格构柱外侧设置新增格构柱，支模浇筑混凝土，将两者与支撑及底板形成整体结构，增加稳定性。
48.该实施例的加固结构通过如下的施工方法形成：
49.步骤一：对加固方案进行结构和稳定性验算，待满足规范及设计要求后进行加固处理；
50.步骤二：进行加固前将偏斜格构柱1内的杂填土清空，随后用高压水枪冲洗残留土质，确保格构柱内无杂质；
51.步骤三：利用起重设备将角钢201吊起，以偏斜格构1柱顶部弯折方向最远点为基准点垂直向下放置两根角钢201；以偏斜格构柱1下端背向弯折方向的最远点为基准点垂直放置两根角钢201，确保四根角钢201的横截面组成矩形，以利于焊接缀板202，四根角钢201 和缀板202构成新增格构柱2。角钢201的顶部与首道钢筋混凝土支撑3的底部有空隙时可以用适宜厚度的钢板填充。
52.角钢201底部需穿过第二道支撑5底部往下≥60cm，确保第二道支撑5到底板6间角钢 201的接焊长度，角钢接头可采用剖口熔透焊，接头应错开60cm，连接接头面积百分率不大于50％。
53.步骤四：依次焊接缀板202、偏斜格构柱1和新增格构柱2间的第一加强筋7、新增格构柱2和支撑底筋501间的第二加强筋8，待第二道支撑5浇筑完成后在新增格构柱2外侧支模浇筑混凝土，使偏斜格构柱1、新增格构柱2与两道支撑形成整体结构。
54.步骤五：依次焊接第二道支撑5到底板4间的缀板202、偏斜格构柱1和新增格构柱2 间的第一加强筋7、新增格构柱2和底板底筋401间的第二加强筋8，然后浇筑底板4，与底板4形成整体结构。最终偏斜格构柱1、新增格构柱2、首道支撑3、第二道支撑5、底板4通过第一加强筋7、第二加强筋8、混凝土9形成新的加固体型式，构成新的稳定竖向支撑结构。
55.上述实施例2给出的是两道内支撑的示例，对于内支撑多于两道的，参照实施例2，仅在首道支撑和第二道支撑间浇筑混凝土，而对于后续相邻内支撑之间，以及最后一道内支撑与底板之间，都通过固连在偏斜格构柱1和新增格构柱2之间的第一加强筋7、新增格构柱2与内支撑的支撑底筋501和/或底板的底板底筋401之间的第二加强筋8进行加固，如图4、图5所示，最后使得偏斜格构柱1、新增格构柱2、各道内支撑、底板4之间形成整体结构。
56.本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。