[发明专利]控制基坑围护墙内外差异位移的预应力钢支撑及施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，特别涉及深基坑支护的内支撑结构，以减少基坑的变形，保护基坑开挖过程周边环境的安全。

背景技术

在软土深基坑工程中，尤其是地铁、隧道的深基坑，其竖向围护结构采用钢筋混凝土地下连续墙，其水平支撑常用钢支撑结构。钢支撑使用的材料主要有钢管、型钢。对于钢管支撑的安装是每一根分别安装，分别施加预应力，一般在一幅6m长的地下连续墙上，安装2根或4根（2根并列）钢管支撑，由于在相邻的两幅地下连续墙上钢支撑的安装和施加预应力不同步，实际也很难同步，导致两幅地下连续墙在接头处产生相对位移，使得相已封水困难的接头处被再次拉开，产生较大裂缝，在此处引起突水涌砂事故不断出现。由于地下连续墙接头缝隙的出水封堵是很困难，为了减少接头缝间隙，不断改变接头的连接形式，消耗了大量钢材，但效果仍难以保证，这主要是因为，对钢支撑进行预应力加载和钢支撑受力变形时，两幅地下连续墙是不同步的，加之目前的钢管支撑加预应力方式采用的是活络头胀楔法，预应力的消散量难以确定，导致每根钢管撑的实际预应力值相差较大，从而使相邻两幅地下连续墙受到的预应力也不同，表现在相邻地下连续墙之间的接头被拉开，产生较大的缝隙。

这样的结构型式，当地压较大时，单根型钢管支撑的承载力难以达到要求，可采用双拼式支护形式，但这二根型钢之间的连接仍无法形成一个组合结构，其支护刚度难以保证。

与钢筋混凝土支撑相比，钢支撑具有可回收、重复利用、安装方便和施工工期短等优点，但是钢支撑的截面小，支护刚度低及预应力施工难以保证是限制其应用范围的主要原因，为了扩大其应用范围，更好地控制基坑的变形和围护墙之间的差异位移，采用新型钢结构支撑是非常迫切的，也完全符合我国现行的产业政策。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，克服现行基坑支护中钢支撑结构形式及安装方法等存在的缺点，提供一种控制围护墙内外差异位移的预应力钢支撑及其该钢支撑的施工方法，可以增加钢支撑之间的联系和专门加载装置施加预应力，使二根或多根钢支撑能同步受力与整体承载。

为了解决上述问题，本发明的技术方案是这样的：

一种控制基坑围护墙内外差异位移的预应力钢支撑，围护墙由多幅竖向钢筋混凝土地下连续墙组成，围护墙上连接有钢支撑，其特征是，钢支撑由多根断面为矩形的H型钢组合而成；多根H型钢之间采用连接板和/或剪刀式连接梁连接，连接板和/或剪刀式连接梁通过螺栓连接在H型钢的翼缘板上；在钢支撑中设置有用于施加预应力或保持预应力的加载器；所述H型钢布置在两幅地下连续墙的接缝处的两侧并与地下连续墙连接，每幅地下连续墙上连接的H型钢数量相同或相等。

所述H型钢截面为正方形。

H型钢下方设置有立柱，立柱通过托座和横梁连接钢支撑梁。

所述围护墙上设置有预埋螺栓，H型钢通过预埋螺栓连接围护墙。

H型钢上分布有连接用的螺栓孔。

所述设置于H型钢上的加载器，由多根焊有多道加劲板H型钢横梁和箱形连接器组成；H型钢横梁与箱形连接器之间用螺栓连接。

加载器内设置有可移动式千斤顶。

加载器内设置有自锁固定式千斤顶。

该种控制围护墙内外差异位移的预应力钢支撑的施工方法是：

第一步：在围护墙上安装一连接钢板，钢板上分布有与支撑梁一端连接的螺栓孔；

连接钢板通过预埋螺栓与围护墙连接或连接钢板以焊接方式与围护墙连接；

第二步：将钢支撑安装在立柱支撑横梁上并用连接板和剪刀连接梁连接；

第三步：用不同厚度的钢板加垫，以调节围护墙施工误差引起的支撑长度变化；将钢支撑的两端与围护墙上安装的连接钢板用螺栓相连或支撑与连接钢板焊接，；

第四步：在钢支撑上设置专用加载连接器，并施加预应力；其施加预应力的方法一种是在钢支撑的位置上安装自锁式千斤顶，施加预应力后锁定。另一种方法时在钢支撑的邻近位置上安装千斤顶，施加预应力后锁定预应力，然后将加载用千斤顶移除；

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：

第一步：利用加载器的千斤顶，施加作用力，在预应力锁定盒与预应力传递梁之间顶出间隙，拆除预应力锁定盒；

第二步：对千斤顶卸压，卸除钢支撑上的预应力；

第三步：解除钢支撑两端与基坑围护墙之间的连接；

第四步：将钢支撑构件从基坑中整体拆除吊出；

第五步；拆除的钢支撑构件全部能应用于另一个基坑支护，实现该支撑材料的重复利用。