一种装配式桩基转换隧道结构及施工方法

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	一种装配式桩基转换隧道结构及施工方法
	董建华; 徐斌; 包万飞; 孙国栋; 颉永斌; 张明礼
	2019-11-12
专利权人	兰州理工大学
公开日期	2019-11-12
授权国家	中国
专利类型	授权发明
摘要	一种装配式桩基转换隧道结构及施工方法，主要用于隧道、地铁穿越既有桩基的地下工程，属地下建筑工程领域，桩基转换隧道结构由转换梁、转换柱、横托梁和Г形节点构件组成；分别将两侧H型钢水平打入土体，将橡胶垫片包裹在桩基设计位置，其上紧固抱箍结构，用工字型连接件将抱箍结构与两侧H型钢连接，构成转换梁；分别将两根转换柱顶入到上、下侧转换梁两端的承压型高强螺栓孔处，用Г形节点构件将转换柱的两端翼缘与转换梁的两端翼缘相连；截断桩基，将横托梁固定在抱箍结构位于开挖空间内侧的翼缘上，形成桩基转换隧道结构。本发明为装配式钢结构，施工快速，能充分利用原有桩基，节约材料，降低施工成本。
申请日期	2018-03-28
优先权日	2018-03-28
预估到期日	2038-03-28
语种	中文
专利状态	授权
申请号	CN201810261574.2
公开（公告）号	CN108425683B
IPC 分类号	E21D9/14 ; E21D9/00
专利代理人	董斌
代理机构	兰州振华专利代理有限责任公司
CPC分类号	E21D9/00 ; E21D9/14
权利要求	1.一种装配式桩基转换隧道结构，其特征在于：桩基转换隧道结构由转换梁（1）、转换柱（5）、横托梁（7）和Г形节点构件（8）组成；转换梁（1）由抱箍结构（2）及其两侧的H型钢通过工字型连接件（3）连接而成；转换柱（5）由H型钢及其上焊接的抗滑结构（6）构成；横托梁（7）为H型钢；Г形节点构件（8）由两块低合金钢板端部呈直角焊接而成；分别将上侧抱箍结构（2）两侧的H型钢水平打入开挖空间两侧土体，使H型钢外露部分紧靠开挖空间上侧土体，把橡胶垫片（9）包裹在与H型钢同一水平高度的桩基外表面上，将抱箍结构（2）紧固在橡胶垫片（9）上，用工字型连接件（3）将抱箍结构（2）与已经打入开挖空间两侧土体的H型钢连接，构成上侧转换梁（1）；下侧转换梁（1）采用相同方式构成；通过千斤顶分别将两根转换柱（5）顶入到上、下侧转换梁（1）两端的承压型高强螺栓（11）孔处，用Г形节点构件（8）将每根转换柱（5）的两端翼缘与上、下侧转换梁（1）的两端翼缘相连；截断桩基，横托梁（7）通过承压型高强螺栓（11）固定在抱箍结构（2）位于开挖空间内侧的翼缘上，并使横托梁（7）的正中位置正对桩基断面的中心处，形成桩基转换隧道结构。 2.根据权利要求1所述的装配式桩基转换隧道结构，其特征在于：抱箍结构（2）长1500~2500mm，高400~600mm，由两片半圆形槽钢箍件（4）通过摩擦型高强螺栓（10）对拼连接而成；两片半圆形槽钢箍件（4）对拼连接间距为50~200mm，其曲率与桩基曲率相同；半圆形槽钢箍件（4）的圆形开口两侧带有500~1000mm的槽型钢直段，每侧槽型钢直段腹板上间隔100~200mm梅花形预留三排6~12个用于对拼连接的摩擦型高强螺栓（10）孔；在距槽型钢直段端部50~100mm处，其上、下翼缘间隔50~80mm水平开设一排3~5个承压型高强螺栓（11）孔洞，用于连接工字型连接件（3）；在槽型钢直段任意一侧翼缘端部300~500mm处间隔50~80mm通长开设一排6~8个承压型高强螺栓（11）孔。 3.根据权利要求1所述的装配式桩基转换隧道结构，其特征在于：工字型连接件（3）由三块低合金钢板按照工字型焊接而成，其中竖向钢板的高度与抱箍结构（2）高度相同，水平钢板长600~800mm，其端部开设有与半圆形槽钢箍件（4）直段上、下翼缘的承压型高强螺栓（11）孔相同的螺栓孔。 4.根据权利要求1所述的桩基转换隧道结构，其特征在于：横托梁（7）为带加劲肋的H型钢，其长度比抱箍结构（2）短100~300mm；横托梁（7）中间600~1000mm范围内不开设孔洞，仅在两侧端部带有与半圆形槽钢箍件（4）直段通长布设的承压型高强螺栓（11）孔相配合的螺栓孔；H型钢腹板上间隔100~300mm焊有肋板。 5.根据权利要求1所述的装配式桩基转换隧道结构，其特征在于：转换柱（5）为带有抗滑结构（6）的H型钢，其高度低于转换结构空间30~80mm，两端的外侧翼缘上间距30~50mm设有两排4~8个摩擦型高强螺栓（10）孔；抗滑结构（6）由三块低合金钢板呈等腰直角三角形焊接而成，其中一直角边板焊接在H型钢翼缘上，另一直角边板在斜边板的上方；直角边板长均为200~500mm，宽度与H型钢翼缘宽度相同；抗滑结构（6）在距H型钢两端部400~800mm的范围内布设，间距为500~1000mm。 6.根据权利要求1所述的装配式桩基转换隧道结构，其特征在于：Г形节点构件（8）由两块低合金钢板端部呈直角焊接而成，其宽度与H型钢翼缘宽度相同，长400~800mm，厚15~40mm；Г形节点构件（8）的底板上间隔30~100mm的距离预留4~6个承压型高强螺栓（11）孔，用于连接转换梁（1），竖板上开设有与转换柱（5）两端外侧翼缘上相同的摩擦型高强螺栓（10）孔。 7.根据权利要求1所述的装配式桩基转换隧道结构，其特征在于：橡胶垫片（9）采用硅橡胶，加工成长条形，其长度是桩基周长，宽度比半圆形槽钢箍件（4）宽度大80~120mm，围成圆周的曲率与桩基曲率相同。 8.装配式桩基转换隧道结构的施工方法，其特征在于，其步骤为：（1）构件预制：根据设计要求确定转换梁（1）、转换柱（5）、横托梁（7）所选用H型钢的型号和长度；根据承载力要求，确定工字型连接件（3）、抗滑结构（6）、Г形节点构件（8）的低合金钢板型号、尺寸，并焊接成型；根据桩基直径和设计要求选择半圆形槽钢箍件（4）所用槽型钢的型号和尺寸，并压制成型；将抗滑结构（6）焊接在转换柱（5）所选用的H型钢一侧翼缘上，完成转换柱（5）的预制；所有预制件均作防锈处理；（2）开挖施工空间：根据设计要求开挖施工空间，并采用临时支护结构稳定开挖面；（3）施工转换梁（1）：分别将上侧抱箍结构（2）两侧的H型钢水平打入开挖空间两侧土体中500~600mm，使H型钢开设螺栓孔的一端朝向开挖空间内侧；把橡胶垫片（9）包裹在与H型钢同一水平高度的桩基外表面上，对扣两片半圆形槽钢箍件（4），并使半圆形槽钢箍件（4）直段通长布设螺栓孔的一侧翼缘均朝向开挖空间内侧，用摩擦型高强螺栓（10）紧固，完成上侧抱箍结构（2）施工；用工字型连接件（3）和承压型高强螺栓（11）将上侧抱箍结构（2）分别与两侧打入土体的H型钢连接，完成上侧转换梁（1）施工；采用同样方法施工下侧的转换梁（1）；（4）施工Г形节点构件（8）：在上侧转换梁（1）靠近开挖空间侧壁的预留螺栓孔处，通过承压型高强螺栓（11）将Г形节点构件（8）的底板连接到上侧转换梁（1）位于开挖空间内侧的翼缘上，使Г形节点构件（8）的竖板靠近土体；同样方法施工下侧转换梁（1）上的Г形节点构件（8）；（5）施工转换柱（5）：在上、下侧转换梁（1）之间竖直卡入转换柱（5），通过千斤顶将转换柱（5）顶至开挖空间土体壁面位置处，使转换柱（5）外侧翼缘紧贴Г形节点构件（8）竖板，同时抗滑结构（6）也顶入侧壁土体中，利用摩擦型高强螺栓（10）将转换柱（5）与Г形节点构件（8）竖板相连；同样方法施工开挖空间另一侧转换柱（5）；（6）桩基截除：截桩机截断上、下侧转换梁（1）中间的桩基，磨平截桩口；（7）施工横托梁（7）：利用承压型高强螺栓（11）将横托梁（7）开设螺栓孔的一侧翼缘分别与上、下侧抱箍结构（2）位于开挖空间内侧的翼缘相连，完成横托梁（7）施工；用混凝土把转换空间的下侧找平。
引用专利	CN105155867A
被引用专利数量	0
简单法律状态	有效
文献类型	专利
条目标识符	https://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/108548
专题	土木工程学院
推荐引用方式 GB/T 7714	董建华,徐斌,包万飞,等. 一种装配式桩基转换隧道结构及施工方法[P]. 2019-11-12.