1.本发明涉及基坑支护工程技术领域，具体为一种装配式斜抛撑及其施工方法。
背景技术：2.随着地下空间开发大利用时代的到来，基坑工程向着大深度、大面积方向发展，其作为临时工程，一旦地下结构建设完成，基坑的使命也将终结。基坑的水平支护体系包括锚杆体系和内支撑体系。锚杆体系一般锚固于基坑外部，会影响相邻地块的开发。内支撑体系一般以梁的形式布于基坑内部，随着土方开挖和地下结构的施工进度进行支设或拆除，因内支撑及其支承结构立柱的设置导致土方开挖的作业空间受限，提高了土方开挖难度，延长了土方开挖的作业周期。
3.对于跨度较大的基坑，从经济上考虑，常采用斜抛撑的支护结构。斜抛撑结构的优点是其仅布置于临近竖向支护结构的一定范围内，不影响基坑中间区域的施工作业。但缺点在于其布置区域需留置土台，待基坑中间区域开挖至基底后，方可进行斜抛撑的施工，斜抛撑施工完成后，才可将前期预留的土台予以挖除，增加了施工管理难度。斜抛撑的支承端可以采用基础底板上施作的临时支墩，也可以采用预先施工的桩基础，采用临时支墩时，需等待临时支墩强度满足设计强度后才可挖除斜抛撑下预留的土台，因此会增加工期；采用桩基础时，因斜抛撑需穿越底板，由此导致底板钢筋施工困难，同时也影响底板的防水质量。
4.因此，针对上述问题，有必要提出一个更为优化的解决方案。
技术实现要素：5.本发明为弥补上述支撑体系及斜抛撑的不足，提供一种装配式斜抛撑及其施工方法，解决传统斜抛撑土方二次开挖问题，提高施工效率，保证施工质量。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：所述一种装配式斜抛撑，其特征在于：装配式斜抛撑包括格构支撑节、钢管管节、桩尖、动力装置、角度连接件、避让结构件、加强件、螺栓；所述多根格构支撑节用螺栓拼装后形成斜抛撑；所述多根钢管管节用螺栓拼装后插入基底以下土层形成支承桩；所述桩尖安装于钢管管节前端；所述动力装置一端与钢管管节或格构支撑节连接，为钢管管节插入基底以下土层提供压入力；所述动力装置的另一端与角度连接件连接；所述角度连接件与斜抛撑的安装角度相匹配；所述角度连接件的另一端分别与避让结构件和加强件连接；所述避让结构件和加强件均固定于围檩，并将动力装置的反作用力由围檩传递至支护结构及其后土体。
7.所述格构支撑节由支撑主体及支撑端板组成；所述支撑主体由4根对称布置的格构角钢组成，每根格构角钢上下两端对称开设角钢卡槽；所述支撑端板为矩形或圆形，上下布置于支撑主体两端；所述支撑端板上开设支撑连接孔、支撑注浆孔，并朝向支撑主体内侧设置支撑肋板；所述支撑连接孔不少于3个，沿支撑端板的形心对称布置；所述支撑注浆孔布置于支撑端板形心位置；所述支撑肋板焊接在支撑端板上，并避让支撑连接孔及支撑注浆孔位置；所述支撑肋板与角钢卡槽相匹配，并卡入角钢卡槽中；所述支撑主体与支撑端板接触区域通过焊接连为整体；所述格构支撑节长度不超过3m。
8.所述钢管管节由管节主体及管节端板组成；所述管节主体为方钢管或圆钢管；所述管节主体上开设作业口及管节卡槽，均对称布置于管节主体两端；所述作业口的宽度与深度均不小于50毫米；所述管节端板与管节主体相匹配，为矩形或圆形，上下布置于管节主体两端；所述管节端板上开设管节连接孔、管节注浆孔，并朝向管节主体内侧设置管节肋板；所述管节连接孔不少于3个，沿管节端板的形心对称布置；所述管节注浆孔布置于管节端板形心位置；所述管节肋板焊接在管节端板上，并避让管节连接孔及管节注浆孔位置；所述管节肋板与管节卡槽相匹配，并卡入管节卡槽中；所述管节主体与管节端板接触区域通过焊接连为整体；所述钢管管节长度不超过3m。
9.所述桩尖由桩尖主体和桩尖端板组成；所述桩尖主体为锥形或十字形；所述桩尖主体的尺寸不超过桩尖端板；所述桩尖主体中心与桩尖端板中心重合，并通过焊接于桩尖端板连接；所述桩尖端板的连接孔不少于3个，沿桩尖端板的形心对称布置，且与管节连接孔位置相匹配。
10.所述动力装置由千斤顶、前端板和后端板组成；所述千斤顶的行程不小于格构支撑节或钢管管节长度的1/2；所述前端板上开有前端板连接孔，前端连接孔的布孔位置及孔径与支撑连接孔及管节连接孔的布孔位置及孔径相匹配；所述后端板上开有后端板连接孔。
11.所述转角连接件包括角度端板、角度肋板、顶板和侧板组成；所述角度端板上开有转角连接孔，转角连接孔的布孔位置及孔径与动力装置的后端板连接孔的布孔位置及孔径相匹配；
所述角度端板倾斜角度与斜抛撑的轴线相垂直；所述顶板上开有顶板连接孔；所述侧板上开有侧板连接孔；所述角度肋板的三边分别与角度端板、顶板和侧板焊接。
12.所述避让结构件的构造与格构支撑节相同。
13.所述加强件为角钢、槽钢或h型钢加工而成，与转角连接件、避让结构件、围檩焊接或螺栓连接。
14.所述装配式斜抛撑的施工方法，包括以下步骤：s1、将避让结构件采用焊接或植筋的方式固定在围檩上；s2、用螺栓将角度连接板固定在避让结构件的端部，角度连接件的角度端板斜向基坑内侧；s3、将加强件固定于围檩、避让结构件和转角连接件上方；s4、将动力装置的后端板固定于角度端板；s5、取一根钢管管节，其一端用螺栓与桩尖连接，另一端用螺栓与动力装置的前端板连接；s6、通过加压使千斤顶持续伸长，并将钢管管节及桩尖顶入下方土体，直至千斤顶达到其行程；s7、解除前端板与管节端板的螺栓连接，将千斤顶回程，在前端板与顶入的钢管管节的管节端板间插入另一根钢管管节，并用螺栓分别与前端板和管节端板连接，重复步骤s6；s8、重复步骤s7，直至钢管管节组成的支承桩长度达到设计要求；s9、解除前端板与管节端板的螺栓连接，将千斤顶回程，在前端板与顶入的钢管管节的管节端板间插入一根格构支撑节，并用螺栓分别与前端板和管节端板连接；s10、通过加压使千斤顶持续伸长，并将格构支撑节、钢管管节及桩尖顶入下方土体，直至千斤顶达到其行程；s11、解除前端板与支撑端板的螺栓连接，将千斤顶回程，在前端板与顶入的格构支撑节的支撑端板间插入另一根格构支撑节，并用螺栓分别与前端板和支撑端板连接，重复步骤s10；s12、重复步骤s11，直至格构支撑节组成的斜抛撑长度达到设计要求；s13、通过贯通于斜抛撑的支撑注浆孔与支承桩的管节注浆孔，从支承桩底部沿支承桩向上不断注入水泥浆，形成注浆体，加固支承桩桩侧土体；s14、通过动力装置为斜抛撑施加预应力。
15.与现有技术相比，本发明具有以下优点：（1）装配式斜抛撑的所有组成部件均为工程预制，产品质量可控，同时可缩短现场施工工期；（2）装配式斜抛撑通过动力装置及桩尖的设置能够在较小的压桩力下有效地压入较硬土层，无需配置大型施工作业设备，降低施工成本；（3）装配式斜抛撑通过钢管管节、格构支撑节的逐节加长，少量超挖即可完成斜抛撑的施工作业，有利于施工组织管理，避免后期土方二次开挖；
（4）装配式斜抛撑压入至设计深度后，通过注浆的方式提高支承桩桩身强度，同时加固支承桩桩侧土层，提升支承桩的承载力水平，为斜抛撑提供安全稳定的支点。
附图说明
16.此处所附图的说明用于进一步解释本发明，构成本发明的一部分。在附图中：图1是本发明所述的装配式斜抛撑结构示意图；图2是本发明所述的桩尖结构示意图；图3、图4是本发明所述的钢管管节结构示意图；图5、图6是本发明所述的格构支撑节结构示意图；图7是本发明所述的动力装置结构示意图；图8是本发明所述的转角连接件结构示意图；图9是本发明所述的桩尖与钢管管节的连接示意图；图10是本发明所述的格构支撑节与钢管管节的连接示意图；图11是本发明所述的避让结构件与转角连接件的连接示意图；图12是本发明所述的转角连接件与动力装置的连接示意图；图13是本发明所述动力装置与钢管管节的连接示意图；图14是本发明所述的动力装置与格构支撑节的连接示意图；图15-图24是本发明所述的装配式斜抛撑施工示意图；图25是本发明所述的装配式斜抛撑支护结构开挖至基坑坑底的示意图；图26是本发明所述的装配式斜抛撑在其使用周期结束进行拆除后的结构示意图。
17.图中代码说明：1-桩尖；111-桩尖主体；112-桩尖端板；113-桩尖连接孔；2-钢管管节；21-管节主体；211-作业口；212-管节卡槽；22-管节端板；221-管节连接孔；222-管节注浆孔；223-管节肋板；3-格构支撑节；31-格构主体；311-格构角钢；312-格构卡槽；32-支撑端板；321-格构连接孔；322-格构注浆孔；323-格构肋板；4-动力装置；41-千斤顶；42-前端板；421-前端板连接孔；43-后端板；431-后端板连接孔；5-转角连接件；51-角度端板；511-转角连接孔；52-顶板；521-顶板连接孔；53-侧板；531-侧板连接孔；54-转角肋板；6-螺栓；7-避让结构件；8-加强件；9-围檩；10-竖向支护结构；11-注浆体；12-地下室结构；13-传力板。
具体实施方式
18.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
19.如图1所示，装配式斜抛撑由桩尖1、钢管管节2、格构支撑节3、动力装置4、角度连接件5、螺栓6、避让结构件7、加强件8组成。
20.如图2所示，桩尖1由桩尖主体111、桩尖端板112、桩尖连接孔113组成。
21.如图3、图4所示，钢管管节2由管节主体21和管节端板22组成；管节主体21上开有作业口211和管节卡槽212；管节端板22对称布置于管节主体21两端，管节端板22上开有管节连接孔221和管节注浆孔222，管节肋板223朝向管节主体21内侧并焊接于管节端板22上。
22.如图5、图6所示，格构支撑节3由格构主体31和支撑端板32组成；格构主体31由4根格构角钢311组成，每根格构角钢311上均开有格构卡槽312；支撑端板32对称布置于管节主体31两端，支撑端板32上开有格构连接孔321和格构注浆孔322，格构肋板323朝向格构主体31内侧并焊接于管节端板32上。
23.如图7所示，动力装置4由千斤顶41、前端板42、后端板43组成；前端板42与后端板43分别开设前端板连接孔421、后端板连接孔431。
24.如图8所示，转角连接件5由角度端板51、顶板52、侧板53、角度肋板54焊接而成；顶板52和侧板53分别开有顶板连接孔521、侧板连接孔531。
25.如图9-图14所示，装配式斜抛撑各组成构件依据使用状态进行相互连接，钢管管节2一端可连接桩尖1，另一端可连接其它钢管管节2进行接长形成支承桩，也可与格构支撑节3连接；格构支撑节3一端可与钢管管节2连接，也可与其它格构支撑节3进行接长形成斜抛撑；动力装置4可与钢管管节2连接，进行支承桩的顶入，也可与格构支撑节3连接，进行斜抛撑的顶入，动力装置4的另一端与转角连接件5连接，使钢管管节2和格构支撑节3按与转角连接件5的角度端板51相垂直的方向进行顶入施工；角度连接件5的一端与动力装置4连接，另一端与避让结构件7连接；避让结构件7一端与角度连接件5连接，另一端与围檩9连接；加强件8布置于角度连接件5、避让结构件7的上方并与围檩9连接。
26.如图15-图24所示，装配式斜抛撑的施工步骤为：s1、将避让结构件7采用焊接或植筋的方式固定在围檩9上；s2、用螺栓6将角度连接板5固定在避让结构件7的端部，角度连接件5的角度端板51斜向基坑内侧；s3、将加强件8固定于围檩9、避让结构件7和转角连接件5上方；s4、将动力装置4的后端板43固定于角度端板51；s5、取一根钢管管节2，其一端用螺栓6与桩尖1连接，另一端用螺栓6与动力装置4的前端板42连接；s6、通过加压使千斤顶41持续伸长，并将钢管管节2及桩尖1顶入下方土体，直至千斤顶42达到其行程；s7、解除前端板42与管节端板22的螺栓连接，将千斤顶41回程，在前端板42与顶入的钢管管节2的管节端板22间插入另一根钢管管节2，并用螺栓6分别与前端板42和管节端板22连接，重复步骤s6；s8、重复步骤s7，直至钢管管节2组成的支承桩长度达到设计要求；s9、解除前端板42与管节端板22的螺栓连接，将千斤顶41回程，在前端板42与顶入的钢管管节2的管节端板22间插入一根格构支撑节3，并用螺栓6分别与前端板42和管节端板22连接；s10、通过加压使千斤顶41持续伸长，并将格构支撑节3、钢管管节2及桩尖1顶入下方土体，直至千斤顶41达到其行程；s11、解除前端板42与支撑端板的螺栓连接，将千斤顶回程，在前端板与顶入的格构支撑节的支撑端板32间插入另一根格构支撑节3，并用螺栓6分别与前端板42和支撑端板32连接，重复步骤s10；s12、重复步骤s11，直至格构支撑节3组成的斜抛撑长度达到设计要求；
s13、通过贯通于斜抛撑的支撑注浆孔322与支承桩的管节注浆孔222，从支承桩底部沿支承桩向上不断注入水泥浆，形成注浆体11，加固支承桩桩侧土体；s14、通过动力装置4为斜抛撑施加预应力，完成装配式斜抛撑的安装。
27.如图25，装配式斜抛撑安装完成后基坑即可向下继续开挖，直至基底。
28.如图26，基坑挖至坑底后，施工地下室结构12，地下室结构12施工至设计的拆撑工况，装配式斜抛撑达到设计使用周期，在竖向支护结构10与地下室结构12间施作传力板13，待传力板13达到设计强度后，即可对装配式斜抛撑进行拆除。
29.以上对本发明实例所提供的方案详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。本发明所要保护的范围不仅限于本实施例提到的技术方案，任何受本发明所启示的技术方案都落入本发明的保护范围。
技术特征：1.一种装配式斜抛撑，主要用于基坑支护工程中，其特征在于：装配式斜抛撑包括格构支撑节、钢管管节、桩尖、动力装置、角度连接件、避让结构件、加强件、螺栓；所述多根格构支撑节用螺栓拼装后形成斜抛撑；所述多根钢管管节用螺栓拼装后插入基底以下土层形成支承桩；所述桩尖安装于钢管管节前端；所述动力装置一端与钢管管节或格构支撑节连接，为钢管管节插入基底以下土层提供压入力；所述动力装置的另一端与角度连接件连接；所述角度连接件与斜抛撑的安装角度相匹配；所述角度连接件的另一端分别与避让结构件和加强件连接；所述避让结构件和加强件均固定于围檩，并将动力装置的反作用力由围檩传递至支护结构及其后土体。2.如权利要求1所述的装配式斜抛撑，其特征在于：所述格构支撑节由支撑主体及支撑端板组成；所述支撑主体由4根对称布置的格构角钢组成，每根格构角钢上下两端对称开设角钢卡槽；所述支撑端板为矩形或圆形，上下布置于支撑主体两端；所述支撑端板上开设支撑连接孔、支撑注浆孔，并朝向支撑主体内侧设置支撑肋板；所述支撑连接孔不少于3个，沿支撑端板的形心对称布置；所述支撑注浆孔布置于支撑端板形心位置；所述支撑肋板焊接在支撑端板上，并避让支撑连接孔及支撑注浆孔位置；所述支撑肋板与角钢卡槽相匹配，并卡入角钢卡槽中；所述支撑主体与支撑端板接触区域通过焊接连为整体；所述格构支撑节长度不超过3m。3.如权利要求1所述的装配式斜抛撑，其特征在于：所述钢管管节由管节主体及管节端板组成；所述管节主体为方钢管或圆钢管；所述管节主体上开设作业口及管节卡槽，均对称布置于管节主体两端；所述作业口的宽度与深度均不小于50毫米；所述管节端板与管节主体相匹配，为矩形或圆形，上下布置于管节主体两端；所述管节端板上开设管节连接孔、管节注浆孔，并朝向管节主体内侧设置管节肋板；所述管节连接孔不少于3个，沿管节端板的形心对称布置；所述管节注浆孔布置于管节端板形心位置；所述管节肋板焊接在管节端板上，并避让管节连接孔及管节注浆孔位置；所述管节肋板与管节卡槽相匹配，并卡入管节卡槽中；所述管节主体与管节端板接触区域通过焊接连为整体；所述钢管管节长度不超过3m。4.如权利要求1所述的装配式斜抛撑，其特征在于：所述桩尖由桩尖主体和桩尖端板组成；
所述桩尖主体为锥形或十字形；所述桩尖主体的尺寸不超过桩尖端板；所述桩尖主体中心与桩尖端板中心重合，并通过焊接于桩尖端板连接；所述桩尖端板的连接孔不少于3个，沿桩尖端板的形心对称布置，且与管节连接孔位置相匹配。5.如权利要求1所述的装配式斜抛撑，其特征在于：所述动力装置由千斤顶、前端板和后端板组成；所述千斤顶的行程不小于格构支撑节或钢管管节长度的1/2；所述前端板上开有前端板连接孔，前端连接孔的布孔位置及孔径与支撑连接孔及管节连接孔的布孔位置及孔径相匹配；所述后端板上开有后端板连接孔。6.如权利要求1所述的装配式斜抛撑，其特征在于：所述转角连接件包括角度端板、角度肋板、顶板和侧板组成；所述角度端板上开有转角连接孔，转角连接孔的布孔位置及孔径与动力装置的后端板连接孔的布孔位置及孔径相匹配；所述角度端板倾斜角度与斜抛撑的轴线相垂直；所述顶板上开有顶板连接孔；所述侧板上开有侧板连接孔；所述角度肋板的三边分别与角度端板、顶板和侧板焊接。7.如权利要求1所述的装配式斜抛撑，其特征在于：所述避让结构件的构造与格构支撑节相同。8.如权利要求1所述的装配式斜抛撑，其特征在于：所述加强件为角钢、槽钢或h型钢加工而成，与转角连接件、避让结构件、围檩焊接或螺栓连接。9.如权利要求1-8任一项所述的装配式斜抛撑的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、将避让结构件采用焊接或植筋的方式固定在围檩上；s2、用螺栓将角度连接板固定在避让结构件的端部，角度连接件的角度端板斜向基坑内侧；s3、将加强件固定于围檩、避让结构件和转角连接件上方；s4、将动力装置的后端板固定于角度端板；s5、取一根钢管管节，其一端用螺栓与桩尖连接，另一端用螺栓与动力装置的前端板连接；s6、通过加压使千斤顶持续伸长，并将钢管管节及桩尖顶入下方土体，直至千斤顶达到其行程；s7、解除前端板与管节端板的螺栓连接，将千斤顶回程，在前端板与顶入的钢管管节的管节端板间插入另一根钢管管节，并用螺栓分别与前端板和管节端板连接，重复步骤s6；s8、重复步骤s7，直至钢管管节组成的支承桩长度达到设计要求；s9、解除前端板与管节端板的螺栓连接，将千斤顶回程，在前端板与顶入的钢管管节的管节端板间插入一根格构支撑节，并用螺栓分别与前端板和管节端板连接；
s10、通过加压使千斤顶持续伸长，并将格构支撑节、钢管管节及桩尖顶入下方土体，直至千斤顶达到其行程；s11、解除前端板与支撑端板的螺栓连接，将千斤顶回程，在前端板与顶入的格构支撑节的支撑端板间插入另一根格构支撑节，并用螺栓分别与前端板和支撑端板连接，重复步骤s10；s12、重复步骤s11，直至格构支撑节组成的斜抛撑长度达到设计要求；s13、通过贯通于斜抛撑的支撑注浆孔与支承桩的管节注浆孔，从支承桩底部沿支承桩向上不断注入水泥浆，形成注浆体，加固支承桩桩侧土体；s14、通过动力装置为斜抛撑施加预应力。
技术总结本发明涉及一种装配式斜抛撑及其施工方法，主要用于基坑支护工程中。装配式斜抛撑包括格构支撑节、钢管管节、桩尖、动力装置、角度连接件、避让结构件、加强件、螺栓。多根格构支撑节用螺栓拼装后形成斜抛撑，多根钢管管节用螺栓拼装后插入基底以下土层形成支承桩。斜抛撑与支承桩均于土方大面积开挖前由动力装置顶入土体，避免传统斜抛撑的土方二次开挖。桩尖安装于首根钢管管节前端，以保证支承桩被顶入至合适的地层深度。动力装置上端固定于角度连接件，角度连接件可根据斜抛撑的角度安装要求进行调整。角度连接件另一端通过避让结构件和加强件固定于围檩，并将动力装置的反作用力由围檩传递至支护结构及其后土体。由围檩传递至支护结构及其后土体。由围檩传递至支护结构及其后土体。
技术研发人员：张兴 王立刚 师欢欢 刘光磊
受保护的技术使用者：北京中岩大地科技股份有限公司
技术研发日：2022.07.14
技术公布日：2022/11/1
