变截面基坑围护构件及其施工方法

技术领域

本发明涉及土木工程施工领域，尤其是一种变截面基坑围护构件及其施工方法。

背景技术

针对钻孔灌注桩作为基坑围护结构存在的材料利用率低、现场作业多和工程造价高的缺陷，近年来工程技术人员致力于开发预制混凝土构件作为基坑围护结构。目前，预制基坑围护构件多采用等截面、机械连接形式，存在下部材料浪费和连接抗剪能力弱的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变截面基坑围护构件及其施工方法，以解决目前预制装配式围护构件的连接存在缺陷，且等截面的设计存在材料浪费的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种变截面基坑围护构件，包括：上节构件、下节构件以及连接组件；

所述上节构件的底面设置有凸起部，所述凸起部沿远离所述上节构件的方向向外凸出；所述下节构件的顶面设置有与所述凸起部相适配的凹槽，所述凸起部在所述上节构件与所述下节构件连接时，容置于所述凹槽；

所述连接组件包括连接端板和连接件，所述连接端板设置于所述凹槽的边沿，所述连接端板通过所述连接件与所述上节构件连接。

可选的，所述上节构件的截面面积大于所述下节构件的截面面积。

可选的，所述凹槽的截面面积加上所述连接端板的截面面积小于或等于所述上节构件的截面面积。

可选的，所述连接端板与所述下节构件一体成型。

可选的，所述凸起部设置于所述上节构件的底面中心；所述凹槽设置于所述下节构件的顶面中心。

可选的，所述连接件预埋入所述上节构件中，且伸出所述上节构件。

可选的，所述连接件在连接时，一端锚入所述上节构件的内部填充物中，另一端穿入所述连接端板内部。

可选的，所述凹槽和/或所述连接端板的上表面设置有粘结材料。

为了达到上述目的，本发明还提供了一种变截面基坑围护构件的施工方法，应用于如上所述的变截面基坑围护构件，包括：

预制上节构件、下节构件以及连接组件；

在下节构件的凹槽中灌入粘结材料，在连接端板的上表面涂抹粘结材料；

吊装所述上节构件，使凸起部嵌入所述凹槽中；

通过连接件连接所述上节构件和所述下节构件，并施加预紧力；

将构件沉设至设计标高。

为了达到上述目的，本发明还提供了一种变截面基坑围护构件的施工方法，应用于如上所述的变截面基坑围护构件，包括：

预制上节构件、下节构件以及连接组件；

将所述下节构件沉入土中；

在下节构件的凹槽中灌入粘结材料，在连接端板的上表面涂抹粘结材料；

吊装所述上节构件，使凸起部嵌入所述凹槽中；

通过连接件连接所述上节构件和所述下节构件，并施加预紧力；

将构件沉设至设计标高。

综上所述，在本发明提出的变截面基坑围护构件及其施工方法中，变截面基坑围护构件包括：上节构件、下节构件以及连接组件；上节构件的底面设置有凸起部，凸起部沿远离上节构件的方向向外凸出；下节构件的顶面设置有与凸起部相适配的凹槽，凸起部在上节构件与下节构件连接时，容置于凹槽；连接组件包括连接端板和连接件，连接端板设置于凹槽的边沿，连接端板通过连接件与上节构件连接。与现有的基坑围护构件相比，本申请具有以下优点：

上节构件和下节构件通过连接件连接，设置简单且易于保证连接质量；同时，在连接时，将凸起部嵌入凹槽中，并通过设置粘结材料，使得连接位置接触密实且牢靠，增强了连接位置的抗剪能力；除此之外，上节构件的截面面积大于下节构件的截面面积，采用变截面的结构设计，避免了材料的浪费，也降低了构件成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的变截面基坑围护构件的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的上节构件的剖面图；

图3为本发明实施例提供的上节构件与下节构件的连接处的剖面图；

图4为本发明实施例提供的下节构件的剖面图；

图5为本发明第一个实施例提供的步骤S1的示意图；

图6为本发明第一个实施例提供的步骤S2的示意图；

图7为本发明第一个实施例提供的步骤S3和S4的示意图；

图8为本发明第一个实施例提供的步骤S5的示意图；

图9为本发明第二个实施例提供的步骤S1的示意图；

图10为本发明第二个实施例提供的步骤S2的示意图；

图11为本发明第二个实施例提供的步骤S3、S4和S5的示意图；

图12为本发明第二个实施例提供的步骤S6的示意图；

其中，各附图标记的说明如下：

1-上节构件；11-凸起部；

2-下节构件；21-凹槽；

3-连接组件；31-连接端板；32-连接件；

4-锚固件。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

如在本说明书中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征，“一端”与“另一端”以及“近端”与“远端”通常是指相对应的两部分，其不仅包括端点，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。此外，如在本说明书中所使用的，一元件设置于另一元件，通常仅表示两元件之间存在连接、耦合、配合或传动关系，且两元件之间可以是直接的或通过中间元件间接的连接、耦合、配合或传动，而不能理解为指示或暗示两元件之间的空间位置关系，即一元件可以在另一元件的内部、外部、上方、下方或一侧等任意方位，除非内容另外明确指出外。术语“上”、“下”、“顶”、“底”通常是按重力方向进行排布的相对位置关系；术语“竖向、竖直方向”通常是指沿重力方向，其一般垂直于地面，“水平向、水平面方向”通常是沿平行于地面的方向；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在本说明书中的具体含义。

本发明的目的在于提供一种变截面基坑围护构件及其施工方法，以解决目前预制装配式围护构件的连接存在缺陷，且等截面的设计存在材料浪费的问题。

以下参考附图进行说明。

需要说明的，在本实施例中，上节构件和下结构件中的上下表示构件沿重力方向的相对位置关系，相应的，顶面与底面也表示构件沿重力方向上的相对的面。

请参考图1至图4，本发明提供了一种变截面基坑围护构件，包括：上节构件1、下节构件2以及连接组件3；上节构件1的底面设置有凸起部11，凸起部11沿远离上节构件1的方向向外凸出；下节构件2的顶面设置有与凸起部11相适配的凹槽21，凸起部11在上节构件1与下节构件2连接时，容置于凹槽21；连接组件3包括连接端板31和连接件32，连接端板31设置于凹槽21的边沿，连接端板31通过连接件32与上节构件1连接。本领域技术人员可以理解的，本申请采用的基坑围护构件是分段预制构件，每段可以根据其受力需求，选择最优的截面形状、尺寸以及配筋；在本实施例中，上节构件1、下节构件2以及连接端板31的截面均为矩形；同时，通过在上节构件1的底面设置凸起部11，并在下节构件2的顶面设置有与之适配的凹槽21，并在连接时，将凸起部11嵌入凹槽21中，以形成抗剪键，进一步提升了上节构件1和下节构件2的连接处的抗剪能力。在其他一些实施例中，上节构件1、下节构件2的截面形状也可以是工字型、箱型等，相应的，连接端板31的截面形状也可以是与之相适配的形状；同时，凸起部11也可以设置在下节构件2的顶面，相应的，凹槽21则需要设置在上节构件1的底面，本领域技术人员可根据实际情况对此进行配置。

如此设置，由于现有的基坑围护构件大多为现浇构件，成本较高；虽然也有整体预制构件，但由于尺寸较大，运输较为困难；而本申请提供的变截面基坑围护构件则是采用的分段式预制结构，便于运输的同时，也在上节构件1和下节构件2的连接处设置了抗剪键，进一步提升了连接处的抗剪能力，也简化了围护构件的连接方式，从而提升了施工效率。

进一步的，请继续参考图1至图4，上节构件1的截面面积大于下节构件2的截面面积。如此配置，上节构件1的截面面积大于下节构件2的截面面积，采用变截面的结构设计，一方面可以根据每段构件的受力需求来确定所需的截面面积，另一方面也可以降低材料的浪费，减少预制构件的成本。优选地，凹槽21的截面面积加上连接端板31的截面面积小于或等于上节构件1的截面面积。为保证变截面处的连接强度，在凹槽21的边沿分别设置连接端板31，以使得凹槽21的截面面积加上连接端板31的截面面积小于或等于上节构件1的截面面积，并在连接端板31的下方设置支撑件，并形成三角形状的稳定结构，进一步加强了变截面处的强度。需要说明的，在本实施例中，上节构件1和下节构件2为变截面构件，在另一些实施例中，上节构件1和下节构件2也可以为等截面构件，同时，整个围护构件的分段数量可以为大于等于2的任一整数，本领域技术人员可根据实际情况进行配置。

在一个可选的实施例中，凸起部11设置于上节构件1的底面中心；凹槽21设置于下节构件2的顶面中心。本领域技术人员可以理解的，考虑到偏心结构对构件受力的影响，本申请的凸起部11和凹槽21分别设置于中心处；当然在另一些实施例中，凸起部11和/或凹槽21也可以设置在其他位置，以形成偏心结构，但需要注意的是，若形成偏心结构，则两侧的连接端板31将需要根据实际受力情况而设置成不同尺寸的构件。

请继续参考图1，连接端板31与下节构件2一体成型；连接件32预埋入上节构件1中，且伸出上节构件1。在本实施例中，连接端板31与下节构件2一体成型，连接件32的一端埋入上节构件1中，另一端伸出上节构件1，用于与下节构件2连接；当然在另一些实施例中，连接端板31也可以与上节构件1一体成型，连接件32的一端也可以埋入下节构件2中，本领域技术人员可根据实际情况对连接件32和连接端板31的位置和连接关系进行配置。

进一步的，连接件32在连接时，一端锚入上节构件1的内部填充物中，另一端穿入连接端板31内部。需要说明的，在本实施例中，内部填充物可以是混凝土或其它材料，连接件32为一螺栓，上节构件1和连接端板31的相应位置均设置有螺孔，以便于连接件32穿设于其中。在另一些实施例中，上节构件1和下节构件2也可以采用焊接连接或其他连接方式。

作为一个可替代的实施例，凹槽21和/或连接端板31的上表面设置有粘结材料。需要说明的，在本实施例中，粘结材料包括高强灌浆料、环氧树脂中的一种或多种，在其他的实施例中，粘结材料也可以是其他具有粘结作用的材料。同时，在图1示出的示范例中，连接端板31和下节构件2的连接处还设置有锚固件4，其与下节构件2的主筋相连，以增加连接端板31和下节构件2之间的连接强度，当然在另一些实施例中，上节构件1和下节构件2的连接处还可以设置其他能够加强连接强度的构件。

请参考图5至图8，本发明还提供了一种变截面基坑围护构件的施工方法，应用于如上所述的变截面基坑围护构件，包括：

步骤S1：预制上节构件1、下节构件2以及连接组件3；

步骤S2：在下节构件2的凹槽21中灌入粘结材料，在连接端板31的上表面涂抹粘结材料；

步骤S3：吊装上节构件1，使凸起部11嵌入凹槽21中；

步骤S4：通过连接件32连接上节构件1和下节构件2，并施加预紧力；

步骤S5：将拼装好的预制基坑围护构件沉设至设计标高。

请参考图9至图12，本发明还提供了一种变截面基坑围护构件的施工方法，应用于如上所述的变截面基坑围护构件，包括：

步骤S1：预制上节构件1、下节构件2以及连接组件3；

步骤S2：将下节构件2沉入土中；

步骤S3：在下节构件2的凹槽21中灌入粘结材料，在连接端板31的上表面涂抹粘结材料；

步骤S4：吊装上节构件1，使凸起部11嵌入所述凹槽21中；

步骤S5：通过连接件32连接上节构件1和下节构件2，并施加预紧力；

步骤S6：将构件沉设至设计标高。

需要说明的，在图5至图8示出的示范例中，采用的施工方法为预先拼装(即先将上节构件和下节构件拼装完成后再沉设至设计标高)；在图9至图12示出的示范例中，采用的施工方法为原位拼装(即先将下节构件沉入土中，再连接上节构件，最后一起沉设至设计标高)；本领域技术人员可根据施工现场的情况确定采用哪种施工方法。在本实施例中，上节构件1和下节构件2的数量可以是多个；上节构件1和下节构件2的材质可以相同也可以不相同；每一节构件的截面形状、尺寸和配筋均可以根据需求任意配置；上节构件1与下节构件2可以是对中连接，也可以是不对中连接；上节构件1和下节构件2的连接处可以设置抗剪键、灌入粘结材料或施加预紧力，也可以只设置其中部分内容；灌入的粘结材料的范围、厚度、材料种类和材料规格不限；设置抗剪键的数量、位置、形状、尺寸不限；设置连接件32的数量、位置、形状、尺寸、材质、规格均不限，本领域技术人员可对此灵活配置。

综上，在本发明实施例提供的一种变截面基坑围护构件及其施工方法中，变截面基坑围护构件包括：上节构件、下节构件以及连接组件；上节构件的底面设置有凸起部，凸起部沿远离上节构件的方向向外凸出；下节构件的顶面设置有与凸起部相适配的凹槽，凸起部在上节构件与下节构件连接时，容置于凹槽；连接组件包括连接端板和连接件，连接端板设置于凹槽的边沿，连接端板通过连接件与上节构件连接。与现有的基坑围护构件相比，本申请具有以下优点：

上节构件和下节构件通过连接件连接，设置简单且易于保证连接质量；同时，在连接时，将凸起部嵌入凹槽中，并通过设置粘结材料，使得连接位置接触密实且牢靠，增强了连接位置的抗剪能力；除此之外，上节构件的截面面积大于下节构件的截面面积，采用变截面的结构设计，避免了材料的浪费，也降低了构件成本。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。