预制空心钢管混凝土支撑构件、内支撑系统及施工方法

技术领域

本发明属于地下基坑工程技术领域，具体涉及一种预制空心钢管混凝土支撑构件、内支撑系统及施工方法。

背景技术

传统现浇混凝土支撑，因其刚度大、整体性好、安全可靠等优势，普遍应用于地下工程，但也存在突出的问题和缺点：(1)费钱，投资高：混凝土支撑属于临时工程，车站结构主体完工，即破除外运，临时性废弃工程投资高，一般地下车站达数百万，复杂站点达数千万；(2)费时，工期长：混凝土支撑支模、绑扎钢筋、浇筑振捣、养护，后期的破除，整个工序长达好几个月，严重制约现场施工进度；(3)费力，难度大：混凝土支撑施工难度大，使用完成后破除施工，需耗费大量人力物力；(4)不环保，混凝土破除废渣污染环境，不符合绿色建造、环保节能的发展方向。急需先进的产品和科学的施工方法，替代传统混凝土支撑。

传统钢管撑虽然可以回收，施工较为便利，但是其与基坑支挡结构间只能承受压力，整体性较差，抗变形能力差，成为基坑安全的薄弱环节。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种预制空心钢管混凝土支撑构件、内支撑系统及施工方法，能够提高装配式支撑的承载能力、抗变形能力、整体性以及节点刚度，且方便拆卸，便于循环使用、运输和安装。

为实现上述目的，本发明的技术方案为一种预制空心钢管混凝土支撑构件，包括钢管和端头钢结构；所述钢管的两端均焊接有端头钢结构；所述钢管内浇筑有填充砼，所述填充砼内具有沿支撑方向贯穿的中空部；所述填充砼内配置有钢筋骨架和多根波纹管，所述钢筋骨架的两端分别与两端头钢结构连接；各所述波纹管内均张拉有预应力纵筋且灌注有水泥浆，所述预应力纵筋的两端均伸出所述波纹管并分别锚于两端头钢结构内。

进一步地，所述端头钢结构包括封板、外环板和内环板；所述钢管两端的端面均焊接有封板，所述钢管两端的外壁均环向焊接有外环板；各所述封板上背离所述钢管的一面焊接有内环板；位于所述钢管同一端的所述内环板与所述外环板通过加劲肋连接，且所述加劲肋与所述钢管焊接。

更进一步地，所述封板、所述内环板和所述外环板均为环形，且所述封板的内环尺寸和所述内环板的内环尺寸均与所述填充砼的中空部尺寸相同，所述外环板的内环尺寸与所述钢管的外环尺寸相同。

进一步地，所述钢筋骨架包括箍筋和多根普通纵筋；多根普通纵筋均沿支撑方向布置，且所述普通纵筋与所述箍筋连接。

本发明还提供一种内支撑系统，包括围护结构、冠梁、腰梁以及装配式内支撑；所述围护结构的顶部设有冠梁，所述围护结构的内侧设有腰梁，所述腰梁相对的两侧之间以及所述冠梁相对的两侧之间均支撑有所述装配式内支撑；所述装配式内支撑由多个上述的预制空心钢管混凝土支撑构件拼接而成；所述冠梁或所述腰梁内均预埋有预埋件，所述装配式内支撑的两端分别与两侧的预埋件连接。

作为一种实施方式，所述装配式内支撑上至少其中两个相邻的所述预制空心钢管混凝土支撑构件之间设置有拆卸垫片。

作为另一种实施方式，所述装配式内支撑的其中一端通过可伸缩结构与对应的预埋件连接，且所述装配式内支撑连接可伸缩结构的一端与对应的预埋件之间设有千斤顶，所述千斤顶与控制系统电连接。

本发明还提供上述的预制空心钢管混凝土支撑构件的施工方法，包括如下步骤：

S1、在钢结构加工厂将端头钢结构与钢管整体加工制作形成预制组合钢构件；

S2、将预制组合钢构件运至管桩生产工厂，将普通纵筋和箍筋绑扎形成钢筋骨架，再将预制组合钢构件和钢筋骨架组成整体放入预制管桩模具，之后在钢管内相应位置处固定波纹管，然后在钢管内浇筑填充砼并预留中空部；

S3、待混凝土达到设计强度，将浇筑有填充砼的预制构件放置于预应力张拉工作台上，在波纹管中穿入预应力纵筋，之后张拉预应力纵筋，并将预应力纵筋的端部锚固于端头钢结构内，最后向波纹管中灌入水泥浆，使预应力纵筋与预制构件成为整体，完成预制空心钢管混凝土支撑构件的制作。

本发明还提供一种内支撑系统的施工方法，包括如下步骤：

S1、在工厂预制所述预制空心钢管混凝土支撑构件、预埋件和拆卸垫片，并运至施工现场；

S2、将预制空心钢管混凝土支撑构件通过螺杆逐节拼接，同时在至少其中两个相邻的预制空心钢管混凝土支撑构件之间安装拆卸垫片，组装成装配式支撑；并在装配式支撑的两端通过螺杆连接预埋件；

S3、在基坑内的支撑位置埋置支座；

S4、吊装拼装后的装配式支撑，安放在支座上，使装配式支撑两端的预埋件安放于待浇筑冠梁或腰梁内的支撑设计位置；

S5、浇筑冠梁或腰梁，使预埋件埋置于其中；

S6、施工完毕后，首先拧开中间安装有拆卸垫片的两个预制空心钢管混凝土支撑构件上的螺杆，拆除拆卸垫片；

S7、逐节段拧开螺杆并回收预制空心钢管混凝土支撑构件。

本发明还提供另一种内支撑系统的施工方法，包括如下步骤：

S1、在工厂预制所述预制空心钢管混凝土支撑构件、预埋件、第一伸缩接头和第二伸缩接头，并运至施工现场；

S2、将预制空心钢管混凝土支撑构件通过螺栓逐节拼接，组装成装配式支撑；并将可伸缩结构的第一伸缩接头通过螺杆与装配式支撑一端的预制空心钢管混凝土支撑构件连接；

S3、将预埋件安放于待浇筑冠梁或腰梁内的支撑设计位置，然后浇筑冠梁或腰梁，使预埋件埋置于其中；

S4、待冠梁或腰梁达到设计强度后，将可伸缩结构的第二伸缩接头与其中一侧的预埋件固定；

S5、在基坑内的支撑位置埋置支座；

S6、吊装拼装后的装配式支撑，安放在支座上，使第一伸缩接头的U形钢板卡在第二伸缩接头的U形钢板中，将装配式支撑另一端的预制空心钢管混凝土支撑构件与另外一侧的预埋件固定；

S7、在U形钢板内放置千斤顶，通过控制系统施加压力至设计值，使千斤顶的两端分别顶紧在第一伸缩接头的实心钢板和第二伸缩接头的实心钢板上；

S8、在第一伸缩接头的U形钢板和第二伸缩接头的U形钢板侧壁上的长圆螺栓孔中插入螺栓，并拧紧，完成端部节点的安装；

S9、施工完毕后，放松千斤顶，拧开螺栓，拆除伸缩接头和螺杆，回收预制空心钢管混凝土支撑构件。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明提供的预制空心钢管混凝土支撑构件为钢管内填混凝土的空心构件，不仅轻质高强，便于运输和安装，而且钢管可以保护内部填充砼不受破坏，利于实现预制构件多次循环使用；

(2)本发明的预制空心钢管混凝土支撑构件的钢管的两端采用端头钢结构，便于两个预制支撑构件之间的刚性连接，增加接头处承载能力，内部的空心填充砼内配置有钢筋骨架和预应力纵筋与端头钢结构连接，促使端头钢结构和钢管混凝土融为一体，同时钢管的套箍作用可显著提升内填混凝土的承载能力，使得预制空心钢管混凝土支撑构件的承载能力更高、抗变形能力更强，确保基坑工程安全；

(3)本发明的预制空心钢管混凝土支撑构件之间以及预制空心钢管混凝土支撑构件与冠梁或腰梁之间均采用刚性连接，实现节点与构件等强，保证基坑的整体性和安全性；且预制支撑构件之间、预制支撑构件与预埋件之间均采用螺杆连接，安拆方便，以便于预制支撑构件的循环使用；

(4)本发明通过在装配式支撑中的至少某两个相邻的预制空心钢管混凝土支撑构件之间设置拆卸垫片，以便于在拆卸时可以先拆除拆卸垫片，消除预制支撑构件间的轴力，降低预制支撑构件拆卸的难度，提高装配式支撑的拆卸效率；

(5)本发明的装配式支撑的一端与冠梁或腰梁内的预埋件采用可伸缩结构连接，通过可伸缩结构可以调节端部接头长度，从而调整施工误差；同时设置千斤顶，在装配式支撑使用过程中，出现应力松弛现象就及时进行应力补偿，出现应力过大则及时预警，防止基坑局部失稳，引起整个基坑的破坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的其中一种内支撑系统的平面图；

图2为本发明实施例提供的另外一种内支撑系统的平面图；

图3为本发明实施例提供的预制空心钢管混凝土支撑构件的纵断面图(未张拉预应力纵筋)；

图4为本发明实施例提供的预制空心钢管混凝土支撑构件的纵断面图(张拉有预应力纵筋)；

图5为本发明实施例提供的钢管为圆形时预制空心钢管混凝土支撑构件的横断面图；

图6为本发明实施例提供的钢管为方形时预制空心钢管混凝土支撑构件的横断面图；

图7为本发明实施例提供的预制空心钢管混凝土支撑构件的连接节点的纵断面图(不带拆卸垫片)；

图8为本发明实施例提供的预制空心钢管混凝土支撑构件的连接节点的纵断面图(带拆卸垫片)；

图9为本发明实施例提供的预制空心钢管混凝土支撑构件的连接节点结构的横断面图；

图10为本发明实施例提供的钢管为圆形时内环板的示意图；

图11为本发明实施例提供的钢管为圆形时外环板的示意图；

图12为本发明实施例提供的加劲肋的示意图；

图13为本发明实施例提供的预制空心钢管混凝土支撑构件直接与冠梁连接的示意图；

图14为本发明实施例提供的预制空心钢管混凝土支撑构件通过可伸缩结构与冠梁连接的示意图；

图15为本发明实施例提供的第一伸缩接头和第二伸缩接头的侧视图；

图16为本发明实施例提供的实心钢板的示意图；

图17为本发明实施例提供的U孔钢板的示意图；

图18为本发明实施例提供的拆卸垫片的示意图；

图19为本发明实施例提供的预埋件的示意图；

图20为本发明实施例提供的支座的剖视图；

图21为本发明实施例提供的支座的俯视图；

图中：1、围护结构；2、冠梁；3、预制空心钢管混凝土支撑构件；4、预埋件；5、第一伸缩接头；6、第二伸缩接头；7、支座；8、外环板；9、加劲肋；10、内环板；11、钢管；12、箍筋；13、预应力纵筋；14、普通纵筋；15、封板；16、填充砼；17、螺杆；18、螺帽；19、螺杆孔；20、实心钢板；21、U孔钢板；22、U形钢板；23、长圆螺栓孔；24、螺栓；25、千斤顶；26、导线；27、控制系统；28、泄水孔；29、凹钢块；30、钢腿；31、砼底座；32、加劲板；33、预埋钢板；34、预埋螺杆；35、拆卸垫片；36、波纹管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图3-图6所示，本实施例提供一种预制空心钢管混凝土支撑构件3，包括钢管11和端头钢结构；所述钢管11的两端均焊接有端头钢结构；所述钢管11内浇筑有填充砼16，所述填充砼16内具有沿支撑方向贯穿的中空部；所述填充砼16内配置有钢筋骨架和多根波纹管36，所述钢筋骨架的两端分别与两端头钢结构连接；各所述波纹管36内均张拉有预应力纵筋13且灌注有水泥浆，所述预应力纵筋13的两端均伸出所述波纹管36并分别锚于两端头钢结构内。本实施例的预制空心钢管混凝土支撑构件3为钢管11内填混凝土的空心构件，不仅能够充分发挥钢管11和混凝土两种材料的优势，性价比高，相对于纯钢支撑，具有显著的经济效益，相比于混凝土支撑，刚度更高，同时，轻质高强，便于循环使用、运输和安装，且钢管11为预制支撑的外表皮，可保护内部填充砼16不受破坏，实现预制构件多次循环使用；此外，钢管11的两端采用端头钢结构，便于两个预制支撑构件之间的刚性连接，增加接头处承载能力，内部的空心填充砼16内配置有钢筋骨架和多根预应力纵筋13，预应力纵筋13可以使预制空心钢管混凝土支撑构件3成型后混凝土一直保持受压状态，具有更高的强度，防止运输、使用中发生混凝土开裂，钢筋骨架可以解决空心混凝土支撑受弯问题，增加支撑强度，钢筋骨架和预应力纵筋13均与端头钢结构连接，促使端头钢结构和钢管混凝土融为一体，同时钢管11的套箍作用可显著提升内填混凝土的承载能力，使得空心钢管混凝土支撑的承载能力(强度)高，抗变形能力(刚度)强，能够达到甚至超过常规混凝土支撑的安全度要求，确保基坑工程安全。

本实施例中，钢管11的截面可以采用圆形，也可以采用方形、多边形等，可以采用高强钢材，也可以采用合金钢等材料，满足受力，易于焊接即可；填充砼16的截面与钢管11截面形状相匹配，可采用高强混凝土、轻质混凝土或泡沫混凝土等其他材料，强度需满足设计要求，填充砼16内部中空，其可以通过离心工艺或其他工艺成型，填充砼16厚度约为100mm-200mm之间，在满足支撑刚度条件下宜取小值，以减轻预制构件自重，填充砼16的中空部可以不加任何内壁，也可以采用有内壁形式的，内壁材料可以为钢管、PVC等。

进一步地，所述端头钢结构包括封板15、外环板8和内环板10；所述钢管11两端的端面均焊接有封板15，所述钢管11两端的外壁均环向焊接有外环板8；各所述封板15上背离所述钢管11的一面焊接有内环板10；位于所述钢管11同一端的所述内环板10与所述外环板8通过加劲肋9连接，且所述加劲肋9与所述钢管11焊接。如图3-图4所示，本实施例中钢管11端部的内环板10、加劲肋9和外环板8构成靴梁节点，增加接头刚度，其中，外环板8环向焊接于钢管11，外环板8的内侧与加劲肋9焊接，内环板10的内侧分别与加劲肋9、钢管11和封板15焊接，加劲肋9的三侧分别与外环板8、内环板10和钢管11焊接，保证接头处连接节点的刚度；封板15、内环板10、外环板8、加劲肋9可以与钢管11预制为整体，也可以分体预制后焊接为一体。

更进一步地，所述封板15、所述内环板10和所述外环板8均为环形，且所述封板15的内环尺寸和所述内环板10的内环尺寸均与所述填充砼16的中空部尺寸相同，所述外环板8的内环尺寸与所述钢管11的外环尺寸相同。本实施例中封板15、内环板10和外环板8的形状和尺寸均与钢管11的形状和尺寸相匹配；当钢管11为圆形时，封板15、内环板10和外环板8均为圆环形钢板，如图5和图9-图11所示，其中，外环板8的内径与钢管11的外径相同，内环板10的内径和封板15的内径均与填充砼16的中空部内径相同，封板15的外径可以与钢管11的外径相同，内环板10的外径可以与外环板8的外径相同；当钢管11为方形时，如图6所示，封板15、内环板10和外环板8均为方环形钢板，封板15、内环板10和外环板8的内环尺寸和/或外环尺寸也随之调整，在此不再详述。

更进一步地，所述加劲肋9为去角矩形钢板，所述加劲肋9上与所述钢管11连接的侧边的两个边角均为倒角。如图3-图4和图12所示，本实施例通过将加劲肋9与钢管11连接的侧边的两个边角去角形成倒角结构，有效减小焊接过程中的应力集中；其中，加劲肋9的背离钢管11的侧边可与外环板8的外侧边齐平。

进一步地，所述钢筋骨架包括箍筋12和多根普通纵筋14；多根普通纵筋14均沿支撑方向布置，且所述普通纵筋14与所述箍筋12连接。本实施例中的箍筋12可以采用多根环向箍筋沿支撑方向间隔布置或者采用螺旋箍筋沿支撑方向布置，如图4-图6所示，多根普通纵筋14和多根预应力纵筋13交叉间隔布置于箍筋12内侧，提高混凝土结构的强度，且多根普通纵筋14的端部可以通过穿孔塞焊与钢管11端部的封板15焊接，多根预应力纵筋13的端部在张拉之后锚固于的端部封板15和内环板10内，将混凝土与钢结构融为一体，提高预制构件的整体性，且预应力纵筋13承载能力高，可以有效提高构件的承载能力，同时对构件混凝土施加预应力，可有效提高构件的抗裂能力和抗冲击能力，提高构件碰撞时的抗损坏能力，普通纵筋14延性好，可有效提高构件的延性，提高构件在复杂应力作用下的延性，解决装配式支撑的受弯问题，普通纵筋14可以解决装配式支撑的受弯问题，增加混凝土预制支撑的延性，箍筋12可以对填充砼16起到套箍作用，增加支撑强度。本实施例中普通纵筋14和预应力纵筋13的直径和布置根数可根据实际情况确定，可布置于填充砼16的中部。

进一步地，所述外环板8上沿环向间隔设置有多个螺杆孔19，所述内环板10位于所述钢管11外侧的部分上沿环向间隔设置有多个螺杆孔19，所述外环板8上的螺杆孔19与所述内环板10上的螺杆孔19一一对应。当两个所述预制空心钢管混凝土支撑构件3拼接时，两个所述预制空心钢管混凝土支撑构件3上的多个螺杆孔19分别对齐，然后在位于同一直线上的螺杆孔19中安装螺杆17并通过螺帽18固定，实现预制构件之间的连接。加劲肋9布置于内外环板的螺杆孔对之间，加劲肋9与螺杆孔19的数量可以保持一致，两个所述预制空心钢管混凝土支撑构件3拼接时，多个加劲肋9与多个螺杆孔19中安装的多个螺杆17可以相间布置，如图9所示，提高连接节点的强度与刚度；加劲肋9的厚度根据受力确定，预留富余度。

实施例二

如图1和图2所示，本实施例提供一种内支撑系统，包括围护结构1、冠梁2、腰梁以及装配式内支撑；所述围护结构1的顶部设有冠梁2，所述围护结构1的内侧设有腰梁，所述腰梁相对的两侧之间以及所述冠梁2相对的两侧之间均支撑有所述装配式内支撑；所述装配式内支撑由多个上述的预制空心钢管混凝土支撑构件3拼接而成；所述冠梁2或所述腰梁内均预埋有预埋件4，所述装配式内支撑的两端分别与两侧的预埋件4连接。本实施例的装配式内支撑的多个预制空心钢管混凝土支撑构件3的中空部连通，使得装配式支撑的承载能力更高、抗变形能力更强。本实施例的附图以冠梁2为例进行说明，腰梁的情形参照冠梁2。

本实施例中，预制空心钢管混凝土支撑构件3可以根据需要设计几种长度适宜的固定模数节段，不宜过长，长度过长不宜吊装施工，长度过短导致接头过多，连接困难；作为一种实施方式，预制空心钢管混凝土支撑构件3可以设计4m、5m、6m等规格的标准模数以及2m的端部节段模数，根据实际基坑需要，选择长度规格完全相同、不完全相同或者完全不同的预制空心钢管混凝土支撑构件3进行组装，满足不同宽度、不同长度基坑支撑的需要，具有普遍适用性。

进一步地，两个预制空心钢管混凝土支撑构件3进行拼接时，通过两个预制空心钢管混凝土支撑构件3的内环板10上的多个螺杆孔19分别对齐，然后采用多根螺杆17分别依次穿过其中一个预制空心钢管混凝土支撑构件3的外环板8上相对应的螺杆孔19和内环板10上相对应的螺杆孔19、另一个预制空心钢管混凝土支撑构件3的内环板10上相对应的螺杆孔19和外环板8上相对应的螺杆孔19后通过螺帽18固定，实现预制构件之间的连接。如图7所示，本实施例的预制空心钢管混凝土支撑构件3端部采用靴梁节点，且通过多根螺杆17连接，确保中间节点的刚性连接，实现节点与构件等强，确保装配式支撑达到现浇混凝土支撑相同或相似的整体性、刚度和承载能力，确保基坑安全，且安装和拆卸便利，便于工厂化制作和大面积的推广应用；且由于外部钢管11护壁的作用，支撑不易受到损坏，接头又是采用螺杆17连接，拆除螺杆17即可实现预制空心钢管混凝土支撑构件3的回收，多次循环利用，降低成本。

作为一种实施方式，所述装配式内支撑上至少其中两个相邻的所述预制空心钢管混凝土支撑构件3之间设置有拆卸垫片35。如图1和图8所示，本实施例的装配式内支撑中至少设有一个拆卸垫片35，通过在其中两个预制空心钢管混凝土支撑构件3之间放置拆卸垫片35，以便于在拆卸时可以先拆除拆卸垫片35，消除预制空心钢管混凝土支撑构件3间的轴力，其余预制构件便可以轻松拆除，有效解决数米长装配式支撑拆卸困难的问题，提高装配式支撑的拆卸效率。

其中，拆卸垫片35可以为厚度3-10cm的实心钢环，也可以为多段拼接成的实心钢环，例如两个半圆钢环或者多个扇形钢环，多段钢环间不连接；拆卸垫片35表面需光滑，尺寸与内环板10相同，外缘均匀布置多个螺杆孔19，如图18所示，且拆卸垫片35上的螺杆孔19与预制空心钢管混凝土支撑构件3的内环板10及外环板8上的螺杆孔19均一一对应，多根螺杆17对应贯穿拆卸垫片35上的多个螺杆孔19。安装时，先在拆卸垫片35的两侧面涂抹一层润滑剂，以降低拆卸难度，然后将拆卸垫片35置于两个所述预制空心钢管混凝土支撑构件3之间，将螺杆17依次穿过其中一个预制空心钢管混凝土支撑构件3端部的外环板8和内环板10、拆卸垫片35、另一个预制空心钢管混凝土支撑构件3端部的内环板10和外环板8并通过螺帽18固定；拆除时，先拆除螺杆17和螺帽18，然后拆除拆卸垫片35，消除预制构件间的轴力，再逐节拆除预制构件。

作为另一种实施方式，所述装配式内支撑的其中一端通过可伸缩结构与对应的预埋件4连接，且所述装配式内支撑连接可伸缩结构的一端与对应的预埋件4之间设有千斤顶25，所述千斤顶25与控制系统27电连接。如图2所示，本实施例通过可伸缩结构可以调节端部接头长度，从而调整施工误差；同时设置千斤顶25，千斤顶25为智能千斤顶，具有足够的顶进力，同时能够感知自身应力并通过导线26传输至控制系统27，控制系统27根据应力做出相应反应，来调节其顶力和伸长量，形成智能应力补偿装置，其能根据需要施工预应力，满足预应力损失以及支撑松弛需要重复加载的需求，在装配式支撑使用过程中，出现应力松弛现象就及时进行应力补偿，出现应力过大则及时预警，防止基坑局部失稳，引起整个基坑的破坏；千斤顶25的尺寸不宜过大，避免影响可伸缩结构的连接。

如图14-图17所示，上述的可伸缩结构包括第一伸缩接头5和第二伸缩接头6，所述第一伸缩接头5和所述第二伸缩接头6分别与所述预制空心钢管混凝土支撑构件3和所述预埋件4连接且结构相同，均包括实心钢板20、U孔钢板21、U形钢板22和加劲板32；所述U形钢板22的一端贯穿所述U孔钢板21上的U形孔并与所述实心钢板20焊接，另一端的两侧壁上设有多列长圆螺栓孔23；所述实心钢板20与所述U孔钢板21通过加劲板32连接，所述U形钢板22的侧壁与所述U孔钢板21焊接；所述第一伸缩接头5的U形钢板22卡在所述第二伸缩接头6的U形钢板22中，且所述第一伸缩接头5上的长圆螺栓孔23与所述第二伸缩接头6上的长圆螺栓孔23通过螺栓24连接；所述千斤顶25的前端和后端分别顶在所述第一伸缩接头5的实心钢板20和所述第二伸缩接头6的实心钢板20上。本实施例的U形钢板22上设置多列长圆螺栓孔23，且长圆螺栓孔23沿支撑方向布置，第一伸缩接头5上的长圆螺栓孔23与第二伸缩接头6上的长圆螺栓孔23通过螺栓24连接，装配式支撑的端部与冠梁2或腰梁节点采用这种可变位长圆螺栓孔23钢箱插槽节点，既能满足边节点的刚性连接、等强连接的需要，保证工程安全和端部节点可拆卸性，便于预制构件循环利用，同时又能根据需要调整长圆螺栓孔23的相对位置来改变接头的长度，从而调整施工误差。

优化地，U形钢板的底板上预留泄水孔28，以防止千斤顶25所在的U形空间内雨水积攒破坏千斤顶25；同时泄水孔28尺寸不宜过大，防止对接头处钢板造成削弱。

本实施例中第一伸缩接头5的U形钢板22的尺寸小于第二伸缩接头6的U形钢板22的尺寸，以便于第一伸缩接头5的U形钢板22可以恰好卡在第二伸缩接头6的U形钢板22中形成U形槽，但是第一伸缩接头5的U形钢板22上的长圆螺栓孔23和第二伸缩接头6的U形钢板22上的长圆螺栓孔23需在同一高度，间距也相同；此外，U孔钢板21上的U形孔与U形钢板22的尺相匹配，U形钢板22穿过U孔钢板21上的U形孔并与U孔钢板21焊接，同时采用沿U形钢板22外壁间隔布置的多个加劲板32连接实心钢板20和U孔钢板21，并将加劲板32的内侧与U形钢板22焊接，提高连接节点处的刚度，保证边节点和装配式支撑达到和现浇混凝土支撑相同或相似的整体性、刚度和承载能力，确保基坑安全。本实施例的本实施例的加劲板32与加劲肋9的结构相同，尺寸可以略大于加劲肋9。

更进一步地，所述预埋件4包括两块预埋钢板33和多根预埋螺杆34；多根预埋螺杆34的一端分别依次穿过两块预埋钢板33，另一端伸出所述冠梁2或所述腰梁并分别依次穿过所述第二伸缩接头6的实心钢板20上的多个螺杆孔19和U孔钢板21上的多个螺杆孔19后通过螺帽18固定或者分别依次穿过所述装配式支撑端部的内环板10上的多个螺杆孔19和外环板8上的多个螺杆孔19后通过螺帽18固定。如图13、图14和图19所示，本实施例的两块预埋钢板33相对布置且埋于冠梁2或腰梁内，起到锚固作用；两块预埋钢板33上设有多个螺杆孔19，且与内环板10、外环板8、实心钢板20和U孔钢板21上的多个螺杆孔19一一对应，多根预埋螺杆34的一端对应穿过两块预埋钢板33上对应的螺杆孔19并与预埋钢板33焊接，另一端伸出冠梁2或腰梁外；基坑其中一侧的预埋件4的多根预埋螺杆34伸出冠梁2或腰梁并对应穿过第二伸缩接头6的实心钢板20上的多个螺杆孔19和U孔钢板21上的多个螺杆孔19后通过螺帽18固定，基坑另一侧的预埋件4的多根预埋螺杆34伸出冠梁2或腰梁并对应穿过装配式支撑端部的预制空心钢管混凝土支撑构件3上的内环板10的多个螺杆孔19和外环板8上的多个螺杆孔19后通过螺帽18固定。

本实施例中，所有钢结构如钢管11、内环板10、外环板8、实心钢板20、U形钢板22、U孔钢板21等直接与外界接触部分均需预先涂抹防锈材料，防止钢结构表面生锈破坏，导致强度降低；螺帽18宜为两个叠加，防止松脱，螺帽18下根据需要可设垫板，螺栓24采用高强螺栓。

实施例三

本实施例提供一种实施例一提供的预制空心钢管混凝土支撑构件3的施工方法，包括如下步骤：

S1、在钢结构加工厂将端头钢结构与钢管11整体加工制作形成预制组合钢构件，如图3所示；

S2、将预制组合钢构件运至预制管桩生产工厂，将普通纵筋14和箍筋12绑扎形成钢筋骨架，再将预制组合钢构件和钢筋骨架组成整体放入预制管桩模具，之后在钢管11内相应位置处固定波纹管36、预留冒浆管和注浆管，然后在钢管11内浇筑填充砼16并预留中空部；

S3、待混凝土达到设计强度，将浇筑有填充砼16的预制构件放置于预应力张拉工作台上，在波纹管36中穿入预应力纵筋13，之后张拉预应力纵筋13，并将预应力纵筋13的端部锚固于端头钢结构内，最后通过注浆管向波纹管36中灌入水泥浆，直至预留冒浆管中有浆液冒出为止，使预应力纵筋13与预制构件成为整体，完成预制空心钢管混凝土支撑构件3的制作。

本实施例中可以采用离心工艺在钢管11内浇筑填充砼16，能够自动形成内部空心，且可以将钢管11作为离心工艺的外模板，无需拆除，同时，在工厂离心工艺实现施工和蒸气养护，方便实现高强混凝土，制备的预制空心钢管混凝土支撑构件3的承载能力和抗变形能力更高、耐久性更好；也可采用其他工艺完成。生产工艺上，组合钢构件由钢结构加工厂预制，混凝土的浇筑采用预制管桩生产线，使得钢结构加工与混凝土的浇筑工作分开，这样可充分发挥钢结构加工厂和预制管桩生产工厂的优势，避免在预制混凝土工厂的现场焊接作业，确保产品质量。

实施例四

如图1所示，本实施例提供一种实施例二提供的安装有拆卸垫片35的内支撑系统的施工方法，包括如下步骤：

S1、在工厂预制所述预制空心钢管混凝土支撑构件3、预埋件4和拆卸垫片35，并运至施工现场；其中所述预制空心钢管混凝土支撑构件3可以采用实施例三提供的施工方法制作；

S2、根据基坑宽度，将预制空心钢管混凝土支撑构件3通过螺杆17逐节拼接，同时在至少其中两个相邻的预制空心钢管混凝土支撑构件3之间安装拆卸垫片35，组装成长度与基坑宽度匹配的装配式支撑；并在装配式支撑的两端通过螺杆17连接预埋件4；

将两个预制空心钢管混凝土支撑构件3进行拼接时，先将两个预制构件端部的内环板10对齐，再将螺杆17依次穿过其中一个预制空心钢管混凝土支撑构件3端部的外环板8和内环板10、另一个预制空心钢管混凝土支撑构件3端部的内环板10和外环板8并通过螺帽18固定，实现两个预制空心钢管混凝土支撑构件3的拼接；而中间安装有拆卸垫片35的两个预制空心钢管混凝土支撑构件3的拼装时先在拆卸垫片35的两侧面涂抹一层润滑剂，然后将拆卸垫片35置于两个预制空心钢管混凝土支撑构件3之间，将螺杆17依次穿过其中一个预制空心钢管混凝土支撑构件3端部的外环板8和内环板10、拆卸垫片35、另一个预制空心钢管混凝土支撑构件3端部的内环板10和外环板8上的螺杆孔19并通过螺帽18固定；

S3、在基坑内的支撑位置埋置支座7；

埋置支座7的具体埋置方法为：先施工砼底座31，并在砼底座31上埋设钢腿30，然后上表面具有凹槽的凹钢块29焊接于钢腿30上。如图20-图21所示，凹钢块29上表面具有向下凹陷的凹槽，且该凹槽与预制空心钢管混凝土支撑构件3的钢管11的外形相匹配，以便于装配式支撑的安放，起到临时托起的作用；本实施例的支座7也可以采用其他结构形式，可以对装配式支撑起到临时支托作用即可；支座7的各构件在能够承受预制支撑自重情况下，尺寸尽量取小，以减轻自重；

S4、吊装拼装后的装配式支撑，安放在支座7上，使装配式支撑两端的预埋件4安放于待浇筑冠梁2或腰梁内的支撑设计位置；

S5、浇筑冠梁2或腰梁，使预埋件4埋置于其中；

S6、施工完毕后，首先拧开中间安装有拆卸垫片35的两个预制空心钢管混凝土支撑构件3上的螺杆17，拆除拆卸垫片35，消除预制构件间的轴力；

S7、逐节段拧开螺杆17并回收预制空心钢管混凝土支撑构件3。

本实施例先将装配式支撑两端的预埋件4置于待浇筑冠梁2或腰梁的位置处，然后浇筑冠梁2或腰梁，同时将装配式支撑两端的预埋件4浇筑于其中，提高装配式支撑的两端与冠梁2或腰梁的节点处的强度，保证基坑工程的安全稳定；同时通过在至少其中两个相邻的预制空心钢管混凝土支撑构件3之间安装拆卸垫片35，作用在于拆卸装配式支撑时为第一突破点，拆卸垫片35尺寸较小且涂抹润滑剂，拆卸难度要小得多，一旦拆除拆卸垫片35，整个装配式支撑的轴力便消失，可以轻松逐一拆除预制支撑构件，降低预制混凝土支撑构件拆卸的难度，提高装配式支撑的拆卸效率。

实施例五

如图2所示，本实施例提供一种实施例二提供的带有可伸缩结构的内支撑系统的施工方法，包括如下步骤：

S1、在工厂预制所述预制空心钢管混凝土支撑构件3、预埋件4、第一伸缩接头5和第二伸缩接头6，并运至施工现场；其中所述预制空心钢管混凝土支撑构件3可以采用实施例三提供的施工方法制作；

S2、根据基坑宽度，将预制空心钢管混凝土支撑构件3通过螺栓24逐节拼接，组装成长度与基坑宽度匹配的装配式支撑；并将可伸缩结构的第一伸缩接头5通过螺杆17和螺帽18与装配式支撑一端的预制空心钢管混凝土支撑构件3连接；

将预制支撑构件进行逐节拼接时可以采用实施例四中将两个预制空心钢管混凝土支撑构件3进行拼接的方法，在此不再详述，在此不再详述；

S3、将预埋件4安放于待浇筑冠梁2或腰梁内的支撑设计位置，然后浇筑冠梁2或腰梁，使预埋件4埋置于其中；

S4、待冠梁2或腰梁达到设计强度后，将可伸缩结构的第二伸缩接头6通过螺帽18固定于其中一侧的预埋件4伸出的预埋螺杆34上；

S5、在基坑内的支撑位置埋置支座7；埋置支座7的具体埋置方法可以采用实施例四中的方法，在此不再详述；

S6、吊装拼装后的装配式支撑，安放在支座7上，使第一伸缩接头5的U形钢板22卡在第二伸缩接头6的U形钢板22中，将装配式支撑另一端的预制空心钢管混凝土支撑构件3通过螺帽18与另一侧的预埋件4伸出的预埋螺杆34固定；

S7、在U形钢板22内放置千斤顶25，通过控制系统27施加压力至设计值，使千斤顶25的两端分别顶紧在第一伸缩接头5的实心钢板20和第二伸缩接头6的实心钢板20上；

S8、在第一伸缩接头5的U形钢板22和第二伸缩接头6的U形钢板22侧壁上的长圆螺栓孔23中插入螺栓24，并拧紧，完成端部节点的安装；

S9、施工完毕后，放松千斤顶25，拧开螺栓24和螺帽18，拆除伸缩接头和螺杆17，回收预制空心钢管混凝土支撑构件3。

本实施例的第一伸缩接头5与第二伸缩接头6通过螺栓24连接，第一伸缩接头5与装配式支撑其中一端的预制空心钢管混凝土支撑构件3通过螺杆17连接，第二伸缩接头6与预埋件4通过预埋螺杆34和螺帽18连接，装配式支撑另一端的预制空心钢管混凝土支撑构件3与预埋件4通过预埋螺杆34和螺帽18连接，容易实现拆卸，因此，在基坑工程施工完毕后，放松千斤顶25，先将连接第一伸缩接头5与第二伸缩接头6的螺栓24拆卸后即可放松压力，然后将螺杆17和螺帽18拆除，逐一拆卸预制空心钢管混凝土支撑构件3，并回收预制空心钢管混凝土支撑构件3，降低成本。

本发明的实施例四和实施例五中的装配式支撑均可以与冠梁2或腰梁实现刚性连接，实现在超深基坑中，装配式支撑可替代多道传统混凝土支撑，提高装配率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。