本发明公开了一种用于地下室增层的装置及方法，所述用于地下室增层的装置包括若干个静压桩及固定在所述静压桩上的竖向支撑和横向支撑；所述竖向支撑包括拉结梁、钢临时支撑和千斤顶，所述拉结梁的两端分别固定在相邻的静压桩上，所述钢临时支撑包括竖向钢管和斜撑，所述竖向钢管固定连接于静压桩的端部，所述斜撑的一端连接于静压桩的端部，另一端连接于竖向钢管的端部，所述千斤顶固定于竖向钢管的端部；所述横向支撑包括钢箍环和侧向支撑，所述钢箍环套接于原混凝土柱上，所述侧向支撑的一端与钢箍环固定，另一端固定连接于静压桩上。本发明不会对原有结构产生破坏，新钢筋混凝土柱与原混凝土柱能够有效配合，能够保证工程质量。
1.一种用于地下室增层的装置，其特征在于，包括若干个静压桩及固定在所述静压桩上的竖向支撑和横向支撑；所述竖向支撑包括拉结梁、钢临时支撑和千斤顶，所述拉结梁的两端分别固定在相邻的静压桩上，所述钢临时支撑包括竖向钢管和斜撑，所述竖向钢管固定连接于静压桩的端部，所述斜撑的一端连接于静压桩的端部，另一端连接于竖向钢管的端部，所述千斤顶固定于竖向钢管的端部；所述横向支撑包括钢箍环和侧向支撑，所述钢箍环套接于原混凝土柱上，所述侧向支撑的一端与钢箍环固定，另一端固定连接于静压桩上。
2.根据权利要求1所述的用于地下室增层的装置，其特征在于，所述竖向钢管与静压桩之间，以及竖向钢管与千斤顶之间通过钢帽固定连接，所述钢帽包括顶板、与所述顶板一体成型或焊接的空心钢筒，及沿空心钢筒周向设置的加劲肋，所述加劲肋和顶板上开有通孔。
3.根据权利要求2所述的用于地下室增层的装置，其特征在于，还包括钢管混凝土柱，所述钢管混凝土柱设置于原混凝土柱的下方。
4.根据权利要求3所述的用于地下室增层的装置，其特征在于，以重量份数计，所述钢管混凝土柱中的混凝土包括如下组分：水泥380-420，中砂500-700，玻璃纤维15-25，水180-
200，粗骨料800-1000，粉煤灰20-40，减水增效剂3-5。
5.根据权利要求4所述的用于地下室增层的装置，其特征在于，所述减水增效剂的结构式为：式中，a∶b∶c＝1∶1.2∶1，n为45～50，m为45～50，d为50～80。
6.一种用于地下室增层的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1.1、在原混凝土柱的四周基础板上开四个孔，压入静压桩；压桩完成后，根据施工要求将露出在基础板以上的静压桩切割为相同高度；
在切割、打磨后的桩头上套上钢帽，在原混凝土柱的顶部搭设钢环箍，利用扣件将侧向支撑与钢环箍连接，侧向支撑下部利用螺栓连接在钢帽的加劲肋上；将拉结梁连接在桩头的钢帽上，利用拉结梁将原混凝土柱旁的四个静压桩串联拉结，保证其侧向稳定性；将竖向钢管插入钢帽，并在竖向钢管顶端套上钢帽，连接拉结梁和斜撑，形成稳定的竖向支撑体系后，将液压千斤顶通过螺栓固定在竖向钢管顶部的钢帽上；
千斤顶额定输出的最大荷载应不低于原混凝土柱设计承载力的50％，相同柱周围的四个千斤顶进行同步加压，加压至柱顶端位移达到施工设计值，该施工设计值应大于原混凝土柱开裂变形的50％但小于开裂变形的75％；
步骤1.4、在施工设计中，应计算楼面板的局部承压能力和抗冲剪能力，如本层顶部的楼面板不满足要求，则应在相邻的几层连续布置支撑，各层分担的荷载按楼面板厚度比例分配；
用切割机在距原混凝土柱边缘100mm环绕柱切穿原基础板，形成一轮廓，利用机械破碎砸除轮廓外的原基础板；
利用挖掘机械挖除设计体积的土方，整平底部场地后，人工敲掉原混凝土柱上残余的基础板；在开挖过程中不断调整千斤顶油压，保证原混凝土柱顶部高程不变和结构的安全稳定；
在整平的场地上进行新的基础板施工，并预留与钢管混凝土柱连接的柱脚基础；
步骤2.4、自下而上在原混凝土柱下方套上钢管，钢管截面略大于原混凝土柱，满足混凝土浇筑和承载力需要，并且钢管延伸至原混凝土柱计算反弯点处；连接钢管和底部柱脚后，浇筑混凝土并进行养护；
步骤2.5、拆除施工体系：在混凝土强度达到设计要求后，分级卸载液压千斤顶油压后拆除千斤顶；然后先拆除竖向支撑体系，后拆除横向支撑体系；最后贴合新浇筑的基础板顶面割断静压桩。
用于地下室增层的装置及方法
技术领域
[0001] 本发明属于建功施工装置和方法，尤其是一种用于地下室增层的装置及方法。
背景技术
[0002] 随着经济的发展，原有的一些建筑的地下空间不能满足业主的功能需求，如地下停车场面积不足、需要地下仓储空间等，为解决这一问题，需要对建筑的地下空间进行增层。锚杆静压桩-托换柱是目前常用的地下室增层施工方法，但是这一施工方法存在以下问题：
[0003] 1、进行托换柱下方土体开挖过程中，如果保留的基础板面积偏小则会在混凝土板上产生冲剪破坏。
[0004] 2、托换柱与原混凝土柱的钢筋不能贯通。
[0005] 3、托换柱混凝土是否浇筑到与保留基础板接触无法直接判断，浇筑质量难以保证。
[0006] 以上问题的根源在于施工中原混凝土柱底部基础板不能完全砸掉，保留的基础板阻碍了下部施工的进行。本发明采用液压技术和钢管混凝土技术来解决以上技术问题。
发明内容
[0007] 本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种用于地下室增层的装置及方法。
[0008] 本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于地下室增层的装置，包括若干个静压桩及固定在所述静压桩上的竖向支撑和横向支撑；所述竖向支撑包括拉结梁、钢临时支撑和千斤顶，所述拉结梁的两端分别固定在相邻的静压桩上，所述钢临时支撑包括竖向钢管和斜撑，所述竖向钢管固定连接于静压桩的端部，所述斜撑的一端连接于静压桩的端部，另一端连接于竖向钢管的端部，所述千斤顶固定于竖向钢管的端部；所述横向支撑包括钢箍环和侧向支撑，所述钢箍环套接于原混凝土柱上，所述侧向支撑的一端与钢箍环固定，另一端固定连接于静压桩上。
[0009] 优选的，所述竖向钢管与静压桩之间，以及竖向钢管与千斤顶之间通过钢帽固定连接，所述钢帽包括顶板、与所述顶板一体成型或焊接的空心钢筒，及沿空心钢筒周向设置的加劲肋，所述加劲肋和顶板上开有通孔。
[0010] 优选的，还包括钢管混凝土柱，所述钢管混凝土柱设置于原混凝土柱的下方。
[0011] 优选的，以重量份数计，所述钢管混凝土柱中的混凝土包括如下组分：水泥380-420，中砂500-700，玻璃纤维15-25，水180-200，粗骨料800-1000，粉煤灰20-40，减水增效剂
3-5。
[0012] 优选的，所述减水增效剂的结构式为：
[0013]
[0014] 式中，a：b：c＝1:1.2:1，n为45～50，m为45～50，d为50～80。
[0015] 一种用于地下室增层的方法，包括如下步骤：压入静压桩；搭设竖向支撑体系和横向支撑体系；千斤顶加油压；砸除原基础板；开挖；浇筑新基础板；浇筑钢管混凝土柱及养护；拆除施工体系。
[0016] 优选的，所述方法进一步为：
[0017] 步骤1、支撑换托
[0018] 步骤1.1、在原混凝土柱的四周基础板上开四个孔，压入静压桩；压桩完成后，根据施工要求将露出在基础板以上的静压桩切割为相同高度；
[0019] 步骤1.2、搭设竖向支撑体系和横向支撑体系
[0020] 在切割、打磨后的桩头上套上钢帽，在原混凝土柱的顶部搭设钢环箍，利用扣件将侧向支撑与钢环箍连接，侧向支撑下部利用螺栓连接在钢帽的加劲肋上；将拉结梁连接在桩头的钢帽上，利用拉结梁将原混凝土柱旁的四个静压桩串联拉结，保证其侧向稳定性；将竖向钢管插入钢帽，并在竖向钢管顶端套上钢帽，连接拉结梁和斜撑，形成稳定的竖向支撑体系后，将液压千斤顶通过螺栓固定在竖向钢管顶部的钢帽上；
[0021] 步骤1.3、千斤顶加油压
[0022] 千斤顶额定输出的最大荷载应不低于原混凝土柱设计承载力的50％，相同柱周围的四个千斤顶进行同步加压，加压至柱顶端位移达到施工设计值，该施工设计值应大于原混凝土柱开裂变形的50％但小于开裂变形的75％；
[0023] 步骤1.4、在施工设计中，应计算楼面板的局部承压能力和抗冲剪能力，如本层顶部的楼面板不满足要求，则应在相邻的几层连续布置支撑，各层分担的荷载按楼面板厚度比例分配；
[0024] 步骤2、拓层
[0025] 步骤2.1、砸除原基础板
[0026] 用切割机在距原混凝土柱边缘100mm环绕柱切穿原基础板，形成一轮廓，利用机械破碎砸除轮廓外的原基础板；
[0027] 步骤2.2、开挖：
[0028] 利用挖掘机械挖除设计体积的土方，正品底部场地后，人工敲掉原混凝土柱上残余的基础板；在开挖过程中不断调整千斤顶油压，保证原混凝土柱顶部高程不变和结构的安全稳定；
[0029] 步骤2.3、浇筑新基础板：
[0030] 在整平的场地上进行新的基础板施工，并预留与钢管混凝土柱连接的柱脚基础；
[0031] 步骤2.4、自下而上在原混凝土柱下方套上钢管，钢管截面略大于原混凝土柱，满足混凝土浇筑和承载力需要，并且钢管延伸至原混凝土柱计算反弯点处；连接钢管和底部柱脚后，浇筑混凝土并进行养护；
[0032] 步骤2.5、拆除施工体系：在混凝土强度达到设计要求后，分级卸载液压千斤顶油压后拆除千斤顶；然后先拆除竖向支撑体系，后拆除水平支撑体系；最后贴合新浇筑的基础板顶面割断静压桩。
[0033] 实施本发明具有以下技术效果：本发明不会对原有结构产生破坏，新钢筋混凝土柱与原混凝土柱能够有效配合，施工方便且能够保证工程质量。
附图说明
[0034] 图1为竖向支撑体系立面示意图。
[0035] 图2为横向支撑体系立面示意图。
[0036] 图3为托换施工构件示意图。
[0037] 图4为竖向支撑体系连接示意图。
[0038] 图5为钢帽构造示意图。
[0039] 图6为液压千斤顶与竖向钢管连接示意图。
[0040] 图7为静压桩和竖向钢管连接示意图。
[0041] 图8为多层临时支撑布置示意图。
具体实施方式
[0042] 如图1至图4所示，本发明的地下室增层装置主要由竖向支撑体系、横向支撑体系、静压桩和钢管混凝土柱组成。
[0043] 其中，竖向支撑体系包含：钢临时支撑207、液压千斤顶209和拉结梁203。钢临时支撑体系由竖向钢管202和斜撑204组成。临时钢支撑通过钢帽211与静压桩201、液压千斤顶209、拉结梁203连接。钢帽由顶板211a、加劲肋211c和空心钢筒211b组成。空心钢筒可以套在静压桩或竖向钢管端部，顶板和加劲肋上开有螺栓孔211d，用来固定液压千斤顶。将两个钢帽的顶板贴紧，通过螺栓连接为一体，即可用来连接静压桩和竖向钢管。横向支撑体系和竖向支撑体系的其它钢构件通过螺栓连接在钢帽的加劲肋上。
[0044] 横向支撑体系包含：钢环箍206和侧向支撑205。钢环箍为脚手架钢管利用扣件围城的矩形箍，在原混凝土柱顶部将柱箍紧，与侧向支撑通过脚手架扣件连接。侧向支撑底端连接在静压桩端头的钢帽上，将建筑在施工过程中受到的水平扰动传递给静压桩，保证建筑在增层过程中的水平稳定。钢管混凝土柱208为后浇托换柱，截面略大于原混凝土柱，并且钢管延伸至原混凝土柱计算反弯点处，来保证结果层间刚度的连续性。
[0045] 本发明的方法主要包括如下步骤：压入静压桩；搭设竖向支撑体系和横向支撑体系；千斤顶加油压。拓层过程包括以下步骤：砸除原基础板；开挖；浇筑新基础板；浇筑钢管混凝土柱及养护；拆除施工体系。
[0046] 在进一步的实施例中，各步骤具体为：
[0047] 步骤一、支撑托换
[0048] (1)根据设计和施工要求，在原混凝土柱101的四周基础板上开四个孔，压入静压桩。压桩完成后，根据施工要求将露出在基础板以上的静压桩切割为相同高度。
[0049] (2)搭设竖向支撑体系和横向支撑体系：在切割、打磨后的桩头上套上钢帽。在原混凝土柱的顶部搭设钢环箍，利用扣件将侧向支撑与钢环箍连接，侧向支撑下部利用螺栓连接在钢帽的加劲肋上。将桩头的钢帽连接为附图7的方式，将拉结梁连接在桩头的钢帽上，利用拉结梁将原混凝土柱旁的四个静压桩串联拉结，保证其侧向稳定性。将竖向钢管插入钢帽，并在竖向钢管顶端套上钢帽，连接拉结梁和斜撑，形成稳定的竖向支撑体系后，将液压千斤顶通过螺栓固定在竖向钢管顶部的钢帽上。
[0050] (3)千斤顶加油压：选用的每个千斤顶额定输出的最大荷载应不低于原混凝土柱设计承载力的50％，在有呀加载中，相同柱周围的四个千斤顶进行同步加压，加压至柱顶端位移达到施工设计值Δ，施工设计值Δ应大于原混凝土柱开裂变形的50％但小于开裂变形的75％。
[0051] (4)在施工设计中，应计算楼面板102的局部承压能力和抗冲剪能力，如本层顶部的楼面板不满足要求，则应在相邻的几层连续布置支撑，各层分担的荷载按楼面板厚度比例分配。
[0052] 步骤二、拓层：
[0053] (1)砸除原基础板：用切割机在距原混凝土柱边缘100mm环绕柱切穿原基础板，形成一轮廓。利用机械破碎砸除轮廓外的原基础板。
[0054] (2)开挖：利用挖掘机械挖除设计体积的土方，正品底部场地后，人工敲掉原混凝土柱上残余的基础板。在开挖过程中不断调整千斤顶油压，保证原混凝土柱顶部高程不变和结构的安全稳定。
[0055] (3)浇筑新基础板210：在整平的场地上进行新的基础板施工，并预留与钢管混凝土柱连接的柱脚基础。
[0056] (4)自下而上在原混凝土柱下方套上钢管，钢管截面略大于原混凝土柱，满足混凝土浇筑和承载力需要，并且钢管延伸至原混凝土柱计算反弯点处。连接钢管和底部柱脚后，浇筑混凝土并进行养护。
[0057] (5)拆除施工体系：在混凝土强度达到设计要求后，分级卸载液压千斤顶油压后拆除千斤顶。然后先拆除竖向支撑体系，后拆除水平支撑体系。最后贴合新浇筑的基础板顶面割断静压桩。
[0058] 在进一步的实施例中，对钢管混凝土中的混凝土进行优化设计。以重量份数计，混凝土包括如下组分：水泥380-420，中砂500-700，玻璃纤维15-25，水180-200，粗骨料800-1000，粉煤灰20-40，减水增效剂3-5。
[0059] 其中，所述减水增效剂的结构式为：
[0060]
[0061] 式中，a：b：c＝1:1.2:1，n为45～50，m为45～50，d为50～80。
[0062] 实验1-8
[0063] 例1 例2 例3 例4 例5 例6 例7 例8
水泥 400 380 420 390 410 425 375 395
中砂 580 620 560 660 500 700 540 710
玻璃纤维 20 18 22 25 15 13 28 24
水 195 190 200 180 185 205 175 180
粗骨料 920 880 960 840 1000 800 780 1020
粉煤灰 30 22 24 26 32 38 40 20
减水增效剂 4.2 4.6 3.6 3.2 2.8 4.4 4.8 5.0
3d强度 150 160 140 145 150 170 160 140
28d强度 165 165 155 160 175 180 160 165
冻融200次 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格
耐久性 通过 通过 通过 通过 通过 通过 通过 通过
[0064] 注：对照组为采用普通减水剂的混凝土，其3d强度为130Mpa，28d强度为135Mpa。
[0065] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
