CN105714854A - 既有建筑新增地下室土体结构和施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种既有建筑新增地下室土体结构和施工方法，解决了现有的地下室开挖直接针对底层以下的土体，容易因土体内的含水造成土体坍塌的缺陷，包括水平穿设于土体内的顶管，顶管连接多根与顶管连通的冷冻管，冷冻管避开建筑的桩基，冷冻管与顶管形成栅格状冷冻管网，冷冻管将自身所在的上下左右的土体冻结形成刚性冷冻土体。顶管与冷冻管组成形成一个布置在既有建筑底层以下土体内的冷冻管网，通入冷冻介质后，顶管与冷冻管散发的低温将土体冻结形成刚性结构，防止土体开挖时因土体内的水份而使得土体松动，确保开挖时土体不会坍塌。
Description
技术领域
本发明属于建筑施工领域，尤其是一种既有建筑新增地下室土体结构和施工方法。
背景技术
由于技术的限制，现在的一些既有建筑层数较低，底层没有地下室，空间利用较低。随着社会的发展，尤其是住在老建筑的居民，希望能有地下室，特别是对于地下停车场的需求。
随着技术的发展，提出了既有建筑地下增层技术，需要开挖既有建筑的底层以下的土体形成地下室空间。
但是底层以下位置存在地下水，同时也是地下管网的布置区。现有的地下室开挖多采用降低地下水位并设置排水系统进行地下水排除。如果排水过程中稍有不慎，排水不及时，容易造成土体坍塌，增加开挖支护量，延长工期。
中国专利局于2015年6月10日公开了一份CN104695446A号文献，名称为地下室支护施工方法，在开挖地下室阶段前需先施工工程桩和立柱，再浇筑纵横主梁作为内支撑，地下室土方开挖、基础底板浇筑后再施工楼板结构；水平结构体系采取井字梁楼板体系；施工步骤包括：(1)施工钻孔灌注桩作为围护支撑桩；(2)施工止水帷幕；(3)施工工程桩作为立柱基础，然后施工型钢立柱；(4)开挖表层土至井字梁底标高，施工地下室顶板纵横主梁；(5)挖土至一层地下室井字梁底标高，施工一层地下室纵横主梁和地下室楼板；(6)挖土至地下室底板，施工地下室底板、地下室混凝土外墙；(7)浇筑一层地下室出土孔部位混凝土楼板；(8)浇筑地下室顶板。该施工方法施工止水帷幕后对土体开挖，开挖的对象为底层的土体，虽然有止水帷幕，但无法保证开挖位置的土体不含水，也就容易造成开挖位置的土体自身发生坍塌，影响开挖进度。
发明内容
本发明的目的是提供一种既有建筑新增地下室土体结构和施工方法，利用冻结的方式将底层以下的土体冻结，冻结后形成刚性结构，防止相互流动，便于开挖，开挖中保证土体结构。
本发明解决了现有的地下室开挖直接针对底层以下的土体，容易因土体内的含水造成土体坍塌的缺陷，提供一种既有建筑新增地下室土体结构和施工方法，将底层以下的土体冻结形成刚性结构，防止因土体内的水份而使得土体松动，确保开挖时土体不会坍塌。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种既有建筑新增地下室土体结构，形成于既有建筑底层地面以下部位，包括水平穿设于土体内的顶管，顶管连接多根与顶管连通的冷冻管，冷冻管避开建筑的桩基，冷冻管与顶管形成栅格状冷冻管网，冷冻管将自身所在的上下左右的土体冻结形成刚性冷冻土体。顶管与冷冻管组成形成一个布置在既有建筑底层以下土体内的冷冻管网，通入冷冻介质后，顶管与冷冻管散发的低温将土体冻结形成刚性结构，防止土体开挖时因土体内的水份而使得土体松动，确保开挖时土体不会坍塌。
作为优选，冷冻管的直径小于顶管的直径，顶管的内部为中空结构，冷冻管的内部与顶管内部相连通。
作为优选，既有建筑底层墙体周边建立刚性围护，刚性围护贴着墙体外侧面，刚性围护沿着墙体布置一周。刚性围护可以隔绝低温对刚性围护外侧的土体的影响，同时刚性围护的建立也能给予土体冻结体积增大所需的变形空间，同时也给予一个保护。
作为优选，刚性围护合适的位置建立有沉井，顶管从沉井水平向着底层以下土体内部设置。
作为优选，顶管的管径大于等于2米，顶管壁上开设有冷冻管孔，冷冻管的端部固定于冷冻管孔周边。
作为优选，顶管和冷冻管均为能传递低温的管材。
作为优选，顶管为多根，且按照竖向分布，每一根顶管上均连接有冷冻管，所有的冷冻管和顶管形成上下层布置。冷冻管网为上下层结构，主要是考虑到开挖土体的深度要求，
一种既有建筑新增地下室土体施工方法，包括如下步骤：（1）针对建筑物做刚性围护；
（2）在围护的外侧向下建沉井，沉井避开既有建筑的桩基；
（3）在沉井内向着土体内部建立横向水平的顶管；
（4）清除顶管内的土，在顶管壁上钻若干冷冻管孔，并在冷冻管孔的位置垂直顶管的方向水平建冷冻管；
（5）从沉井向着顶管内部置冷冻介质，冷冻介质填充所有的冷冻管，并冻结既有建筑底层以下的土体。
作为优选，沉井的深度为5-8米，顶管的轴线处于地面3米以下的位置，顶管的内径大于等于2米，冷冻管的管径大于等于0.8米，冷冻管的水平间距控制在2米。
作为优选，冷冻管远离顶管的一端相互连通，所有冷冻管和顶管形成一个连通的回路。
本发明的有益效果是：顶管与冷冻管组成形成一个布置在既有建筑底层以下土体内的冷冻管网，通入冷冻介质后，顶管与冷冻管散发的低温将土体冻结形成刚性结构，防止土体开挖时因土体内的水份而使得土体松动，确保开挖时土体不会坍塌。
附图说明
图1是本发明一种结构示意图；
图2是本发明一种刚性围护建立俯视图；
图3是本发明一种沉井建立俯视图；
图4是本发明一种俯视图；
图中：1、既有建筑，2、刚性围护，3、沉井，4、顶管，5、桩基，6、冷冻管，7、土体。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：一种既有建筑新增地下室土体结构（参见图1图4），形成于既有建筑1底层地面以下部位，既有建筑底层墙体周边建立刚性围护2，刚性围护贴着墙体外侧面，刚性围护沿着墙体布置一周。刚性围护合适的位置建立有沉井3，沉井的深度在8米，从沉井水平向着底层以下土体内部建立空心的顶管4，顶管避开既有建筑的桩基5，顶管的内径为2米，顶管从沉井一直延伸到相对的刚性围护处。顶管内壁两侧沿着顶管轴线开设有冷冻管孔，冷冻管孔的位置垂直冷冻管轴线布置冷冻管6，冷冻管的内径为0.8米，冷冻管之间的间距为2米，冷冻管避开桩基。每一冷冻管的外端连接有回管，所有回管连接成一个回路。顶管和冷冻管均为能传递低温的管材，冷冻管与顶管形成栅格状冷冻管网，从顶管的端部向着里边充冷冻介质对整个土体7进行降温冷冻，直到土体冷冻成一个刚性结构，冷冻的温度为0℃。
一种既有建筑新增地下室土体施工方法，包括如下步骤：（1）针对建筑物做刚性围护（参见图2）；
（2）在围护的外侧向下建沉井，沉井的深度为8米，沉井避开既有建筑的桩基（参见图3）；
（3）在沉井内向着土体内部建立横向水平的顶管，顶管的深度处于3米，顶管的内径为2米；
（4）清除顶管内的土，在顶管壁上钻若干冷冻管孔，并在冷冻管孔的位置垂直顶管的方向水平建冷冻管，冷冻管的管径为0.8米，冷冻管之间的水平间距为2米，冷冻管避开桩基；
（5）从沉井向着顶管内部置冷冻介质，冷冻介质填充所有的冷冻管，并冻结既有建筑底层以下的土体。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (10)
1.一种既有建筑新增地下室土体结构，形成于既有建筑底层地面以下部位，其特征在于包括水平穿设于土体内的顶管，顶管连接多根与顶管连通的冷冻管，冷冻管避开建筑的桩基，冷冻管与顶管形成栅格状冷冻管网，冷冻管将自身所在的上下左右的土体冻结形成刚性冷冻土体。
2.根据权利要求1所述的既有建筑新增地下室土体结构，其特征在于冷冻管的直径小于顶管的直径，顶管的内部为中空结构，冷冻管的内部与顶管内部相连通。
3.根据权利要求1或2所述的既有建筑新增地下室土体结构，其特征在于既有建筑底层墙体周边建立刚性围护，刚性围护贴着墙体外侧面，刚性围护沿着墙体布置一周。
4.根据权利要求3所述的既有建筑新增地下室土体结构，其特征在于刚性围护合适的位置建立有沉井，顶管从沉井水平向着底层以下土体内部设置。
5.根据权利要求1或2所述的既有建筑新增地下室土体结构，其特征在于顶管的管径大于等于2米，顶管壁上开设有冷冻管孔，冷冻管的端部固定于冷冻管孔周边。
6.根据权利要求1或2所述的既有建筑新增地下室土体结构，其特征在于顶管和冷冻管均为能传递低温的管材。
7.根据权利要求1或2所述的既有建筑新增地下室土体结构，其特征在于顶管为多根，且按照竖向分布，每一根顶管上均连接有冷冻管，所有的冷冻管和顶管形成上下层布置。
8.一种既有建筑新增地下室土体施工方法，其特征在于包括如下步骤：（1）针对建筑物做刚性围护；
（2）在围护的外侧向下建沉井，沉井避开既有建筑的桩基；
（3）在沉井内向着土体内部建立横向水平的顶管；
（4）清除顶管内的土，在顶管壁上钻若干冷冻管孔，并在冷冻管孔的位置垂直顶管的方向水平建冷冻管；
（5）从沉井向着顶管内部置冷冻介质，冷冻介质填充所有的冷冻管，并冻结既有建筑底层以下的土体。
9.根据权利要求8所述的既有建筑新增地下室土体施工方法，其特征在于沉井的深度为5-8米，顶管的轴线处于地面3米以下的位置，顶管的内径大于等于2米，冷冻管的管径大于等于0.8米，冷冻管的水平间距控制在2米。
10.根据权利要求8所述的既有建筑新增地下室土体施工方法，其特征在于冷冻管远离顶管的一端相互连通，所有冷冻管和顶管形成一个连通的回路。
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