CN105804085B - 多单元井筒式地下立体车库分区施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了多单元井筒式地下立体车库分区施工方法，包括以下步骤：(1)、首先将钢板桩和型钢立柱下沉到设计深度，将待开挖基坑分割为两排、N列小的待开挖子基坑，4≤N≤16；每个待开挖子基坑对应一个单元的井筒式地下立体车库；(2)、基坑开挖：基坑的开挖从基坑两端的第一列和第N列待开挖子基坑开始，随后开挖第二列和第N‑1列待开挖子基坑，再开挖第第三列和第N‑2列待开挖子基坑，依此顺序逐步向中间靠拢，最后完成所有的子基坑开挖。本发明中具有较高的施工效率和较低的施工费用。

Description

多单元井筒式地下立体车库分区施工方法

技术领域

本发明涉及多单元井筒式地下立体车库分区施工方法，属于地下建筑物的施工领域。

背景技术

随着城市的发展，人们对地下空间的开发越来越大，类似于地下车库的地下建筑物也越来越多，为减少施工时对周围建筑的影响以及提高建造速度，提高建造效率，工程技术人员开发了众多的地下建筑物的施工技术，在地下车库的建造领域内，也同样开发了较多的新技术，为地下建筑物包括地下车库的建造做出了巨大的贡献。

其中专利号为201320765468.0的实用新型专利，公开了一种深基坑分区同步开挖的围护结构，包括由地下连续墙围成的基坑开挖区和基坑底板，其特点是基坑开挖区由分隔墙分割成若干个设有水平支撑结构的开挖分区，水平支撑结构由设置在钢结构柱上的地面层结构楼板、地下一层结构楼板和地下二层结构楼板构成；钢结构柱设置在灌注桩上。该实用新型的单个分区大，可达10000m²，适用于超大型基坑，不适宜用于复杂条件下的小型基坑；分隔墙仅用于分隔分区，无法结合地下结构使用，投资较大，造成不必要的浪费。

申请号为201510340434.0的专利申请文件，公开了一种大面积深基坑分区顺逆工况下的支撑体系及施工方法，支撑体系为由TRD止水帷幕形成深基坑外侧封闭止水墙；TRD止水帷幕的内侧设置一排围护桩；在深基坑中部设置一道三轴搅拌桩将深基坑分成两个区域，并在三轴搅拌桩一侧设置一排围护桩；深基坑内设若干立柱桩，每个立柱桩上连接一格构柱；在围护桩内设置若干道钢筋混凝土内支撑，各内支撑中间通过对于格构柱承载组成深基坑的内撑形式。该发明一个区域先进行土方开挖和支撑施工，从基础底板开始向上进行结构施工，待施工至第一道支撑拆除之前，进行型钢斜撑梁换撑施工，确保另一个区域的水平应力传递到先施工的这个区域的结构梁板上；另一个区域从上往下进行土方开挖和支撑施工。该发明采用搅拌桩及围护桩将基坑分为两个区域，依次进行分区施工，待后施工区域的地下结构施工完成后，破除分区处的围护桩，该处围护桩只起临时分割分区作用，且斜撑斜向支撑在负一层层板上，由于斜撑偏心作用较大，加之层板较为薄弱，易造成层板结构的破坏，存在一定安全隐患。

在目前，在地下车库的建造中，采用分区施工方法仍存在效率较低，费用较高，安全性偏低等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供多单元井筒式地下立体车库分区施工方法，该分区施工方法在保证安全性的前提下，具有较高的施工效率和较低的施工费用，该分区施工方法所建造的多单元井筒式地下立体车库由若干个单体井筒地下立体车库组合而成，相邻的单体井筒地下立体车库由内部钢板桩墙相隔离；该分区施工方法具体包括以下步骤：

(1)、首先将钢板桩和型钢立柱下沉到设计深度，将待开挖基坑分割为两排、N列小的待开挖子基坑，4≤N≤16；每个待开挖子基坑对应一个单元的井筒式地下立体车库；

钢板桩分为内部钢板桩和外部钢板桩；其中外部钢板桩位于待开挖基坑的边缘，并相互连接形成外部钢板桩墙；内部钢板桩位于待开挖基坑的内部，并相互连接形成内部钢板桩墙，内部钢板桩墙将待开挖基坑分割为小的待开挖子基坑；

型钢立柱与内部钢板桩相互连接，共同形成内部钢板桩墙；

(2)、基坑开挖：基坑的开挖从基坑两端的第一列和第N列待开挖子基坑开始，随后开挖第二列和第N-1列待开挖子基坑，再开挖第三列和第N-2列待开挖子基坑，依此顺序逐步向中间靠拢，最后完成所有的子基坑开挖，基坑开挖也即完成；

子基坑的开挖采用分层开挖方式，并同步安装钢围檩，在钢围檩与钢板桩墙之间填充细石混凝土，所述钢板桩墙包括外部钢板桩墙和内部钢板桩墙。

在本发明中，待开挖基坑被分割为若干小的待开挖子基坑，每个待开挖子基坑对应一个单元的井筒式地下立体车库；外部钢板桩墙同时作为基坑支护和各个单体井筒地下车库的结构永久外墙，内部钢板桩墙同时作为子基坑的支护和各个单体井筒地下车库的结构永久外墙，内、外钢板桩墙均为两墙合一。两墙合一使得地下立体车库的建造费用有效地降低。

本发明中，随钢板桩一起下沉的还有型钢立柱，型钢立柱与内部钢板桩相互连接，共同形成内部钢板桩墙，型钢立柱起到提高内部钢板桩墙强度的作用；当型钢立柱布置在钢板桩墙的交叉连接点上时，还具有方便连接的作用，在型钢立柱上可预先设置一些连接件，用于与钢板桩连接，当然也可不设置任何连接件，而是随子基坑的不断开挖，将钢板桩与型钢立柱采用焊接方式连接起来。

在钢板桩与型钢立柱完成下沉后，开始基坑的开挖，基坑的开挖从两端的第一列和第N列待开挖子基坑开始，逐步向中间靠拢，完成所有的子基坑开挖，这种作业方式在提高作业效率的同时，可提高作业的安全性。先开始开挖的子基坑，其开挖工作也最先完成，由于采用了分层开挖方式，并同步安装了钢围檩，完成开挖的子基坑的支护系统已经完成，并形成稳定的结构。先完成开挖的子基坑的支护系统已可抵抗外部土体的压力，可大大降低相邻的正在开挖的子基坑所受到的土体的压力，提高了相邻的正在开挖的子基坑的施工安全性。

当子基坑的开挖全部完成后，基坑的开挖也就完成了，随着基坑开挖的完成，地下立体车库的外墙也就同时完成，当一个子基坑完成开挖后，即可进行该子基坑的底板浇筑，以及停车板的安装或其它工作；如此可大幅度地节约基坑的开挖时间以及地下立体车库的建造时间。

进一步，基坑与子基坑的水平截面均为矩形，型钢立柱布置在内部钢板桩墙的交叉连接处。

将基坑设计为矩形，可减少基坑土方的开挖量，降低地下立体车库的建造费用，但同时也带来一个问题，就是作为基坑支护的外部钢板桩墙所能承受的外部压力要较圆形或圆弧形钢板桩墙所能承受的压力要低，因此用内部钢板墙将基坑进行分割，形成若干个小的子基坑，在内部钢板桩墙的协同作用下，可有效地提高外部钢板桩墙的承压能力。

在目前，钢板桩的相互连接一般均采用锁口形式，为了使钢板桩墙可进行大角度的偏转，人们研制了专门的钢板桩连接件，以方便钢板桩的相互连接，甚至还研制了专门用于T形连接的钢板桩，但对于十字交叉连接，尚无专门的连接件，本申请中，为使钢板桩墙顺利地进行交叉连接，在钢板桩墙的交叉连接处设置了型钢立柱，型钢立柱的四周均可与钢板桩进行快速且稳定的连接，由此可提高施工的效率。

在钢围檩与钢板桩墙之间填充细石混凝土，可以减少钢板桩的变形度，增强基坑支护的稳定性。

进一步，外部钢板桩的桩底标高低于内部钢板桩的桩底标高。优选地，外部钢板桩的底标高低于内部钢板桩的底标高2-4米；型钢立柱的底面标高低于外部钢板桩的桩底标高。型钢立柱的底面标高低于外部钢板桩的桩底标高5-8米为宜。

使外部钢板桩的桩底标高低于内部钢板桩的桩底标高，是由于外部钢板桩所受的压力大于内部钢板桩所受压力，另一方面，外部钢板桩相互连接后所形成的外部钢板桩墙，还要起到地下隔离墙的作用，因此其需要下沉的更深。而内部钢板桩主要起基坑分割作用，和传递水平方向的压力，沉入地下的深度与这些作用的关系不大；虽然内部钢板桩所连接形成的内部钢板桩墙还起到子基坑外墙的作用，但该作用主要依靠钢板桩自身的强度，与沉入地下的深度关系不大，只要能够到达基坑底面的设计标高以下即可，在地下立体车库完成后，子基坑底板会将钢板桩与型钢立柱结合为一个整体，共同抵抗外部土体的压力。

将型钢立柱的底面标高低于钢板桩的桩底标高，可增加地下立体车库的稳定，增强地下立体车库的抗浮能力。通过相对较深的外部钢板桩结合深度更大的型钢立柱，使整个地下立体车库与地下的土体更加紧密的结合在一起，增强了地下立体车库的抗浮能力。

进一步，同时开挖的两列子基坑中，首先开挖呈对角布置的两个子基坑，然后再开挖另外两个子基坑。

这种开挖方式，主要是考虑到施工的方便性，首先开挖两列子基坑中呈对角布置的两个子基坑，可以最大限度地增加两个施工区域之间的距离，这种施工方式在施工末期的优势会更加明显，由于呈对角布置的两个子基坑同时施工，当子基坑的列数为双数时，最后两列子基坑在开挖时，处于同一排上的两个相邻的子基坑不会同时开挖，内部钢板桩墙的同一部位不会同时受到两侧的施工影响，在降低了施工难度的同时，还提高了施工的安全性。当然，当子基坑的列数为单数时，最后一列的两个子基坑最好不要同步开挖，而是先对其中的一个先开挖，当开挖到一定深度时，再开挖另一个子基坑。

进一步，为加快施工的进度，保证施工的效率，当同时开挖的两个子基坑的挖掘深度达到4-5米的时候，再进行下一批两个子基坑的开挖，如此在保证施工的安全的基础上，可大幅度地提高施工的进度。在子基坑开挖的过程中，应尽可能避免在内部钢板桩墙的同一部位的两侧进行相同进度的施工，由于在进行相同进度的施工时，暴露出来的部分钢板桩具有较大的变形度，不利于围檩的正确安装，可能会造成子基坑的尺寸偏差超出设定的范围，相邻两个子基坑的开挖深度差达到4-5米时，由于子基坑内已完成部分围檩的安装，支护系统已部分完成，可保证内部钢板桩墙的稳定性。

为了方便型钢立柱与钢板桩的连接，在型钢立柱上设置有用于与钢板桩连接的锁合部。优选地，锁合部包括安装段和与安装段相连接的锁口，所述锁口与钢板桩的锁口相适应。

锁合部可以将与施工所用钢板桩型号相同的钢板桩在裁剪后，焊接到型钢立柱上，或者制作专用的锁合部，最佳选择是将锁合部制成安装段和锁口，锁口制成标准配件，安装段根据具体的需要制作，当需要时，将安装段和锁口组成的锁合部安装到型钢立柱上即可。

根据具体的需要，型钢立柱由方管、槽钢、角钢或钢管制作。这些型材均为常规型材，具有标准系列，可制作为标准件，根据基坑的具体情况单独或组合使用。

以上的钢板桩和型钢立柱在下沉到地下前，均需进行防腐处理。

附图说明

图1为采用本发明所建造的地下立体车库的内部停车平面示意图。

图2为图1中A-A向的剖面图，图中仅显示了一层停车平台停放有车辆。

图3为将钢板桩和型钢立柱完成下沉后，将待开挖基坑分割为两列、N排小的待开挖子基坑后的平面图。

图4为对一排一列和二排N列两个子基坑进行开挖的示意图。

图5为在图4施工的基础上，同时对二排一列和一排N列两个子基坑进行开挖的示意图。

图6为在图5施工的基础上，同时对一排二列和二排N-1列两个子基坑进行开挖的示意图。

图7为准备对最后两个呈对角布置的子基坑进行开挖的示意图。

图8为所有子基坑完成开挖后的示意图。

图9和图10为相邻子基坑施工的次序图。

图11为设置有锁合部的型钢立柱的截面示意图。

图12为设置有锁合部的型钢立柱与内部钢板桩墙的连接示意图。

具体实施方式

以下结合具体的多单元井筒式地下立体车库的建造对发明作进一步的描述，请参阅图1和图2，本实施例所要建造的地下立体车库共设置有两列六排12个单体井筒地下立体车库，以地面标高为±0.00米，外部钢板桩的桩底标高-24.00米，内部钢板桩的桩底标高-21.00米，型钢立柱的底面标高-30.00米，单体井筒地下立体车库内侧均安装有钢围檩。

附图中标记10用于表示地面。

需要说明的是，在附图中标记为5的挖掘机仅用于表示该子基坑正处于土方挖掘状态，并不表示必须要用挖掘机进行土方挖掘。

以下为上述地下立体车库采用本发明分区施工方法进行建造的步骤：

(1)、首先将钢板桩和型钢立柱下沉到设计深度，将待开挖基坑分割为两列、六排小的待开挖子基坑；每个待开挖子基坑对应一个单元的井筒式地下立体车库；上述钢板桩包括外部钢板桩和内部钢板桩。

请参阅图3，为描述方便，按次序将子基坑分别称为：1A子基坑101、2A子基坑102、3A子基坑103、4A子基坑104、5A子基坑105和6A子基坑106，和1B子基坑201、2B子基坑202、3B子基坑203、4B子基坑204、5B子基坑205和6B子基坑206。

其中外部钢板桩位于待开挖基坑的边缘，并相互连接形成外部钢板桩墙22；内部钢板桩位于待开挖基坑的内部，并相互连接形成内部钢板桩墙，内部钢板桩墙将待开挖基坑分割为小的待开挖子基坑；为描述方便，将内部钢板桩墙分为沿基坑长度方向布置的纵向钢板桩墙24和沿基坑宽度方向布置的横向钢板桩墙28。为方便描述，将外部钢板桩墙和内部钢板桩墙统称为钢板桩墙。

型钢立柱36与内部钢板桩相互连接共同形成内部钢板桩墙；请同时参阅图3和图12，在本实施例中，型钢立柱36布置在纵向钢板桩墙24与横向钢板桩墙28的交叉连接处。

(2)、基坑开挖：基坑的开挖从基坑两端的第一排和第六排待开挖子基坑开始，逐步向中间靠拢，最后完成所有的子基坑开挖，基坑开挖也即完成；子基坑的开挖采用分层开挖方式，并同步安装钢围檩41，在钢围檩41与钢板桩墙之间填充细石混凝土。

当子基坑的开挖完成后，进行子基坑底板26的浇筑，子基坑底板26将钢板桩和型钢立柱连接为一个整体。

以下具体说明本实施例中基坑开挖的工序。

参阅图4，首先开挖位于基坑对角线上的1A子基坑101和6B子基坑206，当1A子基坑101和6B子基坑206的开挖深度达到基坑设计深度1/3处时，请同时参阅图5，开始同时开挖位于基坑另一对角线上的1B子基坑201和6A子基坑106，1B子基坑201和6A子基坑106分别和1A子基坑101和6B子基坑206相邻。

当1B子基坑201和6A子基坑106的开挖深度达到基坑设计深度1/3处时，请同时参阅图6，开始同时开挖对角相对的2A子基坑102和5B子基坑205，依照上述方法对子基坑进行开挖，请同时参阅图7，直到最后两个对角相对的4A子基坑104和3B子基坑204，当4A子基坑104和3B子基坑204完成开挖后，本实施例中的地下立体车库的基坑就完成开挖。

各个子基坑内的停车系统，可以在所有的子基坑全部完成开挖后再进行安装，也可以在每个子基坑完成后即开始安装。

如前文所述，本实施例中，以地面标高为±0.00米，外部钢板桩的桩底标高-24.00米，内部钢板桩的桩底标高-21.00米，外部钢板桩的桩底标高低于内部钢板桩的桩底标高3米

在本实施例中的地下立体车库的子基坑的开挖过程中，当同时开挖的两个子基坑的挖掘深度达到4-5米的时候，再进行下一批两个子基坑的开挖。以下以1A子基坑101和1B子基坑201为例说明相邻子基坑的开挖进度，请参阅图9和图10，当1A子基坑101开挖到-5米的时候，开始开挖1B子基坑201，图9和图10中的两个子基坑的在开挖过程中的深度差H保持在4-5米，以使基坑的开挖处于安全状态下。

在本实施例中，型钢立柱36采用400×400方管制作，并且型钢立柱36的至少一侧设置有用于与钢板桩连接的锁合部，锁合部包括安装段和与安装段相连接的锁口，所述锁口与钢板桩的锁口相适应。具体地，请参阅图11，型钢立柱36的四个侧面均设置有锁合部，该锁合部由第二连接段53和第二锁口54组成，型钢立柱36与内部钢板桩墙连接后的示意图请参阅图12，图12中，型钢立柱36通过锁合部将纵向钢板桩墙24和横向钢板桩墙28联系起来，并形成稳固的结构。当然，也可将相应的钢板桩进行切割后作为锁合部。

可以理解，锁合部是可以取消的，为保证钢板桩墙与型钢立柱具有稳定的连接，可以随子基坑的开挖将钢板桩墙与型钢立柱焊接在一起。

可以理解，型钢立柱也可以由槽钢、角钢或钢管制作。

Claims (6)

1.多单元井筒式地下立体车库分区施工方法，其特征在于，

所述多单元井筒式地下立体车库由若干个单体井筒地下立体车库组合而成，相邻的单体井筒地下立体车库由钢板桩墙相隔离；所述分区施工方法包括以下步骤：

(1)、首先将钢板桩和型钢立柱下沉到设计深度，将待开挖基坑分割为两排、N列小的待开挖子基坑，4≤N≤16；每个待开挖子基坑对应一个单元的井筒式地下立体车库；

钢板桩分为内部钢板桩和外部钢板桩；其中外部钢板桩位于待开挖基坑的边缘，并相互连接形成外部钢板桩墙；内部钢板桩位于待开挖基坑的内部，并相互连接形成内部钢板桩墙，内部钢板桩墙将待开挖基坑分割为小的待开挖子基坑；

型钢立柱与内部钢板桩相互连接，共同形成内部钢板桩墙；

(2)、基坑开挖：基坑的开挖从基坑两端的第一列和第N列待开挖子基坑开始，随后开挖第二列和第N-1列待开挖子基坑，再开挖第三列和第N-2列待开挖子基坑，依此顺序逐步向中间靠拢，最后完成所有的子基坑开挖，基坑开挖也即完成；

子基坑的开挖采用分层开挖方式，并同步安装钢围檩，在钢围檩与钢板桩墙之间填充细石混凝土，所述钢板桩墙包括外部钢板桩墙和内部钢板桩墙；

所述基坑与子基坑的水平截面均为矩形，型钢立柱布置在内部钢板桩墙的交叉连接处；

所述型钢立柱上设置有用于与钢板桩连接的锁合部；

所述锁合部包括安装段和与安装段相连接的锁口，所述锁口与钢板桩的锁口相适应。

2.根据权利要求1所述的分区施工方法，其特征在于，外部钢板桩的桩底标高低于内部钢板桩的桩底标高；型钢立柱的底面标高低于钢板桩的桩底标高。

3.根据权利要求2所述的分区施工方法，其特征在于，外部钢板桩的底标高低于内部钢板桩的底标高2-4米。

4.根据权利要求1所述的分区施工方法，其特征在于，同时开挖的两列子基坑中，首先开挖呈对角布置的两个子基坑，然后再开挖另外两个子基坑。

5.根据权利要求4所述的分区施工方法，其特征在于，当同时开挖的两个子基坑的挖掘深度达到4-5米的时候，再进行下一批两个子基坑的开挖。

6.根据权利要求1所述的分区施工方法，其特征在于，所述型钢立柱由方管、槽钢、角钢或钢管制作。