CN106545019B - 用于级差式地下结构施工的换撑体系及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于级差式地下结构施工的换撑体系及施工方法，该换撑体系包括设于深浅区交界处的换撑墙、位于浅区靠近所述换撑墙一侧的先浇结构底板和位于深区上方的换撑梁，所述换撑墙的顶端与所述先浇结构底板连接，所述换撑梁的一端连接所述深区外侧的围护墙，另一端连接所述换撑墙的顶端或先浇结构底板。本发明的换撑体系有效利用了先浇结构底板的刚度，施工方便快捷，省却了传统采用临时混凝土支撑的浇筑养护时间，且拆撑简单，传力可靠，保证了基坑水平支护结构的整体性和连续性，有效地控制了基坑变形。

Description

用于级差式地下结构施工的换撑体系及施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种用于级差式地下结构施工的换撑体系及施工方法。

背景技术

换撑技术通常用于支护结构的拆除阶段，常用的换撑包括板式混凝土结构、梁式混凝土结构和工字形钢梁对撑结构。

针对一般顺作基坑而言，换撑通常位于回筑的地下室外墙与围护墙之间，以确保顺作基坑拆撑后水平传力体系的完整性。此类换撑为梁式或板式素混凝土对撑结构，受力明确且永久保留，但跨度及间距较小，模板搭设不便，不适于大跨度大面积的临时换撑施工。

对于设置分期墙并进行分坑开挖的基坑，分期墙拆除前应在其两侧先后施工的分区结构之间设置可靠的水平向换撑，然后依次向下逐层拆除分期墙并增设换撑。此类换撑多为钢梁对撑或板式钢筋混凝土结构。当后施工分区采用顺作工艺时，两侧地下结构均应回筑至地下室顶板方可进行换撑拆墙作业。当后施工分区采用逆作工艺时，换撑施工及分期墙拆除可随后施工分区的结构施工依次进行。该方法施工方便，钢梁可重复使用且能适用不同跨度要求，钢筋混凝土板带施工也比较简便，但会影响两侧永久结构的预留钢筋施工，且后期换撑拆除及节点处理作业量较大。

上述两种换撑技术均需利用已完成的永久结构水平刚度来确保支护结构拆除后水平传力体系的完整性。对于超大型基坑而言，当因不同区域开挖深度因地下结构埋深不同而形成较大的级差时，在设置分期墙进行分坑开挖的情况下可于地下室回筑阶段进行常规换撑，但因多个分坑工期长、分期墙造价大，使得在一些大型基坑工程中，不设置分期墙进行整体一次性顺作开挖的施工方式也越来越多。该方法施工速度快，但需在基坑开挖阶段就进行水平传力体系的转换，此时地下结构尚未回筑，前述两种换撑方法显然已不适合。而传统的施工方法，就是在开挖至较浅区域后，在较深区域再设置一道或多道临时混凝土支撑外加地下连续墙或灌注桩形成相对独立的大刚度围护体系以实现整个基坑水平传力的连续性，施工复杂且临时材料投入较多，也难免对深浅区域交界处附近大面底板的施工带来影响。

发明内容

本发明提供了一种用于级差式地下结构施工的换撑体系及施工方法，以解决现有技术中存在的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种用于级差式地下结构施工的换撑体系，包括设于深浅区交界处的换撑墙、位于浅区靠近所述换撑墙一侧的先浇结构底板和位于深区上方的换撑梁，所述换撑墙的顶端与所述先浇结构底板连接，所述换撑梁的一端连接所述深区外侧的围护墙，另一端连接所述换撑墙的顶端或先浇结构底板。

进一步的，所述换撑墙为灌注桩或地下连续墙。

进一步的，所述换撑墙采用素混凝土或钢筋混凝土浇筑而成。

进一步的，所述换撑墙的顶端与所述浅区的坑底齐平，所述换撑墙的顶端设有连接所述先浇结构底板的预留钢筋。

进一步的，所述换撑墙的顶端与所述先浇结构底板的上表面齐平，所述换撑墙的顶部同先浇结构底板配筋，且设有连接所述先浇结构底板的预留钢筋。

进一步的，所述先浇结构底板的长度大于两倍所述深浅区的级差。

进一步的，所述换撑梁包括相互连接的支撑段和支撑座，所述支撑段远离所述支撑座的一端连接所述围护墙，所述支撑座远离所述支撑段的一端连接所述换撑墙或先浇结构底板。

进一步的，所述换撑墙的顶端或先浇结构底板与所述支撑座对应的一侧设有预埋连接件，所述预埋件由钢板和若干钢筋预埋件焊接而成。

本发明还提供一种用于级差式地下结构施工的换撑体系的施工方法，包括以下步骤:

S1：基坑围护墙施工阶段，在深浅区交界处施工换撑墙并在顶端留设预留钢筋；

S2：基坑大面积开挖至浅区的坑底，浇筑浅区垫层，并在浅区垫层上方浇筑先浇结构底板，将其与换撑墙的顶端通过预留钢筋连接形成一体；

S3：在深区外侧的围护墙和所述换撑墙的顶端或先浇结构底板之间安装换撑梁；

S4：待先浇结构底板养护至设定强度，继续开挖深区至深区的坑底，浇筑深区垫层和深区结构底板，同时浇筑浅区的后浇结构底板；

S5：拆除所述换撑梁，回筑地下室，直至完成整个地下结构施工。

进一步的，所述步骤S5中，回筑地下室具体为：深区和浅区同步施工，所述换撑墙两侧的地下室回筑进程保持一致。

本发明提供的用于级差式地下结构施工的换撑体系及施工方法，相比现有技术具有如下优势：

(1)通过在深浅区交界处设置换撑墙和先浇结构底板，两者形成换撑梁的换撑支点，具有足够的刚度承担由换撑梁传递而来的围护结构水土压力，确保了基坑水平传力体系的可靠性，加快了施工进度；

(2)通过合理的工序搭接，不同挖深区域同步施工，无需设置分期墙即可有效控制基坑变形，极大的节约了成本；

(3)通过换撑墙起到深坑挡土墙的作用，从而减小深区基坑的围护结构材料投入，节约了施工成本；

(4)通过换撑墙可隔断超大基坑坑底下方深层土体的移动，可减小浅区结构底板施工阶段大施工堆载对深区域的不利影响；

(5)换撑梁为工具式钢梁，支撑刚度大且可回收重复利用，避免了后期拆除引起的建筑垃圾，提高了材料利用率。

附图说明

图1是本发明级差式地下结构分区示意图；

图2是本发明用于级差式地下结构施工的换撑体系结构示意图；

图3是本发明浇筑深区垫层和深区结构底板示意图；

图4是本发明地下室回筑示意图；

图5是本发明地下室回筑完成示意图。

图中所示：100、浅区；200、深区；1、换撑墙；11、预留钢筋；2、先浇结构底板；3、换撑梁；4、围护墙；5、浅区垫层；6、深区垫层；7、深区结构底板；8、后浇结构底板；9、临时水平混凝土支撑；10、地下室。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细描述：

如图1-5所示，本发明提供了一种用于级差式地下结构施工的换撑体系，包括设于深浅区100交界处的换撑墙1、位于浅区100靠近所述换撑墙1一侧的先浇结构底板2和位于深区200上方的换撑梁3，所述换撑墙1的顶端与所述先浇结构底板2连接，所述换撑梁1的一端连接所述深区200外侧的围护墙4，另一端连接所述换撑墙1的顶端或先浇结构底板2。具体的，在基坑开挖前首先根据地下室的层数进行分区，如图1所示，相邻两个区域间存在级差，即深区200和浅区100，此处的深区200和浅区100为相对的概念，不存在限定意义。换撑墙1位于深浅区的交界处，用于支撑刚度转换，先浇结构底板2位于浅区100靠近所述换撑墙1的一侧，且与换撑墙1连接成为一体，形成换撑梁3的换撑支点，可有效承担由换撑梁3传递而来的围护结构的水土压力，该换撑体系有效利用了先浇结构底板2的刚度，施工方便快捷，省却了传统采用临时混凝土支撑的浇筑养护时间，且拆撑简单，传力可靠，有效的保证了基坑整水平支护结构的整体性和连续性，控制了基坑变形。

优选的，所述换撑墙1为灌注桩或地下连续墙，所述换撑墙1采用素混凝土或钢筋混凝土浇筑而成，可根据支撑刚度需要进行选择，保证支撑强度。

优选的，所述换撑墙1的顶端与所述浅区100的坑底齐平，所述换撑墙1的顶端设有连接所述先浇结构底板2的预留钢筋11。具体的，换撑墙1的顶端与浅区100的坑底齐平，此时换撑墙1的顶端留有与先浇结构底板2连接的预留钢筋11，在坑底浇筑浅区垫层5后，需凿除换撑墙1顶的浮浆至要求标高并清理出预留钢筋11，以便于与之后浇筑的先浇结构底板2连接成为一体，此时先浇结构底板2位于换撑墙1上方，且先浇结构底板2中设有预埋连接件，用于安装换撑梁3，该预埋连接件由钢板和若干钢筋预埋件焊接而成，本实施例中，钢板的厚度为8mm，钢筋的数量为9根，直径为30mm。

优选的，所述换撑墙1的顶端与所述先浇结构底板2的上表面齐平(图中未示出)，所述换撑墙1的顶部同先浇结构底板2配筋，且设有连接所述先浇结构底板2的预留钢筋11。具体的，此时换撑墙1顶部在先浇结构底板2高度范围内同先浇结构底板2配筋，同时留有与先浇结构底板2连接的预留钢筋11，此时先浇结构底板2位于换撑墙1的一侧，且换撑墙1中设有预埋连接件，用于安装换撑梁3，该预埋连接件由钢板和若干钢筋预埋件焊接而成，本实施例中，钢板的厚度为8mm，钢筋的数量为9根，直径为30mm。

优选的，所述先浇结构底板2的长度大于两倍所述深浅区的级差。

优选的，所述换撑梁3包括相互连接的支撑段和支撑座，所述支撑段远离所述支撑座的一端连接所述围护墙4，所述支撑座远离所述支撑段的一端连接所述换撑墙1或先浇结构底板2，即支撑段的一端连接所述深区200外侧的围护墙4，另一端通过支撑座与换撑墙1或先浇结构底板2固定连接，形成传力体系，支撑段采用钢管或工字钢，根据受力需要选择截面大小。

本发明还提供一种用于级差式地下结构施工的换撑体系的施工方法，包括以下步骤:

S1：基坑围护墙4施工阶段，在深浅区交界处施工换撑墙1并在顶端留设预留钢筋11；具体的，换撑墙1和围护墙4同步施工，如图1所示，换撑墙1的顶端与浅区100坑底齐平或与设定的先浇结构底板2的上表面齐平，且换撑墙1的顶端留有预留钢筋11，用于与先浇结构底板2连接，换撑墙1的底端与围护墙4的底端对应或根据需要设定。

S2：基坑大面积开挖，且在开挖的过程中同步设置临时水平混凝土支撑9，给予围护墙4水平向的支撑，开挖至浅区100的坑底后浇筑浅区垫层5，如图2所示，并在浅区垫层5上方浇筑先浇结构底板2，将其与换撑墙1的顶端通过预留钢筋11连接形成一体，当换撑墙1的顶端与浅区100坑底齐平时，先浇结构底板2位于换撑墙1上方，此时先浇结构底板2位于换撑墙1上方，且先浇结构底板2中设有用于安装换撑梁3的预埋连接件，当换撑墙1的顶端与先浇结构底板2的上表面齐平时，先浇结构底板2位于换撑墙1的一侧，且换撑墙1中设有用于安装换撑梁3的预埋连接件。

S3：在深区200外侧的围护墙4和所述换撑墙1的顶端或先浇结构底板2之间安装换撑梁3，如图2所示，即在深区200外侧的围护墙4和所述换撑墙1或先浇结构底板2的预埋连接件之间安装换撑梁3，形成传力体系。

S4：待先浇结构底板2养护至设定强度，继续开挖深区200至深区200的坑底，浇筑深区垫层6和深区结构底板7，同时浇筑浅区100的后浇结构底板8，如图3所示。

S5：拆除所述换撑梁3，回筑地下室10，同时拆除临时水平混凝土支撑9，直至完成整个地下结构施工，回筑地下室10具体为：深区200和浅区100同步施工，所述换撑墙1两侧的地下室10回筑进程保持一致，如图4-5所示。

综上所述，本发明提供的用于级差式地下结构施工的换撑体系及施工方法，相比现有技术具有如下优势：

(1)通过在深浅区交界处设置换撑墙1，和浅区100对应一侧的先浇结构底板2形成换撑梁3的换撑支点，具有足够的刚度承担由换撑梁3传递而来的围护结构的水土压力，确保了基坑水平传力体系的可靠性，加快了施工进度；

(2)通过合理的工序搭接，不同挖深区域同步施工，无需设置分期墙即可有效控制基坑变形，极大的节约了成本；

(3)通过换撑墙1起到深坑挡土墙的作用，从而减小深区200基坑的围护结构材料投入，节约了施工成本；

(4)通过换撑墙1可隔断超大基坑坑底下方深层土体的移动，可减小浅区100结构底板施工阶段大施工堆载对深区200的不利影响；

(5)换撑梁3为工具式钢梁，支撑刚度大且可回收重复利用，避免了后期拆除引起的建筑垃圾，提高了材料利用率。

虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种用于级差式地下结构施工的换撑体系，其特征在于，包括设于深浅区交界处的换撑墙(1)、位于浅区(100)靠近所述换撑墙(1)一侧的先浇结构底板(2)和位于深区(200)上方的换撑梁(3)，所述换撑墙(1)的顶端与所述先浇结构底板(2)连接，所述换撑梁(3)的一端连接所述深区(200)外侧的围护墙(4)，另一端连接所述换撑墙(1)的顶端或先浇结构底板(2)，所述换撑墙(1)为灌注桩或地下连续墙，所述换撑墙(1)采用素混凝土或钢筋混凝土浇筑而成，所述换撑墙(1)的顶端与所述浅区(100)的坑底齐平或换撑墙(1)的顶端与所述先浇结构底板(2)的上表面齐平，所述换撑墙(1)的顶端与所述浅区(100)的坑底齐平时所述换撑墙(1)的顶端设有连接所述先浇结构底板(2)的预留钢筋(11)；所述换撑墙(1)的顶端与所述先浇结构底板(2)的上表面齐平时所述换撑墙(1)的顶部同先浇结构底板(2)配筋，且设有连接所述先浇结构底板(2)的预留钢筋(11)；所述先浇结构底板(2)的长度大于两倍所述深浅区的级差，所述换撑梁(3)包括相互连接的支撑段和支撑座，所述支撑段远离所述支撑座的一端连接所述围护墙(4)，所述支撑座远离所述支撑段的一端连接所述换撑墙(1)或先浇结构底板(2)，所述换撑墙(1)的顶端或先浇结构底板(2)与所述支撑座对应的一侧设有预埋连接件，所述预埋件由钢板和若干钢筋预埋件焊接而成。

2.一种用于级差式地下结构施工的换撑体系的施工方法，其特征在于，包括以下步骤:

S1：基坑围护墙(4)施工阶段，在深浅区交界处施工换撑墙(1)并在顶端留设预留钢筋(11)；

S2：基坑大面积开挖至浅区(100)的坑底，浇筑浅区垫层(5)，并在浅区垫层(5)上方浇筑先浇结构底板(2)，将其与换撑墙(1)的顶端通过预留钢筋(11)连接形成一体；

S3：在深区(200)外侧的围护墙(4)和所述换撑墙(1)的顶端或先浇结构底板(2)之间安装换撑梁(3)；

S4：待先浇结构底板(2)养护至设定强度，继续开挖深区(200)至深区(200)的坑底，浇筑深区垫层(6)和深区结构底板(7)，同时浇筑浅区(100)的后浇结构底板(8)；

S5：拆除所述换撑梁(3)，回筑地下室(10)，直至完成整个地下结构施工。

3.根据权利要求2所述的用于级差式地下结构施工的换撑体系的施工方法，其特征在于，所述步骤S5中，回筑地下室(10)具体为：深区(200)和浅区(100)同步施工，所述换撑墙(1)两侧的地下室(10)回筑进程保持一致。