CN107012871B - 一种悬挂式围护深大长基坑装配式结构的逆作施工方法 - Google Patents

一种悬挂式围护深大长基坑装配式结构的逆作施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及建筑地下工程领域，具体涉及一种悬挂式围护深大长基坑装配式结构的逆作施工方法，包括：（一）设计计算、（二）基桩工程施工、（三）地下水控制、（四）基坑围护的施工、（五）地下室加固防渗层的构建、（六）逆作施工和（七）楼板结构施工几个步骤。发明所述的一种悬挂式围护深大长基坑装配式结构的逆作施工方法，基坑施工质量容易控制，地下室的防水好并易于监测，品质控制以及检修维护容易。

Description

一种悬挂式围护深大长基坑装配式结构的逆作施工方法
技术领域
本发明涉及建筑地下工程领域，具体涉及一种悬挂式围护深大长基坑装配式结构的逆作施工方法。
背景技术
目前，类似武汉I级阶地二元结构地质特征，上部漫滩相的细粒沉积层，下部为河床相的粗粒沉积层，底层为岩层的地质结构，传统的地下室施工需要将基坑围护墙的设计深度直到岩石层，造成了成本的巨大支出。针对沿江、河、海冲积软土层，地下水位较高的地质结构的地下围护结构的施工，为达到止水的效果，防止周边土层抽水沉降常采用以下方式：1、防渗帷幕施工到岩石层或其他粘土隔水层，根据设计要求在帷幕前设置灌注桩等其他支挡结构；2、防渗与支挡结构为一体的现浇地下连续墙，墙体深度同样达到岩石层或隔水层，同时作为隔水防渗与支挡结构；2、分层土方开挖,逐层施工内部支撑；这样设计的优点是，防渗结构贯穿整个软土层的地下连续墙可以有效隔绝地下水涌入地下室。
但是，这种施工方式存在以下缺点：1、连续墙深度大，施工成本高，在满足坑底抗隆起与稳定性要求基础上，通常地下连续墙一般要超打深度超过2倍～4倍；2、现浇墙体较深，由于垂直度控制较难，成槽深度大浇筑质量难以保证，所以导致相邻幅地下连续墙接头处易形成薄弱部位；引起渗漏水隐患，造成周边地面塌陷并威胁到基坑稳定。3、随地下工程规模增大，基坑施工耗时长，受“时空效应”影响不利于基坑周边环境保护。4、被动区加固面积占比基坑面积比例极低，不能充分发挥被动区土体加固对基坑稳定的贡献。5、近江低阶地基坑侧壁全封闭止水帷幕侧壁水压力大，受阶地二元结构特征地质条件影响，易产生侧壁渗漏或管涌导致周边沉降过大，严重时导致塌陷危及基坑稳定性。6、传统逆作法出土效率较低，极大影响基坑施工效率；而顺作法临时水平支撑的拆撑、换撑及地下室楼板施工时所需模板消耗量，给工程造成巨大人力物力账力的支出。
发明内容
本发明的目的，是为了解决背景技术中的问题，提供一种悬挂式围护深大长基坑装配式结构的逆作施工方法，可以大大提高逆作法施工的出土效率，基坑构件可以实现预制化，其结构可以利用叠合技术、组合技术等手段实现装配式施工，大大缩短基坑施工时间，避免顺作法支撑拆除的人力物力财力的浪费，节约项目成本，可以有效降低因基坑“时空效应”导致的周边环境影响。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种悬挂式围护深大长基坑装配式结构的逆作施工方法，包括以下步骤：
（一）设计计算：根据需要施工的地下室大小，确定基坑大小以及基坑围护深度，根据基坑围护深度和地质条件，确定地下室加固防渗层的厚度；
（二）基桩工程施工：对基坑内采用一柱一桩方式进行施工，所述一柱一桩指的是，基坑内立柱桩与工程桩的结合构件，工程桩为灌注桩，立柱桩为钢管混凝土立柱桩，工程桩设置在立柱桩下方，工程桩底部嵌入隔水层或岩层，立柱桩顶部一次施工到设计标高；施工中保证立柱桩的垂直度，对桩底与桩侧中部进行后注浆工序，以保证立柱桩的承载力并减少沉降；
（三）地下水控制：在完成基坑围护与地下室加固防渗层的构建之前，控制地下水的压力，防止坑底隆起及突涌发生；
（四）基坑围护的施工：开槽并在槽内采用拼接式预制墙板相互拼接的方式形成地下连续墙，拼接完成后进行灌浆加固，以满足基坑受力变形与稳定性要求，拼接式预制墙板的深度大于地下室底板深度；
（五）地下室加固防渗层的构建，采用注浆材料高压灌浆的方式将地下室底部的土质改性，形成一块与基坑围护相连接的防水层，作为地下室加固防渗层；地下室加固防渗层与基坑围护在软土层内形成一个纵向截面为“H”型的结构，即地下室加固防渗层深度大于地下室底板的深度小于基坑围护的深度；
（六）逆作施工：将地下室分为自地面起的B0～Bn+1层，首先开挖第B0层，第B0层开挖完毕后在其内部搭建预制框架梁，然后以同样的方法依次完成B1～Bn层的开挖和预制框架梁的搭建工作，最后进行Bn+1层的开挖，开掘完毕后对地下室底面进行浇筑，形成地下室底板；
（七）楼板结构施工：从地下室Bn层开始逐层向上施工，每层施工时采用预应力混凝土叠合楼板或压型钢板组合楼板与每层相应的预制框架梁进行安装，安装后浇筑混凝土后与预制框架梁形成整体楼盖和楼板，达到设计强度80%之后，向上施工其他楼层。
作为优选，所述拼接式预制墙板的两侧设置有拼装部，所述拼接式预制墙板之间通过拼装部相连接，所述拼装部内设置有灌浆半口，相邻两块所述拼接式预制墙板的灌浆半口在拼接后，形成灌浆腔，所述灌浆腔内设置有钢筋和混凝土。
作为优选，所述拼装部上设置有相互匹配的拼接条和拼接槽，所述拼接式预制墙板的长度方向上设置有开孔，所述开孔内设置有钢筋和混凝土。
作为优选，所述拼接式预制墙板包括平板式墙板和弯折式墙板。
作为优选，所述步骤一中，基坑围护深度的确定需要根据临江、临海等富水工程地质条件下的基坑工程进行水文地质工程地质条件的研究，确定其地下水位与江、海水体的周期涨落关系及各土层渗透性关系，并结合地下结构设计层数及周边环境敏感度综合确定基坑围护的埋置深度。
作为优选，地下室加固防渗层的厚度需要重点根据基坑底板深度位置及以下地层构造的分布特点，弄清隔水层与基坑底板的位置关系，据渗流的水土耦合分析与规范法的稳定性要求，达到基坑底板之下的隔水层厚度与悬挂式围护墙板的埋置深度相互协调，保证基坑的稳定性设计，判断基坑底板是否已经穿过隔水层，最不利的情况是已经穿过隔水层，底板以下深度一定范围内是否还存在隔水层以及其所在位置是否满足设计要求，除基坑底板下存在满足设计要求的隔水层厚度以外，其它情况需对基坑底部设计深度范围内土体进行坑底满堂注浆加固防渗方式处理。
作为优选，所述步骤三中，地下水控制压力方式为，检测施工区域内承压水埋深和水头高度，结合基坑开挖深度，采用降水井与回灌井相结合技术控制地下水，防止坑底隆起及突涌发生，在土方开挖过程中及地下室加固防渗层施工形成强度之前，承压含水层降水井维持压力并保持工作状态。
作为优选，所述步骤四中，先通过铣槽机械在基坑外边线开挖支护墙槽，然后在槽内装配拼接式预制墙板，形成地下连续墙，地下连续墙顶部应设置封闭的钢筋混凝土冠梁；冠梁的高度和宽度由计算确定，且宽度不宜小于地下连续墙的厚度，地下连续墙采用分幅施工，墙顶设置通长的顶圈梁以利于增强地下连续墙的整体性，顶圈梁宜与地下连续墙迎土面平齐，以便保留导墙，对墙顶以上土体起到挡土护坡的作用，避免对周边环境产生不利影响，地下连续墙墙顶嵌入圈梁的深度不宜小于50mm，纵向钢筋锚入圈梁内的长度宜按受拉锚固要求确定。
作为优选，所述步骤五中，注浆材料通过灌浆孔从基坑顶部高压注入到地下室加固防渗层位置，所述述灌浆孔的开孔深度位于地下室底板下方2~4米，灌浆孔内进行压浆后在地下室的底部形成地下室加固防渗层，所述地下室加固防渗层厚度为2~3米。
作为优选，所述步骤五中，在高压灌浆时，在基坑围护外同时灌注防渗延伸层，所述防渗延伸层向基坑外延伸1～2米。
作为优选，所述步骤六中，开挖方式采用抽条跳仓方式开挖土方，具体是分层分区且墙边留土进行反压式开挖。
作为优选，所述步骤六中，预制框架梁包括主梁和次梁，主梁采用交叉结构搭建，主梁交叉的位置设置在立柱桩处，所述主梁和次梁搭接构成楼板叠合区，所述预制框架梁上包括有滑模架通过区，所述步骤七中，采用滑模装置，将预应力混凝土叠合楼板或压型钢板组合楼板安装到所述楼板叠合区内。
作为优选，所述预制框架梁设置有装配预埋件，用以与所述预应力混凝土叠合楼板或压型钢板组合楼板连接。
综上所述，本发明的有益效果：
① 本发明所述的一种悬挂式围护深大长基坑装配式结构的逆作施工方法，大幅节约了建筑用材料，施工周期短。
② 本发明所述的一种悬挂式围护深大长基坑装配式结构的逆作施工方法，基坑施工质量容易控制，地下室的防水好并易于监测，品质控制以及检修维护容易。
③ 本发明所述的一种悬挂式围护深大长基坑装配式结构的逆作施工方法，采用框架式支撑楼板结构，且施工过程中采用大量的预制件拼接，简化了现场施工，提高了施工效率，现场施工环境友好。
④ 本发明所述的一种悬挂式围护深大长基坑装配式结构的逆作施工方法，充分利用基坑“时空效应”原理，综合应用装配式结构、结构组合技术（叠合结构、压型钢板组合）、滑模等技术，并结合地聚合物水泥浆，高性能混凝土新材料的应用，创新施工工艺与施工方法，形成新的逆作地下结构与施工工艺流程，达到变形控制要求的前提下，节约时间成本与资金成本，加快施工速度，达到节能绿色环保的效果。
附图说明
图1是本发明中一柱一桩的示意图；
图2是本发明中地下室加固防渗层的示意图；
图3是本发明中逆作B0层土方开挖的示意图；
图4是本发明中逆作B1层土方开挖的示意图；
图5是本发明中楼板结构施工的示意图；
图6是本发明中地下室施工完毕的示意图；
图7是本发明中拼接式预制墙板的组装示意图；
图8是本发明中预制框架梁的结构示意图；
图9是本发明中实施例2的示意图。
具体实施方式
以下具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
下面结合附图以实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：
根据图1～图6所示，采用悬挂式围护深大长基坑装配式结构的逆作施工方法，进行对地下3层的地下室结构进行施工，包括以下步骤：
一、设计计算：根据需要施工的地下室大小，根据临江、临海等富水工程地质条件下的基坑工程进行水文地质工程地质条件的研究，确定其地下水位与江、海水体的周期涨落关系及各土层渗透性关系，并结合地下结构设计层数及周边环境敏感度综合确定基坑大小以及基坑围护1深度，根据基坑围护1深度和地质条件，确定地下室加固防渗层2的厚度，地下室加固防渗层2的厚度需要重点根据基坑底板深度位置及以下地层构造的分布特点，弄清隔水层与基坑底板的位置关系，据渗流的水土耦合分析与规范法的稳定性要求，达到基坑底板之下的隔水层厚度与悬挂式围护墙板的埋置深度相互协调，保证基坑的稳定性设计，判断基坑底板是否已经穿过隔水层，最不利的情况是已经穿过隔水层，底板以下深度一定范围内是否还存在隔水层以及其所在位置是否满足设计要求，除基坑底板下存在满足设计要求的隔水层厚度以外，其它情况需对基坑底部设计深度范围内土体进行坑底满堂注浆加固防渗方式处理。
二、基桩工程施工：根据图1所示，对基坑内采用一柱一桩方式进行施工，一柱一桩指的是，基坑内立柱桩3与工程桩4的结合构件，工程桩4为灌注桩，立柱桩3为钢管混凝土立柱桩，工程桩4设置在立柱桩3下方，工程桩4底部嵌入隔水层或岩层，立柱桩4顶部一次施工到设计标高；施工中保证立柱桩3的垂直度，对桩底与桩侧中部进行后注浆工序，以保证立柱桩3的承载力并减少沉降；
三、地下水控制：在完成基坑围护1与地下室加固防渗层2的构建之前，控制地下水的压力，检测施工区域内承压水埋深和水头高度，结合基坑开挖深度，采用降水井与回灌井相结合技术控制地下水，防止坑底隆起及突涌发生，在土方开挖过程中及地下室加固防渗层2施工形成强度之前，承压含水层降水井维持压力并保持工作状态,防止坑底隆起及突涌发生；
四、基坑围护1的施工：先通过铣槽机械在基坑外边线开挖支护墙槽，槽内采用拼接式预制墙板100相互拼接的方式形成地下连续墙，拼接完成后进行灌浆加固，以满足基坑受力变形与稳定性要求，拼接式预制墙板100的深度大于地下室底板6深度，地下连续墙顶部应设置封闭的钢筋混凝土冠梁；冠梁的高度和宽度由计算确定，且宽度不宜小于地下连续墙的厚度，地下连续墙采用分幅施工，墙顶设置通长的顶圈梁以利于增强地下连续墙的整体性，顶圈梁宜与地下连续墙迎土面平齐，以便保留导墙，对墙顶以上土体起到挡土护坡的作用，避免对周边环境产生不利影响，地下连续墙墙顶嵌入圈梁的深度不宜小于50mm，纵向钢筋锚入圈梁内的长度宜按受拉锚固要求确定。
根据图7所示，拼接式预制墙板100的两侧设置有拼装部110，拼接式预制墙板100之间通过拼装部110相连接，拼装部110内设置有灌浆半口113，相邻两块拼接式预制墙板100的灌浆半口113在拼接后，形成灌浆腔114，灌浆腔114内设置有钢筋115和混凝土，拼装部110上设置有相互匹配的拼接条111和拼接槽112，拼接式预制墙板100的长度方向上设置有开孔120，开孔120内设置有钢筋115和混凝土，拼接式预制墙板100包括平板式墙板和弯折式墙板，弯折式墙板设置在基坑的拐角处。
五、地下室加固防渗层2的构建，根据图2所示，采用注浆材料高压灌浆的方式将地下室底部的土质改性，形成一块与基坑围护1相连接的防水层，作为地下室加固防渗层2；地下室加固防渗层2与基坑围护1在软土层内形成一个纵向截面为“H”型的结构，即地下室加固防渗层2深度大于地下室底板6的深度小于基坑围护1的深度；注浆材料通过灌浆孔201从基坑顶部高压注入到地下室加固防渗层2位置，述灌浆孔201的开孔深度位于地下室底板下方2~4米，灌浆孔201内进行压浆后在地下室的底部形成地下室加固防渗层2，地下室加固防渗层2厚度为2~3米，并且在高压灌浆时，同时在基坑围护1外灌注防渗延伸层21，防渗延伸层21向基坑外延伸1～2米。
六、逆作施工：开挖方式采用抽条跳仓方式开挖土方，具体是分层分区且墙边留土进行反压式开挖，将3层地下室划分为自地面起的B0～B2层，根据图3所示，首先开挖第B0层，第B0层开挖完毕后在其内部搭建预制框架梁5，根据图8所示，预制框架梁5包括主梁501和次梁502，主梁501采用交叉结构搭建，主梁501交叉的位置设置在立柱桩3处，主梁501和次梁502搭接构成楼板叠合区510，预制框架梁5上包括有滑模架通过区520，根据图4所示，以同样的方法完成B1层的开挖和预制框架梁5的搭建工作，最后进行B2层的开挖，开掘完毕后对地下室底面进行浇筑，形成地下室底板6；
七、楼板结构施工：根据图5所示，从地下室B2层开始逐层向上施工，采用滑模装置9方式，将预应力混凝土叠合楼板7或压型钢板组合楼板8安装到楼板叠合区510内，滑模装置9通过安装在立柱桩3上，通过液压系统控制升降，每层施工时采用预应力混凝土叠合楼板7或压型钢板组合楼板8与每层相应的预制框架梁5进行安装，，预制框架梁5设置有装配预埋件，用以与预应力混凝土叠合楼板7或压型钢板组合楼板8连接，安装后浇筑混凝土后与预制框架梁5形成整体楼盖和楼板，达到设计强度80%之后，重复上述步骤依次向上施工B1楼层，然后再施工B0楼层。
实施例2：
与上述实施例1不同之处在于，根据图9所示，在B0层的预制框架梁5搭建完成后，直接将其浇筑，浇筑时，保留该层预制框架梁5的滑模架通过区520作为土方开挖的排土口，随后依次向下进行B1和B2层的开挖和预制框架梁5搭建，开挖和预制框架梁5搭建完成后，从B2层开始使用滑模装置9向上安装楼板。

Claims (10)

1.一种悬挂式围护深大长基坑装配式结构的逆作施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
一、设计计算：根据需要施工的地下室大小，确定基坑大小以及基坑围护（1）深度，根据基坑围护（1）深度和地质条件，确定地下室加固防渗层（2）的厚度；
二、基桩工程施工：对基坑内采用一柱一桩方式进行施工，所述一柱一桩指的是，基坑内立柱桩（3）与工程桩（4）的结合构件，工程桩（4）设置在立柱桩（3）下方，工程桩（4）底部嵌入隔水层或岩层，立柱桩（4）顶部一次施工到设计标高；施工中保证立柱桩（3）的垂直度，对桩底与桩侧中部进行后注浆工序，以保证立柱桩（3）的承载力并减少沉降；
三、地下水控制：在完成基坑围护（1）与地下室加固防渗层（2）的构建之前，控制地下水的压力，防止坑底隆起及突涌发生；
四、基坑围护（1）的施工：开槽并在槽内采用拼接式预制墙板（100）相互拼接的方式形成地下连续墙，拼接完成后进行灌浆加固，以满足基坑受力变形与稳定性要求，拼接式预制墙板（100）的深度大于地下室底板（6）深度；
五、地下室加固防渗层（2）的构建，采用注浆材料高压灌浆的方式将地下室底部的土质改性，形成一块与基坑围护（1）相连接的防水层，作为地下室加固防渗层（2）；地下室加固防渗层（2）与基坑围护（1）在软土层内形成一个纵向截面为“H”型的结构，即地下室加固防渗层（2）深度大于地下室底板（6）的深度小于基坑围护（1）的深度；
六、逆作施工：将地下室分为自地面起的B0～Bn+1层，首先开挖第B0层，第B0层开挖完毕后在其内部搭建预制框架梁（5），然后以同样的方法依次完成B1～Bn层的开挖和预制框架梁（5）的搭建工作，最后进行Bn+1层的开挖，开掘完毕后对地下室底面进行浇筑，形成地下室底板（6）；
七、楼板结构施工：从地下室Bn层开始逐层向上施工，每层施工时采用预应力混凝土叠合楼板（7）或压型钢板组合楼板（8）与每层相应的预制框架梁（5）进行安装，安装后浇筑混凝土后与预制框架梁（5）形成整体楼盖和楼板，达到设计强度80%之后，向上施工其他楼层。
2.根据权利要求1所述的一种悬挂式围护深大长基坑装配式结构的逆作施工方法，其特征在于，所述拼接式预制墙板（100）的两侧设置有拼装部（110），所述拼接式预制墙板（100）之间通过拼装部（110）相连接，所述拼装部（110）内设置有灌浆半口（113），相邻两块所述拼接式预制墙板（100）的灌浆半口（113）在拼接后，形成灌浆腔（114），所述灌浆腔（114）内设置有钢筋（115）和混凝土。
3.根据权利要求2所述的一种悬挂式围护深大长基坑装配式结构的逆作施工方法，其特征在于，所述拼装部（110）上设置有相互匹配的拼接条（111）和拼接槽（112），所述拼接式预制墙板（100）的长度方向上设置有开孔（120），所述开孔（120）内设置有钢筋（115）和混凝土。
4.根据权利要求1所述的一种悬挂式围护深大长基坑装配式结构的逆作施工方法，其特征在于，所述步骤五中，在高压灌浆时，在基坑围护（1）外同时灌注防渗延伸层（21）。
5.根据权利要求1所述的一种悬挂式围护深大长基坑装配式结构的逆作施工方法，其特征在于，地下室加固防渗层（2）的厚度需要根据基坑底板深度位置及以下地层构造的分布特点，弄清隔水层与基坑底板的位置关系；据渗流的水土耦合分析，达到基坑底板之下的隔水层厚度与悬挂式围护墙板的埋置深度相互协调，保证基坑的稳定性设计；判断基坑底板是否已经穿过隔水层，最不利的情况是已经穿过隔水层；判断底板以下深度一定范围内是否还存在隔水层以及其所在位置是否满足设计要求；除基坑底板下存在满足设计要求的隔水层厚度以外，其它情况需对基坑底部设计深度范围内土体进行坑底满堂注浆加固防渗方式处理。
6.根据权利要求1所述的一种悬挂式围护深大长基坑装配式结构的逆作施工方法，其特征在于，所述步骤三中，控制地下水压力的方式为，检测施工区域内承压水埋深和水头高度，结合基坑开挖深度，采用降水井与回灌井相结合技术控制地下水，防止坑底隆起及突涌发生，在土方开挖过程中及地下室加固防渗层（2）施工形成强度之前，承压含水层降水井维持压力并保持工作状态。
7.根据权利要求1所述的一种悬挂式围护深大长基坑装配式结构的逆作施工方法，其特征在于，所述步骤四中，先通过铣槽机械在基坑外边线开挖支护墙槽，然后在槽内装配拼接式预制墙板（100），形成地下连续墙，地下连续墙顶部应设置封闭的钢筋混凝土冠梁；冠梁的高度和宽度由计算确定，且宽度不小于地下连续墙的厚度，地下连续墙采用分幅施工，墙顶设置通长的顶圈梁以利于增强地下连续墙的整体性，顶圈梁与地下连续墙迎土面平齐，以便保留导墙，对墙顶以上土体起到挡土护坡的作用，避免对周边环境产生不利影响，地下连续墙墙顶嵌入圈梁的深度不小于50mm，纵向钢筋锚入圈梁内的长度按受拉锚固要求确定。
8.根据权利要求1所述的一种悬挂式围护深大长基坑装配式结构的逆作施工方法，其特征在于，所述步骤五中，注浆材料通过灌浆孔（201）从基坑顶部高压注入到地下室加固防渗层（2）位置，所述灌浆孔（201）的开孔深度位于地下室底板下方2~4米，灌浆孔（201）内进行压浆后在地下室的底部形成地下室加固防渗层（2），所述地下室加固防渗层（2）厚度为2~3米。
9.根据权利要求1所述的一种悬挂式围护深大长基坑装配式结构的逆作施工方法，其特征在于，所述步骤六中，预制框架梁（5）包括主梁（501）和次梁（502），主梁（501）采用交叉结构搭建，主梁（501）交叉的位置设置在立柱桩（3）处，所述主梁（501）和次梁（502）搭接构成楼板叠合区（510），所述预制框架梁（5）上包括有滑模架通过区（520），所述步骤七中，采用滑模装置（9），将预应力混凝土叠合楼板（7）或压型钢板组合楼板（8）安装到所述楼板叠合区（510）内。
10.根据权利要求1所述的一种悬挂式围护深大长基坑装配式结构的逆作施工方法，其特征在于，所述步骤七中，所述预制框架梁（5）设置有装配预埋件，用以与所述预应力混凝土叠合楼板（7）或压型钢板组合楼板（8）连接。
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