CN109555155B - 建筑物下施工地下结构的施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种建筑物下施工地下结构的施工方法，包括：在所述建筑物周围设置地下围护结构；在所述建筑物下方所述地下围护结构范围内形成板形管幕，所述平板形管幕与所述地下围护结构之间存留开挖口；自所述开挖口自上而下开挖待施工地下结构空间的土体；以及自下而上回筑地下结构。本发明所提供的方法利用形成的平板形管幕由于具有更高的强度、刚度、和止水性，同时对建筑物下部土体厚度要求小，减小了管幕承受的荷载，在为管幕上部土体及建筑物下部土体提供更好支撑的同时也扩大了待施工地下结构空间。采用自下而上顺做地下结构的方式，形成的结构可以丰富复杂，且回筑的结构质量可以与地面结构一样得到保证，且施工效率高，速度快。

Description

建筑物下施工地下结构的施工方法
技术领域
本发明涉及土木建筑工程施工技术领域，尤其是涉及一种建筑物下施工地下结构的施工方法。
背景技术
在不移动或破坏既有建筑物的下方施工地下结构现有技术有几种施工方法，比如盾构法、顶管法、矿山法、圆形管幕法(管棚法)。盾构法与顶管法是采用掘进设备前进而其后紧随预制结构的施工方法，其施工的结构主要为隧道形式，结构的空间和形式受到隧道断面形状的限制，不适应复杂的地下结构施工；矿山法是用开挖地下坑道的作业方式修建隧道的施工方法，矿山法对地质条件要求较高，虽可以通过一些加固方式得到改善的围岩条件，但在软土地区中，地质条件的改善难度和代价都十分巨大；圆形管幕法是利用圆形钢管形成拱状顶板或侧墙来支撑主顶板土体，再进行地下结构施工的方法，圆形管幕法对既有建筑物和拟建地下结构的覆土厚度有一定要求，在副含水的软土地区，采用预加固方法也较难保证顶板水土流失，地下结构质量较难保证。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种建筑物下施工地下结构的施工方法，以解决现有方法中在多种不良地质条件尤其是软土地基中顶板上部土体流失，难以保证对顶板上部土体和建筑物的支撑的问题。
本发明的另一个目的在于提供一种建筑物下施工地下结构的施工方法，以解决现有方法不能适应复杂的地下结构施工，地下结构的质量以及施工过程中的安全难以保证的问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种建筑物下施工地下结构的施工方法，包括以下步骤：
在所述建筑物周围设置地下围护结构；
在所述建筑物下方所述地下围护结构范围内形成平板形管幕，所述平板形管幕与所述地下围护结构之间存留开挖口；
自所述开挖口自上而下开挖待施工地下结构空间的土体；以及
自下而上回筑地下结构。
可选的，形成所述平板形管幕的步骤包括：
在所述地下围护结构的范围内靠近所述地下围护结构形成工作井；
在所述工作井中，使用若干方形管依次水平插入土体并穿过所述建筑物下方形成所述平板形管幕，所述平板形管幕的对边与所述地下围护结构垂直搭接。
可选的，所述若干方形管连成整体形成所述平板形管幕，将所述平板形管幕的上部土体及建筑物全部托住。
可选的，在所述地下围护结构的范围内靠近所述地下围护结构设置浅坑作为所述工作井。
可选的，所述方形管带有卡扣和卡扣槽，相邻方形管之间的卡扣和卡扣槽卡合。
可选的，形成管幕支撑之后，自所述开挖口自上而下开挖待施工地下结构空间的土体之前，还包括：在所述方形管与方形管之间的所述卡扣槽上进行注浆。
可选的，形成管幕支撑之后，自所述开挖口自上而下开挖待施工地下结构空间的土体之前，还包括：在所述方形管上设置吊钩或吊装孔。
可选的，所述平板形管幕相对的两侧与所述地下围护结构之间存留所述开挖口以及在所述平板形管幕相对的两侧上焊接挡土钢板。
可选的，所述工作井位于所述平板形管幕另一相对的两侧。
可选的，所述板形管幕距离所述建筑物底部的距离大于等于2米。
可选的，所述开挖口的最大宽度大于等于2.8米。最大长度大于等于6米
可选的，其特征在于，使用地下连续墙作为所述地下围护结构。
可选的，同时，所述平板形管幕呈矩形，至少一对对边搭接在所述地下连续墙上。
综上所述，在本发明提供的建筑物下施工地下结构的施工方法中，包括：在所述建筑物周围设置地下围护结构；在所述建筑物下方所述地下围护结构范围内形成板形管幕，所述板形管幕与所述地下围护结构之间存留开挖口；自所述开挖口自上而下开挖待施工地下结构空间的土体；以及自下而上回筑地下结构。本发明所提供的方法利用形成的平板形管幕由于具有更高的强度、刚度、和止水性，同时对建筑物下部土体厚度要求小，减小了管幕承受的荷载，在为管幕上部土体及建筑物下部土体提供更好支撑的同时也扩大了待施工地下结构空间。采用自下而上顺做地下结构的方式，形成的地下结构形式可以丰富复杂，且回筑的结构质量可以与地面结构一样得到保证，且施工效率高，速度快。
附图说明
图1为本发明实施例提供的建筑物下施工地下结构的施工方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中建待施工地下结构空间的围护的剖视图；
图3为本发明实施例中方形管从始发井出发的俯视图；
图4为本发明实施例中方形管的结构示意图；
图5为本发明实施例中若干方形管形成的平板型管幕示意图；
图6为本发明实施例中使用挖机挖掘待施工地下结构空间的土体的示意图；
图7为本发明实施例中使用吊机顺做地下结构的示意图；
其中，11-建筑物，12-地下围护结构，21-方形管，211-卡扣槽，212-卡扣，31-平板形管幕，32-管幕到建筑物底面的距离，41-地面挖机，42-开挖口，43-地下挖机，44-第一道钢支撑，45-第二道钢支撑，46-第三道钢支撑，51-垂直运输吊机，52-地下结构。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如背景技术中所述的，现有的在不移动或破坏既有建筑物的下方施工地下结构的方法中在多种不良地质条件尤其是软土地基中不能很好的支撑上部土体以及既有建筑构物，在施工复杂的地下结构时，地下结构的质量以及施工过程中的安全较难保证。
因此，在建筑工程施工时，为了解决上述问题，本发明提供了一种建筑物下施工地下结构的施工方法。
参阅图1，其为本发明实施例提供的建筑物下施工地下结构的施工方法的流程示意图，如图1所示，所述建筑物下施工地下结构的施工方法包括以下步骤:
步骤S1：在所述建筑物周围设置地下围护结构；
步骤S2：在所述建筑物下方所述地下围护结构范围内形成平板形管幕，所述平板形管幕与所述地下围护结构之间存留开挖口；
步骤S3：自所述开挖口自上而下开挖待施工地下结构空间的土体；以及
步骤S4：自下而上回筑地下结构。
具体的，在步骤S1之前，还包括有采用高压喷射注浆工艺(MJS)对所述建筑物的基础土体进行加固处理，然后进行导墙道路施工，拟建待施工地下结构空间的围护。
进一步参阅图2，进行步骤S1，在导墙施工完成后，在所述建筑物周围设置地下围护结构12保证所述待施工地下结构空间的稳定性。具体的，可采用地下连续墙作为待施工地下结构空间的围护体。优选的，所述地下连续墙的厚度范围为1～1.2米。同时所述地下围护结构12可以作为支撑后续形成的管幕的支座。
所述地下围护结构设置完成之后，进行步骤S2。所述步骤S2具体包括：先在所述地下围护结构的范围内靠近所述建筑物形成工作井。优选的，可以在所述地下围护结构的范围内并靠近所述建筑物处设置浅坑作为所述工作井；具体的，参阅图3，形成的所述工作井包括始发井22和接收井23，所述始发井22和接收井23分别位于所述建筑物相对的两侧。
进一步的，工作井形成之后，在所述工作井中，使用若干方形管21依次水平插入土体并穿过所述建筑物下方形成所述平板形管幕，所述平板形管幕的对边与所述地下围护结构12垂直搭接。具体的，若干的所述方形管21一开始位于始发井22，所述方形管的两端与所述地下围护结构12垂直搭接。通过顶管机使所述方形管21从所述始发井22出发插入土体并穿过所述建筑物11下方然后到达接收井23，此时与所述方形管的两端也都与所述地下围护结构垂直搭接。需要说明的是，在所述建筑物设置有工作井的两侧的地下围护结构不需要兼顾挡土，因此这两侧的地下围护结构的高度可以低于地表高度，且所述平板形管幕垂直搭接在这两侧的地下围护结构上；进一步的，在所述建筑物没有形成工作井两侧的地下围护结构需要在施工过程中也起到挡土的作用，因此，优选的，在所述建筑物没有工作井的两侧的地下围护结构的高度需要大于地表高度。可选的，所述平板形管幕也可以一对对边垂直搭接在所述地下围护结构上，另一对边中的一边水平搭接在地下围护结构上，另一边与地下围护结构之间预留开挖口。可以理解的，平板形管幕需要搭接的地下围护结构的高度都低于地表高度，而不需搭接的地下围护结构的高度需要起到挡土的作用，因此地下围护结构的高度大于地表高度。优选的，为提高形成管幕速度，可以采用机械自动化小顶管机头施工方形管。
按照上述方法逐根施工所述方形管，将若干的方形管连成整体形成所述平板形管幕，所述平板形管幕覆盖整个建筑物的投影面并将所述平板形管幕的上部土体及建筑物全部托住。优选的，所述平板形管幕呈矩形，至少一对对边搭接在所述地下连续墙上。进一步的，由于所述方形管的截面惯性矩比圆形大，则相比与圆形管幕来说，由若干所述方形管形成的平板形管幕具有更高的强度和刚度，因此平板形管幕对建筑物下部土体厚度要求小较小，使得所述平形板管幕距离所述建筑物底部的距离(即管幕到建筑物底面的距离32)最低可以为2米，所述平形板管幕距离所述建筑物底部的距离(即管幕到建筑物底面的距离32)也可以大于2米。进一步的，如图4所示，所述方形管带有卡扣212和卡扣槽211，相邻方形管之间的卡扣212和卡扣槽211卡合。具体的，所述卡扣槽211为向所述方形管内部凹陷的凹槽，所述卡扣呈T形，通过所述卡扣212和卡扣槽211可以实现相邻两个方形管的无间隙连接，保证了所述方形管与方形管之间的整体性；进一步的，在所述方形管与方形管之间的所述卡扣槽上进行注浆，可以保证方形管与方形管之间的间隙得到较好的密封，使得形成的平板形管幕具有更强的止水性，同时避免了方形管上部的土体流失。更进一步的，所述卡扣槽211在若干所述方形管水平插入土体并穿过所述建筑物下方时对所述方形管起到导向作用，控制所述方形管插入土体的精度。具体的为，当前一根方形管的插入完成后，后一方形管根据前一方形管卡扣槽的方向，沿前一方形管的插入方向插入土体中。
进一步的，参阅图6，在所述平板形管幕与所述地下围护结构之间还存留开挖口，具体的为在所述平板形管幕相对的两侧与所述地下围护结构之间存留所述开挖口，同时，还在所述平板形管幕相对的两侧焊接挡土板以防止土体掉落。优选的，以所述地下围护结构距离所述平板形管幕的距离作为所述开挖口的宽度，则所述开挖口42的宽度大于等于2.8米，长度大于等于6米。进一步的，所述工作井位于所述平板形管幕另一相对的两侧。
进一步的，在进行步骤S3之前，还包括：在所述方形管上设置吊钩或吊装孔，其中，所述吊钩或吊装孔用于在挖土过程中吊起钢支撑，利用葫芦安装所述钢支撑。具体的，可以通过焊接在所述方形管上设置所述吊钩，采用定位开孔法在所述方形管上设置所述吊装孔，优选的，所述定位开孔法的开孔直径范围可以为10cm到15cm，对所述方形管的影响极小。
进一步的，参阅图6，进行所述步骤S3：先在所述开挖口42处设置地面挖机41，用于运输土体。然后对所述平板形管幕下待施工地下结构空间的土体分层进行挖掘，具体的通过待施工地下结构空间中设置钢支撑来实现所述土体的分层挖掘。在一个实施例中，在待施工地下结构空间中设置三道钢支撑，在同一层土体的两侧分别设置一个钢支撑，同一层土体中的两个钢支撑组成一道钢支撑。具体的，设置所述钢支撑的方法为，用吊车将钢支撑从地面通过所述开挖口进入到地下空间，先将钢支撑一端搁置在所述地下围护结构12上，然后利用葫芦将所述钢支撑与所述吊钩或吊装孔连接，将所述钢支撑吊起平移，以定位安装。在所述平板形管幕的两侧焊接有挡土钢板，以防止在挖掘过程中方形管幕上土体的掉落。更进一步的，先设定好需要设置钢支撑时的高度标准。自所述开挖口自上而下开挖待施工地下结构空间的土体时，使用地下挖机43从开挖口42处自上而下开挖土体，当挖掘到第一道钢支撑44的高度时，架设第一道钢支撑44；继续向下挖土，当挖掘到第二道钢支撑45的高度时，架设第二道钢支撑45；然后继续向下挖土，当挖掘到第三道钢支撑46的高度时，架设第三道钢支撑46；继续向下挖土，直至将待施工地下结构空间的土体全部清除，挖掘完成后，拆除三道钢支撑。具体的，所述地下挖机43挖掘的土体通过地面挖机41运输到地面。
进一步的，参阅图7，待施工地下结构空间的土体清除完成后，即形成待施工地下结构的基坑。然后进行步骤S4，所述步骤S4具体包括：在开挖口42处设置垂直运输吊机51，所述垂直运输吊机51将建筑地下结构52所需的材料，例如钢材，水泥等运输到基坑中，然后在基坑中自下而上逐步的回筑地下结构52，由于采用平板形管幕支撑，所得到的回筑地下结构的地下空间大，且回筑顺序为自下而上，使得回筑的地下结构形式可以丰富复杂，且回筑的结构质量可以与地面结构一样得到保证。进一步的，在待施工地下结构空间内设置有两口疏干井，在所述待施工地下结构空间外还新增有外泄压井，通过外泄压井在待施工地下结构空间外泄压，降低待施工地下结构空间的土体开挖和后续结构施工安全风险，提高了施工速度。
综上所述，在本发明提供的建筑物下施工地下结构的施工方法中，包括：在所述建筑物周围设置地下围护结构；在所述建筑物下方所述地下围护结构范围内形成板形管幕，所述板形管幕与所述地下围护结构之间存留开挖口；自所述开挖口自上而下开挖待施工地下结构空间的土体；以及自下而上回筑地下结构。本发明所提供的方法利用形成的平板形管幕由于具有更高的强度、刚度、和止水性，同时对建筑物下部土体厚度要求小，减小了管幕承受的荷载，在为管幕上部土体及建筑物下部土体提供更好支撑的同时也扩大了待施工地下结构空间。采用自下而上顺做地下结构的方式，形成的地下结构形式可以丰富复杂，且回筑的结构质量可以与地面结构一样得到保证，且施工效率高，速度快。
进一步的，方形管上带有卡扣和卡扣槽，通过卡扣和卡扣槽可以保证方形管与方形管之间的整体性和密封性，避免土体流失。同时所述卡扣槽还对所述方形管起导向作用，控制所述方形管插入土体的精度。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种建筑物下施工地下结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤，
在所述建筑物周围设置地下围护结构；
在所述建筑物下方所述地下围护结构范围内形成平板形管幕，所述平板形管幕与所述地下围护结构之间存留开挖口，在所述地下围护结构的范围内靠近所述地下围护结构形成工作井；在所述工作井中，使用若干方形管依次水平插入土体并穿过所述建筑物下方形成所述平板形管幕，所述平板形管幕的对边与所述地下围护结构垂直搭接；
自所述开挖口自上而下开挖待施工地下结构空间的土体；以及
自下而上回筑地下结构。
2.如权利要求1所述的建筑物下施工地下结构的施工方法，其特征在于，所述若干方形管连成整体形成所述平板形管幕，将所述平板形管幕的上部土体及建筑物全部托住。
3.如权利要求1所述的建筑物下施工地下结构的施工方法，其特征在于，在所述地下围护结构的范围内靠近所述建筑物处设置浅坑作为所述工作井。
4.如权利要求1所述的建筑物下施工地下结构的施工方法，其特征在于，所述方形管带有卡扣和卡扣槽，相邻方形管之间的卡扣和卡扣槽卡合。
5.如权利要求4所述的建筑物下施工地下结构的施工方法，其特征在于，形成管幕支撑之后，自所述开挖口自上而下开挖待施工地下结构空间的土体之前，还包括：在所述方形管与方形管之间的所述卡扣槽上进行注浆。
6.如权利要求1所述的建筑物下施工地下结构的施工方法，其特征在于，形成管幕支撑之后，自所述开挖口自上而下开挖待施工地下结构空间的土体之前，还包括：在所述方形管上设置吊钩或吊装孔。
7.如权利要求1所述的建筑物下施工地下结构的施工方法，其特征在于，所述平板形管幕相对的两侧与所述地下围护结构之间存留所述开挖口以及在所述平板形管幕相对的两侧上焊接挡土钢板。
8.如权利要求7所述的建筑物下施工地下结构的施工方法，其特征在于，所述工作井位于所述平板形管幕另一相对的两侧。
9.如权利要求1所述的建筑物下施工地下结构的施工方法，其特征在于，所述板形管幕距离所述建筑物底部的距离大于等于2米。
10.如权利要求1所述的建筑物下施工地下结构的施工方法，其特征在于，所述开挖口的宽度大于等于2.8米，所述开挖口的长度大于等于6米。
11.如权利要求1所述的建筑物下施工地下结构的施工方法，其特征在于，使用地下连续墙作为所述地下围护结构。
12.如权利要求11所述的建筑物下施工地下结构的施工方法，其特征在于，同时，所述平板形管幕呈矩形，至少一对对边搭接在所述地下连续墙上。
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