CN109680700B - 一种在条形基础下进行基础托换的专用装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在条形基础下进行基础托换的专用装置及施工方法，涉及地下室施工方法技术领域，包括以下步骤，清理障碍物，破除原有建筑物一楼地板至条形基础底面；加固条形基础，扩大条形基础节点底部的宽度及厚度作为承台使用，然后加大条形基础顶部截面及配筋率，提高条形基础的抗弯承载力，充当连续梁使用；增加静压桩，通过锚杆静压桩施工工艺将静压桩压入计算深度；安装地下室。该在条形基础下进行基础托换的专用装置及施工方法，用加大条形基础内部钢筋结构以及在地下室使用旋喷桩双重加固，增加了地下室的牢固程度，同时节省了施工的时间，提高了施工的效率，从而节省了施工成本。

Description

一种在条形基础下进行基础托换的专用装置及施工方法

技术领域

本发明涉及地下室施工方法技术领域，具体为一种在条形基础下进行基础托换的结构及托换施工方法。

背景技术

随着城市机动车辆的增加，对已有建筑物增设地下室，已成为解决城市停车难问题的方法之一，既有建筑物增设地下室工程中，如何合理转移上部结构的荷载，如何减小施工对既有建筑和周围环境的影响是关键问题，既有建筑物增设地下室是一个综合了基坑工程、托换工程、桩基工程和结构工程的综合系统，而我国既有建筑地下加层工程十分稀少，工程经验明显不足，对增设地下室开展的科学研究也不多见。现有的增设地下室的施工方法加固程度较低，同时需要开挖完成后才能进行地下室的施工，施工效率较低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种在条形基础下进行基础托换的专用装置及施工方法，解决了现有的增设地下室的施工方法加固程度较低，同时需要开挖完成后才能进行地下室的施工，施工效率较低的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种在条形基础下进行基础托换的专用装置，或者称为专用结构，包括条形基础，所述条形基础包括横向条形基础和纵向条形基础，两者相互十字交叉；所述条形基础的十字交叉处两条形基础上都钻孔植入有节点钢筋，所述节点钢筋通过植筋胶与条形基础固定；节点钢筋与二次浇注的混凝土构成承台；沿所述条形基础两侧平行布置长向钢筋，长向钢筋通过植筋胶固定在承台上钻的孔内；沿长向钢筋也二次浇注有混凝土；所述条形基础的十字交叉处四角均匀设置至少一个静压桩，且静压桩位于承台的下方。

优选的，所述条形基础本身是横截面为凸字形的条形基础，所述长向钢筋布置在凸字形的肩部。

优选的，所述条形基础的顶部安装有一楼地板，一楼地板与所述静压桩之间设置有地下室，地下室的地板位置高于静压桩下端。

相应的，一种在条形基础下进行基础托换的施工方法，其特征在于：包括以下步骤，

(1)清理障碍物，破除原有建筑物一楼地板至条形基础底面；

(2)加固条形基础，扩大条形基础十字形交叉节点的宽度及厚度作为承台使用，然后加大条形基础顶部截面及配筋率，提高条形基础的抗弯承载力，充当连续梁使用；

(3)增加静压桩，沿条形基础十字形交叉节点四角通过锚杆静压桩施工工艺将静压桩压入计算深度；并使新增的静压桩位于新增的承台下方；

(4)安装地下室，按照顺序向下开挖部分地基土土体至地下室设计标高，然后先后施工地下室底板及一楼底板，一楼地板位于条形基础上。

优选的，所述扩大条形基础宽度及厚度的方法是：首先在条形基础十字形节点处两条形基础上钻孔并植入钢筋，使用植筋胶将钢筋固定，然后支模、浇筑混凝土。

优选的，所述条形基础是横截面为凸字形条形基础，所述加大条形基础顶部截面及配筋率的方法为：在承台处沿条形基础长方向钻孔并植入钢筋，钢筋位于条形基础肩部并用植筋胶固定，然后支模、浇筑混凝土。

优选的，所述土地的开挖顺序包括以下步骤，

1)划分区域，以交叉点数量为基准，将整个建筑划分为多组，每组将土地沿纵横方向划分为均匀的九个区域，每个区域顶点为交叉点所在位置；

2)开挖第一区域，将土地一侧两端的区域标记为第一区域，向下开挖至地下室的标高；

3)开挖第二区域，将已开挖侧土地相对侧两端的区域标记为第二区域，向下开挖至地下室的标高；

4)开挖第三区域，将土地中间位置两端标记为第三区域，向下开挖至地下室的标高；

5)开挖第四区域，将土地中间剩余位置标记为第四区域，向下开挖至地下室的标高。

优选的，所述土地的每一区域开挖完成后均需要施工地下室底板及一楼地板，然后在进行下一区域的开挖。

优选的，所述某个区域开挖后，在施工地下室底板之前先在十字交叉点处往地下室标高以下挖基坑，在基坑内设置钢筋混凝土平台将同一交叉点的静压桩混凝土连接，该平台在十字交叉点中心处预留通孔；然后进行底板施工。

优选的，每个十字交叉处，待最后一个区域的底板施工之前，利用平台中心的通孔进行旋喷法注浆施工，将平台以下部分的静压桩桩身和地基土固结为整体。

优选的，所述旋喷法注浆施工具体是：在设计加固位置校正旋喷机机架水平度和喷主管的垂直度，检查喷射和灌浆系统是否畅通，然后用卷扬机将灌注管插入钻孔设计深度，开始喷射灌浆作业，将灌注管提出孔口，在钻孔内进行静压灌浆。

优选的，所述喷射和灌浆系统的检查方法为将灌注管插入到喷孔前采用中等压力试喷。

优选的，所述喷灌过程中按成桩实验确定提升速度，和旋转速度，边提升喷灌管边旋转，待喷管达到设计长度范围内停止喷浆。

本发明具备以下有益效果：

(1)、该在条形基础下进行基础托换的专用装置及施工方法，通过扩大条形基础节点底部的宽度及厚度作为承台使用，然后加大条形基础顶部截面及配筋率，提高条形基础的抗弯承载力，充当连续梁使用。然后在承台下方布置静压桩，原条形基础的基础交叉点、也是柱子设置点、也是应力符合最大的位置将受力通过承台重新分布到静压桩上。施工的时候静压桩和沿新增钢筋的二次浇注可以实现了结构上和受力上的重新分布、托换。至于植入钢筋和二次浇注的混凝土则通过植筋胶、水泥浆预处理等办法可以保证与原有条形基础的整体性没保证牢固可靠。并且避免了在原条形基础上开贯通孔打静压桩，破坏条形基础结构性能。

(2)、为进一步保证托换后基础牢固可靠，可以进行地下室加固：采用高压喷射注浆法，在每个交叉点的中心位置桩芯进行旋喷桩施工，将静压桩的下部利用高压喷射的浆料固结为整体，并在地下室的地面标高以下加工平台，使平台与旋喷桩结合形成更可靠的基础，同时平台可以与地下室底板一起布置钢筋，保证地下室底板和平台整体性，同时方便施工，也避免以后的渗水的问题。

(3)、该在条形基础下进行基础托换的专用装置及施工方法，通过以交叉点数量为基准，将土地沿纵横方向划分为均匀的九个部分，按照顺序向下开挖部分土体至地下室设计标高，然后先后施工地下室底板及一楼底板，可以在将不同区域挖设地下室和安装地下室底板及一楼地板的步骤同步进行，节省了施工的时间，提高了施工的效率，从而节省了施工成本。

附图说明

图1为本发明原建筑物结构示意图；

图2为本发明破除一楼地板至基础顶面结构示意图；

图3为本发明条形基础加固结构示意图；

图4为本发明增加静压桩结构示意图；

图5为本发明开挖地下室结构示意图；

图6为本发明施工地下室部分底板及顶板(一楼地板)示意图；

图7为本发明开挖剩余部分土地示意图；

图8为本发明施工剩余底板及顶板(一楼地板)示意图；

图9为本发明开挖顺序示意图；

图10为本发明条形基础加固内部结构图；

图11为图8的优选实施方式示意图；

图12为图8进一步优选的实施方式示意图；

图13是图12中的A-A向视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-10，本发明提供一种技术方案：一种在条形基础下进行基础托换的专用装置，包括条形基础，条形基础包括横向条形基础和纵向条形基础，两者相互十字交叉，条形基础的顶部安装有一楼地板，条形基础的底部为地基土，现有的条形基础之间及地基土与一楼地板之间可能还有回填的基础填土。

本发明的一种在条形基础下进行基础托换的施工方法，其特征在于：包括以下步骤，

(1)清理障碍物，破除原有建筑物一楼地板至条形基础底面；

(2)加固条形基础，扩大条形基础十字形交叉节点的宽度及厚度作为承台使用，然后加大条形基础顶部截面及配筋率，提高条形基础的抗弯承载力，充当连续梁使用；

(3)增加静压桩，沿条形基础十字形交叉节点四角通过锚杆静压桩施工工艺将静压桩压入计算深度；并使新增的静压桩位于新增的承台下方；

(4)安装地下室，按照顺序向下开挖部分地基土土体至地下室设计标高，然后先后施工地下室底板及一楼底板，一楼地板位于条形基础上。这样可以在将挖设地下室和安装地下室底板及顶板的步骤同步进行，节省了施工的时间，提高了施工的效率，从而节省了施工成本。

扩大条形基础节点的宽度及厚度的方法包括以下步骤，首先在条形基础十字形节点处四个阴角位置的条形基础上钻孔并植入钢筋，使用植筋胶将钢筋固定，然后支模、浇筑混凝土。

所述条形基础是横截面为凸字形条形基础，所述加大条形基础顶部截面及配筋率的方法为：在承台处沿条形基础长方向钻孔并植入钢筋，钢筋位于条形基础肩部并用植筋胶固定，然后支模、浇筑混凝土。

这种二次浇注的混凝土在浇注前需用水喷淋现有混凝土表面、然后水泥浆涂刷预处理现有混凝土表面，以保证二次浇注混凝土与现有混凝土的结合牢固。

土地的开挖顺序包括以下步骤，

1)划分区域，以交叉点数量为基准，将整个建筑划分为多组，每组将土地沿纵横方向划分为均匀的九个区域，每个区域顶点为交叉点所在位置；

2)开挖第一区域，将土地一侧两端的区域标记为第一区域，向下开挖至地下室的标高；

3)开挖第二区域，将已开挖侧土地相对侧两端的区域标记为第二区域，向下开挖至地下室的标高；

4)开挖第三区域，将土地中间位置两端标记为第三区域，向下开挖至地下室的标高；

5)开挖第四区域，将土地中间剩余位置标记为第四区域，向下开挖至地下室的标高。

土地的每一区域开挖完成后均需要施工地下室底板及顶板，顶板通常也做一楼地板，既能较少施工量、同时又增加地下室净空。然后在进行下一区域的开挖和施工。

如图11，为进一步保证托换后基础牢固可靠，可以进行地下室加固：

具体操作是：所述某个区域开挖后，在施工地下室底板之前先在十字交叉点处往地下室标高以下挖基坑，在基坑内设置钢筋混凝土平台将同一交叉点的静压桩混凝土连接，该平台在十字交叉点中心处预留通孔；然后进行底板施工。

每个十字交叉处，待最后一个区域的底板施工之前，利用平台中心的通孔进行旋喷法注浆施工，将平台以下部分的静压桩桩身和地基土固结为整体。如果是地址条件较差，测算可能出现开裂或偏移超范围的，则在十字交叉处的第一个区域底板施工前利用平台上的通孔进行旋喷法注浆施工，并带养护成桩后再进行地下室底板、一楼地板施工和后续开挖，保证施工后地下室墙体、地面完全无裂缝等现象。

所述旋喷法注浆施工具体是：在设计加固位置校正旋喷机机架水平度和喷主管的垂直度，检查喷射和灌浆系统是否畅通，然后用卷扬机将灌注管插入钻孔设计深度，开始喷射灌浆作业，将灌注管提出孔口，在钻孔内进行静压灌浆。喷射和灌浆系统的检查方法为将灌注管插入到喷孔前采用中等压力试喷。喷灌过程中按成桩实验确定提升速度，和旋转速度，边提升喷灌管边旋转，待喷管达到设计长度范围内停止喷浆。平台的存在更有利于静压灌浆的保压。

这样将静压桩的下部利用高压喷射的浆料固结为整体，平台四面可以预留钢筋，使平台与旋喷桩结合形成更可靠的基础，同时平台可以与地下室底板一起布置钢筋，保证地下室底板和平台整体性，同时方便施工，也避免以后的渗水的问题。该旋喷桩的钻入深度没有必要和静压桩完全一致，较静压桩位置更浅也不影响其实施和加工功能；如图11中有的桩就浅于静压桩，有的差不多或者更深。

如图12、13，要更进一步提升基础承载能力则可以在旋喷桩施静压保压完成，泄压后立即进行支模，在平台与条形基础底部之间布筋并高压注浆保压，在平台和条形基础之间形成新增的加强桩，该加强桩通常位于条形基础的十字交叉点中间位置，保证受力对称。加强桩的粗细可以是图12中那样的，也可以更粗，甚至于几个静压桩浇筑为一体，整体粗细与承台相当，但小于平台的粗细。

工作时，通过破除原有建筑物一楼地板至条形基础底面，扩大条形基础节点底部的宽度及厚度作为承台使用，然后加大条形基础顶部截面及配筋率，提高条形基础的抗弯承载力，充当连续梁使用，通过锚杆静压桩施工工艺将静压桩压入计算深度，按照顺序向下开挖部分地基土土体至地下室设计标高，然后进行地下室加固并施工地下室底板及顶板。

所述的地下室底板施工的时候所用的混凝土优选用生物混凝土，也就是底板除了平台以外的地下室地面用生物混凝土，提高环保性，方便养护完成后地下室立即投入使用，降低硅酸盐水泥混凝土的碱味。生物混凝土具体施工方法是：

将细砂、微生物菌液、3～3.5mol/L氯化钙溶液混合；以细砂石体积为参照，菌液量为0.05～0.1L/L，菌液中活菌量为3×10⁸CFU/ml。以细砂石体积为参照，氯化钙用量为0.1～0.2L/L。然后铺到地下室地基土上，随后用混凝土振动棒振动或类似方式将物料夯实，最终物料标高为地下室标高，然后室温下保持5天以上，即可。菌液中的微生物与氯化钙溶液反应，生成微生物粘结材料，与细砂石一起形成坚硬的整体，从而形成所需的生物混凝土。

其中，所述菌液的制备方法例如为：

对施工当地的土壤进行采样。采样后，使用无菌水配制的PBS溶液对泥样洗涤2～3次，再用无菌水洗涤2～3次。随后将泥样加入无菌水中，用旋转匀浆仪充分打碎混匀，取20ml混合液到含有玻璃珠的富集培养基100ml中，于30℃下，120r/min恒温摇床中振荡24h。再用无菌水对所得产物进行梯度稀释，把上清液稀释至10^-4。在无菌操作下，吸取该稀释液涂布于筛选培养基上，37℃、150r/min恒温培养，培养至培养基内出现某些菌落附近明显变红为止。挑取这些菌落，接种于新的富集培养基中继续扩大培养，即获得当地优势菌落。

将当地优势菌落接种于牛肉膏蛋白胨培养基中，再在该培养基上接种等量荧光假单胞菌；25℃下培养1～2天，将菌落连带培养基混匀，稀释至菌液中活菌量为3×10⁸CFU/ml，即得菌液。所述牛肉膏蛋白胨培养基为在常规牛肉膏蛋白胨培养基中添加尿素至尿素浓度为0.3～0.6mol/L。

当地菌落筛选的原理为：细菌合成的脲酶将尿素分解为氨，氨使培养基的碱性增加，在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，指示剂变红，则确定该细菌可以产生脲酶。

所述富集培养基为：蛋白胨0.1g、氯化钠0.5g、磷酸二氢钾0.2g、尿素0.2g、葡萄糖0.01g，加水至100ml。所述筛选培养基为：在富集培养基中再加入0.4ml酚红(0.2％)。

下面通过具体实施例对本生物混凝土的性能和效果进行进一步介绍。

实施例一

本实施例严格按上述地下室底板生物混凝土施工方式进行生物混凝土的制备。

实施例二

本实施例中，菌液不使用当地优势菌落与荧光假单胞菌的组合，使用的具体组合及实施方法如表1所示，其余方法与实施例一完全相同；表中菌组合的比例，指接种活菌量的比例(CFU/ml)。

表1各组具体实施方法展示表

组别	菌组合
		组1	巴氏芽孢杆菌：荧光假单胞菌＝1:1
组2	巴氏生孢八叠球菌：荧光假单胞菌＝1:1
		组3	巴氏生孢八叠球菌：铜绿假单胞菌＝1:1
组4	巴氏芽孢杆菌：巴氏生孢八叠球菌＝1:1
		组5	迟缓芽孢杆菌：荧光假单胞菌＝1:1
组6	迟缓芽孢杆菌：巴氏生孢八叠球菌＝1:1

其中，巴氏芽孢杆菌、荧光假单胞菌、铜绿假单胞菌(AS1.1129)迟缓芽孢杆菌购自上海继和生物科技有限公司；巴氏生孢八叠球菌购自上海邦景实业有限公司。

对比例

对比例中，菌液不使用当地优势菌落与荧光假单胞菌的组合，使用的具体组合及实施方法如表2所示，其余方法与实施例一完全相同。

表2各组具体实施方法展示表

组别	使用菌的种类
		组1	单独使用迟缓芽孢杆菌
组2	单独使用荧光假单胞菌

按各组实施例和对比例的方法，分别制备9组微生物复合桩芯，每组设置3个重复。保持相应时间，分别对各组桩芯的抗压强度、抗冻性和抗冲刷能力进行测试。其中，抗冻性在养护7天后进行，测试方法参照JTG E51-2009中的《T0858-2009无机结合料稳定材料冻融试验方法》进行，以三次冻融循环后饱水抗压强度与冻前饱水抗压强度之比(％)进行抗冻性评价，该数据越低越好，一般低于5％认为抗冻性极佳。抗冲刷能力测试方法为：养护7天后，将各组微生物复合桩芯浸水2天，取出、擦干表面水分、称重，记为M1；随后将各组桩芯置于水龙头下进行冲刷(水流量为0.1L/min，高度为0.5m，水流直径为0.05m)，30min后，取出、擦干表面水分、称重，记为M2。冲刷质量损失＝(M1-M2)/M1,以百分数计，该值越低越好。

各组性能对比如表3所示。

表3各组性能对比表

可见与地下室底板相同的生物混凝土各项性能指标都已经接近常规硅酸盐混凝土，可以替代硅酸盐混凝土使用。另外不筛选本地土中微生物，而直接购买商品菌株混合也是可以的。该生物混凝土技术成果申请人也单独申请了专利。

相应的，一种在条形基础下进行基础托换时所必须用到的专用装置，或者称为专用结构：包括条形基础，所述条形基础包括横向条形基础和纵向条形基础，两者相互十字交叉；所述条形基础的十字交叉处两条形基础上都钻孔植入有节点钢筋，所述节点钢筋通过植筋胶与条形基础固定；节点钢筋与二次浇注的混凝土构成承台；沿所述条形基础两侧平行布置长向钢筋，长向钢筋通过植筋胶固定在承台上钻的孔内；沿长向钢筋也二次浇注有混凝土；所述条形基础的十字交叉处四角均匀设置至少一个静压桩，且静压桩位于承台的下方。

优选的，所述条形基础本身是横截面为凸字形的条形基础，所述长向钢筋布置在凸字形的肩部。

优选的，所述条形基础的顶部安装有一楼地板，一楼地板与所述静压桩之间设置有地下室，地下室的地板位置高于静压桩下端。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种在条形基础下进行基础托换的施工方法，其特征在于：包括以下步骤，

(1)清理障碍物，破除原有建筑物一楼地板至条形基础底面；

(2)加固条形基础，扩大条形基础十字形交叉节点的宽度及厚度作为承台使用，然后加大条形基础顶部截面及配筋率，提高条形基础的抗弯承载力，充当连续梁使用；

(3)增加静压桩，沿条形基础十字形交叉节点四角通过锚杆静压桩施工工艺将静压桩压入计算深度；并使新增的静压桩位于新增的承台下方；

(4)安装地下室，按照顺序向下开挖部分地基土土体至地下室设计标高，然后先后施工地下室底板及一楼地板，一楼地板位于条形基础上；

所述地基土土体的开挖顺序包括以下步骤，

1)划分区域，以交叉点数量为基准，将整个建筑划分为多组，每组将土地沿纵横方向划分为均匀的九个区域，每个区域顶点为交叉点所在位置；

2)开挖第一区域，将土地一侧两端的区域标记为第一区域，向下开挖至地下室的标高；

3)开挖第二区域，将已开挖侧土地相对侧两端的区域标记为第二区域，向下开挖至地下室的标高；

4)开挖第三区域，将土地中间位置两端标记为第三区域，向下开挖至地下室的标高；

5)开挖第四区域，将土地中间剩余位置标记为第四区域，向下开挖至地下室的标高。

2.根据权利要求1所述的一种在条形基础下进行基础托换的施工方法，其特征在于：所述扩大条形基础十字形交叉节点的宽度及厚度的方法是：首先在条形基础十字形节点处两条形基础上钻孔并植入钢筋，使用植筋胶将钢筋固定，然后支模、浇筑混凝土。

3.根据权利要求1所述的一种在条形基础下进行基础托换的施工方法，其特征在于：所述条形基础是横截面为凸字形条形基础，所述加大条形基础顶部截面及配筋率的方法为：在承台处沿条形基础长方向钻孔并植入钢筋，钢筋位于条形基础肩部并用植筋胶固定，然后支模、浇筑混凝土。

4.根据权利要求1所述的一种在条形基础下进行基础托换的施工方法，其特征在于：所述土地的每一区域开挖完成后均需要施工地下室底板及一楼地板，然后再进行下一区域的开挖。

5.根据权利要求1所述的一种在条形基础下进行基础托换的施工方法，其特征在于：每个所述区域开挖后，在施工地下室底板之前先在十字交叉点处往地下室标高以下挖基坑，在基坑内设置钢筋混凝土平台将同一交叉点的静压桩混凝土连接，该平台在十字交叉点中心处预留通孔；然后进行底板施工。

6.根据权利要求5所述的一种在条形基础下进行基础托换的施工方法，其特征在于：每个十字交叉处，待最后一个区域的底板施工之前，利用平台中心的通孔进行旋喷法注浆施工，将平台以下部分的静压桩桩身和地基土固结为整体。