CN111456087A - 一种地下室结构分区域小断面土方开挖方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下室结构分区域小断面土方开挖方法，包括以下步骤：一、首层土方明挖；二、地下室结构顶板的施工；三顶板上土方回填、四、地下室结构顶板下部土方的分区；五、第一层外墙土方开挖区和第二层外墙土方开挖区的暗挖施工；六、中部柱位土方开挖区的暗挖及框架柱的施工。本发明通过施工方法简单便捷，施工效率高，采用分区域小断面的土方开挖方法，开挖的结构平面可以作为工作台，不必另外架设开挖工作台，这样大幅度削减了支撑和工作平台等大型临时设施，减少了施工费用，采用边开挖边施工的方法，逆作结构的自身荷载由框架柱直接承担并传递至地基，减少了大开挖时卸载对持力层的影响，降低了地基回弹量。

Description

一种地下室结构分区域小断面土方开挖方法

技术领域

本发明属于盖挖逆作法施工技术领域，具体涉及一种地下室结构分区域小断面土方开挖方法。

背景技术

在城市空间密集度的不断增加和道路交通的日益繁忙，城市土地资源紧张，网状城市中新建地下商业街、地铁、综合管廊等类似工程受外部制约因素较多，通常采用逆作法对地下空间进行开挖施工。逆作法施工通常先沿建筑物地下室轴线或周围施工地下连续墙或其他支护结构，同时建筑物内部的有关位置施工中间支承桩和柱，作为施工期间于底板封底之前承受上部结构自重和施工荷载的支撑。

现有逆作法施工存在以下不足之处：

1、现有逆作法施工技术竖向支承结构通常需要设临时立柱及立柱桩，增加了施工费用，延长施工周期。

2、逆作法所设立柱内钢骨与原设计设置的梁主筋、基础梁主筋相冲突。

3、需要在地下结构楼板中设置一定数量的临时出土孔，增加了结构楼板后浇区域，造成结构防水难度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种地下室结构分区域小断面土方开挖方法，其施工方法简单便捷，施工效率高，采用分区域小断面的土方开挖方法，开挖的结构平面可以作为工作台，不必另外架设开挖工作台，这样大幅度削减了支撑和工作平台等大型临时设施，减少了施工费用，采用边开挖边施工的方法，由于开挖和施工的交错进行，逆作结构的自身荷载由框架柱直接承担并传递至地基，减少了大开挖时卸载对持力层的影响，降低了地基回弹量。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种地下室结构分区域小断面土方开挖方法，所述地下室结构为地下一层结构，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、首层土方明挖：在待施工地下室结构设计位置由中心向四周进行首层土方开挖，首层土方开挖至待施工地下室结构顶板底部标高设计位置；

步骤二、地下室结构顶板的施工：根据待施工地下室结构顶板的设计厚度，在步骤一中土方开挖后的土体上安装模板，在模板内绑扎顶板钢筋笼并浇筑混凝土形成待施工地下室结构的顶板，顶板上预留结构楼梯口，顶板下设置有框架柱下接段和外墙下接段；

步骤三、顶板上土方回填：当步骤二中顶板的强度达到顶板的设计强度后，进行顶板上部土方的回填；

步骤四、地下室结构顶板下部土方的分区：通过顶板上预留的结构楼梯口作为出土口对顶板下部的土方进行土方的暗挖，进行顶板下部土方的开挖时，沿待施工地下室结构的延伸方向将顶板下部土方依次分为K个土方开挖段进行施工，其中，K为正整数且K≥3，每个所述土方开挖段均由第一层外墙土方开挖区、第二层外墙土方开挖区和中部柱位土方开挖区三个区域组成；所述第二层外墙土方开挖区分布在所述中部柱位土方开挖区的两侧，所述第一层外墙土方开挖区分布在第二层外墙土方开挖区的外侧；

步骤五、第一层外墙土方开挖区和第二层外墙土方开挖区的暗挖施工，将顶板一端的一个土方开挖段视为第一个土方开挖段，将顶板上预留结构楼梯口作为出土口，采用小挖机从第一个土方开挖段开始由前至后进行多个土方开挖段的开挖施工，具体过程如下：

步骤501、第一个土方开挖段中第一层外墙土方开挖区的暗挖施工：采用小挖机从第一个土方开挖段中的两个出土口开始分别朝外墙一侧开挖，完成第一个土方开挖段中两个第一层外墙土方开挖区的暗挖；

步骤502、第一层外墙土方开挖区和第二层外墙土方开挖区的交替开挖施工：第一层外墙土方开挖区的开挖从第二个土方开挖段开始由前至后且由左至右依次进行，第二层外墙土方开挖区的开挖从第一个土方开挖段开始由前至后且由左至右依次进行，每完成一个第一层外墙土方开挖区的开挖后，就进行一个第二层外墙土方开挖区的开挖，使多个第一层外墙土方开挖区和第二层外墙土方开挖区交替开挖，直至完成第K个土方开挖段中第一层外墙土方开挖区的开挖，同时完成第K-1个第二层外墙土方开挖区的开挖；

步骤503、最后一个土方开挖段中第二层外墙土方开挖区的暗挖施工：采用小挖机从最后一个土方开挖段中的两个出土口开始分别朝外墙一侧开挖，完成最后一个土方开挖段中两个第二层外墙土方开挖区的暗挖；

步骤六、中部柱位土方开挖区的暗挖及框架柱的施工，所述中部柱位土方开挖区包括第一个柱位土方开挖区和第二个柱位土方开挖区，多个土方开挖段中的第一个柱位土方开挖区呈交错布设，中部柱位土方开挖区暗挖施工的具体过程如下：

步骤601、第一个柱位土方开挖区的暗挖施工：采用小挖机沿地下室结构的延伸方向由前至后依次对多个所述土方开挖段中第一个柱位土方开挖区进行开挖，所述第一个柱位土方开挖区的顶板和基坑底部之间支设有临时钢支撑；

步骤602、第一个柱位土方开挖区内框架柱的施工：在每个土方开挖段中已暗挖第一个柱位土方开挖区的框架柱下接段的下部完成框架柱的施工；

步骤603、第二个柱位土方开挖区的暗挖施工：采用小挖机沿地下室结构的延伸方向由前至后依次对多个所述土方开挖段中第二个柱位土方开挖区进行开挖，所述第二个柱位土方开挖区的顶板和基坑底部之间支设有临时钢支撑；

步骤604、第二个柱位土方开挖区内框架柱的施工：在每个土方开挖段中已暗挖第二个柱位土方开挖区的框架柱下接段的下部完成框架柱的施工。

上述的一种地下室结构分区域小断面土方开挖方法，其特征在于：步骤一中，进行首层土方明挖时，根据设计图纸，在多个框架柱的设计位置继续向下开挖不少于0.9m后形成框架柱下接段的柱下接段浇筑空腔，在待施工地下室结构外墙位置继续向下开挖不少于1.45m后形成外墙下接段的外墙下接段浇筑空腔。

上述的一种地下室结构分区域小断面土方开挖方法，其特征在于：所述第一层外墙土方开挖区的顶部紧贴顶板布设，所述第一层外墙土方开挖区的外侧与外墙的外侧面平齐，所述第一层外墙土方开挖区内侧与第二层外墙土方开挖区之间的连接面为由上至下逐渐向外延伸的倾斜面，所述第一层外墙土方开挖区的底部高于地下室结构的底板布设；

所述第二层外墙土方开挖区的顶部紧贴顶板布设，所述第二层外墙土方开挖区的底部与底板的下端面平齐，所述第二层外墙土方开挖区内侧与所述中部柱位土方开挖区之间的连接面为由上至下逐渐向外延伸的倾斜面。

上述的一种地下室结构分区域小断面土方开挖方法，其特征在于：所述中部柱位土方开挖区位于顶板的正下方且其呈等腰梯形布设，所述中部柱位土方开挖区的两侧分别紧贴两个第二层外墙土方开挖区的内侧布设，所述框架柱下接段位于中部柱位土方开挖区的顶部；

所述中部柱位土方开挖区通过一个斜面分隔为第一个柱位土方开挖区和第二个柱位土方开挖区，所述第一个柱位土方开挖区和第二个柱位土方开挖区的高度相等，相邻两个所述土方开挖段中的第一个柱位土方开挖区交错布设，相邻两个所述土方开挖段中的第二个柱位土方开挖区交错布设。

上述的一种地下室结构分区域小断面土方开挖方法，其特征在于：所述地下室结构的顶板和底板之间支撑有多个框架柱支撑组件，多个所述框架柱支撑组件沿顶板的延伸方向呈等间距布设，每个所述框架柱支撑组件均对应一个所述土方开挖段，每个所述土方开挖段上均设置有两个出土口；

所述框架柱支撑组件包括两个相对布设的框架柱，所述框架柱支撑组件中的两个框架柱沿顶板的宽度方向布设。

上述的一种地下室结构分区域小断面土方开挖方法，其特征在于：步骤五中，每完成一个或多个所述第一层外墙土方开挖区的土方开挖后，在与其对应的一个或多个土方开挖段中对应侧的外墙下接段的下部施工第一层外墙结构；每完成一个或多个所述第二层外墙土方开挖区的土方开挖后，在与其对应的一个或多个土方开挖段中对应侧的第一层外墙结构的下部施工第二层外墙结构形成外墙。

上述的一种地下室结构分区域小断面土方开挖方法，其特征在于：所述外墙的底部设置有底板连接段，所述底板连接段与外墙一体成型。

上述的一种地下室结构分区域小断面土方开挖方法，其特征在于：所述框架柱下接段、外墙下接段、以及底板连接段的下部均预留有钢筋接头。

上述的一种地下室结构分区域小断面土方开挖方法，其特征在于：所述临时钢支撑支撑在与其对应的一个框架柱的外侧，当框架柱的结构强度达到框架柱的设计强度后，拆除与所述框架柱对应的临时钢管支撑。

上述的一种地下室结构分区域小断面土方开挖方法，其特征在于：施工所述第一个柱位土方开挖区或第二个柱位土方开挖区内的框架柱时，当一个或多个土方开挖段内的框架柱的结构强度达到框架柱的设计强度，同时对应的临时钢管支撑拆除后，在与框架柱对应的土方开挖段内一侧底部施工对应的底板节段，所述第一个柱位土方开挖区和第二个柱位土方开挖区内全部底板节段施工完成后，完成底板的施工。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明通过将顶板上预留的楼梯口作为土方开挖的出土口，不需要再单独设置出土口，能有效提高顶板的结构强度，同时能有效提高施工效率，缩减施工成本。

2、本发明通过将顶板下部土方分为多个土方开挖段进行分段开挖，同时将每个土方开挖段均由两侧向中间分为三个区域进行分区开挖，能有效保证土方按预定目标顺利进行，满足安全质量进度要求，同时，能够通过未开挖土方对顶板进行一定的支撑，减少顶板下部临时支撑结构，进而能顾有效提高施工效率，缩减施工成本。

3、本发明在施工顶板的同时，在顶板的下部同时施工成型框架柱下接段和外墙下接段，随着土方的开挖，框架柱可同时施工，不需要再对框架柱进行定位，能有效提高施工效率，同时提高框架柱与顶板之间的连接强度。

4、本发明采用分区域小断面的土方开挖方法，开挖的结构平面可以作为工作台，不必另外架设开挖工作台，这样大幅度削减了支撑和工作平台等大型临时设施，减少了施工费用。

5、本发明采用边开挖边施工的方法，由于开挖和施工的交错进行，逆作结构的自身荷载由框架柱直接承担并传递至地基，减少了大开挖时卸载对持力层的影响，降低了地基回弹量。

综上所述，本发明施工方法简单便捷，施工效率高，采用分区域小断面的土方开挖方法，开挖的结构平面可以作为工作台，不必另外架设开挖工作台，这样大幅度削减了支撑和工作平台等大型临时设施，减少了施工费用，采用边开挖边施工的方法，由于开挖和施工的交错进行，逆作结构的自身荷载由框架柱直接承担并传递至地基，减少了大开挖时卸载对持力层的影响，降低了地基回弹量。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明首层土方明挖后的断面图。

图2为本发明顶板上土方回填后的施工结构断面图。

图3为本发明顶板下部土方的分区示意图。

图4为本发明第一层外墙土方开挖区开挖后的断面图。

图5为本发明第一个土方开挖段中第二层外墙土方开挖区开挖后的结构断面图。

图6为本发明第二个土方开挖段中第二层外墙土方开挖区开挖后的结构断面图。

图7为本发明第一个土方开挖段中第一个柱位土方开挖区开挖后的断面图。

图8为本发明第二个土方开挖段中第一个柱位土方开挖区开挖后的断面图。

图9为本发明地下室结构施工完成后的断面图。

图10为本发明的流程框图。

附图标记说明:

1—柱下接段浇筑空腔； 2—外墙下接段浇筑空腔；

3—顶板； 4—框架柱下接段； 5—外墙下接段；

6—第一层外墙土方开挖区； 7—第二层外墙土方开挖区；

8-1—第一个柱位土方开挖区； 8-2—第二个柱位土方开挖区；

9—框架柱； 10—外墙； 11—底板连接段；

12—临时钢支撑； 13—底板。

具体实施方式

如图1至图10所示的一种地下室结构分区域小断面土方开挖方法，所述地下室结构为地下一层结构，该方法包括以下步骤：

步骤一、首层土方明挖：如图1所示，在待施工地下室结构设计位置由中心向四周进行首层土方开挖，首层土方开挖至待施工地下室结构顶板底部标高设计位置；

步骤二、地下室结构顶板的施工：根据待施工地下室结构顶板的设计厚度，在步骤一中土方开挖后的土体上安装模板，在模板内绑扎顶板钢筋笼并浇筑混凝土形成待施工地下室结构的顶板3，顶板3上预留结构楼梯口，框架柱下接段4和外墙下接段5与顶板3一起浇筑成型；

实际使用时，进行顶板3的浇筑时，顶板3上预留有多个结构楼梯口，进行顶板钢筋笼的绑扎时，首先需要将步骤一中土方开挖后的土方表面清理干净。

本实施例中，顶板3的浇筑好后，对顶板3表层的混凝土采用铁抹子进行收面、压光；然后铺设防水层，在铺设防水层前，对顶板3的混凝土面进行检查，以消除混凝土表面的毛刺和突出的钢筋、铁丝，不平整的地方采用高标号的水泥砂浆进行抹面，对待施工段混凝土表面的积水进行清理，确保无明水，并刷3遍水泥基结晶渗透防水涂料；防水层敷设平整，使用刮板使防水卷材与结构混凝土表面粘贴紧密，防止在中间存在气囊，以避免浇筑混凝土时防水层发生脱落；防水卷材和连接胶带用塑料纸进行隔离，塑料纸在浇筑混凝土前撤走，转角处用专用胶带进行连接、密封。

当顶板防水层敷设完毕后，按照设计保护层的要求，在防水层上铺设细石混凝土，采用人工进行浇筑，混凝土浇筑完毕后，及时进行洒水覆盖养生，并保持混凝土表面湿润。

步骤三、顶板上土方回填：如图2所示，当步骤二中顶板3的强度达到顶板的设计强度后，进行顶板3上部土方的回填；

本实施例中，防水层上部混凝土浇筑完毕并达到设计强度后，进行顶板的回填，回填采用分段分层方式进行，回填土采用透水性能差的粘土或粉土，顶板350cm范围内采用人工使用小型蛙夯机进行夯填；其上部位采用20t振动压路机进行碾压，人工夯实每层不大于25cm，机械夯实每层不大于30cm；结构两侧需要回填土方的，应在两侧同时回填。

步骤四、地下室结构顶板下部土方的分区：通过顶板3上预留的结构楼梯口作为出土口6对顶板3下部的土方进行土方的暗挖，进行顶板3下部土方的开挖时，沿待施工地下室结构的延伸方向将顶板3下部土方依次分为K个土方开挖段进行施工，其中，K为正整数且K≥3，每个所述土方开挖段均由第一层外墙土方开挖区6、第二层外墙土方开挖区7和中部柱位土方开挖区三个区域组成；所述第二层外墙土方开挖区7分布在所述中部柱位土方开挖区的两侧，所述第一层外墙土方开挖区6分布在第二层外墙土方开挖区7的外侧；

实际使用时，通过将顶板3下部土方分第一层外墙土方开挖区6、第二层外墙土方开挖区7和中部柱位土方开挖区三个区域实行土方的分区域小断面开挖，在进行第一层外墙土方开挖区6的开挖时，可通过第二层外墙土方开挖区7和中部柱位土方开挖区对顶板3进行有效支撑，在进行第二层外墙土方开挖区7的开挖时，可通过中部柱位土方开挖区对顶板3进行有效支撑，减少顶板3下部临时支撑构件，能有效减少人力和物力的投入，提高施工效率。

本实施例中，进行顶板3下部土方开挖时，从顶板下部土方的左右两侧向中间逐渐开挖，先开挖第一层外墙土方开挖区6和第二层外墙土方开挖区7，再开挖中部柱位土方开挖区；第一层外墙土方开挖区6、第二层外墙土方开挖区7和中部柱位土方开挖区进行开挖时，均沿地下室结构的延伸方向从一段向另一端进行开挖；分区域小断面的土方开挖方法，开挖的结构平面可以作为工作台，不必另外架设开挖工作台，这样大幅度削减了支撑和工作平台等大型临时设施，减少了施工费用。

步骤五、第一层外墙土方开挖区和第二层外墙土方开挖区的暗挖施工，将顶板3一端的一个土方开挖段视为第一个土方开挖段，将顶板3上预留结构楼梯口作为出土口，采用小挖机从第一个土方开挖段开始由前至后进行多个土方开挖段的开挖施工，具体过程如下：

实际使用时，顶板3下部的土方开挖采用60型小挖掘机开挖为主，人工修坡及清底为辅；土方要多次进行倒土至出土口位置，再由地面上的垂直出土设备或长臂挖机挖装车外运；

当地下为软质岩时，可采用破碎锤破碎，出渣倒运；出土口结构形成后，从出土口为起点向主体中间进行土方开挖，长臂挖机装渣倒运，逐渐扩大地下空间，同时紧跟结构施工，以结构支撑逐步替代土方支撑，当地下空间扩大后，向地下吊运60型小型挖掘机，利用小挖机挖土，挖渣至出土口位置，主体结构进入大面积土方开挖时，吊入装载机，转运施工范围内渣体至出土口堆放，使用长臂挖机垂直运输至地面自卸车内外运。

本实施例中，先开挖第一层外墙土方开挖区6，再开挖第二层外墙土方开挖区7，第一层外墙土方开挖区6开挖高度较小，等第一层外墙土方开挖区6开挖好后，需要进行上部外墙节段的施工，使上部外墙节段对顶板3进行支撑，进而遵循随挖随支的施工原则，保证顶板3的结构强度；第一层外墙土方开挖区6开挖好后，可以为第二层外墙土方开挖区7的开挖提供一定的操作空间。

步骤501、第一个土方开挖段中第一层外墙土方开挖区的暗挖施工：采用小挖机从第一个土方开挖段中的两个出土口开始分别朝外墙一侧开挖，完成第一个土方开挖段中两个第一层外墙土方开挖区6的暗挖；

步骤502、第一层外墙土方开挖区和第二层外墙土方开挖区的交替开挖施工：第一层外墙土方开挖区6的开挖从第二个土方开挖段开始由前至后且由左至右依次进行，第二层外墙土方开挖区7的开挖从第一个土方开挖段开始由前至后且由左至右依次进行，每完成一个第一层外墙土方开挖区6的开挖后，就进行一个第二层外墙土方开挖区7的开挖，使多个第一层外墙土方开挖区6和第二层外墙土方开挖区7交替开挖，直至完成第K个土方开挖段中第一层外墙土方开挖区6的开挖，同时完成第K-1个第二层外墙土方开挖区7的开挖；

实际使用时，前三个第一层外墙土方开挖区6施工完成后，方可进行第一个第二层外墙土方开挖区7的开挖，保证相邻两个土方开挖段之间形成一个台阶，便于挖机的运行。

需要说明的是，当第一个土方开挖段中第一层外墙土方开挖区的暗挖施工完成后，每进行一个第一层外墙土方开挖区6的开挖，即可进行前一个土方开挖段中同侧第二层外墙土方开挖区7的开挖，保证相邻两个开挖的土方之间，不存在过大的台阶。

本实施例中，每一个土方开挖段中两个第一层外墙土方开挖区6或两个第二层外墙土方开挖区7的开挖顺序不做限制，保证两个第二层外墙土方开挖区7的开挖顺序与两个第一层外墙土方开挖区6的开挖顺序相同即可。

步骤503、最后一个土方开挖段中第二层外墙土方开挖区的暗挖施工：采用小挖机从最后一个土方开挖段中的两个出土口开始分别朝外墙一侧开挖，完成最后一个土方开挖段中两个第二层外墙土方开挖区7的暗挖；

实际使用时，进行第一层外墙土方开挖区6和第二层外墙土方开挖区7的开挖时，从出土口开始，先顺外墙10开挖通道，通道高度要根据土体的自由直立高度决定，根据地下实际情况调整开挖进度，土质较差或遇水时，应制定相应措施后，按要求开挖，并缩短开挖长度；通道内侧要适当放坡，防止塌方，外侧要直立开挖，始终保持倒梯形向前开挖通道，并利用土壁作外墙的外模板。

需要说明的是，第一层外墙土方开挖区6和第二层外墙土方开挖区7开挖完成后，外墙10通道开挖完成，此时顶板3失去支撑并处于悬挑受力，所以要马上进行外墙10结构施工，通过墙板结构恢复对顶板3的支撑；采用边开挖边施工的方法，由于开挖和施工的交错进行，逆作结构的自身荷载由框架柱直接承担并传递至地基，减少了大开挖时卸载对持力层的影响，降低了地基回弹量。

步骤六、中部柱位土方开挖区的暗挖及框架柱的施工，所述中部柱位土方开挖区包括第一个柱位土方开挖区8-1和第二个柱位土方开挖区8-2，多个土方开挖段中的第一个柱位土方开挖区8-1呈交错布设，中部柱位土方开挖区暗挖施工的具体过程如下：

实际使用时，为了提高施工效率，缩短施工工期，中部柱位土方开挖区可与第一层外墙土方开挖区6和第二层外墙土方开挖区7同步进行，当已开挖完成第一层外墙土方开挖区6和第二层外墙土方开挖区7的土方开挖段中对应的外墙10的结构强度达到外墙的设计强度后，即可进行该土方开挖段中中部柱位土方开挖区的开挖。

需要说明的是，通过将多个土方开挖段中的第一个柱位土方开挖区8-1呈交错布设，在进行土方的开挖时，该交错布设方式可以很高的对顶板3进行支撑，即相邻两个土方开挖段中的第一个柱位土方开挖区8-1呈现一左一右的布设方式，使得相邻两个土方开挖段中的两个第一个柱位土方开挖区8-1开挖完成后，两个第二个柱位土方开挖区8-2呈现一左一右的布设，避免顶板3失去平衡，两个第二个柱位土方开挖区8-2之间存在一定的交叉。

步骤601、第一个柱位土方开挖区的暗挖施工：如图7所示，采用小挖机沿地下室结构的延伸方向由前至后依次对多个所述土方开挖段中第一个柱位土方开挖区8-1进行开挖，所述第一个柱位土方开挖区8-1的顶板3和基坑底部之间支设有临时钢支撑12；

实际使用时，进行第一个土方开挖段中第一个柱位土方开挖区8-1的开挖时，当开挖至第一个土方开挖段的中部时，且临时钢支撑12预设柱位的土方已开挖完成后，立即进行临时钢支撑12的支设。

需要说明的是，临时钢支撑12可以快速替代已开挖的土方对顶板3进行支撑，避免顶板3发生倾斜。

步骤602、第一个柱位土方开挖区内框架柱的施工：在每个土方开挖段中已暗挖第一个柱位土方开挖区8-1的框架柱下接段4的下部完成框架柱9的施工；

本实施例中，当一个或几个第一个柱位土方开挖区8-1开挖完成后，就可以完成对应柱位上框架柱9的施工，随着土方的不断开挖，实现框架柱9的不断支设；当框架柱9的结构强度达到框架柱的设计强度时，即可对其一侧的临时钢支撑12进行拆除。

需要说明的是，边开挖，边进行框架柱的施工，使得逆作结构的自身荷载由框架柱直接承担并传递至地基，减少了大开挖时卸载对持力层的影响，降低了地基回弹量。

步骤603、第二个柱位土方开挖区的暗挖施工：如图8所示，采用小挖机沿地下室结构的延伸方向由前至后依次对多个所述土方开挖段中第二个柱位土方开挖区8-2进行开挖，所述第二个柱位土方开挖区8-2的顶板3和基坑底部之间支设有临时钢支撑12；

步骤604、第二个柱位土方开挖区内框架柱的施工：在每个土方开挖段中已暗挖第二个柱位土方开挖区8-2的框架柱下接段4的下部完成框架柱9的施工；

实际使用时，第二个柱位土方开挖区8-2的开挖方法与第一个柱位土方开挖区8-1的开挖方法相同，当顶板3的下部空间进一步扩大后，第二个柱位土方开挖区8-2和第一个柱位土方开挖区8-1可同步进行，但是必须保证相邻两个的土方开挖段中的第一个柱位土方开挖区8-1和第二个柱位土方开挖区8-2不可以同时开挖，防止顶板3悬空跨度过大，第一个柱位土方开挖区8-1和第二个柱位土方开挖区8-2应间隔“跳挖”施工。

本实施例中，步骤一中，进行首层土方明挖时，根据设计图纸，在多个框架柱9的设计位置继续向下开挖不少于0.9m后形成框架柱下接段4的柱下接段浇筑空腔1，在待施工地下室结构外墙10位置继续向下开挖不少于1.45m后形成外墙下接段5的外墙下接段浇筑空腔2。

实际使用时，首层土方开挖完成后，绑扎顶板3、框架柱下接段4和外墙下接段5的结构钢筋笼，并浇筑成型，顶板3施工时分段进行施工，部分顶板节段不能一次性施工到位，出现断开的地方，在钢筋绑扎完成后必须使用止水钢板，牢固焊接在两层钢筋中间位置，并按要求预留出顶板钢筋搭接长度，后浇带、膨胀加强带部位按同样方法设置钢板止水带，使用钢丝网拦护，在顶板加腋位置，每8m设置一个下料筒，下料筒直径不小于0.2m，在与顶板相交的两层钢筋网中间位置必须使用止水环，满焊牢固不留缝隙。

本实施例中，所述第一层外墙土方开挖区6的顶部紧贴顶板3布设，所述第一层外墙土方开挖区6的外侧与外墙10的外侧面平齐，所述第一层外墙土方开挖区6内侧与第二层外墙土方开挖区7之间的连接面为由上至下逐渐向外延伸的倾斜面，所述第一层外墙土方开挖区6的底部高于地下室结构的底板13布设；

所述第二层外墙土方开挖区7的顶部紧贴顶板3布设，所述第二层外墙土方开挖区7的底部与底板13的下端面平齐，所述第二层外墙土方开挖区7内侧与所述中部柱位土方开挖区之间的连接面为由上至下逐渐向外延伸的倾斜面。

实际使用时，通过将第一层外墙土方开挖区6内侧与第二层外墙土方开挖区7之间的连接面设置为斜面，同时，该斜面的倾斜角度为45°，便于小挖机等机械设置在顶板3以下空间运行。

需要说明的是，所述第一层外墙土方开挖区6的底部设置有一段水平段，使得第一层外墙土方开挖区6的断面为倒直角梯形结构，顶板3与外墙10的连接处设置有倒角。

本实施例中，第二层外墙土方开挖区7内侧与所述中部柱位土方开挖区之间的连接面的倾斜角度为45°。

本实施例中，所述中部柱位土方开挖区位于顶板3的正下方且其呈等腰梯形布设，所述中部柱位土方开挖区的两侧分别紧贴两个第二层外墙土方开挖区7的内侧布设，所述框架柱下接段4位于中部柱位土方开挖区的顶部；

所述中部柱位土方开挖区通过一个斜面分隔为第一个柱位土方开挖区8-1和第二个柱位土方开挖区8-2，所述第一个柱位土方开挖区8-1和第二个柱位土方开挖区8-2的高度相等，相邻两个所述土方开挖段中的第一个柱位土方开挖区8-1交错布设，相邻两个所述土方开挖段中的第二个柱位土方开挖区8-2交错布设。

实际使用时，所述中部柱位土方开挖区呈上小下大的等腰梯形布设，能够使所述中部柱位土方开挖区对顶板3进行有效支撑，保证顶板3的支撑稳定性。

需要说明的是，通过在所述中部柱位土方开挖区的中部通过一个斜面进行分隔即可形成第一个柱位土方开挖区8-1和第二个柱位土方开挖区8-2，第一个柱位土方开挖区8-1和第二个柱位土方开挖区8-2分别满足一个柱位施工要求，使得开挖第一个柱位土方开挖区8-1或第二个柱位土方开挖区8-2后，即可进行相应柱位的框架柱9的整体施工。

本实施例中，若第一个土方开挖段中的第一个柱位土方开挖区8-1布设在左侧，则第二个土方开挖段中的第一个柱位土方开挖区8-1就布设在右侧，将相邻的两个第一个柱位土方开挖区8-1平移至同一土方开挖段后为对称结构。

本实施例中，所述地下室结构的顶板3和底板13之间支撑有多个框架柱支撑组件，多个所述框架柱支撑组件沿顶板3的延伸方向呈等间距布设，每个所述框架柱支撑组件均对应一个所述土方开挖段，每个所述土方开挖段上均设置有两个出土口；

所述框架柱支撑组件包括两个相对布设的框架柱9，所述框架柱支撑组件中的两个框架柱9沿顶板3的宽度方向布设。

实际使用时，一个土方开挖段即为一跨，所述框架柱支撑组件支撑在与其对应的一个土方开挖段的中部，所述框架柱支撑组件中的两个框架柱9分别布设在与其对应的一个土方开挖段的左右两侧。

需要时说明的是，两个出土口分别布设在与其对应的一个土方开挖段的左右两侧，所述出土口位于第一层外墙土方开挖区6的顶部。

如图4、图5和图6所示，本实施例中，步骤五中，每完成一个或多个所述第一层外墙土方开挖区6的土方开挖后，在与其对应的一个或多个土方开挖段中对应侧的外墙下接段5的下部施工第一层外墙结构；每完成一个或多个所述第二层外墙土方开挖区7的土方开挖后，在与其对应的一个或多个土方开挖段中对应侧的第一层外墙结构的下部施工第二层外墙结构形成外墙10。

实际使用时，在地下土方开挖前，顶板3及上部载荷全部由土方承担，地下土方开挖要在顶板3下形成空间，顶板3的支撑也随之发生变化，为保证顶板3结构安全，在解除土方对顶板3支撑的同时，要紧跟形成竖向结构，利用结构恢复对顶板3的安全支撑。

需要说明的是，为了保证对顶板3的有效支撑，对于外墙10的施工，也采用分段分区成型施工，完成一个或几个第一层外墙土方开挖区6的开挖后，即可同时进行该区域内第一层外墙结构的施工，即在对应土方开挖段内对应一侧的外墙下接段5续接一定长度的外墙，实现第一层外墙土方开挖区6内第一层外墙结构的施工成型；同时每完成一个或几个第二层外墙土方开挖区7的开挖，即可进行对应土方开挖段内对应一侧第一层外墙结构下施工完成整个外墙结构，保证对顶板3的支撑。

本实施例中，当土方开挖段内的第二层外墙结构的结构强度达到外墙的设计强度时，再进行对应的土方开挖节段内中部柱位土方开挖区的暗挖及框架柱的施工。

本实施例中，所述外墙10的底部设置有底板连接段11，所述底板连接段11与外墙10一体成型。

本实施例中，施工外墙10结构时，底板连接段11与外墙10一起施工成型，底板连接段11作为底板13的一部分，底板连接段11的宽度不小于1.5m。

本实施例中，所述框架柱下接段4、外墙下接段5、以及底板连接段11的下部均预留有钢筋接头。

实际使用时，钢筋接头的设置可以使多段混凝土结构连接为一体，提高整个地下室的结构强度。

本实施例中，所述临时钢支撑12支撑在与其对应的一个框架柱9的外侧，当框架柱9的结构强度达到框架柱的设计强度后，拆除与所述框架柱9对应的临时钢管支撑12。

实际使用时，地下结构施工的原则为“短开挖，强支撑”，每跨中设一道强支撑，即临时钢管支撑12，所述临时钢管支撑12采用10mm厚250#无缝钢管上下各焊300mm×300mm的钢板作为支撑钢，暗挖施工必遵守边开挖边支护的原则，每次开挖长度不得超过单跨长度，开挖至跨中时必须做强支撑，并在框架柱9中设钢管支撑留置框架柱9结构中。

本实施例中，施工所述第一个柱位土方开挖区8-1或第二个柱位土方开挖区8-2内的框架柱9时，当一个或多个土方开挖段内的框架柱9的结构强度达到框架柱的设计强度，同时对应的临时钢管支撑12拆除后，在与框架柱9对应的土方开挖段内一侧底部施工对应的底板节段，所述第一个柱位土方开挖区8-1和第二个柱位土方开挖区8-2内全部底板节段施工完成后，完成底板13的施工。

实际使用时，当一个框架柱9的结构强度达到框架柱的设计强度时，可拆除框架柱9一侧的临时钢管支撑12，当临时钢管支撑12拆除后，即可在该框架柱9对应的一个土方开挖段一侧的底板连接段11上续接一节底板节段，使该底板节段与框架柱9浇筑为一体。

同时，也可当一定区域内的多个框架柱9的结构强度均达到框架柱的设计强度时，对该区域内的底板节段进行集体施工，因为框架柱9和外墙10基础都为临时支撑，在小区域内可以支撑顶板3不变形，但随着开挖空间的增大，当一定区域内框架柱9和外墙10完成后，要及时连接浇筑底板13，使框架柱9和外墙10基础通过底板13连为整体，增大底面受力面积，共同承担顶板载荷。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种地下室结构分区域小断面土方开挖方法，所述地下室结构为地下一层结构，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、首层土方明挖：在待施工地下室结构设计位置由中心向四周进行首层土方开挖，首层土方开挖至待施工地下室结构顶板底部标高设计位置；

步骤二、地下室结构顶板的施工：根据待施工地下室结构顶板的设计厚度，在步骤一中土方开挖后的土体上安装模板，在模板内绑扎顶板钢筋笼并浇筑混凝土形成待施工地下室结构的顶板(3)，顶板(3)上预留结构楼梯口，顶板(3)下设置有框架柱下接段(4)和外墙下接段(5)；

步骤三、顶板上土方回填：当步骤二中顶板(3)的强度达到顶板的设计强度后，进行顶板(3)上部土方的回填；

步骤四、地下室结构顶板下部土方的分区：通过顶板(3)上预留的结构楼梯口作为出土口(6)对顶板(3)下部的土方进行土方的暗挖，进行顶板(3)下部土方的开挖时，沿待施工地下室结构的延伸方向将顶板(3)下部土方依次分为K个土方开挖段进行施工，其中，K为正整数且K≥3，每个所述土方开挖段均由第一层外墙土方开挖区(6)、第二层外墙土方开挖区(7)和中部柱位土方开挖区三个区域组成；所述第二层外墙土方开挖区(7)分布在所述中部柱位土方开挖区的两侧，所述第一层外墙土方开挖区(6)分布在第二层外墙土方开挖区(7)的外侧；

步骤五、第一层外墙土方开挖区和第二层外墙土方开挖区的暗挖施工，将顶板(3)一端的一个土方开挖段视为第一个土方开挖段，将顶板(3)上预留结构楼梯口作为出土口，采用小挖机从第一个土方开挖段开始由前至后进行多个土方开挖段的开挖施工，具体过程如下：

步骤501、第一个土方开挖段中第一层外墙土方开挖区的暗挖施工：采用小挖机从第一个土方开挖段中的两个出土口开始分别朝外墙一侧开挖，完成第一个土方开挖段中两个第一层外墙土方开挖区(6)的暗挖；

步骤502、第一层外墙土方开挖区和第二层外墙土方开挖区的交替开挖施工：第一层外墙土方开挖区(6)的开挖从第二个土方开挖段开始由前至后且由左至右依次进行，第二层外墙土方开挖区(7)的开挖从第一个土方开挖段开始由前至后且由左至右依次进行，每完成一个第一层外墙土方开挖区(6)的开挖后，就进行一个第二层外墙土方开挖区(7)的开挖，使多个第一层外墙土方开挖区(6)和第二层外墙土方开挖区(7)交替开挖，直至完成第K个土方开挖段中第一层外墙土方开挖区(6)的开挖，同时完成第K-1个第二层外墙土方开挖区(7)的开挖；

步骤503、最后一个土方开挖段中第二层外墙土方开挖区的暗挖施工：采用小挖机从最后一个土方开挖段中的两个出土口开始分别朝外墙一侧开挖，完成最后一个土方开挖段中两个第二层外墙土方开挖区(7)的暗挖；

步骤六、中部柱位土方开挖区的暗挖及框架柱的施工，所述中部柱位土方开挖区包括第一个柱位土方开挖区(8-1)和第二个柱位土方开挖区(8-2)，多个土方开挖段中的第一个柱位土方开挖区(8-1)呈交错布设，中部柱位土方开挖区暗挖施工的具体过程如下：

步骤601、第一个柱位土方开挖区的暗挖施工：采用小挖机沿地下室结构的延伸方向由前至后依次对多个所述土方开挖段中第一个柱位土方开挖区(8-1)进行开挖，所述第一个柱位土方开挖区(8-1)的顶板(3)和基坑底部之间支设有临时钢支撑(12)；

步骤602、第一个柱位土方开挖区内框架柱的施工：在每个土方开挖段中已暗挖第一个柱位土方开挖区(8-1)的框架柱下接段(4)的下部完成框架柱(9)的施工；

步骤603、第二个柱位土方开挖区的暗挖施工：采用小挖机沿地下室结构的延伸方向由前至后依次对多个所述土方开挖段中第二个柱位土方开挖区(8-2)进行开挖，所述第二个柱位土方开挖区(8-2)的顶板(3)和基坑底部之间支设有临时钢支撑(12)；

步骤604、第二个柱位土方开挖区内框架柱的施工：在每个土方开挖段中已暗挖第二个柱位土方开挖区(8-2)的框架柱下接段(4)的下部完成框架柱(9)的施工。

2.按照权利要求1所述的一种地下室结构分区域小断面土方开挖方法，其特征在于：步骤一中，进行首层土方明挖时，根据设计图纸，在多个框架柱(9)的设计位置继续向下开挖不少于0.9m后形成框架柱下接段(4)的柱下接段浇筑空腔(1)，在待施工地下室结构外墙(10)位置继续向下开挖不少于1.45m后形成外墙下接段(5)的外墙下接段浇筑空腔(2)。

3.按照权利要求1所述的一种地下室结构分区域小断面土方开挖方法，其特征在于：所述第一层外墙土方开挖区(6)的顶部紧贴顶板(3)布设，所述第一层外墙土方开挖区(6)的外侧与外墙(10)的外侧面平齐，所述第一层外墙土方开挖区(6)内侧与第二层外墙土方开挖区(7)之间的连接面为由上至下逐渐向外延伸的倾斜面，所述第一层外墙土方开挖区(6)的底部高于地下室结构的底板(13)布设；

所述第二层外墙土方开挖区(7)的顶部紧贴顶板(3)布设，所述第二层外墙土方开挖区(7)的底部与底板(13)的下端面平齐，所述第二层外墙土方开挖区(7)内侧与所述中部柱位土方开挖区之间的连接面为由上至下逐渐向外延伸的倾斜面。

4.按照权利要求3所述的一种地下室结构分区域小断面土方开挖方法，其特征在于：所述中部柱位土方开挖区位于顶板(3)的正下方且其呈等腰梯形布设，所述中部柱位土方开挖区的两侧分别紧贴两个第二层外墙土方开挖区(7)的内侧布设，所述框架柱下接段(4)位于中部柱位土方开挖区的顶部；

所述中部柱位土方开挖区通过一个斜面分隔为第一个柱位土方开挖区(8-1)和第二个柱位土方开挖区(8-2)，所述第一个柱位土方开挖区(8-1)和第二个柱位土方开挖区(8-2)的高度相等，相邻两个所述土方开挖段中的第一个柱位土方开挖区(8-1)交错布设，相邻两个所述土方开挖段中的第二个柱位土方开挖区(8-2)交错布设。

5.按照权利要求1所述的一种地下室结构分区域小断面土方开挖方法，其特征在于：所述地下室结构的顶板(3)和底板(13)之间支撑有多个框架柱支撑组件，多个所述框架柱支撑组件沿顶板(3)的延伸方向呈等间距布设，每个所述框架柱支撑组件均对应一个所述土方开挖段，每个所述土方开挖段上均设置有两个出土口；

所述框架柱支撑组件包括两个相对布设的框架柱(9)，所述框架柱支撑组件中的两个框架柱(9)沿顶板(3)的宽度方向布设。

6.按照权利要求1所述的一种地下室结构分区域小断面土方开挖方法，其特征在于：步骤五中，每完成一个或多个所述第一层外墙土方开挖区(6)的土方开挖后，在与其对应的一个或多个土方开挖段中对应侧的外墙下接段(5)的下部施工第一层外墙结构；每完成一个或多个所述第二层外墙土方开挖区(7)的土方开挖后，在与其对应的一个或多个土方开挖段中对应侧的第一层外墙结构的下部施工第二层外墙结构形成外墙(10)。

7.按照权利要求6所述的一种地下室结构分区域小断面土方开挖方法，其特征在于：所述外墙(10)的底部设置有底板连接段(11)，所述底板连接段(11)与外墙(10)一体成型。

8.按照权利要求7所述的一种地下室结构分区域小断面土方开挖方法，其特征在于：所述框架柱下接段(4)、外墙下接段(5)、以及底板连接段(11)的下部均预留有钢筋接头。

9.按照权利要求1所述的一种地下室结构分区域小断面土方开挖方法，其特征在于：所述临时钢支撑(12)支撑在与其对应的一个框架柱(9)的外侧，当框架柱(9)的结构强度达到框架柱的设计强度后，拆除与所述框架柱(9)对应的临时钢管支撑(12)。

10.按照权利要求9所述的一种地下室结构分区域小断面土方开挖方法，其特征在于：施工所述第一个柱位土方开挖区(8-1)或第二个柱位土方开挖区(8-2)内的框架柱(9)时，当一个或多个土方开挖段内的框架柱(9)的结构强度达到框架柱的设计强度，同时对应的临时钢管支撑(12)拆除后，在与框架柱(9)对应的土方开挖段内一侧底部施工对应的底板节段，所述第一个柱位土方开挖区(8-1)和第二个柱位土方开挖区(8-2)内全部底板节段施工完成后，完成底板(13)的施工。

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