CN112921986A - 一种装配式地下结构及其与基坑一体化施工方法 - Google Patents

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刘军
邹彪
曲秀姝
魏杰
王可馨
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Beijing University of Civil Engineering and Architecture
Beijing General Municipal Engineering Design and Research Institute Co Ltd
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Beijing University of Civil Engineering and Architecture
Beijing General Municipal Engineering Design and Research Institute Co Ltd
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
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Abstract

本发明公开了一种装配式地下结构及其与基坑一体化施工方法。该地下结构的围护结构位于地下用于挡土、截水并支撑顶部的梁构件;中间立柱构件用于支撑梁构件;梁构件为预制结构和/或叠合结构,并且梁构件的横梁构件和纵梁构件固定于围护结构和/或中间立柱构件上并形成框架结构;板构件为预制板结构和/或叠合板结构,并且板构件的顶板构件、中板构件和墙板构件固定于梁构件形成的框架结构内,底板构件位于地下结构的底部并用于固定梁构件和中间立柱构件。该结构可充分利用自身的构件作为基坑的内支撑,不需要锚杆(索)、土钉等挡土结构,也不需要临时内支撑,减少了大量模板及脚手架,其还具有施工缝隙少、防水效果好等优势。

Description

一种装配式地下结构及其与基坑一体化施工方法
技术领域
本发明涉及基坑工程技术领域,尤其涉及一种装配式地下结构及其与基坑一体化施工方法。
背景技术
基坑工程是从地面向下挖一个地下空间,然后在此空间内砌筑地下结构,为保证在地下结构施工期间基坑侧壁的稳定性,需要事先施作挡土结构并采取地下水控制、环境保护等措施。基坑工程应用范围极为广泛,城市轨道交通、综合地下管廊、工业与民用建筑等领域均有大量的应用。
基坑工程事故发生率较高,主要表现为支护结构破坏、塌方、周边道路开裂和塌陷、邻近的地下管线变位甚至破坏、以及建筑物开裂甚至倒塌等,给国家经济和人民生命财产造成严重损失。据有关资料统计:基坑工程事故中与设计和施工有关的问题占比高达86.9%。此外,在基坑内砌筑地下结构,需要大量的模板及其支撑体系,且防水问题始终得不到很好地解决。申请人发现,目前的基坑工程至少存在如下问题:
(1)锚杆、土钉挡土结构侵入到建筑红线外。
锚杆与土钉侵入到建筑红线外,不仅形成障碍影响邻近其它工程的施作,而且一旦邻近存在既有地下工程则无法施作;目前有关规范已经明确锚杆与土钉的施作不能侵入建筑红线外,但实际操作中仍然存在上述现象。
现有锚索部分中杆体为钢绞线,钢绞线结构多应用于永久支护结构,其不仅侵入到建筑红线外,且长期埋于地下容易产生锈蚀,极易污染土壤及地下水;此外,邻近工程施作需要切除钢绞线,切除过程中钢绞线崩裂,会对切除人员造成潜在的危险。目前有的专家学者提出,可以采用玻璃纤维筋(GFRP)或其他复合材料代替钢绞线作为预应力锚索结构,具有可行性,且便于切割、绿色、环保、可降低消耗,但该方法仍然需要侵入到建筑红线外。
近几年,有些专家学者针对锚索长度也进行了相关研究,有的利用囊式扩体锚索,在扩体锚固段通过膨胀水泥砂浆对土体挤压可以减小锚固段长度,具有一定的经济效益,但不足之处是施工操作麻烦,自由端及非扩体段应力过高,并且钢绞线依旧容易发生锈蚀。
(2)内支撑体系拆除存在隐患。
不采用锚杆、土钉的基坑工程,除了放坡开挖的往往需要采用内支撑,如钢支撑或钢筋混凝土支撑等;这些内支撑均是临时结构,在地下结构施作时需要拆除,钢筋混凝土支撑的拆除往往采用爆破的方法,拆除中存在安全隐患、施工速度慢、而且存在一定程度的资源浪费。
(3)目前装配式地下结构存在防水问题。
目前装配式地下结构均采用顺作法,仍然先要开挖基坑,然后从下到上施作结构,结构体型庞大,且防水问题难以解决;地下结构的墙体采用全装配式,拼接缝为渗漏水的薄弱环节,虽然已知该位置,但由于拼接缝众多,防水的问题仍然难以解决。
中国专利(CN105926669A)公开了一种地铁车站施工方法,该方法不需要架设临时支撑体系,将现有的施工方法中临时支撑体系用永久结构车站中的各层板,包括顶板、层板及底板,实现免除拆撑、换撑困难,节约大量临时材料废弃。但是,该专利的方法实际上是一种明挖顺作法,仍然需要大量的模板及其支撑体系;采用各种板作为内支撑体系,受力不明确且各种板施作后没有出入口、后续作业空间狭小;该方法采用预埋的悬吊结构将每延米重达至少20吨的钢筋混凝土板悬吊起来,而标准的地铁车站长度可达200m,存在安全隐患;此外,该方法的防水处理与常规的类似,防水问题仍然亟待解决。
发明内容
本发明的其中一个目的是提出一种装配式地下结构及其与基坑一体化施工方法,解决了现有技术中基坑工程存在锚杆与土钉侵入到建筑红线外、内支撑体系拆除存在隐患、以及装配式地下结构存在防水问题的技术问题。本发明优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的,本发明提供了以下技术方案:
本发明的装配式地下结构,包括围护结构、中间立柱构件、梁构件和板构件,其中,所述围护结构位于地下用于挡土、截水并支撑顶部的梁构件;所述中间立柱构件用于支撑所述梁构件;所述梁构件为预制结构和/或叠合结构,并且所述梁构件包括横梁构件和纵梁构件,所述横梁构件和所述纵梁构件固定于所述围护结构和/或中间立柱构件上并形成框架结构;所述板构件为预制板结构和/或叠合板结构,并且所述板构件包括顶板构件、中板构件、底板构件和墙板构件,所述顶板构件、所述中板构件和所述墙板构件固定于所述梁构件形成的框架结构内,所述底板构件位于地下结构的底部并用于固定所述梁构件和所述中间立柱构件。
根据一个优选实施方式,所述围护结构为围护桩、地下连续墙和/或SMW桩,所述围护结构固定于待施工基坑区域的边界处;所述中间立柱构件为现浇结构或钢管柱构件,并且所述中间立柱构件固定于所述底板构件上并位于待施工基坑区域的中部,所述中间立柱构件用于支撑所述梁构件。
根据一个优选实施方式,所述横梁构件包括顶板构件支撑横梁和中板构件支撑横梁,所述纵梁构件包括顶边纵梁、顶纵梁、中边纵梁、中纵梁、底边纵梁和底纵梁,其中,所述顶板构件支撑横梁、所述顶边纵梁和所述顶纵梁固定于所述围护结构的顶部处并形成所述板构件中顶板构件的框架结构;所述中板构件支撑横梁、所述中边纵梁和所述中纵梁位于基坑的中部处并形成所述板构件中中板构件的框架结构;所述底边纵梁和所述底纵梁位于基坑的底部处并与所述板构件中的底板构件形成一体结构。
根据一个优选实施方式,基坑的中部处固定有至少一层所述中板构件支撑横梁、所述中边纵梁和所述中纵梁,并且相邻两层所述中板构件支撑横梁、所述中边纵梁和所述中纵梁间隔设置。
根据一个优选实施方式,所述顶板构件支撑横梁、所述顶边纵梁和所述顶纵梁为叠合梁结构,并且所述叠合梁的预制部分采现浇而成;所述中板构件支撑横梁、所述中边纵梁和所述中纵梁为现浇结构。
根据一个优选实施方式,所述顶板构件固定于所述梁构件的顶板构件支撑横梁、顶边纵梁和顶纵梁形成的框架结构上;所述中板构件固定于所述梁构件的中板构件支撑横梁、中边纵梁和中纵梁形成的框架结构上;所述底板构件位于地下结构底部并与所述梁构件的底边纵梁和底纵梁形成一体结构。
根据一个优选实施方式,所述顶板构件与所述梁构件的顶板构件支撑横梁、顶边纵梁和顶纵梁之间采用螺栓和灌浆套筒连接;所述中板构件与所述梁构件的中板构件支撑横梁、中边纵梁和中纵梁之间采用螺栓和灌浆套筒连接。
根据一个优选实施方式,所述顶板构件为预制的钢筋混凝土叠合板结构,并且所述顶板构件预制部分的厚度与预留钢筋的后浇厚度相当,宽度为2.5~5.0m,长度基于地下结构的跨度预制;所述中板构件为预制钢筋混凝土结构,并且所述中板构件的厚度为所述顶板构件厚度的1/2,宽度为2.0~4.0m,长度基于地下结构的跨度预制;所述底板构件为现浇的钢筋混凝土结构。
根据一个优选实施方式,所述墙板构件为预制的钢筋混凝土叠合板结构,并且所述墙板构件与所述梁构件中的顶边纵梁、或者是顶边纵梁和中边纵梁之间采用螺栓和灌浆套筒连接;所述墙板构件预制部分的厚度为20~40cm,宽度为1.5~3.0m,长度基于地下结构的层高预制。
本发明任一项技术方案的装配式地下结构与基坑一体化施工方法,包括如下步骤:
围护结构的施作:待施工区域成孔或成槽后,吊放钢筋笼后浇筑混凝土形成围护桩、地下连续墙和/或SMW桩;采用钻孔灌注桩的方式形成中间立柱,或者是在底板构件下方浇筑的立柱基础上安装钢管柱形成中间立柱;
顶板构件支撑横梁、顶边纵梁和顶纵梁的施作:基坑开挖至顶板构件底部标高处,按照顶板构件支撑横梁高度的1/2、顶边纵梁和/或顶纵梁的高度开挖沟槽;顶边纵梁与围护桩间铺设防水层;顶板构件支撑横梁、顶边纵梁和顶纵梁的筋条与顶板构件的主筋连接,现场浇筑顶板构件支撑横梁高度的1/2、顶边纵梁和顶纵梁高度的混凝土;
基坑土方第一次开挖:待顶板构件支撑横梁、顶边纵梁和顶纵梁的混凝土达到设计强度后,向下开挖土体,直至开挖至中板构件底部标高处;再采用射钉铺设法或粘贴方法在围护结构上铺设防水层;
中板构件支撑横梁、中边纵梁和中纵梁的施作:按照中板构件支撑横梁、中边纵梁和/或中纵梁的高度开挖沟槽;绑扎钢筋现场浇筑中板构件支撑横梁、中边纵梁和中纵梁的混凝土;
中板构件以上墙板构件的施作:将顶边纵梁和中边纵梁上节点预留的主筋与墙板构件后浇混凝土的主筋连接;逐块安装墙板构件,墙板构件的钢筋侧朝向围护结构,预制板侧朝向基坑内侧,墙板构件的预制板作为墙体浇筑混凝土的模板;墙板构件的顶部、底部分别与顶边纵梁和中边纵梁连接;通过墙板构件顶部预留的浇筑口进行混凝土的浇筑;
基坑土方第二次开挖:待墙板构件的混凝土达到设计强度后,向下开挖土体,直至开挖至底板构件底部标高处;再采用射钉铺设法或粘贴方法在围护结构上铺设防水层;
底板构件的施作:清理底板构件处土体表面,铺设砂浆找平、铺设防水层、搭设模板、绑扎钢筋、浇筑混凝土;底边纵梁、底纵梁和底板构件与墙板构件的连接节点同时浇筑;
底板构件以上墙板构件的施作:待底板构件混凝土达到设计强度后,采用中板构件以上墙板构件的施作方法进行底板构件以上墙板构件的施作;
中板构件的铺装:预制的中板构件逐块铺装在中板构件支撑横梁、中边纵梁和中纵梁形成的框架结构上,中板构件的主筋与中板构件支撑横梁、中边纵梁和/或中纵梁采用灌浆套筒连接,节点采用浇筑混凝土的方法固定;
顶板构件的铺装:叠合板逐块铺装在顶板构件支撑横梁、顶边纵梁和顶纵梁形成的框架结构上并与其进行节点连接;顶板构件支撑横梁、顶边纵梁、顶纵梁和顶板构件同时浇筑混凝土;再铺设防水层、施作防水层的保护层;
回填土方:回填顶板构件上的基坑,恢复原有地面状态。
本发明提供的装配式地下结构及其与基坑一体化施工方法至少具有如下有益技术效果:
本发明的装配式地下结构,可充分利用其自身构件中的横梁构件、纵梁构件和板构件作为基坑的内支撑,不需要锚杆(索)、土钉等挡土结构,避免了锚杆(索)侵入到建筑红线外;同时本发明的装配式地下结构也不需要临时内支撑,减少了大量的模板及脚手架,免除了内支撑体系拆除带来的隐患;本发明的装配式地下结构由于采用了预制板结构和/或叠合板结构的板构件,使得其具有施工缝隙少、防水效果好的优势,此外还具有安全、施工速度快、环保、节约成本与资源的优势。
即本发明的装配式地下结构及其与基坑一体化施工方法,解决了现有技术中基坑工程存在锚杆与土钉侵入到建筑红线外、内支撑体系拆除存在隐患、以及装配式地下结构存在防水问题的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的装配式地下结构一个优选实施方式的第一示意图;
图2是本发明的装配式地下结构一个优选实施方式的第二示意图;
图3是本发明的装配式地下结构顶板构件一个优选实施方式的平面布置图;
图4是本发明的装配式地下结构中板构件一个优选实施方式的平面布置图;
图5是本发明的装配式地下结构各梁与各板的连接节点示意图;
图5A是图5中A部分的放图;
图5B是图5中B部分的放图;
图5C是图5中C部分的放图;
图5D是图5中D部分的放图;
图6是本发明的装配式地下结构围护桩施工后的示意图;
图7是本发明的装配式地下结构中间立柱施工后的示意图;
图8是本发明的装配式地下结构顶板构件支撑横梁、顶边纵梁和顶纵梁施工后的示意图;
图9是本发明的装配式地下结构中板构件支撑横梁、中边纵梁和中纵梁施工后的示意图;
图10是本发明的装配式地下结构中板构件以上墙板构件施工后的示意图;
图11是本发明的装配式地下结构底板构件施工后的示意图;
图12是本发明的装配式地下结构底板构件以上墙板构件施工后的示意图;
图13是本发明的装配式地下结构中板构件铺装后的示意图;
图14是本发明的装配式地下结构顶板构件铺装后的示意图;
图15是本发明的装配式地下结构回填土方后的示意图。
图中:101、SMW桩;102、中间立柱;103、立柱基础;201、顶板构件支撑横梁;202、中板构件支撑横梁;203、顶边纵梁;204、顶纵梁;205、中边纵梁;206、中纵梁;207、底边纵梁;208、底纵梁;301、顶板构件;3011、顶板构件预制部分;3012、顶板构件后浇部分;302、中板构件;303、底板构件;304、墙板构件;3041、墙板构件预制部分;3042、墙板构件后浇部分;401、螺栓;402、灌浆套筒。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式,都属于本发明所保护的范围。
下面结合说明书附图1~15以及实施例1和2对本发明的装配式地下结构及其与基坑一体化施工方法进行详细说明。
实施例1
本实施例对本发明的装配式地下结构进行详细说明。
本实施例的装配式地下结构,包括围护结构、中间立柱构件、梁构件和板构件,如图1或2所示。优选的,围护结构位于地下用于挡土、截水并支撑顶部的梁构件;中间立柱构件用于支撑梁构件;梁构件为预制结构和/或叠合结构,并且梁构件包括横梁构件和纵梁构件,横梁构件和纵梁构件固定于围护结构和/或中间立柱构件上并形成框架结构;板构件为预制板结构和/或叠合板结构,并且板构件包括顶板构件301、中板构件302、底板构件303和墙板构件304,顶板构件301、中板构件302和墙板构件304固定于梁构件形成的框架结构内,底板构件303位于地下结构的底部并用于固定梁构件和中间立柱构件。
本实施例的装配式地下结构,可充分利用其自身结构的横梁构件、纵梁构件和板构件作为基坑的内支撑,不需要锚杆(索)、土钉等挡土结构,避免了锚杆(索)侵入到建筑红线外;同时本实施例的装配式地下结构也不需要临时内支撑,减少了大量的模板及脚手架,免除了内支撑体系拆除带来的隐患;本实施例的装配式地下结构由于采用了预制板结构和/或叠合板结构的板构件,使得其具有施工缝隙少、防水效果好的优势,此外还具有安全、施工速度快、环保、节约成本与资源的优势。即本实施例的装配式地下结构,解决了现有技术中基坑工程存在锚杆与土钉侵入到建筑红线外、内支撑体系拆除存在隐患、以及装配式地下结构存在防水问题的技术问题。
根据一个优选实施方式,围护结构为围护桩、地下连续墙和/或SMW桩101,围护结构固定于待施工基坑区域的边界处,如图1或2所示。中间立柱构件为现浇结构或钢管柱构件,并且中间立柱构件固定于底板构件303上并位于待施工基坑区域的中部,中间立柱构件用于支撑梁构件,如图1或2所示。本实施例优选技术方案的围护结构为挡土结构,最先施作。可知的,在梁构件的跨度较小时,也可不设置中间立柱构件。
根据一个优选实施方式,横梁构件包括顶板构件支撑横梁201和中板构件支撑横梁202,纵梁构件包括顶边纵梁203、顶纵梁204、中边纵梁205、中纵梁206、底边纵梁207和底纵梁208,如图1或2所示。优选的,顶边纵梁203覆盖在围护结构上,顶边纵梁203的钢筋与围护结构预留的钢筋连接,并同时浇筑混凝土,代替冠梁。优选的,顶板构件支撑横梁201、顶边纵梁203和顶纵梁204固定于围护结构的顶部处并形成板构件中顶板构件301的框架结构,如图3所示;中板构件支撑横梁202、中边纵梁205和中纵梁206位于基坑的中部处并形成板构件中中板构件302的框架结构,如图4所示;底边纵梁207和底纵梁208位于基坑的底部处并与板构件中的底板构件303形成一体结构,如图1或2所示。更优选的,顶板构件支撑横梁201、顶边纵梁203和顶纵梁204形成井字形框架结构;中板构件支撑横梁202、中边纵梁205和中纵梁206也形成井字形框架结构。本实施例优选技术方案横梁构件和纵梁构件之间形成井字形框架结构,具有稳定性好的优势。
根据一个优选实施方式,基坑的中部处固定有至少一层中板构件支撑横梁202、中边纵梁205和中纵梁206,并且相邻两层中板构件支撑横梁202、中边纵梁205和中纵梁206间隔设置,如图1或2所示。优选的,相邻两层中板构件支撑横梁202、中边纵梁205和中纵梁206之间的间距相当。基于基坑的深度,可设置多层中板构件支撑横梁202、中边纵梁205和中纵梁206,以设置多层中板构件302,增强其稳定性。可知的,若基坑深度较浅,也可不设置中板构件支撑横梁202、中边纵梁205和中纵梁206。
根据一个优选实施方式,顶板构件支撑横梁201、顶边纵梁203和顶纵梁204为叠合梁结构,并且叠合梁的预制部分采现浇而成;中板构件支撑横梁202、中边纵梁205和中纵梁206为现浇结构。优选的,顶板构件支撑横梁201、顶边纵梁203和顶纵梁204的预制部分约为整个梁体高度的1/2。本实施例优选技术方案顶板构件支撑横梁201、顶边纵梁203和顶纵梁204的预制部分采现浇而成,中板构件支撑横梁202、中边纵梁205和中纵梁206为现浇结构,各梁体同时浇筑,不存在缝隙,可提高装配式地下结构的防水性能。
根据一个优选实施方式,顶板构件301固定于梁构件的顶板构件支撑横梁201、顶边纵梁203和顶纵梁204形成的框架结构上;中板构件302固定于梁构件的中板构件支撑横梁202、中边纵梁205和中纵梁206形成的框架结构上;底板构件303位于地下结构底部并与梁构件的底边纵梁207和底纵梁208形成一体结构,如图3或4所示。优选的,顶板构件301与梁构件的顶板构件支撑横梁201、顶边纵梁203和顶纵梁204之间采用螺栓401和灌浆套筒402连接;中板构件302与梁构件的中板构件支撑横梁202、中边纵梁205和中纵梁206之间采用螺栓401和灌浆套筒402连接,如图5、5A、5B、5C和5D所示。本实施例优选技术方案顶板构件301和中板构件302与各梁体之间采用螺栓401和灌浆套筒402连接,可提高装配式地下结构的稳定性。
根据一个优选实施方式,顶板构件301为预制的钢筋混凝土叠合板结构,并且顶板构件301预制部分的厚度与预留钢筋的后浇厚度相当,宽度为2.5~5.0m,长度基于地下结构的跨度预制;中板构件302为预制钢筋混凝土结构,并且中板构件302的厚度为顶板构件301厚度的1/2,宽度为2.0~4.0m,长度基于地下结构的跨度预制;底板构件303为现浇的钢筋混凝土结构。如图1所示,顶板构件301包括顶板构件预制部分3011和顶板构件后浇部分3012。优选的,底板构件303与底边纵梁207和底纵梁208同时浇筑,底板构件303在墙板构件304位置预留与墙板构件304连接的节点。本实施例优选技术方案的顶板构件301为预制的钢筋混凝土叠合板结构、中板构件302为预制钢筋混凝土结构、底板构件303为现浇的钢筋混凝土结构,可消除各种缝隙,提高装配式地下结构的防水性能。
根据一个优选实施方式,墙板构件304为预制的钢筋混凝土叠合板结构,并且墙板构件304与围护结构的SMW桩101之间采用螺栓401和灌浆套筒402连接;墙板构件304预制部分的厚度为20~40cm,宽度为1.5~3.0m,长度基于地下结构的层高预制。如图1所示,墙板构件304包括墙板构件预制部分3041和墙板构件后浇部分3042。本实施例优选技术方案的墙板构件304为预制的钢筋混凝土叠合板结构,预制板后侧为现场同时浇筑的混凝土,不存在缝隙,可提高装配式地下结构的防水性能。
实施例2
本实施例对本发明装配式地下结构与基坑一体化施工方法进行详细说明。
本实施例所说的装配式地下结构为实施例1中任一技术方案的装配式地下结构。本实施例的装配式地下结构与基坑一体化施工方法,采用逆作+顺作二者相结合的方法,即从地面向下逐层开挖基坑,逐层施作地下结构的纵、横梁、墙板构件304,基坑开挖完毕后现场浇筑底板构件303,在纵向、横向上均构成井字型框架结构体系,然后从下到上装配中板构件302、顶板构件301;基坑的挡土结构仍然采用排桩或者地下连续墙、SMW墙体,内支撑采用地下结构本身的纵、横梁。
优选的,本实施例的装配式地下结构与基坑一体化施工方法,包括如下步骤:
S1:围护结构的施作。具体的,待施工区域成孔或成槽后,吊放钢筋笼后浇筑混凝土,形成围护桩、地下连续墙或SMW桩101,如图6所示;中间立柱102采用钻孔灌注桩的方式形成,或者是在底板构件303下方浇筑混凝土形成立柱基础103后,再在立柱基础103上安装钢管柱,并将钢管柱与钻孔的间隙采用细砂回填,如图7所示。优选的,SMW桩101的顶标高与顶板构件301一致,垂直度不应超过0.5%。
S2:顶板构件支撑横梁201、顶边纵梁203和顶纵梁204的施作。具体的,基坑开挖至顶板构件301底部标高处,按照顶板构件支撑横梁201深度的1/2、顶边纵梁203和/或顶纵梁204的高度开挖沟槽并同时开挖出节点的施作空间,平整基地、侧壁土体,可用砂浆抹面找平,作为土模;顶边纵梁203与SMW桩101间铺设防水层;剔除围护结构顶部的浮浆,拉直纵向筋并与顶板构件301钢筋的主筋连接,绑扎钢筋并预留后浇混凝土的钢筋,现场浇筑顶板构件支撑横梁201深度的1/2、顶边纵梁203和顶纵梁204深度的混凝土,如图8所示。
S3:基坑土方第一次开挖。具体的,待顶板构件支撑横梁201、顶边纵梁203和顶纵梁204的混凝土达到设计强度后,向下开挖土体,根据基坑大小可分块开挖;边开挖并边清理围护结构的表面,使其平整,可抹砂浆找平;再采用射钉铺设法或粘贴方法在围护结构上铺设防水层;直至开挖至中板构件302底部标高处。
S4:中板构件支撑横梁202、中边纵梁205和中纵梁206的施作。具体的,按照中板构件支撑横梁202、中边纵梁205和/或中纵梁206的高度开挖沟槽并同时开挖出节点的施作空间,平整基地、侧壁土体,可用砂浆抹面找平,作为土模;绑扎钢筋现场浇筑中板构件支撑横梁202、中边纵梁205和中纵梁206的混凝土;振捣混凝土保证混凝土与围护结构密贴,如图9所示。
S5:中板构件302以上的墙板构件304的施作。具体的,将顶边纵梁203和中边纵梁205上节点预留的主筋与墙板构件304后浇混凝土的主筋采用机械方式连接,如采用螺栓401连接;将墙板构件304吊运至中板构件302处地面上,采用专门的安装机械逐块安装墙板构件304,并固定牢固;墙板构件304的钢筋侧朝向围护结构,预制板侧朝向基坑内侧,并且墙板构件304的预制板作为墙体浇筑混凝土的模板;墙板构件304的顶部、底部分别与顶边纵梁203和中边纵梁205连接;通过墙板构件304顶部预留的浇筑口进行混凝土的浇筑,采用附着式振动器进行混凝土的振捣使混凝土密实并保证与围护结构密贴;为防止混凝土在墙板构件304拼装缝隙流出,可采用胶条等临时添堵,如图10所示。
S6:基坑土方第二次开挖。具体的,待墙板构件304的混凝土达到设计强度后,向下开挖土体,边开挖并边清理围护结构的表面,使其平整,可抹砂浆找平;然后采用射钉铺设法或粘贴方法在围护结构上铺设防水层,先铺设的防水层要与后铺设的按规范要求搭接;直至开挖至底板构件303底部标高处;若有多层中板构件302,则逐层开挖至下一层中板构件302底部标高处,直至开挖至底板构件303底部标高处。
S7:底板构件303的施作。具体的,清理底板构件303处土体表面,铺设10cm砂浆找平、铺设防水层、搭设模板、绑扎钢筋、浇筑混凝土;底边纵梁207、底纵梁208和底板构件303与墙板构件304的连接节点同时浇筑,并加强底板构件303与SMW桩101部位的振捣,使二者密贴,如图11所示。
S8:底板构件303以上墙板构件304的施作。具体的,待底板构件303混凝土达到设计强度后,采用中板构件302以上墙板构件304的施作方法进行底板构件303以上墙板构件304的施作,如图12所示。
S9:中板构件302的铺装。具体的,预制的中板构件302逐块铺装在中板构件支撑横梁202、中边纵梁205和中纵梁206形成的框架结构上,中板构件302的主筋与中板构件支撑横梁202、中边纵梁205和/或中纵梁206采用灌浆套筒402连接,后期用混凝土填实,节点采用浇筑混凝土的方法固定,如图13所示。
S10:顶板构件301的铺装。具体的,叠合板逐块铺装在顶板构件支撑横梁201、顶边纵梁203和顶纵梁204形成的框架结构上并与其进行节点连接;顶板构件支撑横梁201、顶边纵梁203、顶纵梁204和顶板构件301同时浇筑混凝土,消除梁与板、板与板的缝隙;再铺设防水层、施作防水层的保护层,顶板构件301的防水层要与墙板构件304的防水层进行搭接,如图14所示。
S11:回填土方。具体的,回填顶板构件301上的基坑,恢复原有地面状态,如图15所示。
本实施例的装配式地下结构与基坑一体化施工方法,具有如下优势:(1)无需专门开挖基坑,且基坑使用周期短,基坑开挖到底其使用就结束,完全避免了基坑带来的工程事故;(2)基坑内支撑为装配式地下结构的各纵梁和各横梁,属于装配式地下结构自身的一部分,无需临时内支撑、锚杆或土钉支护,不需要拆除,节约资源、安全性提升;(3)各纵梁、各横梁和墙板构件304能保证与围护结构的密贴,可很好地控制挡土结构的变形,保证周边环境的安全;(4)方法灵活,可先施作全部或部分顶板构件301并回填土,对地面交通几乎不产生影响;(5)减少了大量模板及脚手架、模板临时支撑,避免了高大模板施工带来的风险、减少了交叉作业,安全且节约资源;(6)地下结构的防水易于控制,防水效果好,解决了地下结构渗漏水的难题;(7)大幅度降低成本、施工速度快;若有地上结构,可实现地下结构和地上结构同时施作。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上;术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种装配式地下结构,其特征在于,包括围护结构、中间立柱构件、梁构件和板构件,其中,
所述围护结构位于地下用于挡土、截水并支撑顶部的梁构件;
所述中间立柱构件用于支撑所述梁构件;
所述梁构件为预制结构和/或叠合结构,并且所述梁构件包括横梁构件和纵梁构件,所述横梁构件和所述纵梁构件固定于所述围护结构和/或中间立柱构件上并形成框架结构;
所述板构件为预制板结构和/或叠合板结构,并且所述板构件包括顶板构件(301)、中板构件(302)、底板构件(303)和墙板构件(304),所述顶板构件(301)、所述中板构件(302)和所述墙板构件(304)固定于所述梁构件形成的框架结构内,所述底板构件(303)位于地下结构的底部并用于固定所述梁构件和所述中间立柱构件。
2.根据权利要求1所述的装配式地下结构,其特征在于,所述围护结构为围护桩、地下连续墙和/或SMW桩(101),所述围护结构固定于待施工基坑区域的边界处;所述中间立柱构件为现浇结构或钢管柱构件,并且所述中间立柱构件固定于所述底板构件(303)上并位于待施工基坑区域的中部,所述中间立柱构件用于支撑所述梁构件。
3.根据权利要求1所述的装配式地下结构,其特征在于,所述横梁构件包括顶板构件支撑横梁(201)和中板构件支撑横梁(202),所述纵梁构件包括顶边纵梁(203)、顶纵梁(204)、中边纵梁(205)、中纵梁(206)、底边纵梁(207)和底纵梁(208),其中,
所述顶板构件支撑横梁(201)、所述顶边纵梁(203)和所述顶纵梁(204)固定于所述围护结构的顶部处并形成所述板构件中顶板构件(301)的框架结构;
所述中板构件支撑横梁(202)、所述中边纵梁(205)和所述中纵梁(206)位于基坑的中部处并形成所述板构件中中板构件(302)的框架结构;
所述底边纵梁(207)和所述底纵梁(208)位于基坑的底部处并与所述板构件中的底板构件(303)形成一体结构。
4.根据权利要求3所述的装配式地下结构,其特征在于,基坑的中部处固定有至少一层所述中板构件支撑横梁(202)、所述中边纵梁(205)和所述中纵梁(206),并且相邻两层所述中板构件支撑横梁(202)、所述中边纵梁(205)和所述中纵梁(206)间隔设置。
5.根据权利要求3所述的装配式地下结构,其特征在于,所述顶板构件支撑横梁(201)、所述顶边纵梁(203)和所述顶纵梁(204)为叠合梁结构,并且所述叠合梁的预制部分采现浇而成;所述中板构件支撑横梁(202)、所述中边纵梁(205)和所述中纵梁(206)为现浇结构。
6.根据权利要求1所述的装配式地下结构,其特征在于,所述顶板构件(301)固定于所述梁构件的顶板构件支撑横梁(201)、顶边纵梁(203)和顶纵梁(204)形成的框架结构上;所述中板构件(302)固定于所述梁构件的中板构件支撑横梁(202)、中边纵梁(205)和中纵梁(206)形成的框架结构上;所述底板构件(303)位于地下结构底部并与所述梁构件的底边纵梁(207)和底纵梁(208)形成一体结构。
7.根据权利要求6所述的装配式地下结构,其特征在于,所述顶板构件(301)与所述梁构件的顶板构件支撑横梁(201)、顶边纵梁(203)和顶纵梁(204)之间采用螺栓(401)和灌浆套筒(402)连接;
所述中板构件(302)与所述梁构件的中板构件支撑横梁(202)、中边纵梁(205)和中纵梁(206)之间采用螺栓(401)和灌浆套筒(402)连接。
8.根据权利要求6所述的装配式地下结构,其特征在于,所述顶板构件(301)为预制的钢筋混凝土叠合板结构,并且所述顶板构件(301)预制部分的厚度与预留钢筋的后浇厚度相当,宽度为2.5~5.0m,长度基于地下结构的跨度预制;
所述中板构件(302)为预制钢筋混凝土结构,并且所述中板构件(302)的厚度为所述顶板构件(301)厚度的1/2,宽度为2.0~4.0m,长度基于地下结构的跨度预制;
所述底板构件(303)为现浇的钢筋混凝土结构。
9.根据权利要求6所述的装配式地下结构,其特征在于,所述墙板构件(304)为预制的钢筋混凝土叠合板结构,并且所述墙板构件(304)与所述梁构件中的顶边纵梁(203)、或者是顶边纵梁(203)和中边纵梁(205)之间采用螺栓(401)和灌浆套筒(402)连接;所述墙板构件(304)预制部分的厚度为20~40cm,宽度为1.5~3.0m,长度基于地下结构的层高预制。
10.权利要求1至9中任一项所述的装配式地下结构与基坑一体化施工方法,其特征在于,包括如下步骤:
围护结构的施作:待施工区域成孔或成槽后,吊放钢筋笼后浇筑混凝土形成围护桩(101)、地下连续墙和/或SMW桩(101);采用钻孔灌注桩的方式形成中间立柱(102),或者是在底板构件(303)下方浇筑的立柱基础(103)上安装钢管柱形成中间立柱(102);
顶板构件支撑横梁(201)、顶边纵梁(203)和顶纵梁(204)的施作:基坑开挖至顶板构件(301)底部标高处,按照顶板构件支撑横梁(201)高度的1/2、顶边纵梁(203)和/或顶纵梁(204)的高度开挖沟槽;顶边纵梁(203)与围护桩(101)间铺设防水层;顶板构件支撑横梁(201)、顶边纵梁(203)和顶纵梁(204)的筋条与顶板构件(301)的主筋连接,现场浇筑顶板构件支撑横梁(201)高度的1/2、顶边纵梁(203)和顶纵梁(204)高度的混凝土;
基坑土方第一次开挖:待顶板构件支撑横梁(201)、顶边纵梁(203)和顶纵梁(204)的混凝土达到设计强度后,向下开挖土体,直至开挖至中板构件(302)底部标高处;再采用射钉铺设法或粘贴方法在围护结构上铺设防水层;
中板构件支撑横梁(202)、中边纵梁(205)和中纵梁(206)的施作:按照中板构件支撑横梁(202)、中边纵梁(205)和/或中纵梁(206)的高度开挖沟槽;绑扎钢筋现场浇筑中板构件支撑横梁(202)、中边纵梁(205)和中纵梁(206)的混凝土;
中板构件(302)以上墙板构件(304)的施作:将顶边纵梁(203)和中边纵梁(205)上节点预留的主筋与墙板构件(304)后浇混凝土的主筋连接;逐块安装墙板构件(304),墙板构件(304)的钢筋侧朝向围护结构,预制板侧朝向基坑内侧,墙板构件(304)的预制板作为墙体浇筑混凝土的模板;墙板构件(304)的顶部、底部分别与顶边纵梁(203)和中边纵梁(205)连接;通过墙板构件(304)顶部预留的浇筑口进行混凝土的浇筑;
基坑土方第二次开挖:待墙板构件(304)的混凝土达到设计强度后,向下开挖土体,直至开挖至底板构件(303)底部标高处;再采用射钉铺设法或粘贴方法在围护结构上铺设防水层;
底板构件(303)的施作:清理底板构件(303)处土体表面,铺设砂浆找平、铺设防水层、搭设模板、绑扎钢筋、浇筑混凝土;底边纵梁(207)、底纵梁(208)和底板构件(303)与墙板构件(304)的连接节点同时浇筑;
底板构件(303)以上墙板构件(304)的施作:待底板构件(303)混凝土达到设计强度后,采用中板构件(302)以上墙板构件(304)的施作方法进行底板构件(303)以上墙板构件(304)的施作;
中板构件(302)的铺装:预制的中板构件(302)逐块铺装在中板构件支撑横梁(202)、中边纵梁(205)和中纵梁(206)形成的框架结构上,中板构件(302)的主筋与中板构件支撑横梁(202)、中边纵梁(205)和/或中纵梁(206)采用灌浆套筒(402)连接,节点采用浇筑混凝土的方法固定;
顶板构件(301)的铺装:叠合板逐块铺装在顶板构件支撑横梁(201)、顶边纵梁(203)和顶纵梁(204)形成的框架结构上并与其进行节点连接;顶板构件支撑横梁(201)、顶边纵梁(203)、顶纵梁(204)和顶板构件(301)同时浇筑混凝土;再铺设防水层、施作防水层的保护层;
回填土方:回填顶板构件(301)上的基坑,恢复原有地面状态。
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