TWI634249B

TWI634249B - 形成一地下結構之施工方法以及以此施工方法完成之地下結構

Info

Publication number: TWI634249B
Application number: TW106117089A
Authority: TW
Inventors: 曹昌盛
Original assignee: 潤弘精密工程事業股份有限公司
Priority date: 2017-05-24
Filing date: 2017-05-24
Publication date: 2018-09-01
Also published as: JP2018197486A; TW201900987A; JP6514739B2

Abstract

本發明係關於一種形成一地下結構施工方法以及以此施工方法完成之地下結構。該施工方法包含以下步驟：形成一第一壁體結構，其包含複數第一壁，該複數第一壁彼此相連且界定一工作區域；於該複數第一壁的內側之間設置用以支撐該複數第一壁的複數個第一永久地樑，以形成一第一地下子結構；開挖該工作區域內之土壤至一第一深度；及利用具導引功能之抗張材將該第一地下子結構推入一地面至大約該第一深度。

Description

形成一地下結構之施工方法以及以此施工方法完成之地下結構

本發明關於一種建築施工方法，特定而言關於一種地下結構之建築施工方法。

建築一棟建築物的首先需開挖地基的，並形成地下結構。在開挖地基前通常必須先在開挖的周圍建立一道擋土結構。連續壁因具有剛性大、水密性高及可開挖深度較大等優點，近年來已被廣泛地使用於地基開挖的擋土工法。一般來說，連續壁的製作程序為：先在欲開挖的施工區域的周圍地面上挖設導溝，然後利用抓斗式開挖機挖設漕溝；待漕溝挖設完成後，再將鋼筋籠設置於漕溝中，然後進行灌漿以完成連續壁的施作。請參考圖1，習知形成地下結構9之施作工法係先自地面11向下開挖土壤，以形成連續壁91所需之溝槽，之後再於溝槽內灌漿形成連續壁91。因形成連續壁91所需之溝槽相當深，因此必須在開挖溝槽時同時設置支撐溝槽之臨時支撐（例如鋼板及臨時支撐梁及柱）。然習知施作工法不但相當耗費工時，且溝槽兩側土壤亦有崩塌的危險。如圖1所示，在連續壁91形成後，施工者於工作區域10內自地面向下開挖土壤，直到地下結構9所需之深度。在此開挖步驟中，需多次且逐層開挖土壤，並於開挖一層土壤後逐層設置臨時支撐（例如鋼板及臨時支撐梁及柱），直到開挖至地下結構9所需之深度。此開挖及置放臨時支撐之步驟亦相當耗費工時，工作區域10兩側土壤亦有崩塌的危險。在上述步驟完成之後，施工者方能於開挖土壤所清出之空間內依序由下至上逐層構築地下子結構93以形成地下結構9。綜上，在前述習知地下結構9之施作工法中，施工者必須等到連續壁91施作完成之後，才能對施工區域內側進行開挖，再逐層建築地下子結構93以形成地下結構9，因此有成本高及工期長的缺點。

本發明之一實施例在於提供一種形成地下結構之施工方法。該施工方法包含以下步驟：形成一第一壁體結構，其包含複數第一壁，該複數第一壁彼此相連且界定一工作區域；於該複數第一壁的內側之間設置用以支撐該複數第一壁的複數個第一永久地樑，以形成一第一地下子結構；開挖該工作區域內之土壤至一第一深度；及將該第一地下子結構推入一地面至大約該第一深度。本發明之另一實施例在於提供一種使用前述施工方法所形成之一地下結構。

請參見圖2A-2D以及圖3A至3L。本發明之形成一地下結構1之施工方法的一實施例主要包含以下步驟：在地面11中形成複數彼此相連之導溝12（步驟S1; 詳圖3A）；設置導引件16（步驟S2; 詳圖3B-3E）；形成一第一壁體結構32，其包含複數第一壁，複數第一壁彼此相連且界定一工作區域10（步驟S3; 詳圖3F-3H）；於複數第一壁的內側之間設置用以支撐複數第一壁的複數個第一永久地樑36，以形成一第一地下子結構3（步驟S4; 詳圖3I）；開挖工作區域10內之土壤至一第一深度H1，並形成複數第一永久柱43（步驟S5; 詳圖3I）；及將第一地下子結構3推入地面11至大約第一深度H1（步驟S6; 詳圖3I）。為繼續形成多層之地下結構1，本發明形成一地下結構1之施工方法的另一實施例於實施上述步驟後，更包含實施以下步驟：形成第二壁體結構40（步驟S7; 詳圖3J-3K）；設置第二永久地樑42（詳圖3L）以形成第二地下子結構4（詳圖3L），並在第一永久地樑36與第二永久地樑42之間形成第二永久柱45（步驟S8; 詳圖3L）；及開挖工作區域10內之土壤至一第二深度H2（步驟S9; 詳圖3L）；及將第一地下子結構3、第二地下子結構4、第一永久柱43、及第二永久柱45推入地面11至第二深度 H2（步驟S10）。以下依施工順序說明上開另一實施例之詳細步驟。如圖3A所示，上述步驟S1包括於一工作區域10內之地面11中形成複數彼此相連之導溝12(例如，大約1公尺深之導溝12)。導溝12較佳地係形成於工作區域10的外週緣，例如使用挖土機在工作區域10的外週緣地面11上挖設導溝12。圖2B係顯示設置導引件16之步驟S2的詳細步驟S21、S22、S23及S24。如圖3B所示，步驟S21包括形成自地面11向下延伸具有一預定深度D之複數孔洞14。孔洞14係於導溝12中向下延伸至該預定深度D。孔洞14可例如使用鑽掘機於導溝12內垂直向下鑽挖所形成。預定深度D需視實際建築設計之需求而定。於一特定實施例中，預定深度D為距離地面11約24公尺，但不以此為限。步驟S22係於複數孔洞14內分別設置細長且具有撓性之複數導引件16。如圖3C所示，複數導引件16經設置以延伸至預定深度D，以導引如圖3I所示之第一地下子結構3被推入地面11中。如圖3D所示，圖2B之步驟S23包括自複數孔洞14灌入水泥漿，以於複數孔洞14之複數底部形成複數固結區域18用以固定複數導引件16之一端。固結區域18為被水泥漿固化的土壤。於一特定實施例中，固結區域18位於距離地面11約14至24公尺處，但不以此為限。如圖3E所示，圖2B之步驟S24包含將複數管狀物20分別套設複數導引件16。複數管狀物20於一實施例中為複數相連接之塑膠管，且大致沿複數孔洞14之一長度方向延伸。較佳地，步驟S24中，複數管狀物20之一端接觸固結區域18，以避免後續灌漿作業中泥漿接觸到導引件16造成腐蝕。圖2C係顯示形成第一壁體結構32之步驟S3的詳細步驟S31、S32及S33。如圖3F所示，步驟S31包括提供複數剛性插入套22。每一剛性插入套22具有一漸縮端221及相對於漸縮端221之一連接端222。在本較佳實施例中，步驟S31係將剛性插入套22之漸縮端221分別設置於複數相連之導溝12中，而複數剛性插入套22之連接端222則曝露於地面11之上。前述複數剛性插入套22之漸縮端221較佳地係相對於工作區域10自工作區域10外側向其內側並向上傾斜之尖端24，以利後續於將第一地下子結構3推入地面11之步驟中，向工作區域10內側已開挖的空間中排除土壤。較佳地，複數剛性插入套22係由鋼、合金或其他具有類似勁度的材質所製成。如圖3G所示，步驟S32包含將複數模板結構26分別連接於複數剛性插入套22之連接端222。較佳地，步驟S32如圖3G所示，包含於複數剛性插入套22及複數模板結構26所定義之複數空間28內以複數模板261間隔出複數施力區P，以使得第一壁體結構32之內側形成有如圖3H所示之供施力之複數凹陷30。具體而言，複數模板261之間隔方式使得施力區P不安置鋼筋亦不注入混凝土，藉此於第一壁體結構32之內側形成有供施力之複數凹陷30，亦即前述施力區P在位置上對應於第一壁體結構32內之複數凹陷30。如圖3H所示，步驟S33包含於複數剛性插入套22及複數模板結構26所定義之複數空間28中，形成第一壁體結構32。步驟S33進一步包括於複數空間28內分別設置複數個鋼筋籠(未圖示)並實施灌漿以形成由鋼筋混凝土所構成之第一壁體結構32。於一特定實施例中，第一壁體結構32係由預鑄之鋼筋混凝土所構成。於另一特定實施例中，第一壁體結構32較佳為距離地面11約一層樓的高度。在另一特定實施例中，可於第一壁體結構32中於橫向每間隔5至10米設置如圖3H所示之凹陷30，其中第一壁體結構32之複數第一壁界定之工作區域10為一封閉的工作區域10。如圖3G所示之一實施例中，複數導引件16為複數金屬纜線，並於步驟S32中設置模板結構26時，事先將複數金屬纜線所形成之複數導引件16分別自複數模板261所間隔出之施力區P穿出。藉此，如圖3H所示，於步驟S33中形成第一壁體結構32時，複數金屬纜線所形成之複數導引件16經配置為自複數凹陷30穿出。如圖3I所示，步驟S4包含於第一壁體結構32之複數第一壁的內側之間設置用以支撐複數第一壁的複數個第一永久地樑36(又稱地下室的基礎樑或格子樑)，以形成一第一地下子結構3。永久地樑36指非臨時支撐複數第一壁的臨時支撐，而係與第一壁體結構32固接，並作為完成後地下結構1的永久性的一部分。永久地樑36可為現場澆鑄或為預鑄之鋼筋混凝土，或為由混凝土被覆型鋼之結構。如圖3I所示，步驟S5包括開挖工作區域10內之土壤至一第一深度H1。步驟S6包含將第一地下子結構3推入地面11至大約第一深度H1。由於複數管狀物20係套設於複數導引件16上，複數管狀物20與對應的複數導引件16之間可相對滑動。因此，與管狀物20結合之第一壁體結構32並未固定於複數導引件16上。藉由複數管狀物20與對應之複數導引件16間的套設關係，第一壁體結構32可於複數導引件16上滑動。在本實施例之步驟S6中，施工者於複數凹陷30處利用千斤頂34向下施加推力，藉此將第一地下子結構3推入地面11中。步驟S6包括將複數剛性插入套22之尖端24從原本例如1公尺的深度前進到例如4公尺之第一深度H1，其較佳為一層樓的高度，在此推進步驟完成後，第一壁體結構32可作為地下結構(地下室)的外牆。在圖3H所示之實施例中，施工者於複數凹陷30處，分別設置複數個千斤頂34，並分別將複數千斤頂34與對應之複數金屬纜線形成之複數導引件16相連接。藉此，在步驟S6中使用複數千斤頂34分別施力於複數金屬纜線形成之複數導引件16，並藉由複數金屬纜線形成之複數導引件16分別連接複數固結區域18之固結關係所提供之反作用力，將第一地下子結構3推入地面11中。在本實施例中，由於複數剛性插入套22之漸縮端221具有相對於工作區域10自工作區域10外側向其內側並向上傾斜之尖端24，因此將第一地下子結構3之向下推進時，漸縮端221可向於步驟S5中已開挖而具有一空間之工作區域10內側排除土壤。於另一實施例中，複數複數金屬纜線所形成之導引件16係自第一壁體結構32之上方穿出，並藉由於第一壁體結構32上施加向下推力。此時，使第一壁體結構32藉由與其固接之複數管狀物20與對應複數導引件16間之套接關係，可於複數導引件16上滑動，藉此將第一地下子結構3推入地面11中。於此實施例中，施工者於第一壁體結構32上設置複數千斤頂34，並以複數千斤頂34分別施力於複數金屬纜線形成之複數導引件16，並藉由複數金屬纜線形成之複數導引件16分別連接複數固結區域18之固接關係所提供之反作用力，將第一地下子結構3推入地面11中。複數導引件16在一實施例中為地錨工法中所指之鋼鍵，其由抗張材所製成。抗張材可為鋼製品及/或其他材料，其中鋼製品包括鋼棒(例如符合CNS9272 G3192規定之剛棒)、鋼線或鋼絞線(例如符合CNS 3332 G3073規定之鋼絞線)，其他材料則包含玻璃纖維等材料。在步驟S6將第一地下子結構3下壓進入地面11之後，為繼續於第一壁結構32上形成後續壁體結構，以構築具所需高度之多層地下結構1，進一步包含以下步驟S7-S10。圖2D係顯示圖2A所示形成第二壁體結構40的步驟S7的詳細步驟S71及S72。如圖3J所示，步驟S71包含將複數模板結構38分別連接於第一壁體結構32的上端。如圖3K所示，步驟S72包含於模板結構38中第一壁體結構32上方，形成包含第二複數壁體之一第二壁體結構40。第一壁體結構32與第二壁體結構40之間透過預留之鋼筋互相搭接後澆鑄混凝土加以連接或以其他續接方式續接第一壁體結構32及第二壁體結構40。如圖3L所示，圖2A之步驟S8包括於第二壁體結構40之第二複數壁體內側之間設置用以支撐第二壁體結構40之第二複數壁體之複數第二永久地樑42，以形成第二地下子結構4，並隨後於複數個第一永久地樑36與複數個第二永久地樑42之間形成複數個第二永久柱45。圖2A之步驟S9包含開挖該工作區域10內之土壤至一第二深度H2，其中第二深度H2大於第一深度H1。圖2A之步驟S10包含將第一地下子結構3、第二地下子結構4、複數個第一永久柱43以及複數個第二永久柱45，藉由位於複數個凹陷30中之複數個千斤頂34，向下推進至大約第二深度H2。本發明之地下結構1之施工方法較佳地進一步包括於複數第一永久地樑36上方鋪設第一地下樓地板層F1，以及於第一永久柱43下方形成地下結構地板層F0，用以支撐該第一永久柱43。反覆執行上述步驟S7至步驟S10之步驟，依序在已完成之壁體結構上形成多層第二壁體結構40、建構第二永久地樑42、下壓第二壁體結構40等步驟，直到所需深度的壁體及地下結構完成為止。據上，圖3L顯示由本發明地下結構施工方法所完成之地下結構1，其包含第一地下子結構3、自地面11向下延伸具有預定深度D之複數孔洞14、設置於複數孔洞14內細長且具有撓性之複數導引件16及形成於複數孔洞14之複數底部並固定複數導引件16之一端之複數固結區域18。其中，複數管狀物20大致沿複數孔洞14之一長度方向延伸。第一地下子結構3包含第一壁體結構32、設置於第一壁體結構32之複數第一壁的內側之間用以支撐複數第一壁的複數個第一永久地樑36及第一永久柱43。地下結構1更包含套設於複數導引件16之複數管狀物20及複數剛性插入套22。複數剛性插入套22之漸縮端221較佳地係相對於工作區域10自工作區域10外側向其內側並向上傾斜之尖端24。較佳地，複數剛性插入套22由鋼或合金所製成。於一較佳實施例中，複數導引件16為複數金屬纜線，且分別自對應之複數凹陷30穿出。本發明之地下結構1更包含形成於第一壁體結構32上之第二壁體結構40，及於第二壁體結構40之第二複數壁的內側之間設置用以支撐第二複數壁的複數個第二永久地樑42，以形成一第二地下子結構4。於複數個第一永久地樑36與複數個第二永久地樑42之間更形成有複數個第二永久柱45。本發明之地下結構1較佳地更包含鋪設於複數第一永久地樑36上方之第一地下樓地板層F1 以及地下結構地板層F0。綜上所述，依照本發明地下結構1之施工方法，可在形成地下結構1之同時對工作區域10內側進行開挖，並同時設置永久地樑及永久柱，因此具有品質優、成本低及工期短的優點。本發明已由上述相關實施例加以描述，然而上述實施例僅為實施本發明之範例。必需指出的是，已揭露之實施例並未限制本發明之範圍。相反地，包含於申請專利範圍之精神及範圍之修改及均等設置均包含於本發明之範圍內。

1‧‧‧地下結構

10‧‧‧工作區域

11‧‧‧地面

12‧‧‧導溝

14‧‧‧孔洞

16‧‧‧導引件

18‧‧‧固結區域

20‧‧‧管狀物

22‧‧‧插入套

221‧‧‧漸縮端

222‧‧‧連接端

24‧‧‧尖端

26‧‧‧模板結構

261‧‧‧模板

28‧‧‧空間

30‧‧‧凹陷

3‧‧‧第一地下子結構

32‧‧‧第一壁體結構

34‧‧‧千斤頂

36‧‧‧第一永久地樑

38‧‧‧模板結構

4‧‧‧第二地下子結構

40‧‧‧第二壁體結構

42‧‧‧第二永久地樑

43‧‧‧第一永久柱

45‧‧‧第二永久柱

9‧‧‧地下結構

91‧‧‧連續壁

93‧‧‧地下子結構

D‧‧‧預定深度

H1 ‧‧‧第一深度

H2‧‧‧第二深度

F1 ‧‧‧第一地下樓地板層

F0‧‧‧地下結構地板層

P‧‧‧施力區

S1至S10‧‧‧步驟

S21至S24‧‧‧步驟

S31至S33‧‧‧步驟

S71至S72‧‧‧步驟

圖1為一習知地下結構之剖面示意圖。圖2A為本發明施工方法之一實施例之步驟流程圖。圖2B為圖2A中步驟S2的詳細步驟流程圖。圖2C為圖2A中步驟S3的詳細步驟流程圖。圖2D為圖2A中步驟S7的詳細步驟流程圖。圖3A至3L分別為依照本發明施工方法之一實施例之各步驟所形成之結構示意圖。

Claims

一種用於形成一地下結構之施工方法，包含以下步驟：形成一第一壁體結構，其包含複數第一壁，該複數第一壁彼此相連且界定一工作區域；於該複數第一壁的內側之間設置用以支撐該複數第一壁的複數個第一永久地樑，以形成一第一地下子結構；開挖該工作區域內之土壤至一第一深度；及利用具有撓性之複數導引件將該第一地下子結構推入一地面至大約該第一深度。
如請求項1之施工方法，於形成該第一壁體結構之該步驟前更包含以下步驟：形成自該地面向下延伸具有一預定深度之複數孔洞；於該複數孔洞內設置細長之該複數導引件，該複數導引件延伸至該預定深度，以引導該第一地下子結構推入該地面；及自該複數孔洞灌入水泥漿，以於該複數孔洞之複數個底部形成複數固結區域以固定該導引件之一端。
如請求項2之施工方法，於形成該第一壁體結構之該步驟前更包含：將複數管狀物套設於該複數導引件，該複數管狀物大致沿該複數孔洞之一長度方向延伸。
如請求項3之施工方法，其中於形成該第一壁體結構之該步驟更包含：以複數個模板間隔出複數施力區，以使得該第一壁體結構之內側形成有供施力之複數凹陷；其中將該第一地下子結構推入該地面之步驟係於該複數凹陷處施加複數向下推力。
如請求項4之施工方法，其中該複數導引件為複數金屬纜線，該施工方法更包含：將該複數金屬纜線自該複數凹陷穿出，並於該複數凹陷處分別設置複數千斤頂，以該複數千斤頂分別施力於該複數金屬纜線，藉由該複數金屬纜線分別連接該複數固結區域所提供之反作用力，將該第一地下子結構推入該地面。
如請求項3之施工方法，其中該複數導引件為複數金屬纜線，該施工方法更包含：將該複數金屬纜線自該第一壁體結構上端穿出；於該第一壁結構上端設置複數千斤頂，並以該複數千斤頂施力於該複數金屬纜線，藉由該複數金屬纜線連接該複數固結區域所提供之反作用力，將該第一地下子結構推入該地面。
如請求項3之施工方法，進一步包括：在開挖該工作區域內之土壤至一第一深度之步驟之後，在該複數個第一永久地樑下方形成第一永久柱，且其中該複數第一壁界定之該工作區域為一封閉的工作區域。
如請求項7之施工方法，其中形成該第一壁體結構之該步驟更包含以下步驟：提供複數剛性插入套，其中每一該複數剛性插入套具有一漸縮端及相對於該漸縮端之一連接端；將複數模板結構分別連接於該複數剛性插入套之該連接端；及於該複數剛性插入套及該複數模板結構所分別定義之複數空間中，形成該第一壁體結構。
如請求項8之施工方法，形成該第一壁體結構之該步驟前更包含以下步驟：於該地面中形成複數相連之導溝；及將該複數剛性插入套之該漸縮端分別置於該複數相連之導溝中。
如請求項8之施工方法，其中該漸縮端係相對於一工作區域自該工作區域外側向其內側並向上傾斜之尖端，藉此在將該第一地下子結構推入該地面之步驟藉由該漸縮端向該工作區域內側排除土壤。
如請求項8之施工方法，其中形成該第一壁體結構之該步驟包括：於該複數空間內分別設置複數鋼筋籠並實施灌漿。
如請求項8之施工方法，進一步包括：將複數模板結構連接於該第一壁體結構上端；形成一第二壁體結構，其包含第二複數壁；於該第二複數壁的內側之間設置用以支撐該第二複數壁的複數個第二永久地樑，以形成一第二地下子結構；於該複數個第一永久地樑與該複數個第二永久地樑之間形成複數個第二永久柱；開挖該工作區域內之土壤至一第二深度，該第二深度大於該第一深度；及將該第一地下子結構、該第二地下子結構、該複數個第一永久柱以及該複數個第二永久柱向下推進至大約該第二深度。
如請求項12之施工方法，進一步包括：於該複數第一永久地樑上方鋪設第一地下樓地板層，以及於第一永久柱下方形成地下結構樓地板層。
一種使用如請求項2-13任一項之施工方法所形成之地下結構。