CN109944250A - 非永久竖向支承体系的基坑顺逆结合施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种非永久竖向支承体系的基坑顺逆结合施工方法，属于基坑支护设计与施工技术领域，提供一种同时具有逆作法及顺作法优点的施工方法。该方法，采用永久结构梁板作为水平向支撑，采用临时竖向支承构件承担基坑施工期间的竖向力。按楼层“由上至下”开挖土方并浇筑结构梁板，底板施工完成后再“由下至上”浇筑永久竖向构件，最后“由上至下”拆除临时钢立柱，完成整个地下室的土方开挖及结构施工。即采用永久结构梁板代替基坑内支撑的同时，采用临时竖向支承构件承担基坑施工期间的竖向力，并通过合理的施工顺序及可靠的节点连接，实现整个地下室的基坑开挖及地下室结构施工。

Description

非永久竖向支承体系的基坑顺逆结合施工方法

技术领域

本发明涉及基坑支护设计与施工技术领域，具体涉及一种非永久竖向支承体系的基坑顺逆结合施工方法。

背景技术

基坑工程中的逆作法，是指利用主体地下室梁板作为基坑内支撑，按楼层自上而下开挖并施工地下室的方法，因其具有支撑刚度大、环境影响小、节省工期，以及节约施工场地等诸多优点而被应用于基坑工程中。

常规逆作法中的竖向支承构件，采用可兼做永久结构的“一柱一桩”，即在地下室结构柱位置打入支承桩及柱，在施工期间承受结构自重和施工荷载等竖向荷载，在使用期间承受主体结构永久荷载。由于“一柱一桩”在施工完成后将作为永久结构，故对竖向支承柱及桩的垂直度及偏差控制等有极其严苛的要求，须采用特制的一柱一桩调垂设备及工艺，并由有丰富逆作经验的施工队伍操作，以确保主体结构质量。

但是，在一些设备及专业劳动力缺乏的地区，因条件缺乏或者难以克服的原因，限制了常规逆作法的实施，若仍强行采用常规的临时竖向支承兼做永久结构的逆作方法，可能存在柱子和桩的垂直度难以保证而影响结构质量的问题，而若改用顺作法，虽施工相对便捷，但无法达到逆作法环境影响小的效果，且无法将地下室顶板作为施工场地。

此外，对于一些改造项目的基坑工程，基坑钢立柱已于多年前打入，改造后的永久结构柱网与临时钢立柱不重合，且已打入的钢立柱的垂直度无法满足常规逆作法“一柱一桩”的高精度要求，如何既能采用逆作法开挖，又能利用到已有的钢立柱，成为一个工程技术难题。

因此，针对上述问题，如何提供一种同时具有逆作法及顺作法优点的施工方法，并为相应工程提供切实可行的施工解决方法及技术支撑，成为摆在工程技术人员面前的一个课题。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当视为承认或以任何形式暗示该信息为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种非永久竖向支承体系的基坑顺逆结合施工方法，保留常规逆作法利用地下室梁板作为基坑水平内支撑的同时，采用了类似顺作法的非永久竖向支承体系承担基坑施工期间的竖向荷载。基坑开挖施工期间，周边水平向的水土压力由地下室梁板结构承担，竖向的施工荷载、梁板自重等由临时钢柱及立柱桩组成的竖向承重构件承担；地下室使用期间，临时竖向支承体系已拆除，竖向荷载由永久结构柱及结构桩承担。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种非永久竖向支承体系的基坑顺逆结合施工方法，包括如下步骤：

步骤一：完成基坑临时钢立柱、立柱桩、围护结构施工，开挖首层土方至地下室顶板标高以下一定距离，随挖随浇混凝土垫层；

步骤二：搭设施工排架，浇筑施工地下室顶板结构；

步骤三：继续开挖第二层土方至地下一层楼板标高以下一定距离，随挖随浇筑混凝土垫层；

步骤四：搭设施工排架，浇筑施工地下一层楼板结构；

步骤五：继续开挖至地下N-1层楼板标高以下一定距离，随挖随浇筑混凝土垫层；

步骤六：搭设施工排架，浇筑施工地下N-1层楼板结构；

步骤七：开挖土方至坑底，并及时浇筑坑底的混凝土垫层；

步骤八：浇筑施工地下室底板；

步骤九：浇筑施工地下N层的竖向构件；

步骤十：由下至上逐层浇筑施工地下N-1层至地下室顶板的竖向构件，直至浇筑完成整个地下室的竖向构件；

步骤十一：拆除地下一层的临时钢立柱；

步骤十二：由上至下逐层拆除各楼层的临时钢立柱，直至完成整个地下室的临时钢立柱拆除，至此，完成整个地下室的基坑开挖及地下结构施工。

与现有技术相比，本发明有益的技术效果在于：

(1)本发明的非永久竖向支承体系的基坑顺逆结合施工方法，采用永久结构梁板作为水平向支撑，采用临时竖向支承构件承担基坑施工期间的竖向力。按楼层“由上至下”开挖土方并浇筑结构梁板，底板施工完成后再“由下至上”浇筑永久竖向构件，最后“由上至下”拆除临时钢立柱，完成整个地下室的土方开挖及结构施工。即采用永久结构梁板代替基坑内支撑的同时，采用临时竖向支承构件承担基坑施工期间的竖向力，并通过合理的施工顺序及可靠的节点连接，实现整个地下室的基坑开挖及地下室结构施工。尤其适用于临时钢立柱早期已打入且结构柱网与已打入的立柱位置不重合的基坑改造工程，可将已有的钢立柱及立柱桩全部利用起来，节省工程造价。

(2)本发明的非永久竖向支承体系的基坑顺逆结合施工方法，同时具有常规顺作法和逆作法的优点。一是具有常规逆作法支撑刚度大、周边环境影响小、节约施工场地的优点。采用地下室梁板作为基坑水平内支撑，可有效控制基坑开挖过程中的位移变形，减小开挖对周边建(构)筑物的影响，且地下室顶板可作为部分施工场地，可用于施工场地条件局促的基坑工程。二是具有顺作法的竖向支承构件施工便捷、容易控制的优点。由于基坑开挖阶段的钢立柱即临时钢立柱及立柱桩将来不作为地下室永久结构，故其垂直度控制要求较低，仅需满足施工期间的要求即可，不需额外增加常规逆作法的“一柱一桩”调垂设备或人力，对设备及专项技术的依赖性低，可用于设备受限的新建基坑工程或钢立柱早期已打入、不便设置一柱一桩的基坑改造工程中。

进一步地，所述竖向构件包括永久结构柱和墙。

进一步地，所述临时钢立柱与永久结构楼板连接处设有板内节点加强区，分别布置加强角钢、加强栓钉和弯起钢筋；所述加强角钢紧贴临时钢立柱四周，通过等强焊接与临时钢立柱连接；所述加强栓钉对称布置于临时钢立柱翼缘外侧及腹板两侧的板内节点加强区内；所述弯起钢筋均匀正交布置于板内节点加强区内。通过在临时钢立柱与永久结构楼板连接处设置板内节点加强区，临时钢立柱及永久结构梁板的连接节点具有抗冲切能力强、简洁美观、拆除方便的优点。所述连接节点采用无外露柱帽的板内加强法，在结构楼板中设置加强角钢、加强栓钉以及弯起钢筋，加强了节点的抗冲切性能，此外，由于加强节点采用了隐藏在板内的构造，故施工现场简洁美观，后期临时钢立柱拆除时无外露柱帽的凿除，方便快捷，拆除后楼板平整美观。

进一步地，为了保证安装方便，使得加强角钢具有较好地受力稳定性，所述加强角钢水平布置，加强角钢的上表面与地下室楼板上表面的距离大于或等于楼板混凝土保护层的厚度，角钢挑出钢立柱的长度等于加强栓钉的长度。

进一步地，为了增强临时钢立柱与永久结构梁板之间的抗冲切能力，实现二者连接节点处无外露柱帽的板内加强做法，加强栓钉的标高在加强角钢的下部，所述加强栓钉直径为Ф19～32mm，加强栓钉长度不小于100mm。

进一步地，考虑到弯起钢筋的锚固强度以及保证临时钢立柱拆除后楼板以及节点区域的平整美观，所述弯起钢筋的弯起角度为45°，直径d不小于16mm，相邻两根弯起钢筋之间的间距不大于200mm，具体直径及间距的选用通过受力计算确定；弯起钢筋的下部弯终点外留有锚固长度la，其长度不小于20d，弯起钢筋的上部与临时钢立柱接触处截断并设置上部弯终点，上部弯终点处设置90°折角，布置于加强角钢内。

进一步地，从临时钢立柱与地下室楼板下表面相交的点往楼板上表面投45°角所得到的水平投影面积内的区域为节点加强区。楼板结构与竖向构件的节点加强区具有较强的抗冲切及抗震、抗裂性能。节点加强区采用微膨胀混凝土浇筑，通过特殊处理的膨胀纤维吸收冲击能量，减少集中应力的作用，避免永久竖向构件与临时竖向构件在结构转换时的二次开裂。

进一步地，浇筑微膨胀混凝土区域为节点加强区以及节点加强区两边往外各延伸板跨的1/3～1/5所围合的区域。由于节点加强区域应力较集中，且临时钢立柱拆除时，永久结构柱与临时钢立柱存在受力转换，楼板与临时钢立柱节点加强区以及楼板与永久结构柱节点区域易产生裂缝。而微膨胀混凝土内的膨胀纤维由于采取了特殊的表面处理，可使其与水泥基料紧密粘连在一起，从而吸收冲击能量、减少集中应力的作用，因此，在节点加强区以及节点加强区两边往外各延伸板跨的1/3～1/5所围合的区域采用微膨胀混凝土浇筑，可提高楼板的抗冲切强度、以及抗裂和抗震性能，减少临时钢立柱与永久结构柱转换期间的混凝土二次开裂。

附图说明

图1至图12为本发明一实施例的非永久竖向支承体系的基坑顺逆结合施工方法流程图；

图13为本发明一实施例的非永久竖向支承体系的基坑顺逆结合施工方法中板内节点加强区横剖面结构示意图；

图14为图13的A-A剖视图；

图15为图13的B-B剖视图。

图中：

1-临时钢立柱；2-立柱桩；3-围护结构；4-地下室顶板结构；5-地下一层楼板；6-地下二层楼板；10-板内节点加强区；11-加强角钢；12-加强栓钉；13-弯起钢筋。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的非永久竖向支承体系的基坑顺逆结合施工方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，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。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。

实施例一

下面结合图1至图15以地下三层基坑为例详细说明本发明的非永久竖向支承体系的基坑顺逆结合施工方法。

一种非永久竖向支承体系的基坑顺逆结合施工方法，包括如下步骤：

步骤一：完成基坑临时钢立柱1、立柱桩2、围护结构3施工，开挖首层土方至地下室顶板标高以下一定距离，随挖随浇混凝土垫层；

步骤二：搭设施工排架，浇筑施工地下室顶板结构4；

步骤三：继续开挖第二层土方至地下一层楼板标高以下一定距离，随挖随浇筑混凝土垫层；

步骤四：搭设施工排架，浇筑施工地下一层楼板5结构；

步骤五：继续开挖土方至地下二层楼板6以下一定距离，随挖随浇筑混凝土垫层；

步骤六：搭设施工排架，浇筑施工地下二层楼板6结构；

步骤七：开挖土方至坑底，并及时浇筑坑底的混凝土垫层；

步骤八：浇筑施工地下室底板；

步骤九：浇筑施工地下三层的竖向构件；

步骤十：由下至上逐层浇筑施工地下二层、地下一层的竖向构件，直至浇筑完成整个地下室的竖向构件；

步骤十一：拆除地下一层的临时钢立柱1；

步骤十二：由上至下逐层拆除各楼层的临时钢立柱1，直至完成整个地下室的临时钢立柱拆除，至此，完成整个地下室的基坑开挖及地下结构施工。

具体来说，本发明的非永久竖向支承体系的基坑顺逆结合施工方法，采用永久结构梁板作为水平向支撑，采用临时竖向支承构件承担基坑施工期间的竖向力。按楼层“由上至下”开挖土方并浇筑结构梁板，底板施工完成后再“由下至上”浇筑永久竖向构件，最后“由上至下”拆除临时钢立柱，完成整个地下室的土方开挖及结构施工。即采用永久结构梁板代替基坑内支撑的同时，采用临时竖向支承构件承担基坑施工期间的竖向力，并通过合理的施工顺序及可靠的节点连接，实现整个地下室的基坑开挖及地下室结构施工。尤其适用于临时钢立柱早期已打入且结构柱网与已打入的立柱位置不重合的基坑改造工程，可将已有的钢立柱及立柱桩全部利用起来，节省工程造价。

在本实施例中，更优选地，根据设计要求，竖向构件包括永久结构柱和墙。

在本实施例中，更优选地，临时钢立柱1与永久结构楼板连接处设有板内节点加强区10，分别布置加强角钢11、加强栓钉12和弯起钢筋13；加强角钢11紧贴临时钢立柱1四周，通过等强焊接与临时钢立柱1连接；加强栓钉12对称布置于临时钢立柱1翼缘外侧及腹板两侧的板内节点加强区10内；弯起钢筋13均匀正交布置于板内节点加强区10内。通过在临时钢立柱1与永久结构楼板连接处设置板内节点加强区，临时钢立柱1及永久结构梁板的连接节点具有抗冲切能力强、简洁美观、拆除方便的优点。连接节点采用无外露柱帽的板内加强法，在结构楼板中设置加强角钢11、加强栓钉12以及弯起钢筋13，加强了节点的抗冲切性能，此外，由于加强节点采用了隐藏在板内的构造，故施工现场简洁美观，后期临时钢立柱1拆除时无外露柱帽的凿除，方便快捷，拆除后楼板平整美观。

在本实施例中，更优选地，为了保证安装方便，使得加强角钢11具有较好地受力稳定性，加强角钢11水平布置，加强角钢11的上表面与地下室楼板上表面的距离大于或等于楼板混凝土保护层的厚度，加强角钢11挑出临时钢立柱1的长度等于加强栓钉12的长度。

在本实施例中，更优选地，为了增强临时钢立柱1与永久结构梁板之间的抗冲切能力，实现二者连接节点处无外露柱帽的板内加强做法，加强栓钉12的标高在加强角钢11的下部，加强栓钉12直径为Ф19～32mm，加强栓钉12长度不小于100mm。

在本实施例中，更优选地，考虑到弯起钢筋13的锚固强度以及保证临时钢立柱1拆除后楼板以及节点区域的平整美观，弯起钢筋13的弯起角度为45°，直径d不小于16mm，相邻两根弯起钢筋13之间的间距不大于200mm，具体直径及间距的选用通过受力计算确定；弯起钢筋13的下部弯终点外留有锚固长度la，其长度不小于20d，弯起钢筋13的上部与临时钢立柱1接触处截断并设置上部弯终点，上部弯终点处设置90°折角，布置于加强角钢11内。

在本实施例中，更优选地，楼板结构与临时钢立柱1节点区域、楼板结构与永久结构柱节点区域采用微膨胀混凝土浇筑。楼板结构与竖向构件的节点区域具有较强的抗冲切及抗震、抗裂性能。节点区域采用微膨胀混凝土浇筑，通过特殊处理的膨胀纤维吸收冲击能量，减少集中应力的作用，避免永久竖向构件与临时竖向构件在结构转换时的二次开裂。

在本实施例中，更优选地，浇筑微膨胀混凝土区域为节点加强区以及节点加强区两边往外各延伸板跨的1/3～1/5所围合的区域。由于节点区域应力较集中，且临时钢立柱1拆除时，永久结构柱与临时钢立柱存在受力转换，楼板与临时钢立柱1节点区域以及楼板与永久结构柱节点区域易产生裂缝。而微膨胀混凝土内的膨胀纤维由于采取了特殊的表面处理，可使其与水泥基料紧密粘连在一起，从而吸收冲击能量、减少集中应力的作用，因此，在所述节点区域采用微膨胀混凝土，可提高楼板的抗冲切强度、以及抗裂和抗震性能，减少临时钢立柱与永久结构柱转换期间的混凝土二次开裂。

在本实施例中，更优选地，为了预留施工时搭设排架的空间，每次开挖的土体厚度需要严格控制，步骤一中开挖的一定距离为2米至2.3米。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定。本领域的技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种非永久竖向支承体系的基坑顺逆结合施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：完成基坑临时钢立柱、立柱桩、围护结构施工，开挖首层土方至地下室顶板标高以下一定距离，随挖随浇混凝土垫层；

步骤二：搭设施工排架，浇筑施工地下室顶板结构；

步骤三：继续开挖第二层土方至地下一层楼板标高以下一定距离，随挖随浇筑混凝土垫层；

步骤四：搭设施工排架，浇筑施工地下一层楼板结构；

步骤五：继续开挖至地下N-1层楼板标高以下一定距离，随挖随浇筑混凝土垫层；

步骤六：搭设施工排架，浇筑施工地下N-1层楼板结构；

步骤七：开挖土方至坑底，并及时浇筑坑底的混凝土垫层；

步骤八：浇筑施工地下室底板；

步骤九：浇筑施工地下N层的竖向构件；

步骤十：由下至上逐层浇筑施工地下N-1层至地下室顶板的竖向构件，直至浇筑完成整个地下室的竖向构件；

步骤十一：拆除地下一层的临时钢立柱；

步骤十二：由上至下逐层拆除各楼层的临时钢立柱，直至完成整个地下室的临时钢立柱拆除，至此，完成整个地下室的基坑开挖及地下结构施工。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述竖向构件包括永久结构柱和墙。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述临时钢立柱与永久结构楼板连接处设有板内节点加强区，分别布置加强角钢、加强栓钉和弯起钢筋；所述加强角钢紧贴临时钢立柱四周，通过等强焊接与临时钢立柱连接；所述加强栓钉对称布置于临时钢立柱翼缘外侧及腹板两侧的板内节点加强区内；所述弯起钢筋均匀正交布置于板内节点加强区内。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述加强角钢水平布置，加强角钢的上表面与地下室楼板上表面的距离大于或等于楼板混凝土保护层的厚度，角钢挑出钢立柱的长度等于加强栓钉的长度。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，加强栓钉的标高在加强角钢的下部，所述加强栓钉直径为Ф19～32mm，加强栓钉长度不小于100mm。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述弯起钢筋的弯起角度为45°，直径d不小于16mm，相邻两根弯起钢筋之间的间距不大于200mm，具体直径及间距的选用通过受力计算确定；弯起钢筋的下部弯终点外留有锚固长度la，其长度不小于20d，弯起钢筋的上部与临时钢立柱接触处截断并设置上部弯终点，上部弯终点处设置90°折角，布置于加强角钢内。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从临时钢立柱与地下室楼板下表面相交的点往楼板上表面投45°角所得到的水平投影面积内的区域为节点加强区。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，浇筑微膨胀混凝土区域为节点加强区以及节点加强区两边往外各延伸板跨的1/3～1/5所围合的区域。