CN115354739A - 一种永临结合地下室结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种永临结合地下室结构及其施工方法。所述永临结合地下室结构包括三轴搅拌桩、地下连续墙、内衬墙、冠梁及地下室结构，所述三轴搅拌桩布置于地下连续墙外侧，所述内衬墙紧贴地下连续墙，所述冠梁设置于地下连续墙及内衬墙顶端；所述地下室结构由结构柱、叠合梁、楼板及底板组成，所述结构柱是由在格构柱外增设钢筋笼并浇筑混凝土而成，所述格构柱通过定位装置辅助沉放；所述叠合梁由混凝土支撑层、箍筋及混凝土后浇层组成，其可将临时混凝土支撑转换为永久结构梁，实现梁撑一体化；所述地下室楼板由预制板及混凝土后浇层叠合而成。本发明中的地下室结构整体性能好，节约建筑材料，施工速度快，具有很强的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程领域，具体来说涉及一种永临结合地下室结构及其施工方法。
背景技术
在地下工程施工过程中，为了保证地面向下开挖形成的基坑在地下结构施工期间的安全稳定，坑内会设置多道临时混凝土支撑来阻止坑内土体的位移发展，同时在混凝土支撑下方设置格构柱，以减少混凝土支撑的竖向弯曲变形。并沿着基坑坑边设有一圈强度足够的地下连续墙等支护措施，采取坑内与坑外相结合的支护方式来保证基坑施工的正常进行。基坑施工完成后，混凝土支撑及格构柱完成了支护任务后就会被拆除，但其拆除过程中不仅会造成环境污染，还会增加施工工序，浪费建筑材料及建设资金。鉴于此，可考虑永临结构相结合的地下室结构，将临时混凝土支撑作为地下室永久结构梁，实现梁撑一体化。同时将临时格构柱与地下室结构柱一体化设计施工，形成永久结构柱。这样做不仅能减少工程造价，缩短施工工期，并将原本遗弃拆除的临时支护结构转化为永久使用，达到保护环境、节约社会资源的目标。
但在当前实际工程应用中，地下连续墙与地下室结构整体性难以保证，不能很好地承受周围土体侧向压力，造成一定的安全隐患；且在实际基坑工程施工时，格构柱沉放方式多为人工旋转格构柱来控制角度，使得格构柱吊装到位后位置与原设计图纸存在较大偏差，这种偏差不仅会造成格构柱与混凝土支撑节点处施工不便，同时也使结构受力不均匀，降低结构安全性。
发明内容
为了解决传统地下结构工程中建筑材料浪费及施工缓慢的问题，本发明提供一种永临结合地下室结构及其施工方法，该施工方法现场施工可操作性强、施工作业效率高，可以减少施工工序和建筑材料损耗，降低工程造价。
为了达到上述技术目的，本发明提供了一种永临结合地下室结构，其特征在于：所述永临结合地下室结构由内向外依次包括地下室结构、内衬墙、地下连续墙及三轴搅拌桩，所述内衬墙紧贴地下连续墙，并通过连接结构与地下连续墙紧密连接，在地下连续墙与内衬墙接触面间隔500～1000mm设有向内凹陷的条带状凹槽，且内衬墙与地下连续墙结合面进行凿毛处理，凿毛深度为 20～30mm，在内衬墙和地下连续墙顶部设有将两者连为一体的冠梁，所述三轴搅拌桩布置在地下连续墙外侧；所述地下室结构包括结构柱、地下室底板、地下室楼板、墙体和一层或两层或两层以上的叠合梁，在地下室底板底部施工有钻孔灌注桩，所述结构柱包括格构柱和布设在格构柱外的钢筋混凝土加厚层，所述钢筋混凝土加厚层是在格构柱外增设钢筋笼并浇筑混凝土后形成，所述格构柱的下端固定于钻孔灌注桩内，并与灌注桩钢筋进行焊接固定，结构柱上部依次穿过一层或两层或两层以上的叠合梁，并与叠合梁固定连接，所述地下室底板和每层叠合梁的两端分别与内衬墙连为一体；所述叠合梁由混凝土支撑层、箍筋及混凝土后浇层组成，所述箍筋一端设置在混凝土支撑层内部，另一端伸出混凝土支撑层上表面，并在混凝土后浇层浇筑后全部伸入混凝土后浇层内；所述地下室底板由混凝土现浇而成，所述地下室楼板由预制板及混凝土后浇层叠合而成，所述预制板的叠合面进行凿毛处理，且凿毛深度不小于6mm。
本发明较优的技术方案：所述连接结构由预埋钢筋、直螺纹套筒、连接钢筋及圆形钢板组成，所述预埋钢筋预埋在地下连续墙中，其一端为直锚或弯锚形式，并与地下连续墙钢筋笼焊接，另一端与直螺纹套筒连接；所述连接钢筋设置在内衬墙中，其一端与直螺纹套筒相连，另一端焊接2～4片圆形钢板，所述圆形钢板与内衬墙钢筋笼焊接固定。
本发明较优的技术方案：所述内衬墙是由多段内衬墙体组成，相邻节段内衬墙体通过锚固钢筋相连，其相邻节段接缝采用企口缝，并在接缝处加设止水钢板，且内衬墙背水侧涂有氯丁胶乳水泥砂浆层；所述止水钢板尺寸为 300mm×3m，其开口方向朝向迎水面。
本发明较优的技术方案：所述混凝土支撑层截面形状为矩形，其上表面采用凹凸不小于6mm的自然粗糙面，所述箍筋伸出混凝土支撑层的长度不小于 10d，d为箍筋直径；所述混凝土后浇层厚度不小于100mm，混凝土强度等级不小于C30；所述钢筋混凝土加厚层的钢筋笼由箍筋及纵筋组成，所述箍筋布置在纵筋外侧，其形式为两支箍或井字箍，并与格构柱满焊相接。
本发明较优的技术方案：所述地下连续墙是由多幅地下连续墙拼接而成，每段地下连续墙包括地下连续墙钢筋笼、桁架及混凝土，所述桁架间隔布置在地下连续墙钢筋笼内部，所述混凝土设计强度等级不低于C30，抗渗等级应为 P6以上，其浇筑高度应高出设计标高300～500mm以上；相邻两幅地下连续墙之间通过H型钢接头和止浆铁皮连接，所述H型钢接头顶标高为地下连续墙顶标高以上700mm，底标高为地下连续墙底标高，其整材焊接于地下连续墙钢筋笼的端部；所述止浆铁皮厚度为0.5～1mm，其焊接在H型钢接头处，且从H型钢接头往后长度不少于1250mm，以起到防止混凝土绕流的作用；
本发明还提供了上述永临结合地下室结构的施工方法，其特征在于具体施工步骤如下：
S1：施做地下连续墙及三轴搅拌桩。平整场地，定位地下连续墙施工轴线，施工地下连续墙，并通过三轴搅拌机在地下连续墙迎土面施工三轴搅拌桩；
S2：使用格构柱定位装置沉放格构柱。所述格构柱定位装置包括支撑平台、限位组件及位于支撑平台下方的升降支撑架，在支撑平台设有水平仪和校准指针，所述支撑平台中部设有直径与灌注桩桩孔相匹配的浇筑口，在浇筑口的下方设有定位套筒，所述限位组件位于浇筑口的上方，所述限位组件包括垫板、位于垫板下方的多个支撑杆和位于垫板上方的限位板，在垫板的中部开设有方形定位孔，所述垫板通过多个支撑杆架设在浇筑口的上方，且定位孔的中心与浇筑口的中心同轴；首先沿灌注桩桩孔位置在地面画出多道定位直线，将格构柱定位装置移动至第一个灌注桩桩孔的位置，将校准指针与定位直线相重合，并将定位套筒伸入灌注桩桩孔内，将格构柱置于定位孔内，然后通过限位板对格构柱进行限位，辅助格构柱沉放置灌注桩桩孔内，然后通过格构柱定位装置的浇筑口朝灌注桩桩孔浇筑混凝土施做灌注桩，然后通过吊运装置移动格构柱定位装置至下一个灌注桩桩孔位置，沉放下一根格构柱；依次重复上述步骤至所有格构柱沉放至灌注桩内；
S3：施做冠梁及负一层混凝土支撑层；开挖土体至冠梁底标高，绑扎冠梁钢筋，支设冠梁模板并浇筑混凝土，接着开挖负一层土体，绑扎负一层混凝土支撑层钢筋，并将箍筋伸出混凝土支撑层上表面，所述箍筋伸出混凝土支撑层长度不小于10d，d为箍筋直径；支设混凝土支撑层模板，浇筑混凝土并养护成型，待混凝土达到设计强度后，对其上表面凿毛处理，使其上表面形成凹凸不小于6mm的自然粗糙面；
S4：施做内衬墙；开挖土方至地下负一层底标高，通过开槽机在地下连续墙上间隔500～1000mm设置条带状凹槽，并在未开设凹槽的间隔区域进行凿毛处理，其凿毛的深度为20～30mm，然后绑扎内衬墙钢筋，单侧架立内衬墙模板，浇筑内衬墙混凝土，待混凝土达到设计要求后，继续开挖下一层土方至地下室负二层底标高，按照S3步骤继续施做负二层混凝土支撑层及地下室负二层结构的内衬墙，然后重复上述步骤直至地下室底板封底；
S5：施做结构柱；首先将S2步骤沉放置灌注桩内的格构柱位于地下室底板以上区域清洗并打磨干净，然后根据计算分析结果在格构柱外增设钢筋笼，接着支设结构柱模板，浇筑混凝土，形成地下室结构的永久结构柱；所述永久结构柱受剪截面符合下列条件：
V≤0.45βcfcbh0
fvtwhw≥0.1βcfcbh0
Vcu≤0.25βcfcbh0
式中：V—结构柱剪力设计值；tw—格构柱腹板的厚度；hw—格构柱腹板的高度；fv—格构柱钢材抗剪强度设计值；fc—混凝土轴心抗压强度设计值； b—结构柱截面宽度；h0—结构柱截面有效高度；Vcu—钢筋混凝土加厚层的受剪承载力；βc—混凝土强度影响系数，当混凝土强度等级不高于C50时，βc取 1.0；当混凝土强度等级为C80时，βc取0.8；
S6：施工地下室楼板：从下往上施工地下室楼板，所述地下室楼板采用预制板及混凝土后浇层叠合而成，预制板周围设有多根连接钢筋，在起吊预制板前，对预制板上表面进行凿毛处理，凿毛深度不小于6mm；接着利用吊机将预制板吊装就位，每层地下室楼板吊装至对应地下室楼层的混凝土支撑层所在高度，预制板周围伸出的连接钢筋位于对应地下室楼层的混凝土支撑层上方，然后在预制板上表面绑扎预制板顶部钢筋和在对应地下室楼层的混凝土支撑层上方绑扎上部钢筋，并支设模板在预制板顶面和同层的混凝土支撑层顶面整体浇筑混凝土，最后施做地下室结构的后砌墙体，至此完成永临结合地下室结构施工。
本发明较优的技术方案：所述S1步骤中的地下连续墙施工过程中，先使用成槽机开挖地下连续墙一期槽段，吊装沉放地下连续墙钢筋笼并浇筑混凝土，接着进行地下连续墙二期槽段施工，相邻两幅地下连续墙之间通过H型钢接头和止浆铁皮连接，所述H型钢接头顶标高为地下连续墙顶标高以上 700mm，底标高为地下连续墙底标高，其整体焊接于地下连续墙钢筋笼的端部；所述止浆铁皮厚度为0.5～1mm，焊接在H型钢接头处，且从H型钢接头往后长度不少于1250mm，以起到防止混凝土绕流的作用。
本发明较优的技术方案：所述S2步骤中的格构柱定位装置的支撑平台为方形平台，在支撑平台的各方向设有校准指针，且校准指针位于支撑平台每条边的中分线上；在支撑平台其中两条相对边中部对称设有吊环，所述水平仪设置于支撑平台的上表面；所述升降支撑架设有四组，分别设置在支撑平台的每个角部下方；所述垫板为面积小于支撑平台的正方形中空钢垫板，在垫板的对角线处对应开设有四组滑槽，四组滑槽分别位于定位孔的角部；所述限位板设有四组，对称设置在定位孔的四个角部，每组限位板截面形状呈L形，底面通过滑块嵌入对应的滑槽内，并沿着滑槽移动，四组限位板围合成与定位孔形状相同，且尺寸可调的方形孔，在限位板设置滑块的位置等距开设有一排第一限位孔，在垫板的每个滑槽内对应设有长条形第一调节孔，并在限位板滑动到设置位置时，通过第一锁紧螺栓穿过第一限位孔和第一调节孔固定锁紧。
本发明较优的技术方案：所述S2步骤中格构柱定位装置的每组升降支撑架包括滑动杆、固定杆及支撑滑轮组成；所述滑动杆顶部与支撑平台下表面相连，其截面形状呈矩形中空管状，且间隔一定距离设有多个第二调节孔；所述固定杆呈矩形中空管状，在固定杆上对应设有第二限位孔，所述滑动杆下部嵌套在固定杆内，并可沿着固定杆上下移动，在移动到设定高度时，通过第二锁紧螺栓穿过第二限位孔和第二调节孔固定锁紧；所述支撑滑轮通过安装在固定杆的底部；所述定位套筒包括固定连接在浇筑口下方的第一钢筒和嵌套在第一钢筒内的第二钢筒，所述第二钢筒的外径与钻孔灌注桩桩孔的内径相匹配，所述第二钢筒外壁与第一钢筒内周壁密贴，第一钢筒的上端和下端分别开设有第一通孔及第二通孔，所述第二钢筒上端对应开设有连接通孔，且第二钢筒上的连接通孔与第一通孔通过连接螺栓连接时，第二钢筒重叠收放置第一钢筒内，第二钢筒上的连接通孔与第二通孔通过连接螺栓连接时，第二钢筒伸出第一钢筒，并对应***钻孔灌注桩桩孔内。
本发明较优的技术方案：所述S4步骤中的内衬墙是由多段内衬墙体组成，相邻节段内衬墙体通过锚固钢筋相连，其相邻节段接缝采用企口缝，并在接缝处加设止水钢板，且内衬墙背水侧涂有氯丁胶乳水泥砂浆层。
本发明的有益效果：
(1)本发明中地下室结构将临时混凝土支撑作为永久的结构梁，实现梁撑一体化。同时考虑到和结构板的连接方式，将其做成叠合结构，后期与预制板一起浇筑混凝土后浇层形成整体。这样不仅可降低建筑材料浪费，减少混凝土支撑拆除工序，还可缩短工期，节约人力物力，节能环保。
(2)本发明中地下室结构将临时格构柱与永久结构柱进行一体化设计和施工，根据计算分析结果直接在格构柱外增设必要的钢筋笼，支设模板，浇筑混凝土形成地下室永久结构柱，这样可以避免临时格构柱拆除，大大减少施工工序，加快施工进度，降低施工成本。
(3)本发明中的地下连续墙背土面设有向内凹陷的条带状凹槽，且地下连续墙与内衬墙结合面进行凿毛处理，条带状凹槽与内衬墙整体浇筑，大大增强了结合面的粘结强度，并加设连接装置与内衬墙相连，使得地下连续墙与内衬墙形成整体受力结构构件，保证地下连续墙与内衬墙连接的紧密性，极大地增强两者连接效果。
(4)本发明中的格构柱定位装置可用于辅助格构柱沉放，其可对格构柱的轴线偏角及轴线偏位进行调整，能起到良好的角度定位和水平定位效果，大幅提高格构柱安装精度及垂直度，避免格构柱安装过程中扭转倾斜，以此保证结构受力均匀，提升结构安全性及可靠性。
(5)本发明中的地下室结构采用多重防水措施来抵御地下水对地下结构的侵蚀，随着结构使用年限的增加，地下水会逐渐渗入到地下结构内部，造成较大地安全隐患，本发明在地下连接墙接缝处迎水面设置两道三轴搅拌桩，在相邻内衬墙接缝采用企口缝形成曲折的防水路线，且在接缝处加设止水钢板，并在内衬墙背水侧设有氯丁胶乳水泥砂浆层，起到阻挡外部地下水渗入地下室内部的作用，有效保证了使用年限内地下室结构的防水能力。
本发明中的永临结合地下室结构，现场施工可操作性强、施工作业效率高，大大减少施工工序和建筑材料损耗，同时结构的整体性能和施工质量较好，工程造价较低，节能环保；同时采用格构柱定位装置辅助格构柱沉放，可对格构柱的轴线偏角、轴线偏位进行调整，提高了格构柱安装精度及垂直度，避免格构柱吊装过程中扭转倾斜，极大地提升结构安全性。
附图说明
图1是本发明中的永临结合地下室结构示意图；
图2是图1中A-A剖面示意图；
图3是本发明中的地下连续墙与内衬墙连接示意图；
图4是本发明中的叠合梁结构示意图；
图5是本发明中的地下连续墙结构示意图。
图6是本发明中的预制板示意图；
图7是本发明中的结构柱截面示意图；
图8是本发明中的混凝土支撑层示意图；
图9是本发明中的格构柱布置示意图；
图10是本发明中的格构柱定位装置示意图；
图11是本发明中的格构柱沉放示意图；
图12是本发明中的限位板示意图；
图13是本发明中的地下连续墙施工流程示意图。
图中：1—冠梁，2—地下连续墙，200—混凝土，201—地下连续墙钢筋笼， 202—H型钢接头，203—止浆铁皮，204—端头钢筋，205—桁架，3—内衬墙， 4—叠合梁，400—混凝土支撑层，401—箍筋，402—混凝土后浇层，5—连接结构，500—预埋钢筋，501—直螺纹套筒，502—连接钢筋，503—圆形钢板，6—钻孔灌注桩，7—结构柱，700—格构柱，701—钢筋混凝土加厚层，8—地下室底板，9—三轴搅拌桩，10—地下室楼板，11—墙体，12—条带状凹槽， 13—氯丁胶乳水泥砂浆层，14—锚固钢筋，15—止水钢板，16—灌注桩桩孔， 17—定位直线；100—定位孔，101—支撑平台，102—第一限位孔，103—第一锁紧螺栓，104—限位板，105—垫板，106—支撑杆，107—滑动杆，108—固定杆，109—连接通孔，110—连接螺栓，111—第一通孔，112—第一钢筒，113 —第二钢筒，114—浇筑口，115—支撑滑轮，116—吊环，117—第二锁紧螺栓， 118—第二限位孔，119—第二调节孔，120—第二通孔，121—水平仪，122—滑槽，123—滑块，124—校准指针，125—钻孔灌注桩桩孔，126—格构柱。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。附图1至13均为实施例的附图，采用简化的方式绘制，仅用于清晰、简洁地说明本发明实施例的目的。以下对在附图中的展现的技术方案为本发明的实施例的具体方案，并非旨在限制要求保护的本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，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设备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。
实施例中提供的实施例中提供的一种永临结合地下室结构，如图1～图3 所示，所述地下室结构由内向外依次包括地下室结构、内衬墙3及地下连续墙 2，所述内衬墙3紧贴地下连续墙2，所述地下连续墙2与内衬墙3接触面间隔500～1000mm设有向内凹陷的条带状凹槽12，且内衬墙3与地下连续墙2 结合面进行凿毛处理，凿毛深度为20～30mm，内衬墙3浇筑过程中部分嵌入带状凹槽12内，增加两者的连接紧密性；内衬墙3与地下连续墙2之间还设有多个连接结构5，在内衬墙3和连续墙2顶部设有将两者连为一体的冠梁1，所述连接结构5由预埋钢筋500、直螺纹套筒501、连接钢筋502及圆形钢板 503组成，所述预埋钢筋500预埋在地下连续墙2中，其一端为直锚或弯锚形式，并与地下连续墙钢筋笼201焊接，另一端与直螺纹套筒501连接；所述连接钢筋502设置在内衬墙3中，其一端与直螺纹套筒501相连，另一端焊接 2～4片圆形钢板503，所述圆形钢板503与内衬墙钢筋笼焊接固定。最后单边支模浇筑内衬墙3混凝土，构成二墙合一结构体系。所述地下室结构包括结构柱7、地下室底板8、地下室楼板10、墙体11和一层或两层或两层以上的叠合梁4，在地下室底板8底部施工有钻孔灌注桩6，所述结构柱7包括格构柱 700和布设在格构柱700外的钢筋混凝土加厚层701，所述钢筋混凝土加厚层 701是在格构柱700外增设钢筋笼并浇筑混凝土后形成。所述结构柱7固定在钻孔灌注桩6内，上部依次穿过一层或两层或两层以上的叠合梁4，并与叠合梁4固定连接，所述地下室底板8和每层叠合梁4的两端分别与内衬墙3连为一体。
实施例中提供的一种永临结合地下室结构，如图1～图3所示，所述内衬墙3是由多段内衬墙体组成，相邻节段内衬墙体通过锚固钢筋14相连，其相邻节段接缝采用企口缝，并在接缝处加设止水钢板15，且内衬墙3背水侧涂有氯丁胶乳水泥砂浆层13，所述止水钢板15尺寸为300mm×3m，其开口方向朝向迎水面。如图4及图8所示，所述叠合梁4由混凝土支撑层400、箍筋401 及混凝土后浇层402组成，所述混凝土支撑层400截面形状为矩形，其上表面采用凹凸不小于6mm的自然粗糙面，所述箍筋401一端设置在混凝土支撑层 400内部，另一端伸出混凝土支撑层400上表面，其伸出直线段长度不宜小于 10d，d为箍筋直径；所述混凝土后浇层402厚度不小于100mm，混凝土强度等级不小于C30，所述箍筋伸出段全部伸入混凝土后浇层402内。所述地下室底板8由混凝土现浇而成，所述地下室楼板10由预制板及混凝土后浇层叠合而成，所述预制板的叠合面进行凿毛处理，且凿毛深度不小于6mm。
实施例中提供的一种永临结合地下室结构，如图5所示，所述地下连续墙 2是由多幅地下连续墙拼接而成，每段地下连续墙包括地下连续墙钢筋笼201、桁架205及混凝土200，所述桁架205间隔布置在地下连续墙钢筋笼201内部，所述混凝土206设计强度等级不低于C30，抗渗等级应为P6以上，其浇筑高度应高出设计标高300～500mm以上；相邻两幅地下连续墙之间通过H型钢接头202和止浆铁皮203连接，所述H型钢接头202顶标高为地下连续墙2顶标高以上700mm，底标高为地下连续墙2底标高，其整材焊接于地下连续墙钢筋笼201的端部；所述止浆铁皮203厚度为0.5～1mm，其焊接在H型钢接头202处，且从H型钢接头202往后长度不少于1250mm，以起到防止混凝土 206绕流的作用。
实施例中提供的一种格构柱定位装置，如图10～图12所示，包括支撑平台101、限位组件及位于支撑平台101下方的升降支撑架，所述支撑平台101 为方形平台，在支撑平台101的个方向设有校准指针124，且校准指针124位于支撑平台101每条边的中分线上，在支撑平台101设有水平仪121，所述水平仪121设置于支撑平台101的上表面，在支撑平台101其中两条相对边中部对称设有吊环116，所述支撑平台101中部设有浇筑口114，在浇筑口114的下方设有定位套筒，所述限位组件位于浇筑口114的上方；所述浇筑口114为圆形口，所述定位套筒包括固定连接在浇筑口114下方的第一钢筒112和嵌套在第一钢筒112内的第二钢筒113，所述第二钢筒113的外径与钻孔灌注桩桩孔125的内径相匹配，所述第二钢筒113外壁与第一钢筒112内周壁密贴，第一钢筒112的上端和下端分别开设有第一通孔111及第二通孔120，所述第二钢筒113上端对应开设有连接通孔109，且第二钢筒113上的连接通孔109与第一通孔111通过连接螺栓110连接时，第二钢筒113重叠收放置第一钢筒112 内，第二钢筒113上的连接通孔109与第二通孔120通过连接螺栓110连接时，第二钢筒113伸出第一钢筒112，并对应***钻孔灌注桩桩孔16内。
实施例中使用的格构柱定位装置，如图10～图12所示，所述升降支撑架设有四组，分别设置在支撑平台101的每个角部下方，每组升降支撑架包括滑动杆107、固定杆108及支撑滑轮115组成；所述滑动杆107顶部与支撑平台 101下表面相连，其截面形状呈矩形中空管状，且间隔一定距离设有多个第二调节孔119；所述固定杆108呈矩形中空管状，在固定杆108上对应设有第二限位孔118，所述滑动杆107下部嵌套在固定杆108内，并可沿着固定杆108 上下移动，在移动到设定高度时，通过第二锁紧螺栓117穿过第二限位孔118 和第二调节孔119固定锁紧；所述支撑滑轮115通过安装在固定杆108的底部，所述格构柱定位装置通过支撑滑轮115支撑在灌注桩桩孔16。
实施例中提供的一种格构柱定位装置，如图10～图12所示，所述限位组件包括垫板105、位于垫板105下方的多个支撑杆106和位于垫板105上方的限位板104，所述垫板105为面积小于支撑平台101的正方形中空钢垫板，所述支撑杆106为L形型钢，设有四根，分别设置在垫板105的四个角部，下部焊接在支撑平台101上。在垫板105的中部开设有方形定位孔10000，所述垫板105通过多个支撑杆106架设在浇筑口114的上方，且定位孔10000的中心与浇筑口114的中心同轴，所述限位板104设有四组，每个限位板104截面形状呈L形，分别设置在定位孔10000的四个角部，且限位板104的拐角部位与定位孔10000的角部对应，四组限位板104围合成与定位孔10000形状相同，且尺寸可调的方形孔；在垫板105的对角线处对应开设有滑槽122，所述滑槽122对应设有四组，每个限位板104通过下表面的滑块嵌入对应的滑槽 122内，所述滑块123与滑槽122截面尺寸相匹配，且两者间留有变形间隙，滑块123可沿着滑槽122移动；在限位板104设置滑块123的位置等距开设有一排第一限位孔102，在垫板105上对应设有第一调节孔，所述第一调节孔对应开设在滑槽122的槽底，为长条形通孔。
本发明中采用格构柱结构柱一体化，直接在格构柱外增设钢筋笼并浇筑混凝土，形成地下室结构永久结构柱。为了简化计算，将格构柱等效为矩形截面型钢，根据《钢结构加固设计标准》(GB 51367-2019)可计算得到钢筋混凝土加厚层所需增设的混凝土及配筋，先计算格构柱部分承受的轴心受压承载力及相应的受弯承载力，格构柱承担的轴力Nsu及相应的受弯承载力Msu按下列公式计算：
再确定钢筋混凝土加厚层承担的轴力和弯矩设计值，其可按下列公式计算：
Nc＝1.25(N-Nsu)
Mc＝1.25(M-Msu)
Ns0＝fA0
Nb＝0.5α1β1fcbh
Nu0＝Ns0+Nc0
Nc0＝fcAc+fs'tAs
Ms0＝γW0nf
式中：Nu0—结构柱轴心受压承载力；Ns0—格构柱轴心受压承载力；Nc0—钢筋混凝土加厚层轴心受压承载力；N—结构柱轴力设计值；M—结构柱弯矩设计值；Nb—界限破坏时的轴力；Ms0—格构柱受弯承载力；m—Nsu-Msu相关线性形状系数；f—格构柱抗压强度设计值；A0—格构柱截面面积；Nc—钢筋混凝土加厚层承担的轴力；Mc—分别为钢筋混凝土加厚层弯矩设计值；fc—混凝土轴心抗压强度设计值；Ac—钢筋混凝土加厚层中混凝土截面面积；fs't—钢筋混凝土加厚层中钢筋抗压强度设计值；As—钢筋混凝土加厚层中钢筋截面面积；α1、β1—混凝土等效矩形应力图系数；γ—截面塑性发展系数；W0n—格构柱净截面抵抗矩；Nc、Mc—分别为钢筋混凝土加厚层承担的轴力和弯矩设计值。
最后可按《混凝土结构设计规范》(GB 50010)计算得到钢筋混凝土加厚层偏心受压正截面承载力及其配筋。
结构柱受剪截面应符合下列条件：
V≤0.45βcfcbh0
fvtwhw≥0.1βcfcbh0
Vcu≤0.25βcfcbh0
式中：V—结构柱剪力设计值；tw、hw—分别为格构柱腹板厚度和高度；fv—格构柱的钢材抗剪强度设计值；fc—混凝土轴心抗压强度设计值；b—结构柱截面宽度；h0—结构柱截面有效高度；Vcu—钢筋混凝土加厚层的受剪承载力；βc—混凝土强度影响系数，当混凝土强度等级不高于C50时，βc取1.0；当混凝土强度等级为C80时，βc取0.8；其间按线性内插法确定。
下面结合实施例对本发明的施工过程进一步说明，实施例中的永临结合地下室结构包括地下两层结构，其具体的施工步骤如下：
S1：施做地下连续墙及三轴搅拌桩；平整场地，定位地下连续墙2施工轴线，使用成槽机开挖导墙槽，按设计要求浇筑混凝土导墙，然后施工地下连续墙墙，其施工过程如图12所示，首先开挖地下连续墙一期槽段，吊装并沉放地下连续墙钢筋笼201，在H型钢接头202两侧回填袋装碎石以固定地下连续墙钢筋笼201，浇筑混凝土206并养护成型，接着进行地下连续墙二期槽段施工，重复上述步骤直至地下连续墙施工完成；最后通过三轴搅拌机在地下连续墙2迎土面施工一排三轴搅拌桩，并在地下连续墙接缝处多施工一排三轴搅拌桩20用于抵抗地下水的渗透作用。
S2：沉放格构柱；首先沿灌注桩桩孔位置在地面画出多道定位直线17，将格构柱定位装置移动至第一个灌注桩桩孔的位置，将校准指针124与定位直线17相重合，并将定位套筒伸入灌注桩桩孔内，将格构柱700置于定位孔 10000内，然后通过限位板104对格构柱700进行限位，辅助格构柱700沉放置灌注桩桩孔内，然后通过格构柱定位装置的浇筑口114朝灌注桩桩孔浇筑混凝土施做灌注桩6，然后通过吊运装置移动格构柱定位装置至下一个灌注桩桩孔位置，沉放下一根格构柱；依次重复上述步骤至所有格构柱沉放至灌注桩内；
S3：施做冠梁及负一层混凝土支撑层；开挖土体至冠梁底标高，绑扎冠梁钢筋，支设冠梁模板并浇筑混凝土，接着开挖负一层土体，绑扎负一层混凝土支撑层钢筋，并将箍筋伸出混凝土支撑层上表面，所述箍筋伸出混凝土支撑层长度不小于10d，d为箍筋直径；支设混凝土支撑层模板，浇筑混凝土并养护成型，待混凝土达到设计强度后，对其上表面凿毛处理，使其上表面形成凹凸不小于6mm的自然粗糙面；
S4：施做内衬墙；开挖土方至地下负一层底面设计标高，通过开槽机在地下连续墙2上间隔500～1000mm设置条带状凹槽12，并在未开设凹槽的间隔区域进行凿毛处理，其凿毛的深度为20～30mm；然后绑扎内衬墙3钢筋，并将连接钢筋502一端与直螺纹套筒501相连，另一端通过圆形钢板503焊接在内衬墙钢筋笼上，最后单侧架立内衬墙模板，浇筑内衬墙混凝土。待内衬墙混凝土达到设计要求后，继续开挖下一层土方至地下室负二层底面设计标高，按照步骤三的方式继续施做负二层混凝土支撑层及地下室负二层结构的内衬墙3，重复上述步骤直至地下室底板8封底；施工内衬墙时，相邻节段内衬墙体通过锚固钢筋14相连，其相邻节段接缝采用企口缝，并在接缝处加设止水钢板15，且内衬墙背水侧涂有氯丁胶乳水泥砂浆层13。
S5：施做结构柱；首先将S2步骤沉放置灌注桩内的格构柱位于地下室底板以上区域清洗并打磨干净，然后根据计算分析结果直接在格构柱外增设钢筋笼，接着支设结构柱模板，浇筑混凝土，形成地下室结构的永久结构柱。
S6：施工地下室楼板；从下往上先施工地下负二层楼板，再施工地下负一层楼板，所述地下室楼板采用预制板及混凝土后浇层叠合而成，预制板周围设有多根连接钢筋，在起吊预制板前，对预制板上表面进行凿毛处理，凿毛深度不小于6mm；首先利用吊机将预制板吊装至地下负二层混凝土支撑层所在高度，将预制板周围伸出的连接钢筋位于地下负二层混凝土支撑层上方，然后在预制板和地下负二层混凝土支撑层上表面绑扎顶部钢筋，并支设模板在预制板和地下负二层混凝土支撑层顶面整体浇筑混凝土，完成地下负二层楼板和地下负二层叠合梁的施工；然后再利用吊机将新的预制板吊装至地下负一层混凝土支撑层所在高度，将预制板周围伸出的连接钢筋位于地下负一层混凝土支撑层上方，然后在预制板和地下负一层混凝土支撑层上表面绑扎顶部钢筋，并支设模板在预制板和地下负一层混凝土支撑层顶面整体浇筑混凝土，完成地下负一层楼板和地下负一层叠合梁的施工；最后施做地下室结构的后砌墙体，至此完成永临结合地下室结构施工。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (10)
1.一种永临结合地下室结构，其特征在于：所述永临结合地下室结构由内向外依次包括地下室结构、内衬墙(3)、地下连续墙(2)及三轴搅拌桩(9)，所述内衬墙(3)紧贴地下连续墙(2)，并通过连接结构(5)与地下连续墙(2)紧密连接，在地下连续墙(2)与内衬墙(3)接触面间隔500～1000mm设有向内凹陷的条带状凹槽(12)，且内衬墙(3)与地下连续墙(2)结合面进行凿毛处理，凿毛深度为20～30mm，在内衬墙(3)和地下连续墙(2)顶部设有将两者连为一体的冠梁(1)，所述三轴搅拌桩(9)布置在地下连续墙(2)外侧；所述地下室结构包括结构柱(7)、地下室底板(8)、地下室楼板(10)、墙体(11)和一层或两层或两层以上的叠合梁(4)，在地下室底板(8)底部施工有钻孔灌注桩(6)，所述结构柱(7)包括格构柱(700)和布设在格构柱(700)外的钢筋混凝土加厚层(701)，所述钢筋混凝土加厚层(701)是在格构柱(700)外增设钢筋笼并浇筑混凝土后形成，所述格构柱(700)的下端固定于钻孔灌注桩(6)内，并与灌注桩钢筋进行焊接固定，结构柱(7)上部依次穿过一层或两层或两层以上的叠合梁(4)，并与叠合梁(4)固定连接，所述地下室底板(8)和每层叠合梁(4)的两端分别与内衬墙(3)连为一体；所述叠合梁(4)由混凝土支撑层(400)、箍筋(401)及混凝土后浇层(402)组成，所述箍筋(401)一端设置在混凝土支撑层(400)内部，另一端伸出混凝土支撑层(400)上表面，并在混凝土后浇层(402)浇筑后全部伸入混凝土后浇层(402)内；所述地下室底板(8)由混凝土现浇而成，所述地下室楼板(10)由预制板及混凝土后浇层叠合而成，所述预制板的叠合面进行凿毛处理，且凿毛深度不小于6mm。
2.根据权利要求1或2所述的一种永临结合地下室结构，其特征在于：所述连接结构(5)由预埋钢筋(500)、直螺纹套筒(501)、连接钢筋(502)及圆形钢板(503)组成，所述预埋钢筋(500)预埋在地下连续墙(2)中，其一端为直锚或弯锚形式，并与地下连续墙钢筋笼(201)焊接，另一端与直螺纹套筒(501)连接；所述连接钢筋(502)设置在内衬墙(3)中，其一端与直螺纹套筒(501)相连，另一端焊接2～4片圆形钢板(503)，所述圆形钢板(503)与内衬墙钢筋笼焊接固定。
3.根据权利要求1或2所述的一种永临结合地下室结构，其特征在于：所述内衬墙(3)是由多段内衬墙体组成，相邻节段内衬墙体通过锚固钢筋(14)相连，其相邻节段接缝采用企口缝，并在接缝处加设止水钢板(15)，且内衬墙(3)背水侧涂有氯丁胶乳水泥砂浆层(13)；所述止水钢板尺寸为300mm×3m，其开口方向朝向迎水面。
4.根据权利要求1或2所述的一种永临结合地下室结构，其特征在于：所述混凝土支撑层(400)截面形状为矩形，其上表面采用凹凸不小于6mm的自然粗糙面，所述箍筋(401)伸出混凝土支撑层(400)的长度不小于10d，d为箍筋直径；所述混凝土后浇层(402)厚度不小于100mm，混凝土强度等级不小于C30；所述钢筋混凝土加厚层(701)的钢筋笼由箍筋(702)及纵筋(703)组成，所述箍筋(702)布置在纵筋(703)外侧，其形式为两支箍或井字箍，并与格构柱(700)满焊相接。
5.根据权利要求1或2所述的一种永临结合地下室结构，其特征在于：所述地下连续墙(2)是由多幅地下连续墙拼接而成，每段地下连续墙包括地下连续墙钢筋笼(201)、桁架(205)及混凝土(200)，所述桁架(205)间隔布置在地下连续墙钢筋笼(201)内部，所述混凝土(206)设计强度等级不低于C30，抗渗等级应为P6以上，其浇筑高度应高出设计标高300～500mm以上；相邻两幅地下连续墙之间通过H型钢接头(202)和止浆铁皮(203)连接，所述H型钢接头(202)顶标高为地下连续墙(2)顶标高以上700mm，底标高为地下连续墙(2)底标高，其整材焊接于地下连续墙钢筋笼(201)的端部；所述止浆铁皮(203)厚度为0.5～1mm，其焊接在H型钢接头(202)处，且从H型钢接头(202)往后长度不少于1250mm，以起到防止混凝土(206)绕流的作用。
6.权利要求1至5中任意一项所述的永临结合地下室结构的施工方法，其特征在于具体施工步骤如下：
S1：施做地下连续墙及三轴搅拌桩。平整场地，定位地下连续墙施工轴线，施工地下连续墙，并通过三轴搅拌机在地下连续墙迎土面施工三轴搅拌桩；
S2：使用格构柱定位装置沉放格构柱。所述格构柱定位装置包括支撑平台(101)、限位组件及位于支撑平台(101)下方的升降支撑架，在支撑平台(101)设有水平仪(121)和校准指针(124)，所述支撑平台(101)中部设有直径与灌注桩桩孔(16)相匹配的浇筑口(114)，在浇筑口(114)的下方设有定位套筒，所述限位组件位于浇筑口(114)的上方，所述限位组件包括垫板(105)、位于垫板(105)下方的多个支撑杆(106)和位于垫板(105)上方的限位板(104)，在垫板(105)的中部开设有方形定位孔(100)，所述垫板(105)通过多个支撑杆(106)架设在浇筑口(114)的上方，且定位孔(100)的中心与浇筑口(114)的中心同轴；首先沿灌注桩桩孔位置在地面画出多道定位直线，将格构柱定位装置移动至第一个灌注桩桩孔的位置，将校准指针与定位直线相重合，并将定位套筒伸入灌注桩桩孔内，将格构柱置于定位孔内，然后通过限位板对格构柱进行限位，辅助格构柱沉放置灌注桩桩孔内，然后通过格构柱定位装置的浇筑口朝灌注桩桩孔浇筑混凝土施做灌注桩，然后通过吊运装置移动格构柱定位装置至下一个灌注桩桩孔位置，沉放下一根格构柱；依次重复上述步骤至所有格构柱沉放至灌注桩内；
S3：施做冠梁及负一层混凝土支撑层；开挖土体至冠梁底标高，绑扎冠梁钢筋，支设冠梁模板并浇筑混凝土，接着开挖负一层土体，绑扎负一层混凝土支撑层钢筋，并将箍筋伸出混凝土支撑层上表面，所述箍筋伸出混凝土支撑层长度不小于10d，d为箍筋直径；支设混凝土支撑层模板，浇筑混凝土并养护成型，待混凝土达到设计强度后，对其上表面凿毛处理，使其上表面形成凹凸不小于6mm的自然粗糙面；
S4：施做内衬墙；开挖土方至地下负一层底标高，通过开槽机在地下连续墙上间隔500～1000mm设置条带状凹槽，并在未开设凹槽的间隔区域进行凿毛处理，其凿毛的深度为20～30mm，然后绑扎内衬墙钢筋，单侧架立内衬墙模板，浇筑内衬墙混凝土，待混凝土达到设计要求后，继续开挖下一层土方至地下室负二层底标高，按照S3步骤继续施做负二层混凝土支撑层及地下室负二层结构的内衬墙，然后重复上述步骤直至地下室底板封底；
S5：施做结构柱；首先将S2步骤沉放置灌注桩内的格构柱位于地下室底板以上区域清洗并打磨干净，然后根据计算分析结果在格构柱外增设钢筋笼，接着支设结构柱模板，浇筑混凝土，形成地下室结构的永久结构柱；所述永久结构柱受剪截面符合下列条件：
V≤0.45βcfcbh0
fvtwhw≥0.1βcfcbh0
Vcu≤0.25βcfcbh0
式中：V—结构柱剪力设计值；tw—格构柱腹板的厚度；hw—格构柱腹板的高度；fv—格构柱钢材抗剪强度设计值；fc—混凝土轴心抗压强度设计值；b—结构柱截面宽度；h0—结构柱截面有效高度；Vcu—钢筋混凝土加厚层的受剪承载力；βc—混凝土强度影响系数，当混凝土强度等级不高于C50时，βc取1.0；当混凝土强度等级为C80时，βc取0.8；
S6：施工地下室楼板：从下往上施工地下室楼板，所述地下室楼板采用预制板与混凝土后浇层叠合而成，预制板周围设有多根连接钢筋，在起吊预制板前，对预制板上表面进行凿毛处理，凿毛深度不小于6mm；接着利用吊机将预制板吊装就位，每层地下室楼板吊装至对应地下室楼层的混凝土支撑层所在高度，预制板周围伸出的连接钢筋位于对应地下室楼层的混凝土支撑层上方，然后在预制板上表面绑扎预制板顶部钢筋和在对应地下室楼层的混凝土支撑层上方绑扎上部钢筋，并支设模板在预制板顶面和同层的混凝土支撑层顶面整体浇筑混凝土，最后施做地下室结构的后砌墙体，至此完成永临结合地下室结构施工。
7.根据权利要求6所述的一种永临结合地下室结构的施工方法，其特征在于：所述S1步骤中的地下连续墙施工过程中，先使用成槽机开挖地下连续墙一期槽段，吊装沉放地下连续墙钢筋笼并浇筑混凝土，接着进行地下连续墙二期槽段施工，相邻两幅地下连续墙之间通过H型钢接头和止浆铁皮连接，所述H型钢接头顶标高为地下连续墙顶标高以上700mm，底标高为地下连续墙底标高，其整体焊接于地下连续墙钢筋笼的端部；所述止浆铁皮厚度为0.5～1mm，焊接在H型钢接头处，且从H型钢接头往后长度不少于1250mm，以起到防止混凝土绕流的作用。
8.根据权利要求6所述的一种永临结合地下室结构的施工方法，其特征在于：所述S2步骤中的格构柱定位装置的支撑平台(101)为方形平台，在支撑平台(101)的各方向设有校准指针(124)，且校准指针(124)位于支撑平台(101)每条边的中分线上；在支撑平台(101)其中两条相对边中部对称设有吊环(116)，所述水平仪(121)设置于支撑平台(101)的上表面；所述升降支撑架设有四组，分别设置在支撑平台(101)的每个角部下方；所述垫板(105)为面积小于支撑平台(101)的正方形中空钢垫板，在垫板(105)的对角线处对应开设有四组滑槽(122)，四组滑槽(122)分别位于定位孔(100)的角部；所述限位板(104)设有四组，对称设置在定位孔(100)的四个角部，每组限位板(104)截面形状呈L形，底面通过滑块(123)嵌入对应的滑槽(122)内，并沿着滑槽(122)移动，四组限位板(104)围合成与定位孔(100)形状相同，且尺寸可调的方形孔，在限位板(104)设置滑块(123)的位置等距开设有一排第一限位孔(102)，在垫板(105)的每个滑槽(122)内对应设有长条形第一调节孔，并在限位板(104)滑动到设置位置时，通过第一锁紧螺栓(103)穿过第一限位孔(102)和第一调节孔固定锁紧。
9.根据权利要求6所述的一种永临结合地下室结构的施工方法，其特征在于：所述S2步骤中格构柱定位装置的每组升降支撑架包括滑动杆(107)、固定杆(108)及支撑滑轮(115)组成；所述滑动杆(107)顶部与支撑平台(101)下表面相连，其截面形状呈矩形中空管状，且间隔一定距离设有多个第二调节孔(119)；所述固定杆(108)呈矩形中空管状，在固定杆(108)上对应设有第二限位孔(118)，所述滑动杆(107)下部嵌套在固定杆(108)内，并可沿着固定杆(108)上下移动，在移动到设定高度时，通过第二锁紧螺栓(117)穿过第二限位孔(118)和第二调节孔(119)固定锁紧；所述支撑滑轮(115)通过安装在固定杆(108)的底部；所述定位套筒包括固定连接在浇筑口(114)下方的第一钢筒(112)和嵌套在第一钢筒(112)内的第二钢筒(113)，所述第二钢筒(113)的外径与钻孔灌注桩桩孔(125)的内径相匹配，所述第二钢筒(113)外壁与第一钢筒(112)内周壁密贴，第一钢筒(112)的上端和下端分别开设有第一通孔(111)及第二通孔(120)，所述第二钢筒(113) 上端对应开设有连接通孔(109)，且第二钢筒(113)上的连接通孔(109)与第一通孔(111)通过连接螺栓(110)连接时，第二钢筒(113)重叠收放置第一钢筒(112)内，第二钢筒(113)上的连接通孔(109)与第二通孔(120)通过连接螺栓(110)连接时，第二钢筒(113)伸出第一钢筒(112)，并对应***钻孔灌注桩桩孔(16)内。
10.根据权利要求6所述的一种永临结合地下室结构的施工方法，其特征在于：所述S4步骤中的内衬墙是由多段内衬墙体组成，相邻节段内衬墙体通过锚固钢筋相连，其相邻节段接缝采用企口缝，并在接缝处加设止水钢板，且内衬墙背水侧涂有氯丁胶乳水泥砂浆层。
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