CN1837514A - 一种柱支式地下连续墙 - Google Patents

Abstract

一种采用地下室逆作法施工的柱支式地下连续墙，包括沿地下室周边设置的地下墙体，其特征是所述的地下墙体由浅墙体和深墙体组成，所述的浅墙***于地下连续墙的上部，具有普通地下连续墙墙体结构，沿地下室周边形成闭合式墙体，用于地下室逆作法施工时的挡土、挡水、抗渗；所述深墙***于浅墙体的下方，以间断方式设置柱支式嵌岩段的柱支墙体，用于支撑浅墙段和作为地下室楼板竖向支承结构构件，可有效控制地下连续墙上部结构的竖向变形。由于浅墙体减少了地下连续墙的高度，深墙体柱支墙体减少了造价高、难度大的地下连续墙入岩墙段的数量，从而可大大缩短工期和降低成本。

Description

一种柱支式地下连续墙

技术领域

本发明涉及一种建筑物地下连续墙，特别是涉及一种采用地下室逆作法施工的柱支式地下连续墙。

背景技术

建筑物地下连续墙是一种应用于逆作法地下室结构施工的一种挡水挡土结构的基坑支护体系，由于它具有整体刚度大和防渗性能好的特点是地下室逆作法数种基坑支护技术中最常用的一种。

在现有技术中，高层建筑多层地下室和其他多层地下结构常采用逆作法施工，即利用地下室的楼盖结构，包括梁、板、柱等和外墙结构作为基坑围护结构的水平支撑体系和围护体系，逆作法以基准层为界，基准层以下各层地下室自上而下施工，基准层以上各层可以同时自下而上施工，故称为逆作法。由于地下室逆作法须要确保由上至下建造的地下室具有足够的水平刚度，基坑变形甚少，因此，需要采用连续墙作为施工时由地面往下设置于不良土层挡土用的基坑支护体系。

地下连续墙需要使用专用设备沿着深基础或地下构筑周边采用泥浆护壁开挖出一条具有一定宽度、厚度与深度的沟槽，其厚度达0.6米～1.2米，深度达十几米～几十米不等，根据建筑物的设计要求和地质情况来确定。在槽内设置钢筋笼，采用导管法在泥浆中浇筑混凝土，筑成数米宽的单元墙段，依次顺序施工，以某种接头方法将单元墙段连接成的一道连续的地下钢筋混凝土墙，以便基坑开挖时防渗、挡土，作为邻近建筑物基础的支护以及直接成为承受直接荷载的基础结构的一部分，通常地下连续墙要施工到比地下室底板深2米以上的岩层内。其不足之处是：

(1)由于地下连续墙施工需要大型专用机械，槽段一般采用钻、冲孔成形，泥浆护壁，施工费用的成本较高。

(2)连续墙在坚硬土层及岩层中开挖成槽较困难，特别是岩层埋藏较浅即地质条件较好时，而又是多层地下室的情况下，入岩的增加费用很大，工程造价增加较大。

(3)由于地下连续墙和逆作法技术的紧密联系，连续墙的成本高直接影响地下室逆作法技术的应用和推广，如何在确保基坑工程的安全又可缩短工期，同时又能控制工程造价，已成为影响逆作法技术发展的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在确保基坑工程的安全情况下既可缩短工期又能控制工程造价的柱支式地下连续墙。

本发明是一种采用地下室逆作法施工的柱支式地下连续墙，包括沿地下室周边设置的地下墙体，其特征是所述的地下墙体由浅墙体和深墙体组成，所述的浅墙***于地下连续墙的上部，具有普通地下连续墙墙体结构，沿地下室周边形成闭合式墙体，用于地下室逆作法施工时的挡土、挡水、抗渗；所述深墙***于浅墙体的下方，以间断方式设置柱支式嵌岩段的柱支墙体，用于支撑浅墙段和作为地下室楼板竖向支承结构构件，可有效控制地下连续墙上部结构的竖向变形。由于浅墙体减少了地下连续墙的高度，深墙体柱支墙体减少了造价高、难度大的地下连续墙入岩墙段的数量，从而可大大缩短工期和降低成本(参见图2、3)。

本发明将地下连续墙分为浅墙体和深墙体两部分，在不良土体部位的浅墙体仍采用已有的地下连续墙结构，而在地质条件良好部位的深墙体则不再采用现有技术中的连续墙结构，而是采用了间断墙结构，这一技术方案是建立在地下室逆作法所具有的两大特点的基础上实现的。所述的两大特点是：(1)有土拱效应的存在；(2)逆作法地下连续墙的内撑得到保障，即地下连续墙、楼面梁、板以及柱形成的整体结构，利用其侧向刚度，对基坑侧向土压力起到一个较强的固定水平支撑效果。经过***详尽地对本发明技术及概念进行大量的有限元数值仿真分析及监测数据验证和实际工程应用实践，证实了本发明的可行性。

在地下室逆作法施工时，最先施工的是地下室四周的地下连续墙，同时在建筑物内部的有关位置(柱子或隔墙相交处等，根据需要计算确定)浇筑或打下中间支承桩和柱作为施工期间在底板封底之前承受上部结构自重和施下荷载的支撑，地下连续墙和桩柱完工后才自上而下地逐层进行基坑开挖和楼面梁、板的施工。先施工基准层的梁板楼面结构，形成四周的地下连续墙上部的第一道水平支撑，楼面结构的巨大水平刚度成为地下连续墙很大的支撑，随后利用地下连续墙挡土，逐层向下开挖土方和浇筑各层地下结构直至底板封底。在这个施工过程中，无论是否对地下连续墙加设临时水平支撑以平衡作用于地下连续墙上的土压力，在每完成一层楼盖梁板时，都会使地下连续墙形成多一道水平支撑，使得地下连续墙的内撑得到保障，即地下连续墙、楼面梁、板以及桩柱形成了一个刚度巨大的整体空间结构，可以对作用于地下连续墙上的侧向土压力起到一个较强的固定水平支撑效果。

尽管每一个建筑施工的地质情况都不尽相同，但一般建筑施工的地质条件无外乎就包括两部分土体，一部分土体是位于地表上部的不良土体，含水透水性较强，土质疏松，代表土体稳定性的内摩擦角α(参见图1)较小，当以敞开方式进行基坑开挖时，容易造成土体滑坡，滑坡的角度与该土体的内摩擦角α相吻合。杂填土层、淤泥层、砂层、可塑粉质粘土层等均属于不良土体。另一部分土体为位于不良土体下方的良好土体，土(岩)质密实，强度硬度较高，透水性差甚至不透水，内摩擦角α较大，一般是强风化至中风化岩层和微风化岩层。不同地区的不良土体的深度会有所不同，根据我国南北地质差异情况来看，南、北方不良土体的深度差异可达二十～三十米之多，南方不良土体的深度较小，北方不良土体的深度较大。

在地下室逆作法施工时，位于基坑上部的不良土体，由于有地下连续墙与楼面梁板、桩柱等形成的地下室整体结构，其刚度是巨大的，足以阻挡土层产生的滑移。因此，不良土体部位的基坑侧壁的滑移破坏是几乎不存在的。而在较好的土(岩)层部位继续向下开挖时，未开挖的下方土体作为裸露出来的基坑土体的支承点，而刚性体式的上部地下室则作为基坑上支承点，上下支撑后会在开挖面土体内形成土拱效应(参见图4)，使得作用于该部位围护结构上的土压力合力较小，可以起到阻止无支撑的土体滑移、***的作用。在适宜的高度范围内采用本技术，可合理地利用较好土层本身的物理特性来达到自身稳定的效果，对该部位的挡土要求就能够大大降低，如果进入的是未风化或微风化岩层，甚至可以不必考虑挡土要求，再加上进入不透水土(岩)层后也不需有止水要求，在该部位的地下连续墙实际上只起承重的作用，所以，就无需所有墙段均嵌固入坚硬土层，只需以一定的间距设置柱支墙体，即可实现其承重和竖向支撑构件的作用，从而使在该部位省去大部分常规挡土墙构件成为可能。

本发明所述的浅墙体高度以实际地质中不良土体的深度为准，其高度应足以覆盖全部不良土体层，以保证浅墙段能充分起到挡水、挡土的作用。

本发明所述的浅墙段最好能伸入到不良土体最大深度处的地下室楼盖标高之下，以利于保证支护体系的稳固。

本发明所述的深墙段的高度为浅墙段以下至基坑底板以下岩层处，浅墙段和深墙段分界处宜设在地下室楼盖标高处以下的300～1500mm的范围内，优选范围是400～1000mm。

本发明可以做以下的改进：在所述深墙体部分，每相邻的两个柱支墙体之间的间距在10～30米的范围内；优选范围是15～20米。

本发明可以做以下的改进：由于本发明深墙体的间断式柱支墙体，使浅墙体在深墙体的两柱支墙体之间的墙段成为悬空墙段，而浅墙体是将整个地下连续墙分多个单元宽度逐个施工成型而构成，每个单元墙体之间一般采用工字型钢或者类似的构件纵向接合，因此，为加强地下连续墙的横向强度，可将所述地下连续墙与地下室墙壁结合成一个整体，地下室墙壁简称为内壁墙，利用逐层施工而成的内壁墙所具有的横向钢筋结构提高地下连续墙悬空墙段的横向强度。具体技术措施是在所述地下连续墙内面上预埋多个用于连接内壁墙的钢筋，所述内壁墙紧贴地下连续墙成型，所述地下连续墙预埋的钢筋一部分伸入内壁墙中，在内壁墙浇注成型时被固定在其中，从而使两个墙体结合为一个整体。

本发明还可以进一步将首层圈梁安装于地下连续墙的浅墙体段的顶端，浅墙体顶端设有纵向钢筋，与首层圈梁相连，利用圈梁的横向强度来提高浅墙体的横向强度；其余的每层圈梁都嵌于地下连续墙内壁墙中一并浇灌成完整牢固的一体，使结合成一体的浅墙体悬空墙段与内壁墙成为连续深梁，进一步加强地下连续墙浅墙体悬空墙段的结构强度。

本发明所述的地下连续墙在所有与楼面框架梁连接处，预埋PVC管，以便后工序凿开与框架梁连接，预埋件与横梁的钢筋笼固定牢固，可使楼面框架梁与地下连续墙刚性连接，改去以往使用钢梁盒预埋件的老方法，可以节省大量的钢材、简化工序。

本发明还可以做进一步的改进：在所述的深墙体相邻两个柱支墙体之间设置喷锚支护组合构件，即在地质条件良好时，利用上层支撑与开挖面土体间可形成有利的土拱效应，在每两个嵌入底板以下岩层的柱支墙段之间的基坑侧壁做喷锚支护，包括用锚杆或土钉固定将金属网在基坑侧壁上及喷射混凝土，形成具有一定挡土作用的薄墙结构。可在超过10米深的深层地下室基坑侧壁中应用，在超深基坑的逆作法施工中节省大量投资。

本发明与现有技术相比，存在以下优点：

1，本发明采用包括浅墙体和深墙体结构的柱支式地下连续墙作为基坑围护构件，浅墙体应用常规的地下连续墙技术，结合深墙体的间隔设置的柱支式墙体，利用良好的土拱作用以及地下连续墙上部所具有的近似刚体的水平支撑的共同作用，既保证下层土体自身稳定的效果，又有效地减少了连续墙的深度和减少造价高、难度大的地下连续墙入岩墙段的数量，减少量达20％～40％，从而减少了材料用量和围护措施，缩短施工工期，大大降低了工程成本。

2，本发明可将地下连续墙与地下室墙壁结合成一个整体，既加强了地下连续墙浅墙体悬空墙段的横向强度，又节省单独设立的围护墙，并可在用地范围内最大限度地扩大地下室有效使用面积；

3，本发明将首层或者每层圈梁和浅墙体悬空墙段处的内壁墙一并浇灌完整牢固结合为一体，设计上可以把柱支墙段看作悬吊墙体的支座，悬空墙段与内壁墙结合一体成为连续深梁，再由垂直方向的梁柱和锚杆来支撑，构成一个稳定的空间框架体系，很好地解决了单纯采用地下连续墙作基坑支护造价高的问题；

4，本发明将地下连续墙结合喷锚支护组合构件，以较低的成本实现在深墙体间断空间处的挡土作用，可在超过10米深的深层地下室基坑侧壁中应用，在超深基坑的逆作法施工中节省大量投资。

5，本发明主要用于三层以上地下室的设计和施工，已成功地运用于多个高层(超高层)建筑深基坑工程，得到了显著的经济效益，对深基坑逆作法设计及施工技术的发展及完善深基坑土体及结构受力机理的研究有重大的学术意义，而且在工程实践中有广泛的应用前景。

附图说明

图1为有水平支撑的地下连续墙的土压力示意图；

图2为本发明的实施例1的地下连续墙的俯视结构示意图；

图3为图2所示的地下连续墙与楼盖、梁、柱结合的地下室整体结构的1/4局部立体结构示意图；

图4为图2所示的地下连续墙与梁结合的1/4局部立体结构示意图；

图5为本发明的实施例1显示下层土拱作用的地下室结构示意主视图；

图6为本发明实用新型的实施例2的地下室结构示意主视图；

图7为图6所示的地下连续墙去掉负二层楼盖和内壁墙的立体结构图；

图8为本发明的实施例2的地下连续墙与内壁墙连接的俯视结构示意图；

图9为本发明的实施例2的地下连续墙与内壁墙连接的主视结构示意图；

图10为本发明的实施例2的地下连续墙与圈梁和楼面梁板连接的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图2～5所示的一种采用地下室逆作法施工的柱支式地下连续墙是本发明实施例之一，包括沿地下室周边设置的地下墙体，其特征是所述的地下墙体由浅墙体11和深墙体12组成，所述的浅墙体11位于地下连续墙1的上部，具有普通地下连续墙墙体结构，沿地下室周边形成闭合式墙体，覆盖全部不良土体A，用于地下室逆作法施工时的挡土、挡水、抗渗。浅墙体与楼盖4、梁5及柱3结合构成的地下室上部结构，具有巨大的侧向刚度，所受的侧向土压力位移较小，可视作为土体的固定水平支撑。

所述深墙体12从浅墙体的下方下伸至嵌岩，利用已完成的地下室上部结构作为上支座，坑底坚硬土(岩)作为下支座，在侧向土压力的作用下，形成土拱效应C而保证自身稳定，从而可省去此部分的挡水、挡土结构，以间断方式设置柱支式嵌岩段的柱支墙体，每相邻的两个柱支墙体之间的间距为18米，用于在地质条件良好的基坑土层部位B的支护，起支撑浅墙体11和作为地下室楼板竖向支承结构构件，有效控制地下连续墙上部结构的竖向变形。

实施例2

如图6～10所示的柱支式地下连续墙是本发明的实施例之二，与上例不同的是，在地下连续墙深墙体12相邻的两个柱支墙体之间的间距为20米，在该间距中设置喷锚支护组合构件2，即在相邻的柱支墙体之间改用喷锚支护，即用土钉21固定将金属网固定在基坑侧壁上再喷射混凝土，形成具有一定挡土作用的薄墙结构。另外，还浅墙体下部打入锚杆22，以进一步加强浅墙体的水平支撑。

如图6、8、9所示，地下连续墙浅墙体是将整个地下连续墙分多个单元宽度逐个施工成型而构成，每个单元墙体之间一般采用工字型钢13相接合，每个单元墙中均有钢桁架14和横向、竖向筋15和16。地下连续墙1与内壁墙6结合成一个整体，所述的内壁墙6紧贴着地下连续墙成型，其高度从浅墙体11顶端一直到深墙体12底端，内壁墙内设置同样设置有横向、竖向筋61和62，所不同的是横向筋61是连贯于整个墙体。内壁墙6在浅墙体11部位厚度较小，至深墙体12部位时，两个柱支墙体之间的浅墙体悬空墙体的下方，内壁墙6也紧贴着喷锚支护层成型，填满浅墙体悬空墙体下方的空间。

如图9所示，在所述地下连续墙1内面上预埋许多用于连接内壁墙6的连接钢筋7，连接钢筋由一段钢筋构成，它以中间一小段为平直预埋段71预埋入浅墙体11中，预埋段两端向浅墙体内表面方向交叉折叠，在进行内壁墙施工时将该折叠两端72拉出以“×”的方式伸入至内壁墙区域内，在内壁墙浇筑成型时被固定在其中，内壁墙紧贴地下连续墙成型，在连接钢筋7的作用下使两个墙体结合为一个整体。内壁墙中设置有完整的竖向筋和横向钢筋，可提高浅墙体悬空墙段的横向强度。

如图6、7、10所示，地下室首层圈梁51a安装于地下连续墙的浅墙体段的顶端，浅墙体顶端设有纵向钢筋，与首层圈梁相连，利用圈梁的横向强度来提高浅墙体的横向强度；其余的每层圈梁51b都嵌于地下连续墙悬空墙段处内壁墙中一并浇灌成完整牢固的一体，使结合成一体的浅墙体悬空墙段与内壁墙成为连续深梁。

所述的地下连续墙在所有与楼面框架梁连接处，预埋PVC管和加强钢筋，以便凿出连接缺口，并使框架梁钢筋52伸入，可使楼面框架梁与地下连续墙刚性连接，改去以往使用钢梁盒预埋件的老方法，可以节省大量的钢材、简化工序。

Claims (10)

1.一种柱支式地下连续墙，包括沿地下室周边设置的地下墙体，其特征是所述的地下墙体由浅墙体(11)和深墙体(12)组成，所述的浅墙体(11)位于地下连续墙(1)的上部，具有普通地下连续墙墙体结构，沿地下室周边形成闭合式墙体，用于地下室逆作法施工时的挡土、挡水、抗渗；所述深墙体(12)位于浅墙体的下方，以间断方式设置柱支式嵌岩段的柱支墙体，用于支撑浅墙段和作为地下室楼板竖向支承结构构件。

2.根据权利要求1所述的柱支式地下连续墙，其特征在于：所述的浅墙体(11)高度足以覆盖全部不良土体层。

3.根据权利要求2所述的柱支式地下连续墙，其特征在于：所述的浅墙段伸入到不良土体最大深度处的地下室楼盖标高之下，以利于支护体系的稳固。

4.根据权利要求3所述的柱支式地下连续墙，其特征在于：所述的深墙段的高度为浅墙段以下至基坑底板以下岩层处，浅墙段和深墙段分界处设在地下室楼盖标高处以下的300～1500mm的范围内。

5.根据权利要求4所述的柱支式地下连续墙，其特征在于：在所述深墙体(12)部分，每相邻的两个柱支墙体之间的间距在10～30米的范围内。

6.根据权利要求5所述的柱支式地下连续墙，其特征在于：在所述深墙体(12)部分，每相邻的两个柱支墙体之间的间距在15～30米的范围内。

7.根据权利要求5所述的柱支式地下连续墙，其特征在于：在所述地下连续墙(1)内面上预埋数个用于连接内壁墙(6)的钢筋，所述内壁墙(6)紧贴地下连续墙成型，所述地下连续墙预埋的钢筋一部分伸入内壁墙(6)中，在内壁墙(6)浇注成型时被固定在其中，从而使两个墙体结合为一个整体。

8.根据权利要求7所述的柱支式地下连续墙，其特征在于：在所述地下连续墙(1)内面上预埋用于连接内壁墙(6)的连接钢筋(7)，在进行内壁墙(6)施工时将预埋于地下室连续墙内表面的连接钢筋拉出以“×”的方式伸入至内壁墙(6)区域内，在内壁墙(6)浇筑成型时被固定在其中，内壁墙(6)紧贴地下连续墙成型，在胡须筋的作用下使两个墙体结合为一个整体。

9.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的柱支式地下连续墙，其特征在于：在所述的深墙体(12)相邻两个柱支墙体之间设置喷锚支护组合构件(2)，所述的喷锚支护，包括用锚杆(22)或土钉(21)固定将钢筋网在基坑侧壁上及喷射混凝土，形成具有一定挡土作用的薄墙结构。

10.根据权利要求9所述的柱支式地下连续墙，其特征在于：将首层圈梁(51a)安装于地下连续墙(1)的浅墙体段的顶端，浅墙体(11)顶端设有纵向钢筋，与首层圈梁(51a)相连；其余的每层圈梁嵌于内壁墙(6)中一并浇灌成完整牢固的一体。

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