專利名稱：超大型地下工程的先中心區(qū)結(jié)合周邊的施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種地下工程的建造方法，尤其涉及一種適用于平面尺度大，開挖深的地下工程建造方法。
背景技術(shù)：
隨著基本建設(shè)的大規(guī)模發(fā)展，城市地皮越趨緊張，向地下發(fā)展，開拓利用地下空間是今后開發(fā)的必然趨勢。超大型、高深度的地下室、地下商場、停車場等地下工程已快速涌現(xiàn)。由于高深度、平面尺度超大型這種地下工程施工中，按傳統(tǒng)采用圍護(hù)墻結(jié)合內(nèi)部縱橫的多層支撐體系做法使得施工圍護(hù)造價(jià)昂貴，而且施工進(jìn)度、難度、風(fēng)險(xiǎn)等均增加，尤其是軟土地區(qū)，若不設(shè)內(nèi)支撐，幾乎不可能，而設(shè)內(nèi)支撐，由于平面尺度太大，支撐體系費(fèi)用非常聞。地下工程傳統(tǒng)的開挖方案，主要有放坡開挖、中心島式開挖、盆式開挖和逆作法開挖，因此如何克服上述缺點(diǎn)保留優(yōu)點(diǎn)，由此探索出一種新型施工方法，在確保安全的前提下，降低造價(jià)，提高施工效率是土木工程技術(shù)研發(fā)的方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對這種平面尺度大、開挖深的地下工程，尤其是大型的民用地下建筑，提供了一種在中部區(qū)域先行開挖施工，周邊區(qū)域利用中部區(qū)域已完工程作為支撐點(diǎn)的建造方法。一種超大型地下工程的先中心區(qū)結(jié)合周邊的施工方法，首先，在地下工程中部區(qū)域放坡開挖到坑底，然后直接施工中部區(qū)域地下室底板，并且向上施工完成地下工程樓板結(jié)構(gòu)，利用中部區(qū)域已完成的樓板結(jié)構(gòu)為支撐點(diǎn)，建立周邊支撐體系，最后完成周邊地下室施工。周邊支撐體系為分塊施工的梁板結(jié)構(gòu)或梁結(jié)構(gòu)時(shí)，施工步驟如下I)、施工基坑圍護(hù)墻、工程樁、支撐及棧橋支撐樁；2)、基坑周邊上部土體放坡或土釘墻圍護(hù)開挖，施工換撐工況下的控制變形錨桿，澆筑壓頂梁；3)、中部區(qū)域放坡開挖到底，施工完成中部區(qū)域地下室底板以及地下三層樓板結(jié)構(gòu)；4)、結(jié)合周邊情況，向上施工完成中部區(qū)域地下二層樓板結(jié)構(gòu)，同時(shí)分塊施工完成周邊區(qū)域地下二層部分梁板或梁結(jié)構(gòu)，并與中部區(qū)域地下二層樓板結(jié)構(gòu)連接，作為支撐；5)、周邊棧橋區(qū)域土體開挖施工臨時(shí)出土棧橋；6)、周邊土體開挖到底，將土體通過棧橋送出基坑；7)、拆除棧橋，施工周邊地下室底板和地下三層、二層樓板結(jié)構(gòu)，以使其與中部區(qū)域連成整體；8)、向上施工完成整個(gè)地下一層結(jié)構(gòu)，施工地下室外墻防水、地下室回填，完成地下工程施工。周邊支撐體系為鋼筋砼或鋼支撐的臨時(shí)周邊支撐時(shí)，具體施工步驟如下3.1)、按步驟1、2、3施工，步驟4中施工中部區(qū)域地下二層樓板結(jié)構(gòu)，同時(shí)施工圍囹梁及周邊支撐，使周邊支撐與地下二層樓板連成整體，周邊支撐的設(shè)置高度應(yīng)使挖機(jī)和運(yùn)土車能正常行車進(jìn)行挖土操作；接下按步驟5、6進(jìn)行施工；3. 2)、步驟7中拆除棧橋，施工周邊區(qū)域地下室底板和地下三層樓板結(jié)構(gòu)，使其與中部區(qū)域底板和樓板連成整體；3. 3)、拆除周邊支撐，向上施工完成周邊區(qū)域地下二層樓板結(jié)構(gòu)，使其與中部區(qū)域地下二層樓板結(jié)構(gòu)連成整體；接下按步驟8施工。將周邊支撐體系的支撐點(diǎn)設(shè)在地下二層樓板結(jié)構(gòu)上，原因是一、地下工程深度合適，支撐體系足夠支撐圍護(hù)墻用以抵抗周圍土體；二、可以使在這些周邊支撐體系下，在地下工程周邊開挖過程中的挖機(jī)和運(yùn)土車有足夠的空間自由行走進(jìn)行挖運(yùn)土操作，改變了傳統(tǒng)中心島施工方法周邊設(shè)斜支撐在中部區(qū)域底板的做法，解決了周邊區(qū)域挖運(yùn)土困難，施工麻煩的問題，同時(shí)解決了斜支撐受力狀態(tài)不佳的問題。所述步驟3中在中部區(qū)域放坡開挖，其中放坡，可根據(jù)土性狀況、地下工程范圍大小決定放坡的坡度，若土性較差或地下工程范圍尺寸所限需加大坡度，可對坡面采取加固措施。加固的方法有傳統(tǒng)的抗側(cè)樁體、錨桿土釘?shù)?。所述步驟4中分塊施工完成周邊區(qū)域地下二層部分梁板或梁結(jié)構(gòu)，這些周邊區(qū)域部分梁板或梁結(jié)構(gòu)作為地下工程開挖階段的支撐體系，待地下工程向上施工時(shí)，又可以作為永久的結(jié)構(gòu)保留，采用后澆筑空缺周邊區(qū)域梁板結(jié)構(gòu)或在已建梁結(jié)構(gòu)上疊加澆筑板結(jié)構(gòu)，形成完整的周邊梁板結(jié)構(gòu)。所述步驟5中的臨時(shí)出土棧橋，棧橋面坡度和承載能力滿足挖運(yùn)土車的行走，棧橋的平面分布可以是直線坡面、曲線坡面或折線坡面，棧橋的數(shù)量及位置由出土量和出土口位置決定，待周邊土體全部挖運(yùn)出基坑后，鑿除棧橋。所述步驟6中周邊土體應(yīng)按分層分板，邊挖邊向出土棧橋方向后退的原則進(jìn)行開挖。所述步驟3. 2中拆除棧橋，施工周邊地下室底板及地下三層樓板結(jié)構(gòu)后應(yīng)做好與圍護(hù)墻之間的換撐結(jié)構(gòu)施工。當(dāng)?shù)叵鹿こ虒訑?shù)較多、開挖較深時(shí)，可將中部區(qū)域先施工至地下三層樓板，將地下三層樓板作為周邊支撐體系的支撐點(diǎn)。其中周邊支撐體系可以為分塊施工的梁板結(jié)構(gòu)或梁結(jié)構(gòu)，也可以為鋼筋砼或鋼支撐的臨時(shí)周邊支撐。開挖較深時(shí)，圍護(hù)墻受到周邊土體壓力較大，為了減輕周邊支撐體系的壓力，圍護(hù)墻的變位和受力控制采用打設(shè)多排錨桿土釘做法控制；也可以設(shè)臨時(shí)的角鋼斜支撐在中部區(qū)域地下三層樓板上，待完成地下二層周邊和中部區(qū)域樓板后將斜支撐拆除的做法。本發(fā)明利用地下工程平面尺度大的特點(diǎn)，充分利用中部區(qū)域先放坡建造，改變傳統(tǒng)的中心島施工利用底板作為周邊區(qū)域開挖的斜撐支點(diǎn)的做法，將中部區(qū)域地下工程向上施工，將已施工的中部區(qū)域地下工程上層梁板作為支撐點(diǎn)，在周邊區(qū)域設(shè)置永久的梁板或臨時(shí)周邊支撐作為支撐，如此在永久的梁板或臨時(shí)周邊支撐下有足夠的空間進(jìn)行周邊區(qū)域的挖運(yùn)土操作施工，并通過專設(shè)的臨時(shí)棧橋?qū)⑼馏w運(yùn)出基坑，從根本上解決了傳統(tǒng)中心島施工法存在的周邊區(qū)域挖運(yùn)土困難，周邊斜支撐受力方向難以控制，影響工程進(jìn)度和增加施工難度的缺點(diǎn)。同時(shí)也解決了傳統(tǒng)大深度大型地下工程施工必須在基坑內(nèi)縱橫設(shè)內(nèi)支撐的方法，大幅度節(jié)約了工程造價(jià)，提高了施工安全可靠度，而且節(jié)約了施工工期。


圖1-9是本發(fā)明超大型地下工程施工方法實(shí)施例1的施工步驟圖；圖10-18是本發(fā)明實(shí)施例2的施工步驟圖；圖19是本發(fā)明中地下三層樓板為支撐點(diǎn)時(shí)圍護(hù)墻的支護(hù)施工圖；圖20是本發(fā)明中棧橋的俯視圖；圖21是本發(fā)明中棧橋的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明所涉及的實(shí)施方案，以某一地下工程為例，作進(jìn)一步說明實(shí)施例1如圖1-9所示，一種超大型地下工程的先中心區(qū)結(jié)合周邊的施工方法，具體施工步驟如下I)、施工基坑圍護(hù)墻6、工程樁7、支撐及棧橋支撐樁8 ；2)、基坑周邊上部土體放坡或土釘墻圍護(hù)開挖，施工換撐工況下的控制變形錨桿，澆筑壓頂梁；3)、中部區(qū)域放坡開挖到底，施工完成中部區(qū)域地下室底板I以及地下三層2樓板4結(jié)構(gòu)；4)、結(jié)合周邊情況，向上施工完成中部區(qū)域地下二層3樓板結(jié)構(gòu)，同時(shí)分塊施工完成周邊區(qū)域地下二層部分梁板5或梁結(jié)構(gòu)，并與中部區(qū)域地下二層樓板4結(jié)構(gòu)連接，作為支撐；5)、周邊棧橋區(qū)域土體開挖施工臨時(shí)出土棧橋9 ；6)、周邊土體開挖到底，將土體通過棧橋9送出基坑；7)、拆除棧橋，施工周邊地下室底板I和地下三層、二層樓板結(jié)構(gòu)，以使其與中部區(qū)域連成整體；8)、向上施工完成整個(gè)地下一層12結(jié)構(gòu)，施工地下室外墻防水、地下室回填，完成地下工程施工。上述實(shí)施步驟I中的基坑圍護(hù)墻應(yīng)滿足地下室施工過程中的各開挖和換撐工況下的抗側(cè)向水壓力和土壓力的要求，而且圍護(hù)墻6應(yīng)插入到地下室底板I以下一定深度的好土層中，以阻止地下水土繞過墻底向坑內(nèi)管涌或隆起。圍護(hù)墻的做法按常規(guī)可以是水泥攪拌樁(或旋噴樁)止水帷幕結(jié)合傳統(tǒng)鉆孔灌注排樁、咬合灌注樁、預(yù)制鋼筋砼工字形排樁或地下連續(xù)墻。步驟2中的控制變形錨桿根據(jù)圍護(hù)墻在換撐過程中的受力和變形要求決定是否打設(shè)。
步驟3中的中部區(qū)域放坡開挖應(yīng)控制好放坡開挖的坡度及坡頂至圍護(hù)墻的距離。根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告所提供的土體參數(shù)，對坡體進(jìn)行必要的加固，若必要也可采取打設(shè)臨時(shí)松木樁、鋼板樁或采用錨桿支護(hù)等措施，控制坡體位移，確保坡體承受施工過程中各種荷載時(shí)的安全，坡面應(yīng)根據(jù)中部地下結(jié)構(gòu)施工周期進(jìn)行必要的防護(hù)，以確保下雨時(shí)水流沖刷影響施工。步驟4中的梁板5或梁結(jié)構(gòu)區(qū)別于傳統(tǒng)的梁板結(jié)構(gòu)不僅要承受傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的上部荷載，還要如支撐體系一般承擔(dān)基坑側(cè)面所帶來的水土壓力，故設(shè)計(jì)時(shí)要分析清楚內(nèi)力的傳遞途徑，同時(shí)在周邊區(qū)域梁板或梁結(jié)構(gòu)與圍護(hù)墻之間施工換撐結(jié)構(gòu)。為方便力的傳遞與施工，樓板4與梁可采取分塊部分澆筑，中間預(yù)留洞口最后澆筑。應(yīng)做好關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)與截面的設(shè)計(jì)，保證結(jié)構(gòu)的安全可靠。步驟5，周邊棧橋區(qū)開挖施工臨時(shí)棧橋9，棧橋的設(shè)置部位、走向及設(shè)置數(shù)應(yīng)根據(jù)周邊土體挖運(yùn)方量的大小，挖運(yùn)土的總體規(guī)劃決定。棧橋的寬度、坡度以及結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度應(yīng)根據(jù)挖運(yùn)土車工作壓力和爬坡能力決定，棧橋可根據(jù)場地分布及挖運(yùn)土工效設(shè)置為雙車道，也可以為單車道，坡道形式可以是直線式坡道亦可根據(jù)場地限制設(shè)為弧形或轉(zhuǎn)彎折線形。步驟6、7，周邊土體的開挖應(yīng)按分層分板，邊挖邊向出土棧橋方向后退的原則進(jìn)行。周邊開挖到底運(yùn)出土方后，挖機(jī)后退至棧橋上，沿棧橋退出基坑，同時(shí)鑿除棧橋。完成上述步驟后，施工地下一層12結(jié)構(gòu)、地下室外墻防水、地下室回填等，按照傳統(tǒng)方式完成地下工程的施工，以上為先中心區(qū)結(jié)合周邊梁板作為支撐的逆作施工方法。實(shí)施例2如圖10-18所示，一種超大型地下工程的先中心區(qū)結(jié)合周邊的施工方法，周邊支撐體系為鋼筋砼或鋼支撐的臨時(shí)周邊支撐11，具體施工步驟如下2.1)、按實(shí)施例1中步驟1、2、3施工，步驟4中施工中部區(qū)域地下二層3樓板結(jié)構(gòu)，同時(shí)施工圍囹梁及周邊支撐11，使周邊支撐11與地下二層樓板4連成整體，周邊支撐11的設(shè)置高度應(yīng)使挖機(jī)和運(yùn)土車能正常行車進(jìn)行挖土操作；接下按步驟5、6進(jìn)行施工；2. 2)、步驟7中拆除棧橋9，施工周邊區(qū)域地下室底板I和地下三層2樓板結(jié)構(gòu)，使其與中部區(qū)域底板和樓板連成整體；2. 3)、拆除周邊支撐11，向上施工完成周邊區(qū)域地下二層樓板結(jié)構(gòu)，使其與中部區(qū)域地下二層樓板結(jié)構(gòu)連成整體；接下按步驟8施工。實(shí)施例1與實(shí)施例2中施工方法的主要區(qū)別在于實(shí)施例1是使用分塊施工的梁板5結(jié)構(gòu)或梁結(jié)構(gòu)對基坑起到支護(hù)作用，實(shí)施例2是使用傳統(tǒng)的鋼筋砼或鋼結(jié)構(gòu)臨時(shí)周邊支撐11對基坑起到支護(hù)作用。實(shí)施例2中步驟1、2、3與實(shí)施例1中相同的步驟要求相同，步驟4中施工的圍囹梁及周邊支撐11標(biāo)高可與中部區(qū)域地下二層樓板結(jié)構(gòu)標(biāo)高齊平或高出，即支撐可以是水平設(shè)置，也可以留有一定的傾斜度設(shè)置。周邊支撐可以和中部區(qū)域地下二層樓板結(jié)構(gòu)同步澆筑，也可中部區(qū)域樓板先施工，再施工周邊支撐11與其連接。步驟5、6的施工要求與實(shí)施例1相同，步驟2. 2施工時(shí)應(yīng)注意在圍護(hù)墻與周邊區(qū)域地下室底板和地下三層樓板之間，做好換撐結(jié)構(gòu)施工；施工周邊區(qū)域地下二層樓板結(jié)構(gòu)前，應(yīng)先拆除周邊支撐。完成上述步驟后，按照傳統(tǒng)方式完成地下工程的施工，以上為先中心區(qū)結(jié)合臨時(shí)周邊支撐的順作施工方法。除了按照實(shí)施例1、2中的方法施工，若地下工程開挖較深，周邊環(huán)境及土性較好時(shí)，可將周邊支撐體系的支撐點(diǎn)下降至地下三層樓板。由于開挖較深，圍護(hù)墻受到周邊土體的壓力較大，為了減輕周邊支撐體系的壓力，保證圍護(hù)墻的變位和受力得到控制，增強(qiáng)圍護(hù)墻的抗側(cè)向能力，可以采用打設(shè)多排錨桿土釘(13)做法進(jìn)行控制，施工做法如圖19所示。其中棧橋的施工，如圖20-21所示，支撐樁高度從基坑周邊到基坑中部呈梯次降低分布，在支撐樁上鋪設(shè)鋼筋砼棧橋，棧橋的技術(shù)要求滿足工程運(yùn)土需要。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，雖然本發(fā)明按照多個(gè)實(shí)施例的方式描述，但是具體的發(fā)明思想是相當(dāng)明確的，利用中部區(qū)域已建工程作為支撐點(diǎn)，進(jìn)行周邊支撐體系的建立，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種超大型地下工程的先中心區(qū)結(jié)合周邊的施工方法，其特征在于首先，在地下工程中部區(qū)域放坡開挖到坑底，然后直接施工中部區(qū)域地下室底板(I)，并且向上施工完成地下工程樓板(4)結(jié)構(gòu)，利用中部區(qū)域已完成的樓板(4)結(jié)構(gòu)為支撐點(diǎn)，建立周邊支撐體系，最后完成周邊地下室施工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超大型地下工程的先中心區(qū)結(jié)合周邊的施工方法，其特征在于所述的周邊支撐體系為分塊施工的梁板(5)結(jié)構(gòu)或梁結(jié)構(gòu)，施工步驟如下1)、施工基坑圍護(hù)墻￠)、工程樁(7)、支撐及棧橋支撐樁(8)；2)、基坑周邊上部土體放坡或土釘墻圍護(hù)開挖，施工換撐工況下的控制變形錨桿，澆筑壓頂梁；3)、中部區(qū)域放坡開挖到底，施工完成中部區(qū)域地下室底板(I)以及地下三層(2)樓板結(jié)構(gòu)；4)、結(jié)合周邊情況，向上施工完成中部區(qū)域地下二層(3)樓板結(jié)構(gòu)，同時(shí)分塊施工完成周邊區(qū)域地下二層(3)部分梁板(5)或梁結(jié)構(gòu)，并與中部區(qū)域地下二層樓板結(jié)構(gòu)連接，作為支撐；5)、周邊棧橋區(qū)域土體開挖施工臨時(shí)出土棧橋(9)；6)、周邊土體開挖到底，將土體通過棧橋(9)送出基坑；7)、拆除棧橋(9)，施工周邊地下室底板和地下三層、二層樓板結(jié)構(gòu)，以使其與中部區(qū)域連成整體；8)、向上施工完成整個(gè)地下一層(12)結(jié)構(gòu)，施工地下室外墻防水、地下室回填，完成地下工程施工。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超大型地下工程的先中心區(qū)結(jié)合周邊的施工方法，其特征在于所述的周邊支撐體系為鋼筋砼或鋼支撐的臨時(shí)周邊支撐(11)，具體步驟如下3.1)、按步驟1、2、3施工，步驟4中施工中部區(qū)域地下二層樓板結(jié)構(gòu)，同時(shí)施工圍囹梁及周邊支撐(11)，使周邊支撐(11)與地下二層樓板連成整體，周邊支撐的設(shè)置高度應(yīng)使挖機(jī)和運(yùn)土車能正常行車進(jìn)行挖土操作；接下按步驟5、6進(jìn)行施工；3.2)、步驟7中拆除棧橋(9)，施工周邊區(qū)域地下室底板(I)和地下三層樓板結(jié)構(gòu)，使其與中部區(qū)域底板和樓板連成整體；3.3)、拆除周邊支撐(11)，向上施工完成周邊區(qū)域地下二層樓板結(jié)構(gòu)，使其與中部區(qū)域地下二層樓板結(jié)構(gòu)連成整體；接下按步驟8施工。
4.根據(jù)權(quán)利要求2、3所述的超大型地下工程的先中心區(qū)結(jié)合周邊的施工方法，其特征在于所述的棧橋(9)數(shù)量及位置由出土量和出土口位置決定，待周邊土體全部挖運(yùn)出基坑后，拆除棧橋。
5.根據(jù)權(quán)利要求2、3所述的超大型地下工程的先中心區(qū)結(jié)合周邊的施工方法，其特征在于所述的步驟6中周邊土體應(yīng)按分層分板，邊挖邊向出土棧橋方向后退的原則進(jìn)行開挖。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超大型地下工程的先中心區(qū)結(jié)合周邊的施工方法，其特征在于所述的步驟3. 2中拆除棧橋，施工周邊地下室底板及地下三層樓板結(jié)構(gòu)后應(yīng)做好與圍護(hù)墻之間的換撐(10)結(jié)構(gòu)施工。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超大型地下工程的先中心區(qū)結(jié)合周邊的施工方法，其特征在于當(dāng)?shù)叵鹿こ虒訑?shù)較多、開挖較深時(shí)，可將中部區(qū)域先施工至地下三層樓板，將其作為周邊支撐體系的支撐點(diǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超大型地下工程的先中心區(qū)結(jié)合周邊的施工方法，其特征在于開挖較深時(shí)，圍護(hù)墻受到周邊土體壓力較大，為了減輕周邊支撐體系的壓力，圍護(hù)墻的變位和受力控制采用打設(shè)多排錨桿土釘(13)做法控制；也可以設(shè)臨時(shí)的角鋼斜支撐在中部區(qū)域地下三層樓板上，待完成地下二層周邊和中部區(qū)域樓板后將斜支撐拆除的做法。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超大型地下工程的先中心區(qū)結(jié)合周邊的施工方法，首先，在地下工程中部區(qū)域放坡開挖到坑底，然后直接施工中部區(qū)域地下室底板，并且向上施工完成地下工程樓板結(jié)構(gòu)，利用中部區(qū)域已完成的樓板結(jié)構(gòu)為支撐點(diǎn)，建立周邊支撐體系，最后完成周邊地下室施工。本發(fā)明利用地下工程平面尺度大的特點(diǎn)，充分利用中部區(qū)域先放坡建造，將中部區(qū)域地下工程向上施工，將已施工的中部區(qū)域地下工程上層梁板作為支撐點(diǎn)，在周邊區(qū)域設(shè)置永久的梁板或臨時(shí)周邊支撐作為支撐，從根本上解決了傳統(tǒng)中心島施工法存在的周邊區(qū)域挖運(yùn)土困難，周邊斜支撐受力方向難以控制，影響工程進(jìn)度和增加施工難度的缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)E02D29/045GK102995659SQ20121051626
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月3日
發(fā)明者嚴(yán)平 申請人:杭州南聯(lián)地基基礎(chǔ)工程有限公司, 嚴(yán)平