專利名稱：超大型地下工程的先中心區(qū)結合周邊的施工方法
技術領域：
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：
隨著基本建設的大規(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)采用圍護墻結合內(nèi)部縱橫的多層支撐體系做法使得施工圍護造價昂貴，而且施工進度、難度、風險等均增加，尤其是軟土地區(qū)，若不設內(nèi)支撐，幾乎不可能，而設內(nèi)支撐，由于平面尺度太大，支撐體系費用非常聞。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保留優(yōu)點，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，提高施工效率是土木工程技術研發(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的建造方法。一種超大型地下工程的先中心區(qū)結合周邊的施工方法，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構，利用中部區(qū)域已完成的樓板結構為支撐點，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構或梁結構時，施工步驟如下I)、施工基坑圍護墻、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構；4)、結合周邊情況，向上施工完成中部區(qū)域地下二層樓板結構，同時分塊施工完成周邊區(qū)域地下二層部分梁板或梁結構，并與中部區(qū)域地下二層樓板結構連接，作為支撐；5)、周邊棧橋區(qū)域土體開挖施工臨時出土棧橋；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、二層樓板結構，以使其與中部區(qū)域連成整體；8)、向上施工完成整個地下一層結構，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周邊支撐時，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)域地下二層樓板結構，同時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，周邊支撐的設置高度應使挖機和運土車能正常行車進行挖土操作；接下按步驟5、6進行施工；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構，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)域地下二層樓板結構，使其與中部區(qū)域地下二層樓板結構連成整體；接下按步驟8施工。將周邊支撐體系的支撐點設在地下二層樓板結構上，原因是一、地下工程深度合適，支撐體系足夠支撐圍護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和運土車有足夠的空間自由行走進行挖運土操作，改變了傳統(tǒng)中心島施工方法周邊設斜支撐在中部區(qū)域底板的做法，解決了周邊區(qū)域挖運土困難，施工麻煩的問題，同時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構，這些周邊區(qū)域部分梁板或梁結構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，又可以作為永久的結構保留，采用后澆筑空缺周邊區(qū)域梁板結構或在已建梁結構上疊加澆筑板結構，形成完整的周邊梁板結構。所述步驟5中的臨時出土棧橋，棧橋面坡度和承載能力滿足挖運土車的行走，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出基坑后，鑿除棧橋。所述步驟6中周邊土體應按分層分板，邊挖邊向出土棧橋方向后退的原則進行開挖。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構后應做好與圍護墻之間的換撐結構施工。當?shù)叵鹿こ虒訑?shù)較多、開挖較深時，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。其中周邊支撐體系可以為分塊施工的梁板結構或梁結構，也可以為鋼筋砼或鋼支撐的臨時周邊支撐。開挖較深時，圍護墻受到周邊土體壓力較大，為了減輕周邊支撐體系的壓力，圍護墻的變位和受力控制采用打設多排錨桿土釘做法控制；也可以設臨時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，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，在周邊區(qū)域設置永久的梁板或臨時周邊支撐作為支撐，如此在永久的梁板或臨時周邊支撐下有足夠的空間進行周邊區(qū)域的挖運土操作施工，并通過專設的臨時棧橋?qū)⑼馏w運出基坑，從根本上解決了傳統(tǒng)中心島施工法存在的周邊區(qū)域挖運土困難，周邊斜支撐受力方向難以控制，影響工程進度和增加施工難度的缺點。同時也解決了傳統(tǒng)大深度大型地下工程施工必須在基坑內(nèi)縱橫設內(nèi)支撐的方法，大幅度節(jié)約了工程造價，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施例1的施工步驟圖；圖10-18是本發(fā)明實施例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時圍護墻的支護施工圖；圖20是本發(fā)明中棧橋的俯視圖；圖21是本發(fā)明中棧橋的側視圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明所涉及的實施方案，以某一地下工程為例，作進一步說明實施例1如圖1-9所示，一種超大型地下工程的先中心區(qū)結合周邊的施工方法，具體施工步驟如下I)、施工基坑圍護墻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結構；4)、結合周邊情況，向上施工完成中部區(qū)域地下二層3樓板結構，同時分塊施工完成周邊區(qū)域地下二層部分梁板5或梁結構，并與中部區(qū)域地下二層樓板4結構連接，作為支撐；5)、周邊棧橋區(qū)域土體開挖施工臨時出土棧橋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、二層樓板結構，以使其與中部區(qū)域連成整體；8)、向上施工完成整個地下一層12結構，施工地下室外墻防水、地下室回填，完成地下工程施工。上述實施步驟I中的基坑圍護墻應滿足地下室施工過程中的各開挖和換撐工況下的抗側向水壓力和土壓力的要求，而且圍護墻6應插入到地下室底板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)止水帷幕結合傳統(tǒng)鉆孔灌注排樁、咬合灌注樁、預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)圍護墻在換撐過程中的受力和變形要求決定是否打設。
步驟3中的中部區(qū)域放坡開挖應控制好放坡開挖的坡度及坡頂至圍護墻的距離。根據(jù)巖土工程勘察報告所提供的土體參數(shù)，對坡體進行必要的加固，若必要也可采取打設臨時松木樁、鋼板樁或采用錨桿支護等措施，控制坡體位移，確保坡體承受施工過程中各種荷載時的安全，坡面應根據(jù)中部地下結構施工周期進行必要的防護，以確保下雨時水流沖刷影響施工。步驟4中的梁板5或梁結構區(qū)別于傳統(tǒng)的梁板結構不僅要承受傳統(tǒng)結構的上部荷載，還要如支撐體系一般承擔基坑側面所帶來的水土壓力，故設計時要分析清楚內(nèi)力的傳遞途徑，同時在周邊區(qū)域梁板或梁結構與圍護墻之間施工換撐結構。為方便力的傳遞與施工，樓板4與梁可采取分塊部分澆筑，中間預留洞口最后澆筑。應做好關鍵節(jié)點與截面的設計，保證結構的安全可靠。步驟5，周邊棧橋區(qū)開挖施工臨時棧橋9，棧橋的設置部位、走向及設置數(shù)應根據(jù)周邊土體挖運方量的大小，挖運土的總體規(guī)劃決定。棧橋的寬度、坡度以及結構的強度應根據(jù)挖運土車工作壓力和爬坡能力決定，棧橋可根據(jù)場地分布及挖運土工效設置為雙車道，也可以為單車道，坡道形式可以是直線式坡道亦可根據(jù)場地限制設為弧形或轉彎折線形。步驟6、7，周邊土體的開挖應按分層分板，邊挖邊向出土棧橋方向后退的原則進行。周邊開挖到底運出土方后，挖機后退至棧橋上，沿棧橋退出基坑，同時鑿除棧橋。完成上述步驟后，施工地下一層12結構、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)結合周邊梁板作為支撐的逆作施工方法。實施例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周邊支撐11，具體施工步驟如下2.1)、按實施例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樓板結構，同時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的設置高度應使挖機和運土車能正常行車進行挖土操作；接下按步驟5、6進行施工；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樓板結構，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)域地下二層樓板結構，使其與中部區(qū)域地下二層樓板結構連成整體；接下按步驟8施工。實施例1與實施例2中施工方法的主要區(qū)別在于實施例1是使用分塊施工的梁板5結構或梁結構對基坑起到支護作用，實施例2是使用傳統(tǒng)的鋼筋砼或鋼結構臨時周邊支撐11對基坑起到支護作用。實施例2中步驟1、2、3與實施例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標高可與中部區(qū)域地下二層樓板結構標高齊平或高出，即支撐可以是水平設置，也可以留有一定的傾斜度設置。周邊支撐可以和中部區(qū)域地下二層樓板結構同步澆筑，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的施工要求與實施例1相同，步驟2. 2施工時應注意在圍護墻與周邊區(qū)域地下室底板和地下三層樓板之間，做好換撐結構施工；施工周邊區(qū)域地下二層樓板結構前，應先拆除周邊支撐。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)結合臨時周邊支撐的順作施工方法。除了按照實施例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，可將周邊支撐體系的支撐點下降至地下三層樓板。由于開挖較深，圍護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，保證圍護墻的變位和受力得到控制，增強圍護墻的抗側向能力，可以采用打設多排錨桿土釘(13)做法進行控制，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，在支撐樁上鋪設鋼筋砼棧橋，棧橋的技術要求滿足工程運土需要。本領域技術人員應當明白，雖然本發(fā)明按照多個實施例的方式描述，但是具體的發(fā)明思想是相當明確的，利用中部區(qū)域已建工程作為支撐點，進行周邊支撐體系的建立，任何本領域技術人員，在不脫離本發(fā)明的構思和原則的前提下采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發(fā)明要求保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種超大型地下工程的先中心區(qū)結合周邊的施工方法，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)結構，利用中部區(qū)域已完成的樓板(4)結構為支撐點，建立周邊支撐體系，最后完成周邊地下室施工。
2.根據(jù)權利要求1所述的超大型地下工程的先中心區(qū)結合周邊的施工方法，其特征在于所述的周邊支撐體系為分塊施工的梁板(5)結構或梁結構，施工步驟如下1)、施工基坑圍護墻￠)、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)樓板結構；4)、結合周邊情況，向上施工完成中部區(qū)域地下二層(3)樓板結構，同時分塊施工完成周邊區(qū)域地下二層(3)部分梁板(5)或梁結構，并與中部區(qū)域地下二層樓板結構連接，作為支撐；5)、周邊棧橋區(qū)域土體開挖施工臨時出土棧橋(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、二層樓板結構，以使其與中部區(qū)域連成整體；8)、向上施工完成整個地下一層(12)結構，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)權利要求1所述的超大型地下工程的先中心區(qū)結合周邊的施工方法，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)域地下二層樓板結構，同時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，周邊支撐的設置高度應使挖機和運土車能正常行車進行挖土操作；接下按步驟5、6進行施工；3.2)、步驟7中拆除棧橋(9)，施工周邊區(qū)域地下室底板(I)和地下三層樓板結構，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)域地下二層樓板結構，使其與中部區(qū)域地下二層樓板結構連成整體；接下按步驟8施工。
4.根據(jù)權利要求2、3所述的超大型地下工程的先中心區(qū)結合周邊的施工方法，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出基坑后，拆除棧橋。
5.根據(jù)權利要求2、3所述的超大型地下工程的先中心區(qū)結合周邊的施工方法，其特征在于所述的步驟6中周邊土體應按分層分板，邊挖邊向出土棧橋方向后退的原則進行開挖。
6.根據(jù)權利要求3所述的超大型地下工程的先中心區(qū)結合周邊的施工方法，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構后應做好與圍護墻之間的換撐(10)結構施工。
7.根據(jù)權利要求1所述的超大型地下工程的先中心區(qū)結合周邊的施工方法，其特征在于當?shù)叵鹿こ虒訑?shù)較多、開挖較深時，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。
8.根據(jù)權利要求7所述的超大型地下工程的先中心區(qū)結合周邊的施工方法，其特征在于開挖較深時，圍護墻受到周邊土體壓力較大，為了減輕周邊支撐體系的壓力，圍護墻的變位和受力控制采用打設多排錨桿土釘(13)做法控制；也可以設臨時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構，利用中部區(qū)域已完成的樓板結構為支撐點，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，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，在周邊區(qū)域設置永久的梁板或臨時周邊支撐作為支撐，從根本上解決了傳統(tǒng)中心島施工法存在的周邊區(qū)域挖運土困難，周邊斜支撐受力方向難以控制，影響工程進度和增加施工難度的缺點。
文檔編號E02D29/045GK102995659SQ20121051626
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月3日 優(yōu)先權日2012年12月3日
發(fā)明者嚴平 申請人:杭州南聯(lián)地基基礎工程有限公司, 嚴平