一种能充分利用地下室空间的双排桩支护结构及其施工方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种能充分利用地下室空间的双排粧支护结构及其施工方法，属于建 筑施工和房屋建筑领域。
【背景技术】
[0002] 随着城市化进程步伐的加快，中心城区的建筑物建设高度越来越高，建筑物的地 下室向着更深、更大发展，而地质条件却越来越差，基坑工程周边环境越来越复杂。中心城 区的基坑工程可利用的土地资源越来越少，然而在现有的土地资源内如何能最大限度的利 用是开发商们共同最求的目标。目前，我国常采用的支护方案有：放坡开挖、土钉墙支护、 粧锚支护，水泥土重力式挡墙、排粧加内支撑结构、双排粧等支护方式。放坡开挖、土钉墙支 护、粧锚支护在中心城区所需要的支护空间过大，往往无法采用。对于含有多层地下室的基 坑工程，采用悬臂式单排粧支护结构不能满足基坑变形的要求；悬臂式双排粧支护结构刚 度大但适应深度有限；普通排粧加内支撑支护结构造价高、施工周期长、且地下室空间利用 率不够。因此，使用传统的支护结构有一定的局限性。
【发明内容】
[0003] 为了更好的解决上述问题，同时使地下室空间能够得到充分的利用，本发明提供 了一种能充分利用地下室空间的双排粧支护结构及其施工方法。
[0004] 本发明的技术方案是：一种能充分利用地下室空间的双排粧支护结构，由前排粧 1、后排粧2、冠梁I3、冠梁II4、连梁I5、止水帷幕粧6、地下室7、工程粧8、素混凝土 9、分 层夯实填土 10、负一层地下室底板12、负二层地下室底板13、连梁II14组成；其中前排粧 1粧顶设有冠梁I3,后排粧2的粧顶设有冠梁II4,前排粧1和后排粧2粧顶通过连梁I5 连接，后排粧2粧后土体中设有止水帷幕粧6,场地整平后按设计施工所有工程粧8,在切除 后的前排粧1粧顶浇筑一道连梁II14,连梁II14与负一层地下室底板12整体浇筑，在前排 粧1与负二层地下室外墙间充填分层夯实填土 10,在前排粧1与负二层地下室底板13间充 填素混凝土 9。
[0005] 所述前排粧1和后排粧2的粧体平面布置呈矩形或"丁"字形阵列排布且彼此间 隔排布。
[0006] -种能充分利用地下室空间的双排粧支护结构的施工方法，所述施工步骤如下： Step1、根据场地地质条件和基坑安全稳定计算分析的要求，确定排粧的粧长、粧径和 粧间距，确定支撑的间距、截面尺寸和布置形式；对排粧和支撑体系的截面强度及配筋进行 设计；确定冠梁的截面尺寸及配筋量；确定基坑开挖施工工序； Step2、根据单排粧的粧身刚度按等刚度代换原理代换成双排粧支护结构，双排粧中后 排粧的位置根据基坑开挖的范围及建筑红线的位置确定，并保证前后排粧的排距为3~5倍 的排粧直径（粧身材料总用料得到了大幅度的减少）； Step3、根据施工要求，经场地平整后，在设定标高上施工完所有工程粧8 ; St印4、施工止水帷幕粧6，粧型由设计、及止水要求确定； Step5、施工后排粧2,粧型由设计确定； Step6、施工前排粧1，粧型由设计确定； Step7、施工冠梁I3、冠梁II4、连梁I5、连梁II14,使整个支护体系形成一个整体，各 部分协同受力变形； StepS、按工况分层分段开挖并设计各层支撑体系，直至开挖到基坑坑底； Step9、浇筑地下室底板，并往上施工地下室结构并拆除各道支撑体系，直至浇筑负一 层地下室底板12前； SteplO、分段拆除第一道内支撑、前排粧1、冠梁I3及连梁I5,并清除前后排粧粧间 土体；将负一层地下室底板12分段浇筑至距离后排粧2为lm的位置处并浇筑地下室外墙 至地面，其中地下室结构可采用前排粧作为传力体系也可采用悬挑梁15作为竖向传力体 系；按上述过程分段施工直至整个地下室施工完成。
[0007] 地下室结构采用前排粧作为传力体系时，外延的地下室与原有地下室连接部位须 设有一道沉降缝11 (避免不均匀沉降造成外延部分的地下室结构发生破坏，前排粧不仅要 满足作为支护结构时抗弯承载力的要求，而且要满足作为传力体系时的抗压承载力和竖向 沉降变形的要求）。所述前排粧1的长度可设计为大于等于后排粧2长度。
[0008] 地下室结构采用悬挑梁15作为竖向传力体系时，悬挑梁15的截面尺寸和间距应 根据外延地下室结构的荷载大小计算确定。
[0009] 若确定采用直径为d的单排支护粧结构，将单排粧结构按等刚度原理代换 成双排粧结构，假设双排粧支护结构的前后排粧的直径相等，且代换后的支护粧直 径为D，取支护粧的排距为4D，按等刚度原理则：EI_=EIS (其中，支护粧均为钢 筋混凝土粧，单排粧与双排粧的弹性模量E相等），得到Jid4/64 = 2Jy2dA(其中 y= 2D、A=JrD2/4)，解得D=d/2:|。则双排粧支护结构的前后排粧截面面积和为： 八《=2*^02/4=2：1!_/2万) 2/4=31(}2/16=八#/ 4。取双排粧的粧长与单排粧支护结构的粧长相 等，则在同等刚度条件下，双排粧混凝土用量仅为单排粧的1/4,其经济性非常可观。
[0010] 本发明的有益效果是： 1、对于深大基坑工程，特别是含有两层地下室以上的基坑工程，目前单排粧结合内支 撑支护形式成为了主流，然而单排粧的刚度较小，随着基坑深度的增加，要控制支护结构的 水平位移，那么势必会增大支护粧的直径、缩小支撑的水平和竖向间距、增大支撑结构的截 面尺寸等，大幅度的增加了工程材料，造成不必要的浪费。从这个角度出发，通过双排粧与 单排粧的等刚度代换原理，将双排粧等刚度代换成单排粧结构，不仅可以控制支护结构体 系的水平位移，同时还能大幅度的减少基坑支护费用。
[0011] 2、双排粧支护结构与单排粧支护结构相比，提高了支护结构的受力性能，减少了 粧身材料用量，有效控制了支护粧粧身位移；与传统双排粧相比，增大了负一层地下室的可 利用空间，使有限的土地资源得到了充分的利用，提高了经济效益，在具有多层地下室的基 坑工程中有较好的经济性。
[0012] 3、根据需要可将前排粧作为拟建建筑物地下室的竖向传力体系，增加了前排粧的 用途。
【附图说明】
[0013] 图1为本发明地下室结构采用前排粧作为传力体系时的剖面图； 图2为本发明地下室结构采用悬挑梁作为传力体系时的剖面图； 图中各标号前排粧；2-后排粧；3-冠梁I;4_冠梁11;5_连梁I;6_止水帷幕粧； 7-地下室；8-工程粧；9-素混凝土；10-分层夯实填土；11-沉降缝；12-负一层地下室底 板；13-负二层地下室底板；14-连梁II; 15-悬挑梁。
【具体实施方式】
[0014] 实施例1 :如图1所示，一种能充分利用地下室空间的双排粧支护结构，由前排粧 1、后排粧2、冠梁I3、冠梁II4、连梁I5、止水帷幕粧6、地下室7、工程粧8、素混凝土 9、分 层夯实填土 10、负一层地下室底板12、负二层地下室底板13、连梁II14组成；其中前排粧 1粧顶设有冠梁I3,后排粧2的粧顶设有冠梁II4,前排粧1和后排粧2粧顶通过连梁I5 连接，后排粧2粧后土体中设有止水帷幕粧6,场地整平后按设计施工所有工程粧8,在切除 后的前排粧1粧顶浇筑一道连梁II14,连梁II14与负一层地下室底板12整体浇筑，在前排 粧1与负二层地下室外墙间充填分层夯实填土 10,在前排粧1与负二层地下室底板13间充 填素混凝土 9。
[0015] 所述前排粧1和后排粧2的粧体平面布置呈矩形阵列排布且彼此间隔排布。
[0016] -种能充分利用地下室空间的双排粧支护结构的施工方法，所述施工步骤如下： Step1、根据场地地质条件和基坑安全稳定计算分析的要求，确定排粧的粧长、粧径和 粧间距，确定支撑的间距、截面尺寸和布置形式；对排粧和支撑体系的截面强度及配筋进行 设计；确定冠梁的截面尺寸及配筋量；确定基坑开挖施工工序； Step2、根据单排粧的粧身刚度按等刚度代换原理代换成双排粧支护结构，双排粧中后 排粧的位置根据基坑开挖的范围及建筑红线的位置确定，并保证前后排粧的排距为3倍的 排粧直径； Step3、根据施工要求，经场地平整后，在设定标高上施工