以地下连续墙作为竖向悬臂支点的基坑围护体系及施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及多塔高层超大底盘的地下室逆作法以及基坑支护技术，特别涉及一种以地下连续墙作为竖向悬臂支点的基坑围护体系，该基坑围护体系可作为超大型基坑围护体系，同时涉及该基坑围护体系的施工方法。
【背景技术】
[0002]基坑围护体系是保证从地面向下开挖形成的地下空间在地下结构施工期间的安全稳定所需的挡土结构及地下水控制、环境保护等措施的总称。基坑工程主要包括基坑围护体系设计与施工和土方开挖，是一项综合性很强的系统工程，它不仅需要用到岩土工程知识，还要用到结构工程知识。它涉及建设工程中勘察、设计、施工、监测和检测等所有建设程序。
[0003]在工程地质和水文地质条件恶劣(如软弱土层深厚、地下水位高等)的情况下，周边场地空间狭小且对周边环境变形要求严格的基坑工程中，基坑围护体系一般采取地下连续墙作为主流做法。其优点是:⑴可充分利用建筑红线范围内的空间，且地下连续墙的刚度有利于控制基坑变形#)地下连续墙具有竖向承载能力及防渗功能，可以用作地下室外墙，成为地下结构的一部分，亦可用于逆作法施工，实现地上和地下同步施工，从而缩短工期；⑶防渗隔水性能好，基坑开挖深度很大，且需截断深层的含水层，在采用其他止水帷幕难以满足要求时，采用地下连续墙作为挡水结构则可满足要求。
[0004]但是，采用地下连续墙的做法在处理超大型深基坑时会产生以下问题:
[0005]⑴由于超大型深基坑很深(通常深度为大于20米)，需要添加水平支撑体系，同时如果基坑规模较大，水平支撑体系需要添加临时竖向支撑(如立柱粧)，这会导致立柱粧较多，而较多的立柱粧会与建筑主体结构产生冲突，造成施工困难，以致工期延长。⑵所添加的竖向支撑与水平支撑使得工程造价大大提升，且开挖基坑土方时，基坑出土困难。
[0006]逆作法是一种地下结构施工方法，一般是先沿建筑物地下室外壁施工地下连续墙或沿基坑的周围施工其他临时围护墙，同时在建筑物内部的有关位置浇筑或打下中间支承粧和柱，作为施工期间至底板封底之前承受上部结构自重和施工荷载的竖向支撑，然后施工地面一层的梁板结构作为地下连续墙或其他围护墙的水平支撑，随后逐层向下开挖土方和浇筑各层地下结构直至底板封底。同时，由于地面一层的楼面结构已经完成，为上部结构的施工创造了条件，因此也可以同时向上逐层进行地上结构的施工，如此地面上、下同时进行施工直至工程结束。
[0007]逆作法施工具有提高地下工程安全性、减少资源浪费、缩短施工总工期、对周边环境影响小等优点，但是它的缺陷是:⑴从上至下进行施工，施工精度要求高，技术难度大，节点处理复杂#)整个基坑体系的系统性强，需要设计部门与施工部门紧密配合，严格按照设计图纸进行施工，加大了设计部门与施工部门之间的配合力度；⑶由于挖土是在顶部封闭状态下进行，基坑中还分布有一定数量的中间支承柱和降水用井点管，因此挖土困难，土方工程工期会长于顺做法，而且整个工程造价高；⑷支撑位置受地下室层高的限制，若是较大楼高的地下室，由于地下室面积较大，因此需要另设临时水平支撑或加大围护墙的断面及配筋；(5)作为竖向支撑的支承粧和柱是临时支撑，在主体结构施工时需要拆除，加大了施工难度，提高了施工成本。
[0008]顺做法是在基坑土方开挖时逐层挖至地下室底板底面标高，再由底板向上逐层施工。若基坑深度较深且规模较大，需要在基坑中部设置支承粧以及横梁等横向支撑体系，这些支撑体系作为临时支撑，在顺做的过程中要逐层拆除。
[0009]综上所述，分别采用顺做法和逆作法在施工超大型深基坑体系时各有优缺点，如何将二者结合以发挥其最大优势，扬长避短，是目前本行业亟待解决的技术难题。
【发明内容】
[0010]本发明的第一个目的在于提供一种可简化施工难度、缩短土方工程工期、无需增设临时支撑、大幅度降低施工成本的以地下连续墙作为竖向悬臂支点的基坑围护体系。
[0011]本发明的第二个目的在于提供一种上述以地下连续墙作为竖向悬臂支点的基坑围护体系的施工方法，采用周边逆作、中心顺作相结合的施工方案，兼备逆作法和顺做法的优点。
[0012]本发明的第一个目的通过如下的技术方案来实现:一种以地下连续墙作为竖向悬臂支点的基坑围护体系，包括至少一层地下室，其特征在于:所述地下室主要由位于基坑的周边区域的地下室和位于基坑的其余区域的地下室通过各自的楼板对应连接而成，其中，位于基坑的周边区域的地下室采用逆作法施工，而位于基坑的其余区域的地下室采用顺做法施工，位于基坑的周边区域的地下室包括地下连续墙、抗侧剪力墙和楼板，所述地下连续墙沿着基坑的内壁圆周设置，所述地下连续墙是基坑的周边区域的外缘，而基坑的周边区域的内缘则是基坑的中心区域与基坑的周边区域的分界线，所述抗侧剪力墙分布在基坑的周边区域中，所述楼板分层设于抗侧剪力墙和地下连续墙上。
[0013]本发明在基坑的周边区域采用地下连续墙+楼板+抗侧剪力墙作为挡土止水结构，使各层楼板成为地下连续墙的水平支撑，同时，抗侧剪力墙是多向受力的结构，既充当了基坑周边围护的侧向支点，又承担了地上结构的竖向力。本发明与现有采用逆作法或者顺做法施工相比，由于抗侧剪力墙在初期可作为支撑结构，而且又是主体结构的组成部分，所以，克服了现有技术施工时需要搭建临时支撑而后又要拆除的问题，不仅大大简化了施工难度，缩短了施工工期，而且因为省去了临时支撑，大幅度降低了施工成本。
[0014]本发明所述抗侧剪力墙分布在基坑的周边区域的局部，所述基坑的周边区域的局部称作基坑的周边局部区域，所述基坑的其余区域即是基坑的中心区域和基坑的周边其余区域；或者所述抗侧剪力墙按照基坑的周边区域的圆周分布，所述基坑的其余区域即是基坑的中心区域。
[0015]本发明基坑的周边局部区域采用地下连续墙+楼板+抗侧剪力墙作为挡土止水结构，可从基坑的其余区域出土，且其余区域可作为反压土段抵抗侧向力，不用再设临时支撑；或者沿基坑的周边区域圆周采用地下连续墙+楼板+抗侧剪力墙作为挡土止水结构，可从中心区域出土，均能够大幅度缩短土方工程工期。
[0016]作为本发明的一种优选实施方式，所述抗侧剪力墙靠近基坑的周边区域的内缘且均垂直于在径向上与其相对应的地下连续墙的墙面。抗侧剪力墙的长边垂直于地下连续墙的墙面，能够最大程度地承受地下连续墙受到的侧向土力，更为安全。
[0017]作为本发明的一种改进，所述抗侧剪力墙的横截面自地下室的底板层至建筑主体结构的首层逐层缩小，位于建筑主体结构首层以上的抗侧剪力墙均转化为柱。其原理是:建筑主体结构首层(基坑水平面)以上的抗侧剪力墙只承担竖向力，而不再充当基坑周边围护的侧向支点，因此它的长度最短；而在地下室的底板层，基坑侧壁(地下连续墙)受到的侧向土力最大，抗侧剪力墙的长度也最长。建筑主体结构首层以上的抗侧剪力墙为柱，不仅经济，而且可使首层的空间较大。
[0018]作为本发明的进一步改进，所述抗侧剪力墙向下伸入地下