专利名称：一种向下加层地下室及其建造方法
技术领域：
本发明涉及既有建筑物地下室向下加层方法，具体涉及利用既有建筑物的围护结构、桩柱转换后进行地下室向下加层的技术。
背景技术：
合理开发和利用城市地下空间资源，是适应城市现代化和城市可持续发展建设的需要。由于缺乏科学合理的规划和统筹安排，一些已建地下空间不能物尽其用，造成地下空间资源的浪费，需进行改造。在拓宽地下空间的改造中，向下加层成为一种重要的思路。参见图1，图中所示是一种既有地下二层现状结构，该结构为有地下两层的停车场，该停车场结构包括顶板、底板和中间楼板，在顶板、底板和中间楼板之间支撑有多根既有框架柱，既有框架柱柱下为既有承台，既有承台支撑在既有桩基础之上；在顶板、底板和中间楼板之间有外墙，在底板及中间楼板外侧均有既有传力带，既有传力带支撑在外墙和围护结构之间；为钻孔灌注桩或地下连续墙等其他形式(图中未示)的围护结构。一般地，为了保证原地下室施工期间安全，围护结构的钻孔灌注桩或地下连续墙的抗倾覆能力均已通过基坑支护设计验算，在地下室向下加层开挖时，维持原有的水平传力设施不动，因此其稳定性是能够满足要求的，可以充分利用
发明内容
`技术问题:本发明提供一种工程规模量小，节省投资，不影响正常的地面交通，对周围环境影响较小的向下加层地下室及其建造方法。技术方案:本发明的向下加层地下室，包括既有地下室、位于既有地下室下侧的既有承台、位于既有地下室四周的既有传力带和围护结构、位于既有承台下方的新增框架柱、位于新增框架柱下方的新增承台、位于新增承台下方的既有桩基础，既有地下室包括顶板、底板、外墙、连接顶板和底板的既有框架柱，外墙通过既有传力带与围护结构连接，外墙下方设置有与之连接的新增外墙，既有地下室下方设置有新增底板，新增底板通过新增传力带与围护结构连接，既有承台设置在底板中，既有承台的上侧与既有框架柱的底端连接，下侧与新增框架柱的顶端连接，新增承台设置在新增底板中，新增框架柱的底端与新增承台的上部嵌固连接，新增框架柱顶端与既有承台底部也嵌固连接，新增承台的下侧与既有桩基础的顶端连接。本发明中，既有地下室中还设置有中间楼板，框架柱穿过中间楼板。本发明中，新增外墙的厚度大于外墙的厚度。本发明的建造向下加层地下室的方法，包括以下步骤: 1)将地下室底板靠近外墙的一部分区间凿除，然后沿凿除后形成的施工空间向下开挖，挖至设计标高；
2)在既有地下室的外墙下方浇筑新增外墙；
3)在既有地下室的底板下方挖土，形成内部施工空间，然后浇筑新增承台，之后在既有承台和新增承台之间浇筑新增框架柱；
4)拆除新增地下室空间内的既有桩基础，然后在设计标高处浇筑新增底板和新增传力带。
有益效果:本发明与现有技术相比，具有以下优点:
目前在城市的黄金地段，寸土寸金，但地面建筑密集，可利用空间十分有限。目前常用的是对既有建筑向上加层，向上加层是在原有结构顶部接高，一方面其竖向荷载增加，必须验算原有地基基础、竖向结构承载能力、原有上部结构的抗震能力等，常需要大规模的结构加固；另一方面，当建筑物立面变化时受到城市规划的控制政策制约，在施工期显著影响原建筑物功能的正常使用。地下室的向下加层，由于挖土卸载，对原有结构的地基基础承载力要求不增反减，由于埋置深度增加其抗震能力反而有所增强；地下空间的二次开发利用，不影响原建筑物立面，很少受到城市规划的控制政策制约；合理利用原有结构的围护结构的支挡作用向下加层，在改造的同时不影响上部结构的正常使用，对周围环境影响较小，对于城市商业中心的地下加层改造，具有显著的经济效益和社会效应。该技术的应用符合城市节约用地、绿色环保的远景发展趋势。
图1为既有地下二层现状结构示意 图2为本发明地下加层创造地下施工空间的示意图:
图3为图2所示下一步骤，地下室外墙向下延伸示意图:
图4为图3所不下一步骤，烧筑新的底板和承台的不意图:
图5为图4所示下一步骤,桩柱转化施工的示意图:
图6本发明加层改造完成后的地下结构示意图。图中有:顶板1、底板2、中间楼板3、既有框架柱4、既有承台5，既有桩基础6、外墙
7、既有传力带8、围护结构9、新增底板2'、新增框架柱4'、新增承台5'、新增外墙7'、新增传力带8,。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步说明。如图1所示，该结构为有地下两层的停车场结构，该结构包括顶板1、底板2和中间楼板3，在顶板1、底板2和楼板3之间支撑有多根既有框架柱4，既有框架柱4下为既有承台5，既有承台5支撑在既有桩基础6之上；在顶板1、底板2和楼板3之间有外墙7，在底板2及楼板3外侧均有既有传力带8，既有传力带8支撑于外墙7与围护结构9之间。一般地，围护结构9为钻孔灌注桩或地下连续墙等支护形式，为了保证原地下室施工期间安全，围护结构9的钻孔灌注桩或地下连续墙的抗倾覆能力均已通过基坑支护设计验算，在地下室向下加层开挖时，维持原有的水平传力设施不动，因此其稳定性是能够满足要求的，可以充分利用。需要说明的是，由于现有地下室面积往往较大，可以采用分段施工，以下所作的说明是以其中一段施工为例的，由于各施工段的施工方法相同，故不再对各段施工进行重复描述。如图2所示，本发明的施工方法首先是利用人工或者半机械化施工手段将负二层地下室底板2靠近外墙的区间凿除，凿除区间的选择在平面上布置上对称选取，以不形成连续截断面为原则，如可采取隔一凿一或隔二凿一等方法来选择凿除区间。如图3所示，图中示出了经过图2所示步骤的下一施工步骤。具体地，在创造地下施工空间，挖至设计标高后，地下室外墙7向下延伸:在挖至设计标高后，先铺设IOOmm厚素混凝土垫层10，然后浇筑外墙下的新增承台5'，最后在新增承台5'与既有承台5之间浇筑新增外墙7'，其墙厚应比原结构外墙7厚10(T200mm，以利于振捣浇注，新增外墙7'中水平钢筋需锚入既有桩基础6中或与桩基础6中钢筋焊接，竖向钢筋需锚入原结构外墙7中或与外墙7中钢筋焊接。如图4所示，图中示出了经过图3所示步骤的下一施工步骤。具体地，在地下室新增外墙7'成型后，对既有承台5下土体的挖除，在平面上应该对称进行。可以在前期的施工空间基础上，破除部分内部区间的地下室底板，以加快施工速度。既有桩基础6为嵌岩桩，卸除5米左右的桩侧土体，对既有桩基础6的承载能力影响很小，土体拆除后形成了类似高承台的桩基。在挖至设计标高后，浇筑新增承台5'及新增传力带8'。如图5所示，图中示出了经过图4所示步骤的下一施工步骤。具体地，内部承台的桩柱转化方式:先浇筑负三层的新增承台5,;在采用托换措施后，将负二层的柱延长形成新增框架柱4'，凿除既有承台5下部的保护层，延伸既有框架柱4的纵筋，并使其与负三层的新增框架柱4'的钢筋焊接，形成嵌固；另外，负三层的新增框架柱4'的钢筋还需以插筋方式与负三层的新增承台5,连接，形成嵌固。如图6所示，图中示出了经过前面步骤后，拆除介于负二层和负三层之间的内部既有桩基础6，在拆除的过程中尽量减少对原有结构的扰动，然后浇筑新增底板2'，并重新浇筑原底板2中被凿除的部分，最终的加层结构状态如图6所示。另外，在建造过程中，应采用实时监控措施，并及时根据监控措施调整施工顺序。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
权利要求
1.一种向下加层地下室，其特征在于，该地下室包括既有地下室、位于所述既有地下室下侧的既有承台(5)、位于所述既有地下室四周的既有传力带(8)和围护结构(9)、位于所述既有承台(5)下方的新增框架柱(4')、位于所述新增框架柱(4')下方的新增承台(5')、位于所述新增承台(5')下方的既有桩基础(6)，所述既有地下室包括顶板(I)、底板(2)、外墙(7)、连接所述顶板(I)和底板(2)的既有框架柱(4)，所述外墙(7)通过既有传力带(8)与围护结构(9)连接，外墙(7)下方设置有与之连接的新增外墙(7')，既有地下室下方设置有新增底板(2')，所述新增底板(2')通过新增传力带(8')与围护结构(9)连接，所述既有承台(5)设置在底板(2)中，既有承台(5)的上侧与既有框架柱(4)的底端连接，下侧与新增框架柱(4')的顶端连接，新增承台(5')设置在新增底板(2')中，新增框架柱(4')的顶端与既有承台(5)的下部嵌固连接，新增框架柱(4')的底部还需与新增承台(5')的顶部嵌固连接，新增承台(5')的下侧与既有桩基础(6)的连接。
2.根据权利要求1所述的向下加层地下室，其特征在于，所述的既有地下室中还设置有中间楼板(3 )，所述既有框架柱(4 )穿过中间楼板(3 )。
3.根据权利要求1或2所述的向下加层地下室，其特征在于，所述新增外墙(7')的厚度大于外墙(7)的厚度。
4.一种建造权利要求1所述向下加层地下室的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: 1)将地下室底板(2)靠近外墙(7)的一部分区间凿除，然后沿凿除后形成的施工空间向下开挖，挖至设计标高； 2)在既有地下室的外墙(7)下方浇筑新增外墙(7')； 3)在既有地下室的底板(2)下方挖土，形成内部施工空间，然后浇筑新增承台(5')，之后在既有承台(5)和新增承台(5')之间浇筑新增框架柱(4')； 4)拆除新增地下室空间内的既有桩基础(6)，然后在设计标高处浇筑新增底板(2')和新增传力带(8')。
全文摘要
本发明提供一种向下加层地下室及其建造方法，利用原结构的钻孔灌注桩或地下连续墙等围护结构的侧面挡土、防水能力，将原有地下室的内部承重桩转化为新加地下室的承重柱，在保留上部结构的情况下，完成地下室结构的向下加层。本发明工程规模量小，节省投资，不影响正常的地面交通，对周围环境影响较小，其应用符合城市节约用地、绿色环保的远景发展趋势，因此对于城市商业中心等的地下加层改造，具有显著的经济效益和社会效应。
文档编号E02D29/045GK103195085SQ20131011294
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月2日 优先权日2013年4月2日
发明者穆保岗, 许清风, 孙振威 申请人:东南大学