一种整体明挖节点逆作的地下工程施工方法
【专利摘要】本发明公开了一种整体明挖节点逆作的地下工程施工方法，该方法结合明挖顺作法与盖挖逆作法的特点，一方面，提供了一种在整体明挖顺作工程中引入局部逆作元素的地下工程的施工方法，具有明挖顺作法的施工方便快速、难度低、质量好的特点，同时具有逆作法的安全性，并减少大量临时支撑施做与拆除，节约投资，体现了节能、环保、绿色建筑的原则。另一方面，提出了可靠的逆作节点方案和技术措施，确保节点部位结构与防水质量。
【专利说明】一种整体明挖节点逆作的地下工程施工方法【技术领域】
[0001]本发明属于地下工程【技术领域】，涉及一种地下结构工程的施工方法，尤其是涉及一种整体明挖节点逆作的地下工程施工方法。
【背景技术】
[0002]随着城市现代化建设的不断发展，三维城市空间的开发建设要求日益迫切，各类地下工程的建设也越来越多。大型地下工程的施工方法主要有明挖顺作法、盖挖逆作法等。明挖顺作法为先将地下工程部位的岩(土)全部挖除，然后修建地下工程，再进行回填的施工方法。盖挖逆作为先施工地下工程结构桩柱及顶板，然后自上而下完成土法开挖和其它地下结构进而完成整个地下工程修建的施工方法。目前，对于场地条件允许的大型地下工程一般采用明挖顺作法施工；对于场地条件复杂、环境保护压力大的大型地下工成一般采用盖挖逆作法施工。
[0003]明挖顺作法具有施工方便快速、难度低、质量好，防水效果容易保证优点；但控制不当易引起周围土体变形和地表沉降，对于大型工程需设置大量的混凝土支撑系统，临时工程多、拆除量大，且如需进行支撑倒换时，显著增加施工工期与临时工程数量。盖挖逆作法施工能有效控制周围土体的变形和地表沉降，对周边环境进行有效保护，提高施工的安全性，能实现永久结构与临时结构有机结合，一般不设内部支撑或锚锭，节约临时工程的费用；但混凝土内衬墙的水平施工缝处理较为困难，防水效果较难保证；出土进料不便，施工难度大，费用高。
【发明内容】
[0004]针对上述现有技术中存在的问题，本发明结合明挖顺作法与盖挖逆作法的特点，提供了一种在整体明挖顺作工程中引入盖挖逆作元素的地下工程的施工方法。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:
本发明的整体明挖节点逆作的地下工程施工方法，包括如下步骤:
一、按明挖法开挖土方，施做基坑围护结构、临时立柱桩及临时立柱，施做降水井，降水至开挖面以下0.5m ；
二、基坑开挖至第一道支撑下，架设第一道支撑，在第一道支撑的两端与围护结构结合处按逆作方式施做冠梁节点结构；
三、逐步向下开挖，依次架设2N道支撑；遇奇数道支撑时，在奇数道支撑的两端与围护结构结合处按逆作方式施做腰梁节点结构；
四、开挖至坑底，依次施做混凝土垫层、底板防水层及底板结构；
五、拆除最下方的第2N道支撑，向上施做侧墙防水、侧墙及主体结构至第2N-1道支撑
下；
六、保留第2N-1道支撑，继续向上施做侧墙及第负N层的顶板结构至第2N-2道支撑
下； 七、拆除第2N-2道支撑，继续向上施做侧墙防水、侧墙及主体结构至第2N-3道支撑；
八、重复第六步和第七步的操作，遇奇数道支撑保留，遇偶数道支撑拆除，直至第一道支撑，保留第一道支撑，继续向上施做侧墙防水、侧墙及主体结构至零层板；
九、待混凝土达到设计强度后，拆除奇数道支撑及临时立柱，封闭降水井点；继续施做地上部分结构。
[0006]其中，第二步骤中在第一道支撑的两端与围护结构结合处按逆作方式施做冠梁节点结构的具体方法为:
开挖土方到冠梁下方时，在围护结构的地下连续墙与冠梁连接处布设遇水膨胀止水胶或止水条，施工钢筋混凝土冠梁及钢筋混凝土支撑，并在冠梁中预埋波纹管排气孔及与内衬墙配筋相适应的带钢筋连接器的预埋钢筋；
将冠梁的梁下内衬墙钢筋与冠梁中预埋钢筋可靠连接，并在冠梁下布设遇水膨胀止水胶或止水条及全断面出浆注浆管；
浇注梁下内衬墙混凝土并振捣至冠梁中波纹管排气孔返浆并在混凝土初凝前从波纹管排气孔回注浆；
在冠梁上布设遇水膨胀止水胶或止水条及全断面出浆注浆管，将梁上内衬墙的钢筋与冠梁中预埋钢筋可靠连接；
浇注冠梁梁上内衬墙混凝土。
[0007]第三步骤中在奇数道支撑的两端与围护结构结合处按逆作方式施做腰梁节点结构的具体方法为:
开挖土方到腰梁下方时，在围护结构的地下连续墙与腰梁连接处布设遇水膨胀止水胶或止水条，施工钢筋混凝土腰梁及钢筋混凝土支撑，并在腰梁中预埋波纹管排气孔及与内衬墙配筋相适应的带钢筋连接器的预埋钢筋；
将腰梁的梁下内衬墙钢筋与腰梁中预埋钢筋可靠连接，并在腰梁下布设遇水膨胀止水胶或止水条及全断面出浆注浆管；
浇注梁下内衬墙混凝土并振捣至腰梁中波纹管排气孔返浆并在混凝土初凝前从波纹管排气孔回注浆；
在腰梁上布设遇水膨胀止水胶或止水条及全断面出浆注浆管，将梁上内衬墙的钢筋与冠梁中预埋钢筋可靠连接；
浇注腰梁梁上内衬墙混凝土。
[0008]本发明的优点和有益效果是:
本发明结合明挖顺作法与盖挖逆作法的特点，一方面，提供了一种在整体明挖顺作工程中引入局部逆作元素的地下工程的施工方法。该方法具有明挖顺作法的施工方便快速、难度低、质量好的特点，同时具有逆作法的安全性，并减少大量临时支撑施做与拆除，节约投资，体现了节能、环保、绿色建筑的原则。另一方面，提出了可靠的逆作节点方案和技术措施，确保节点部位结构与防水质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1至图9是本发明的整体明挖节点逆作的工法示意图；
图10是本发明的冠梁节点逆作结构构造示意图； 图11是本发明的腰梁节点逆作结构构造示意图。
[0010]图中主要部件符号说明:
1:地下连续墙2:钢筋混凝土冠梁 3:梁下内衬墙 4:梁上内衬墙
5:波纹管排气孔6:遇水膨胀止水胶
7:全断面出浆注浆管 8:钢筋连接器 9:围护结构10:降水井
I1:临时立柱12:基坑支撑
13:腰梁节点结构 14:冠梁节点结构 15:主体结构16:钢筋混凝土腰梁。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。
[0012]图1至图9是本发明的整体明挖节点逆作的工法示意图。以施工地下二层结构、基坑设置四道支撑为例进行说明，其余地下工程与本工法说明类同。如图1至图9所示，本发明的整体明挖节点逆作的地下工程施工方法，包括如下步骤:
一、按明挖法施工体系，施做基坑围护结构、临时立柱桩及临时立柱，施做降水井，降水至开挖面以下0.5m;基坑围护结构包括地下连续墙1、冠梁和腰梁的梁下内衬墙3及梁上内衬墙4等构件。
[0013]二、基坑开挖至第一道支撑下，架设第一道支撑，在第一道支撑的两端与围护结构结合处按逆作方式施做冠梁节点结构与防水结合措施；
三、逐步向下开挖，依次架设第二、三、四道支撑；遇奇数道支撑时，在奇数道支撑的两端与围护结构结合处按逆作方式施做腰梁节点结构与防水结合措施；
四、开挖至坑底，依次施做混凝土垫层、底板防水层及底板结构；
五、结构底板达到设计强度后，拆除最下方的第四道支撑，向上施做侧墙防水、结构侧墙及主体结构至第三道支撑下；
六、保留第三道支撑，结构侧墙通过与腰梁节点结构衔接，穿越第三道支撑，继续向上施做侧墙及负二层的顶板结构至第二道支撑下，实现地下二层结构封闭；
七、待地下二层结构顶板达到强度后，拆除第二道支撑，继续向上施做侧墙防水、侧墙及主体结构至第一道支撑；
八、保留第一道支撑，地下一层结构侧墙与地下一层的冠梁节点结构结合，穿越第一道支撑，继续向上施做侧墙防水、侧墙及主体结构至零层板，实现地下一层结构封闭；
九、待混凝土达到设计强度后，拆除第一、第三道支撑及临时立柱，封闭降水井点，完成全部地下工程。然后继续施做地上部分结构，直至完成整个工程。
[0014]图10是本发明的冠梁节点逆作结构构造示意图。如10所示，冠梁节点结构包括围护结构的地下连续墙1、钢筋混凝土冠梁2、梁下内衬墙3及梁上内衬墙4。钢筋混凝土冠梁2中埋设有波纹管排气孔5和预埋钢筋连接器8，冠梁的上下表面设置有遇水膨胀止水胶6或止水条，并连接有全断面出浆注浆管7。
[0015]该冠梁节点结构的具体施做方法为: 开挖土方到冠梁下方时，在围护结构的地下连续墙与冠梁连接处布设遇水膨胀止水胶或止水条，施工钢筋混凝土冠梁及钢筋混凝土支撑，冠梁满足永久结构的耐久性要求，并在冠梁中预埋波纹管排气孔及与内衬墙配筋相适应的带钢筋连接器的预埋钢筋；
将冠梁的梁下内衬墙钢筋与冠梁中预埋钢筋可靠连接，并在冠梁下布设遇水膨胀止水胶或止水条及全断面出浆注浆管；
浇注梁下内衬墙混凝土并振捣至冠梁中波纹管排气孔返浆并在混凝土初凝前从波纹管排气孔回注浆；
在冠梁上布设遇水膨胀止水胶或止水条及全断面出浆注浆管，将梁上内衬墙的钢筋与冠梁中预埋钢筋可靠连接；
浇注冠梁梁上内衬墙混凝土。
[0016]待地下主体工程完成后拆除与冠梁连接的钢筋混凝土支撑，拆除时注意对主体结构的保护。地下水位恢复后根据节点处的渗漏情况实施起用全断面出浆注浆管注浆堵漏。
[0017]图11是本发明的腰梁节点逆作结构构造示意图。如图11所示，腰梁节点结构包括围护结构的地下连续墙1、钢筋混凝土腰梁16、梁下内衬墙3及梁上内衬墙4。钢筋混凝土腰梁16中埋设有波纹管排气孔5和预埋钢筋连接器8，腰梁的上下表面设置有遇水膨胀止水胶6或止水条，并连接有全断面出浆注浆管7。
[0018]腰梁节点结构的具体施做方法为:
开挖土方到腰梁下方时，在围护结构的地下连续墙与腰梁连接处布设遇水膨胀止水胶或止水条，施工钢筋混凝土腰梁及钢筋混凝土支撑，腰梁满足永久结构的耐久性要求，并在腰梁中预埋波纹管排气孔及与内衬墙配筋相适应的带钢筋连接器的预埋钢筋；
将腰梁的梁下内衬墙钢筋与腰梁中预埋钢筋可靠连接，并在腰梁下布设遇水膨胀止水胶或止水条及全断面出浆注浆管；
浇注梁下内衬墙混凝土并振捣至腰梁中波纹管排气孔返浆并在混凝土初凝前从波纹管排气孔回注浆；
在腰梁上布设遇水膨胀止水胶或止水条及全断面出浆注浆管，将梁上内衬墙的钢筋与冠梁中预埋钢筋可靠连接；
浇注腰梁梁上内衬墙混凝土。
[0019]待地下主体工程完成后拆除与腰梁连接的钢筋混凝土支撑，拆除时注意对主体结构的保护。地下水位恢复后根据节点处的渗漏情况实施起用全断面出浆注浆管注浆堵漏。
[0020]本发明的冠梁和腰梁节点逆作结构通过将地下连续墙1、钢筋混凝土冠梁2等基坑围护结构的构件与梁下内衬墙3和梁上内衬墙4的有效结合，避免了支撑倒换、有效保护了周边环境、加快了施工进度。通过冠梁和腰梁中埋设的带钢筋连接器的预埋钢筋实现梁下内衬墙3钢筋与梁上内衬墙4钢筋的可靠连接；通过冠梁和腰梁中埋设的直径50mm间距300mm的波纹管排气孔5实现冠梁或腰梁混凝土与梁下内衬墙3混凝土间的有效结合；通过冠梁和腰梁上下表面布设遇水膨胀止水胶6与全断面出浆管7加强新旧混凝土间的防水效果。
[0021]本发明的整体明挖节点逆作的地下工程施工方法，采用永临结合的设计理念，在整体明挖工法中引入逆作施工的元素，找到了一加快施工进度、有效保护周边环境的地下工程施工方法；通过埋设波纹管排气孔、布设遇水膨胀止水胶及全断面出浆注浆管等措施，确保了逆作节点的质量。该工法具有如下有益效果:
(1)提高施工效率:大型地下工程实施过程中采用了明挖法为主要特征的地下工程土方开挖与结构回筑的施工体系，开敞的施工空间，方便出土进料，提升了施工效率，确保工期；
(2)保证主体结构工程质量:相对逆作法，可以有很好的钢筋绑扎与混凝土浇筑与养护条件，确保主体结构工程质量；
(3)节约投资:合理利用结构体系与支撑体系的结合效果，相比纯粹明挖法，节约了大量支撑体系的设置与拆除，节约投资，提升效率；
(4)有效控制基坑位移:具有逆作法的有效控制基坑安全的优势，与明挖法相比，又能避免支撑倒替带来的基坑位移，对深大基坑风险控制十分有效；
(5)逆作节点措施有效控制结构与防水质量:节点部位通过对结构与防水两方面的措施，保证体系关键部位的工程质量。
【权利要求】
1.一种整体明挖节点逆作的地下工程施工方法，其特征在于，该方法包括如下步骤: 一、按明挖法开挖土方，施做基坑围护结构、临时立柱桩及临时立柱，施做降水井； 二、基坑开挖至第一道支撑下，架设第一道支撑，在第一道支撑的两端与围护结构结合处按逆作方式施做冠梁节点结构； 三、逐步向下开挖，依次架设2N道支撑；遇奇数道支撑时，在奇数道支撑的两端与围护结构结合处按逆作方式施做腰梁节点结构； 四、开挖至坑底，依次施做混凝土垫层、底板防水层及底板结构； 五、拆除最下方的第2N道支撑，向上施做侧墙防水、侧墙及主体结构至第2N-1道支撑下； 六、保留第2N-1道支撑，继续向上施做侧墙及第负N层的顶板结构至第2N-2道支撑下； 七、拆除第2N-2道支撑，继续向上施做侧墙防水、侧墙及主体结构至第2N-3道支撑； 八、重复第六步和第七步的操作，遇奇数道支撑保留，遇偶数道支撑拆除，直至第一道支撑，保留第一道支撑，继续向上施做侧墙防水、侧墙及主体结构至零层板； 九、待混凝土达到设计强度后，拆除奇数道支撑及临时立柱，封闭降水井点；继续施做地上部分结构。
2.根据权利要求1所述的整体明挖节点逆作的地下工程施工方法，其特征在于，第二步骤中在第一道支撑的两端与围护结构结合处按逆作方式施做冠梁节点结构的具体方法为: 开挖土方到冠梁下方时，在围护结构的地下连续墙与冠梁连接处布设遇水膨胀止水胶或止水条，施工钢筋混凝土冠梁及钢筋混凝土支撑，并在冠梁中预埋波纹管排气孔及与内衬墙配筋相适应的带钢筋连接器的预埋钢筋； 将冠梁的梁下内衬墙钢筋与冠梁中预埋钢筋可靠连接，并在冠梁下布设遇水膨胀止水胶或止水条及全断面出浆注浆管； 浇注梁下内衬墙混凝土并振捣至冠梁中波纹管排气孔返浆并在混凝土初凝前从波纹管排气孔回注浆； 在冠梁上布设遇水膨胀止水胶或止水条及全断面出浆注浆管，将梁上内衬墙的钢筋与冠梁中预埋钢筋可靠连接； 浇注冠梁梁上内衬墙混凝土。
3.根据权利要求1所述的整体明挖节点逆作的地下工程施工方法，其特征在于，第三步骤中在奇数道支撑的两端与围护结构结合处按逆作方式施做腰梁节点结构的具体方法为: 开挖土方到腰梁下方时，在围护结构的地下连续墙与腰梁连接处布设遇水膨胀止水胶或止水条，施工钢筋混凝土腰梁及钢筋混凝土支撑，并在腰梁中预埋波纹管排气孔及与内衬墙配筋相适应的带钢筋连接器的预埋钢筋； 将腰梁的梁下内衬墙钢筋与腰梁中预埋钢筋可靠连接，并在腰梁下布设遇水膨胀止水胶或止水条及全断面出浆注浆管； 浇注梁下内衬墙混凝土并振捣至腰梁中波纹管排气孔返浆并在混凝土初凝前从波纹管排气孔回注浆；在腰梁上布设遇水膨胀止水胶或止水条及全断面出浆注浆管，将梁上内衬墙的钢筋与冠梁中预埋钢筋可靠连接； 浇注腰梁梁上内 衬墙混凝土。
【文档编号】E02D29/05GK103981898SQ201410197317
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月12日 优先权日:2014年5月12日
【发明者】徐向辉, 孙俊岭, 张建新, 张万忠, 张晓磊, 白光忠, 薛清鹏, 刘宏宇 申请人:铁道第三勘察设计院集团有限公司