逆作法中地下结构的降板施工方法与流程

本发明涉及一种逆作法中地下结构的降板施工方法，属于建筑施工技术领域。

背景技术：

目前，地下结构多采用逆作法施工，即自上而下的顺序逐层施工地下结构，而且，地下结构的楼板及梁均采用现浇的施工方式，该施工方法存在如下缺陷：

1、由于施工场地内部本身较为封闭狭小，现浇结构施工面临模板支架搭设不便，模板支设困难等难题，施工质量难以保障；而且，狭小空间内机械设备尾气排放集中，有毒气体消散速度慢，直接威胁施工人员的安全；

2、现浇结构搭设模板支架需要消耗大量的钢材、木材，除b0板外，地下各层梁板结构施工所需的模板、钢筋、脚手架等均需由预留的狭小取土口运输，工作效率低下，而且，材料在运输过程中也不可避免会产生破损消耗；

3、地下结构混凝土浇筑完成后，需养护一段时间后才能形成强度，由于逆作法中地下梁板结构在作为永久结构梁板的同时也兼做临时水平支撑，所以每层楼板施工完成后需等待养护至设计强度后，才能进行下一步施工，混凝土养护时间占用大量工期，降低了施工效率。

技术实现要素：

本发明提供的一种逆作法中地下结构的降板施工方法，每层的水平梁采用预制并形成整体结构，先依次降梁，完成预制梁板的施工，在预制梁板下放过程中，通过设置于上下相邻的预制梁板上的多对激光测距仪和标靶，监测预制梁板是否倾斜，通过控制终端控制吊机的伺服机构，调整吊机的下降速率，从而保证预制梁板平稳下降。采用该施工方法，将逆作降板法施工技术与预制装配式施工技术相结合，施工简便且更加高效、稳定、安全，保障了施工质量。

为解决以上技术问题，本发明包括如下技术方案：

一种逆作法中地下结构的施工方法，地下结构共n层，该施工方法包括：

s1.在地面以下开挖导槽，在所述导槽内放置预制的地下连续墙，形成施工区域的围护结构；每个所述地下连续墙内侧沿其高度方向设有若干凹槽，在地下结构施工区域内打入多根立柱桩；

s2.在立柱桩上安放吊机架，在吊机架上设置若干吊机，每两个吊机为一组，吊机的位置与地下结构预制梁板的位置相对应；

s3.在所述地下结构施工区域内开挖土层至地下一层底部标高处，在地下一层的凹槽内安装临时支撑牛腿，将n个叠合放置的预制梁板通过吊机搁置于所述临时支撑牛腿上，n个叠合放置的所述预制梁板由上至下依次为第一层预制梁板、第二层预制梁板、…、第n层预制梁板，且所述第一层预制梁板位于设计标高处，所述第一层预制梁板与地下连续墙、立柱桩之间的连接节点采用后浇混凝土连接，完成地下结构地下一层顶部预制梁板的施工；其中，上下相邻的两层预制梁板上分别对应设置有多对标靶和激光测距仪；

s4.在所述地下结构施工区域内开挖土层至地下二层标高，在地下二层的凹槽内安装临时支撑牛腿，将剩余的n-1个叠合放置的预制梁板通过吊机下降并搁置于临时支撑牛腿上，拆除第一层预制梁板下方的临时支撑牛腿，所述第二层预制梁板与地下连续墙、立柱桩之间的连接节点采用后浇混凝土连接，完成地下结构地下二层顶部预制梁板的施工；其中，采用吊机将预制梁板下降过程中，开启地下二层预制梁板上的激光测距仪，始终保持激光测距仪的激光照射在地下一层预制梁板下表面对应的标靶上，控制吊机的下降速度使每个激光测距仪的读数趋向一致；

s5.重复步骤s4完成地下结构地下三至五层顶部预制梁板的施工，然后拆除吊机和吊机架，浇筑地下结构的大底板。

进一步，地下结构第i层顶部预制梁板下方的临时支撑牛腿的顶部标高为hli，其中，

hli＝hyi-b·(n+1-i)；其中，i＝1，2，…，n；

hyi，为第i层预制梁板顶部的标高；

b为预制梁板的高度。

进一步，所述预制梁板包括若干环梁、水平横梁和楼层板，所述环梁与立柱桩相对应，环梁分别套在对应的立柱桩上，通过后浇段与立柱桩固定连接；水平横梁，预制梁板水平横梁用于连接相邻环梁以及外围环梁与地下连续墙，楼层板与水平横梁固定连接。

进一步，环梁内侧沿径向设有插筋，立柱桩与环梁的连接节点处设置有抗剪栓钉，环梁与立柱桩之间通过超高性能混凝土浇筑。

进一步所述水平横梁上两侧设置有水平方向的锚固钢筋，伸入楼层板中。

进一步，所述立柱桩为9个，呈3排3列规则排布，每个预制梁板包括9个环梁和24根水平横梁，每个环梁均连接有4个水平横梁，外围的12个水平横梁与地下连续墙固定连接。

进一步，每个所述地下连续墙内侧沿其高度方向设有相对应的n-1个凹槽，地下一层至地下n-1层的预制梁板与地下连续墙的连接节点下方各设置一个凹槽。

进一步，吊机架包括竖向支杆和横向支杆，每个立柱桩上设置一个竖向支杆，横向支杆水平设置且两端分别固定在竖向支杆上。

进一步，所述吊机为电动葫芦。

进一步，步骤s4中，“控制吊机的下降速度使每个激光测距仪的读数趋向一致”，包括如下步骤：

激光测距仪将测量的数据传递至控制终端；

控制终端中预设有偏差允许值，控制终端计算激光测距仪的均值并一一判定激光测距仪读数与均值相比是否超出偏差允许值，当激光测距仪的读数超出偏差允许值时，控制终端自动控制吊机的伺服机构，调整吊机的下降速度，直至该激光测距仪的读数符合偏差允许值。

本发明提供的逆作法中地下结构的施工方法，首先，一次性预制地下结构的所有层的预制梁板，每一层的预制梁板包括连为一体的若干环梁和水平横梁，所有的预制梁板均由吊机叠放在一起；当施工至地下结构的某一层顶部预制梁板时，将预制梁板下放，使预制梁板搁置在临时支撑牛腿上，直接将最上层的预制梁板与立柱桩、地下连接墙进行浇筑固定即可；待下一层地下土体开挖完成后，对剩余的预制梁板进行降梁操作，从而依次完成所有地下结构的预制梁板施工。相比原有逐层现浇的逆作法而言，本发明采用地下结构的各层预制梁板整体预制、整体吊装、依次降梁的施工方法，节省了现浇结构养护时间，大幅提高了施工效率，同时，由于省去了模板支设的工作，避免了安全隐患，并节省了大量钢材、木材等资源；而且，在上下相邻的预制梁板上设置若干对激光测距仪和标靶，通过激光测距仪的读数可以判定下一层的预制梁板是否平稳下降，出现倾斜时可以及时加以调整，从而提高预制梁板施工的安全性。因此，本发明通过将逆作降梁法施工技术及预制装配式施工技术相结合，施工简便且更加高效、稳定、安全，保障了施工质量，从而形成一套能够方便、快速、安全且高质量地进行逆作法施工的工业化建筑施工体系。

附图说明

图1为导槽和地下连续墙施工示意图；

图2为立柱桩施工示意图；

图3为吊机架安装及地下一层顶部预制梁板施工示意图；

图4为预制梁板仰视图；

图5为预制梁板俯视图；

图6为预制梁板与立柱桩的连接节点的局部放大图；

图7-图10分别为地下二层至地下五层顶部预制梁板施工示意图。

图中标号如下：

10-地下连续墙；11-第一凹槽；12-第二凹槽；13-第三凹槽；14-第四凹槽；15-临时支撑牛腿；

20-立柱桩；21-抗剪栓钉；

30-吊机架；31-横向支杆；32-竖向支杆；33-吊机；

40-预制梁板；41-环梁；42-水平横梁；43-插筋；44-楼层板；45-激光测距仪；46-标靶；

50-大底板；

60-上部结构。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提供的一种逆作法中地下结构的施工方法作进一步详细说明。结合下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

结合图1至图10所示，对本实施例提供的一种逆作法中地下结构的降板施工方法作进一步介绍。其中，地下结构共5层，由上至下分别标记为地下一层，地下二层，…，地下五层。该施工方法包括：

s1.如图1和图2所示，在地面以下开挖导槽，在所述导槽内放置预制的地下连续墙10，形成施工区域的围护结构；每个所述地下连续墙10内侧沿其高度方向设有若干凹槽，在所述地下结构施工区域内打入多根立柱桩20。作为举例，地下一层至地下4层的预制梁板40与地下连续墙10的连接节点下方各设置一个凹槽，由上至下依次为第一凹槽11、第二凹槽12、第三凹槽13、第四凹槽14，也就是第五层的预制梁板40与地下连续墙10的连接节点下方不设置凹槽。如图4所示，本实施例中，地下连续墙10为矩形结构，在施工区域内共打入三排三列共9个立柱桩20。

s2.如图3所示，在立柱桩20上安放吊机架30，在吊机架30上设置若干吊机33，每两个吊机33为一组，吊机33的位置与地下结构预制梁板40的位置相对应。吊机架30包括竖向支杆32和横向支杆31，每个立柱桩20上设置一个竖向支杆32，地上连续墙上也相应设置有竖向支杆32，横向支杆31水平设置且两端分别固定在竖向支杆32上。作为举例，吊机33可以为电动葫芦或手动葫芦，用于吊装地下结构的预制梁板40。结合图4所示，在9个立柱桩上各设置一个竖向支杆32，在地下连续墙10的每一边上对应设置有3个竖向支杆32，共设置21个竖向支杆，横向支杆31将所有的竖向支杆连接成一个整体，每一个竖向支杆31上均设置2个吊机。

s3.如图3所示，在所述地下结构施工区域内开挖土层至地下一层标高，在每个所述地下连续墙10的第一凹槽11上安装临时支撑牛腿15，将5个叠合放置的预制梁板40通过吊机33搁置于所述临时支撑牛腿15上，5个叠合放置的所述预制梁板40由上至下依次为第一层预制梁板40、第二层预制梁板40、…、第五层预制梁板40，预制梁板包括一体结构的环梁41、水平横梁42和楼层板43，环梁与立柱桩相对应，水平横梁用于连接相邻环梁以及外围环梁与地下连续墙，楼层板与水平横梁固定连接。结合图4至图6所示，每个预制梁板40均包括9个环梁41和24根水平横梁42，每个环梁41上分别连接有4个水平横梁42，相邻的环梁41之间设置一个水平横梁42，外围的环梁41通过向外延伸的水平横梁42与地下连续墙10固定连接，环梁41分别套在对应的立柱桩20上，所述第一层预制梁板40与地下连续墙10、立柱桩20之间的连接节点采用后浇混凝土连接，完成地下结构地下一层顶部预制梁板40的施工。其中，后浇筑混凝土采用超高性能混凝土(简称uhpc)浇筑，具有强度高、强度上升快、粘结性强等优点。结合图4和图5所示，上下相邻的两层预制梁板40上分别对应设置有多对激光测距仪45和标靶46，也就是说，第一层预制梁板下表面上、第二层预制梁板上表面上对应设置有多对标靶和激光测距仪，第二层预制梁板下表面上、第三层预制梁板上表面上对应设置有多对标靶和激光测距仪，其余各层预制梁板亦如此。

s4.如图7所示，在所述地下结构施工区域内开挖土层至地下二层标高，在每个所述地下连续墙10的第二凹槽12上安装临时支撑牛腿15，将剩余的4个叠合放置的预制梁板40通过吊机33下降并搁置于地下二层的临时支撑牛腿15上，拆除第一凹槽11处的临时支撑牛腿15，所述第二层预制梁板40与地下连续墙10、立柱桩20之间的连接节点采用后浇混凝土连接，完成地下结构地下二层顶部预制梁板的施工；其中，采用吊机将预制梁板下降过程中，开启地下二层预制梁板上的激光测距仪，始终保持激光测距仪的激光照射在地下一层预制梁板下表面对应的标靶上，控制吊机的下降速度使每个激光测距仪的读数趋向一致。

因预制梁板尺寸较大，且包括多个套在立柱桩上的环梁和多个与地下连续墙连接的水平横梁，如果吊机的下降速度有大有小，环梁与立柱桩之间、水平横梁与地下连续墙之间将会碰撞，倾斜的预制梁板也将增大某些吊机的拉力，产生安全隐患。因此，要保证所有的吊机的下降速率，使预制梁板平稳下降，作为举例，激光测距仪的测量数据实时传递至控制终端，当某一激光测距仪的测量数值较大或较小时，通过控制终端调整该吊机的伺服机构，调整该吊机的下降速度，从而使所有的激光测距仪的读数趋于一致，使预制梁板平稳下降。进一步，控制终端中还可以用以计算激光测距仪的均值，当某一激光测距仪的读数超出偏差允许值时，控制终端自动控制吊机的伺服机构，调整吊机的下降速度，直至该激光测距仪的读数符合偏差允许值。

s5.如图8至图10所示，重复步骤s4完成地下结构地下三至五层顶部预制梁板40的施工，然后拆除吊机33和吊机架30，浇筑地下结构的大底板50。

本发明提供的逆作法中地下结构的施工方法，首先，一次性预制地下结构的所有层的预制梁板40，每一层的预制梁板40包括连为一体的若干环梁41、水平横梁42和楼层板43，所有的预制梁板40均由吊机33叠放在一起；当施工至地下结构的某一层顶部预制梁板40时，将预制梁板40下放，使预制梁板40搁置在临时支撑牛腿15上，直接将最上层的预制梁板40与立柱桩20、地下连接墙进行浇筑固定即可；待下一层地下土体开挖完成后，对剩余的预制梁板40进行降梁操作，从而依次完成所有地下结构的预制梁板40施工。相比原有逐层现浇的逆作法而言，本发明采用地下结构的各层预制梁板40整体预制、整体吊装、依次降梁的施工方法，节省了现浇结构养护时间，大幅提高了施工效率，同时，由于省去了模板支设的工作，避免了安全隐患，并节省了大量钢材、木材等资源；而且，在上下相邻的预制梁板上设置若干对激光测距仪和标靶，通过激光测距仪的读数可以判定下一层的预制梁板是否平稳下降，出现倾斜时可以及时加以调整，从而提高预制梁板施工的安全性。因此，本发明通过将逆作降梁法施工技术及预制装配式施工技术相结合，施工简便且更加高效、稳定、安全，保障了施工质量，从而形成一套能够方便、快速、安全且高质量地进行逆作法施工的工业化建筑施工体系。

进一步，位于地下结构第i层的临时支撑牛腿15的顶部标高为hli，其中，hli＝hyi-b·(n+1-i)；其中，i＝1，2，…，n；hyi，为第i层预制梁板40顶部的标高；b为预制梁板40的高度。也就是说第一层预制梁板40顶部的标高与临时支撑牛腿15的顶部标高之间的距离等于5个预制梁板40的高度，此时正好使第一层预制梁板40位于设计标高处，同理，其它各层的临时支撑牛腿15上搁置的多个预制梁板40，最上层的预制梁板40始终位于该层的设计标高处，可以实现预制梁板40的快速安装，提高施工效率。当然，若凹槽的数量为n-1个时，取值i＝1，2，…，n-1。

进一步，结合图6所示，环梁41内侧沿径向设有插筋43，立柱桩20与环梁41的连接节点处设置有抗剪栓钉21，环梁41与立柱桩20之间通过超高性能混凝土浇筑。通过设置插筋43和抗剪栓钉21可以提高环梁41与立柱桩20之间的连接效果。进一步，所述水平横梁上两侧设置有水平方向的锚固钢筋，伸入楼层板中，提高水平横梁与楼层板的整体性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。