基坑围护结构与地下室外墙共享的PC板梁及其安装方法与流程

基坑围护结构与地下室外墙共享的pc板梁及其安装方法
技术领域
1.本发明涉及土木工程技术领域，具体来说是一种装配式深基坑围护墙与地下室外墙的二墙合一结构。


背景技术：

2.基坑工程中的地下连续墙围护结构，目前使用的现浇钢筋混凝土结构，先用成槽机切割成矩形槽，并用泥浆护壁，然后槽内插入钢筋笼再现浇混凝土，每幅墙之间利用型钢接头，使每一幅地下墙之间相互连接，形成连续结构，具有止水和挡土双重作用。这种常规的地下连续墙施工方法，施工中有大量的成槽过程造浆和护壁泥浆排放，对周边环境产生较严重的不利影响，水下现浇混凝土结构的质量也一直难以保证，墙身会出现夹泥、裂缝及酥松与空洞等问题。此外，成形的地下连续墙外型随槽壁的稳定性决定，当在软弱不稳定的地层中成槽时，开挖后外露的墙体会出形凹凸不平的缺陷，从而导致无法用作地下结构的外墙。
3.采用pc板梁装配成地下连续墙结构是工程界一直探索的方法，当前偿试使用的pc板梁主要为单节混凝土板桩，相邻板梁之间没有相互连接，使得相邻板桩之间的间隙大小无法控制，间隙之间只能用注浆体充填，存在着漏水及变形较大的安全隐患。由于单节的板桩较长，重量过大，给运输和吊装带来很多困难。
4.由于现行使用板桩来装配地下连续墙体的平整度和相互之间的间隙无法控制，存在着漏水和变形的隐患，导致这样的地下连续墙无法作为地下室的外墙使用。为了确保地下结构的安全，仍然需重新设置地下结构外墙，并在地下结构外墙与基坑围护墙之间留置肥槽，给地下结构外墙施工留置施工空间，这样将占用较多的土地面积。
5.随着地下空间开发面积大、开挖深，现行的预制板桩装配成的基坑围护结构已不能满足工程的需要。
6.因此，工程界亟需寻找一种截面合理的预制围护板梁，在尺寸上按标准化设计，既能克服传统围护板桩和现浇地下连续墙存在的缺陷，实现基坑围护结构与地下室外墙的二合一，提高土地的利用率，这样才能降低工程造价，加快施工速度，保护周边的环境，实现文明施工。


技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题在于，克服现有预制地下墙结构受力不合理、施工周期长、造价高、施工及运输和吊装的困难等不足，提供一种新型的pc 板梁围护结构及其施工方法。
8.为达到上述目的，本专利采用的技术方案是：
9.所述的基坑围护结构与地下室外墙共享的pc板梁是一种预制的预应力空腹混凝土板梁；pc板梁的断面形状分为单孔矩形和双孔矩形；互锁装置是由分布在pc板梁相邻两侧的开口环和轴等组成；pc板梁的长度设计为模数化的标准构件；pc板梁的长度尺寸设计
模数为15m，10m,5m,2m,1m，0.5m；宽度设计模数为4m,3.5m,3m,2.5m,2m，1.5m，1m，0.5m；厚度设计模数为 1m，0.9m,0.85m,0.8m，0.75m,0.7m,0.65m,0.6m,0.55m,0.5m，0.45m,0.4m。
10.所述的pc板梁为预应力高强钢筋混凝土构件，受力主筋为高强钢筋，混凝土强度等级大于c40；内孔为倒角的矩形或圆形；pc板梁上下端面有预埋有机械式接头连接部件；pc板梁位于基坑内侧面上按基坑水平支撑的标高位置及与地下结构连接位置预埋有连接螺母。
11.所述的互锁装置分布在相邻pc板梁侧边，成对布置；数量为一对或两对，使相邻pc板梁咬合在一起，形成连续结构。互锁装置布置在pc板梁两侧的中间部位，或布置在两侧的前后部位。
12.所述的流态固化土体是在基坑围护结构位置的地基土经旋喷、搅拌或钻孔置换掺入固化剂混合形成的固化土体；固化剂为水泥或土体硬化剂。
13.所述的相邻pc板梁的水平连接缝，能布置在同一个水平标高上；也能布置在不同的水平标高上，使水平连接缝相互错开。
14.所述的pc板梁沿长度方向接长采用每根受力主筋的等强机械连接接头，混凝土接触面采用流态树脂粘合剂粘结；
15.所述的pc板梁与冠梁的连接是通过构件端部的螺母拧进锚固钢筋与冠梁内钢筋绑扎并现浇混凝土连接；
16.所述的pc板梁侧向与支撑的腰梁及地下结构之间连接采用预埋螺母拧入锚固钢筋的方法。
17.所述的pc板梁的水平连接缝张口位置上采用钢板覆盖，用锚固螺栓将钢板与上下节pc板梁固定在一起，以增强接头的抗弯和抗剪强度。
18.所述的pc板梁相邻侧上预埋有注浆管，在地下结构施工完成后可以打开注浆管进行封水注浆处理。
19.所述的基坑围护结构与地下室外墙共享的pc板梁的安装方法，具体步骤如下：
20.第一步，在围护桩位上采用旋喷、搅拌、双轮铣削搅拌、trd切槽搅拌方法或钻孔法施工，形成流态固化土体；
21.第二步，安装pc板梁植入的导向架，用于pc板梁的施工导向和临时固定；
22.第三步，在流态固化土体初凝前植入pc板梁，现场接长pc板梁达到设计长度；相邻两根pc板梁之间采用互锁装置相互咬合在一起，形成连续墙式围护结构
23.第四步，pc板梁顶上施工现浇混凝土冠梁，是先在pc板梁端部的预埋螺母中拧入锚固钢筋，与冠梁的钢筋筋相互绑扎，安装上模板后浇筑混凝土形成冠梁，将pc板梁连接成整体。
24.第五步，pc板梁侧面与腰梁或地下结构连接，是通过在pc板梁侧面的预埋螺母中拧入锚固钢筋，与腰梁或地下结构顶底板钢筋连接绑扎，安装上模板后浇筑混凝土形成腰梁或地下结构，使pc板梁成为地下结构的一部分。
25.第六步，当地下结构完成后，将pc板梁的注浆孔打开注入水泥浆，使连接墙之间的缝隙给充填密实，提高防渗等级。
26.有益效果：本发明通过在地层中直接植入标准化的pc板梁，实现施工过程中装配化操作，形成地下连续墙结构，兼有挡土和止水功能，实现基坑围护结构与地下室外墙的共
享，扩大的城镇土地的利用率和地下空间的占有率，减少了基坑的挖土量和地下结构的施工成本。本发明现场施工可操作性强、构件装配化程度和效率高，能够保证装配结构的整体性和地下结构的施工质量，降低工程造价，工程实施效果良好。
附图说明
27.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
28.图1侧向带锁环的单孔pc板梁平面图；
29.图2侧向带锁轴的单孔pc板梁平面图；
30.图3侧向带二个锁环的单孔pc板梁平面图；
31.图4侧向带二个锁轴的单孔pc板梁平面图；
32.图5侧向带锁环的双孔pc板梁平面图；
33.图6侧向带锁轴的双孔pc板梁平面图；
34.图7侧向带二个锁环的双孔pc板梁平面图；
35.图8侧向带二个锁轴的双孔pc板梁平面图；
36.图9pc板梁长度接头连接示意图。
37.图10一个侧向互锁单孔pc板梁组成的地下连续墙平面图；
38.图11二个侧向互锁单孔pc板梁组成的地下连续墙平面图；
39.图12一个侧向互锁双孔pc板梁组成的地下连续墙平面图；
40.图13二个侧向互锁双孔pc板梁组成的地下连续墙平面图；
41.图14施工植入到矩形槽内的pc板梁装配连接成地连墙的平面图；
42.图15施工植入到搅拌桩孔内的pc板梁装配连接成地连墙的平面图；
43.图16pc板梁装配成地下连续墙的内侧立面图；
44.图17结构结构外侧加内衬墙与基坑围护结构共享pc板梁的示意图
45.图18结构结构与基坑围护结构直接共享pc板梁的示意图
46.图19施工植入到地层时的pc板梁吊装和装配示意图；
47.图中：1—单孔pc板梁，11—空腔，12—受力主筋，13—箍筋，14—注浆管，15—上节pc板梁，16—下节pc板梁，17—高强粘接剂，2—多孔pc板梁，3—侧向连接互锁装置，31—环形锁孔，32—环形锁栓，4—pc板梁竖向机械连接接头,41—机械连接接头的栓钉，42—机械连接接头的孔座，5—支撑连接的预埋螺母，51—冠梁，6—地下结构连接预埋连接件，61—地下结构，62—地下结构防水层，63—地下结构的内衬墙，71—下节板梁夹紧装置，72—上节板梁夹紧装置，73—伸缩千斤顶，74—吊臂，75—吊具，76—振动锤，8—矩形槽，82—固化土，81—地层，83—搅拌墙。
具体实施方式
48.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
49.pc板梁是一种标准件化的构件，其截面形式如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8所示。一个侧向带互锁装置3的单孔pc板梁1或双孔pc板梁2是由空腔11、受力主筋12、箍筋13、注浆管14、环形锁孔31及环形锁栓32所组成。
50.在pc板梁的侧面分布有单个环形锁孔31及环形锁栓32，如图1、2、3、 4所示。在pc板梁侧面分布有二个环形锁孔31及环形锁栓32；如图5、6、 7、8。图9所示为pc板梁长度接头连接示意图，从图中可以看出，标准化的 pc板梁的长度是按一定的模数设计的，实际使用需根据设计要求将上节板梁 15与下节板梁16通过机械式接头4连接后接长的，这个机械式接头4是通过机械连接接头的栓钉41插入到机械连接接头的孔座42中锁紧，连接接触的混凝土面上是用高强粘接剂17粘合在一起的。
51.图10所示为一个侧向互锁的单孔pc板梁1装配成的地下连续墙平面图，从图中可以看出，一块块单孔pc板梁1，通过侧向的一组连接互锁装置3装配连接成地下连续墙。
52.图11所示为二个侧向互锁的单孔pc板梁1装配成的地下连续墙平面图，从图中可以看出，一块块单孔pc板梁1，通过侧向的二组连接互锁装置3装配连接成地下连续墙。
53.图12所示为一个侧向互锁的双孔pc板梁2装配成的地下连续墙平面图，从图中可以看出，一块块双孔pc板梁2，通过侧向的一组连接互锁装置3装配连接成地下连续墙。
54.图13所示为二个侧向互锁的双孔pc板梁2装配成的地下连续墙平面图，从图中可以看出，一块块双孔pc板梁2，通过侧向的二组连接互锁装置3装配连接成地下连续墙。
55.实例一、在多轴搅拌轴内植入装配式地下连续墙的方法
56.为了将装配式的pc板梁1植入到地层81中形成地下连续墙，需要先在基坑围护结构的位置用多轴搅拌桩机施工形成连续的搅拌桩墙83，然后在这个搅拌桩墙83内植入pc板梁1，在pc板梁1的前后面和中腔11中均充满固化土82，使pc板梁1与地层81紧密结合在一起，装配成的地下连续墙如图14所示。
57.具体的吊装植入方法如图19所示，由起吊设备的吊臂74牵引吊具75并带有振动锤76，通过吊起上节板梁15与下节板梁16对接装配。在对接中需要使用板梁夹紧的装置，该装置是由下节板梁夹紧装置71和上节板梁夹紧装置72及伸缩千斤顶73组成。实现对板梁1的固定与定位。
58.实例二、在矩形切割搅拌槽内植入装配式地下连续墙的方法
59.采用trd或csm方法切割地层81并与土体固化剂或水泥混合搅拌形成矩形槽式的搅拌墙83。
60.在搅拌墙83内的固化土82初凝前，将板梁1或2插入进去，通过侧向互锁装置3将分离的板梁1或2紧密地装配在一起，形成地下连续墙如图16所示。每块板梁1或2的吊运、装配及植入方法如图19所示。
61.实例三、装配式地下连续墙与地下结构共享预制式pc板梁的方法
62.为了充分利用装配式地下连续墙的价值，需将用作基坑围护的pc板梁1 或2用作部分永久的地下结构61。
63.为了将pc板梁1与基坑支护结构(如水平支撑的围檩或锚杆支护的腰梁) 和地下结构61连接，在pc板梁1或2的内侧不同部位，需要预埋连接螺母5 和连接件6，如图16所示。
64.图18所示为一种装配式地下连续墙与地下结构共享的pc板梁剖面图。从图中可以看出，在板梁1上预埋的连接螺母5实现了基坑围护结构冠梁51 和腰梁的连接，建立了竖向围护结构与内支撑体系的连接。
65.当基坑开挖到底后回筑地下结构61时，位于板梁1内侧地下结构底板位置的连接件6能与地下结构61通过接驳钢筋建立了联系。
66.为了更好地防水，可以在pc板梁的内侧设置地下结构防水层62，同时浇筑一层较薄的地下结构内衬墙63。实现装配式地下连续墙与地下结构共享pc 板梁，即传统的二墙合一，如图17所示。
67.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。