专利名称：板式基础托换法的制作方法
技术领域：
本发明涉及土木工程中建筑物的地下托换方法。
背景技术：
基础的托换在地下空间开发中占有重要位置。上世纪60年代开始把地下托换术应用于建筑物地下空间的开发，一般是用托换梁和托换桩作为托换构件。作为施工期间临时性支撑，在建筑物下方都要施工桩基础，托换梁的载荷要传递到桩基础(即托换桩)，以保证建筑物的安全。该方法可靠、沉降量小，不仅可以应用到地下空间的开发，还可以用于地基加固和纠偏。
建筑物是通过基础将荷载传递到地基上。地基的材料强度一般要比建筑物构件的材料强度低，所以竖向构件要通过加大了接触面的基础把荷载传给地基。若要增设地下空间，就需要将竖向传力构件(墙、柱)接长，此时需要通过“托换构件”，将荷载传至周围地基。此处的“托换构件”和上部结构的托换有明显的不同与地基要有足够大的接触面，才能保证地基承载力和控制沉降量；同时，要有足够的工作面保证土方开挖和混凝土浇注的顺利进行。传统地下托换技术，都是额外施工托换桩，作为“托换构件”，大大增加了工程成本。传统“逆作法”也存在类似的问题，需要额外施工灌注桩和中间支撑柱作为施工期问的临时结构。
因此应用托换桩作托换构件，成本高，有时托换桩开发完后废弃不用，造成浪费。
专利号为CN96106976.7的中国专利提供了《一种大型建筑物的基础托换方法》，其特征在于托换工程的主要作业都在地下水位以上进行，利用现有建筑物的一层底板、梁、柱、外墙和二层楼板，将其加固成一个箱型整体结构，通过两侧新桩基将上部荷载转移和托换。该发明与现有的梁式或板式托换相比具有以下优点开挖工程量少、施工作业方便安全、保证工程质量、缩短工期、节约投资，对淤泥质土等软弱地基上的大型建筑物基础托换更为适用。但该专利所提供的基础托换方法仍离不开施工托换桩。
发明内容
本发明针对现有板式建筑物基础托换法的不足，提供一种成本低、施工方便的板式基础托换法。
本发明的板式基础托换法是利用拟建地下室的部分顶板和底板作为托换构件，起到临时基础的作用，承担上部荷载，以施工地下室的竖向构件，具体步骤是(1)在拟建地下室的基础上部位置，即在既有建筑物一层的室内地坪处施工所有主次梁、部分或全部顶板，顶板通过梁与既有建筑物的柱可靠连接，施工的顶板兼作托换构件，将建筑物上部荷载传递到施工顶板下的土体；(2)开挖除步骤1中施工的部分顶板以外的原基础下的土体或施工的全部顶板下部分原基础下的土体，深至地下室底板设计标高；(3)步骤1中施工的顶板混凝土达到设计强度后，切除原柱下独立基础，接长所有柱至地下室设计标高；(4)施工步骤2中挖去土体部分的柱、墙及地下室底板，待混凝土达到设计强度后，依靠这部分下的土体支撑建筑物上部荷载；(5)开挖顶板下方其余的土体，深至地下室底板设计标高；(6)施工剩余底板和顶板，完成整个工程。
上述步骤1中施工部分顶板时，各顶板按梅花型布置。
上述步骤1中施工全部顶板时，按步骤(2)挖去土体后的部分按十字型布置。
步骤(2)中当开挖到角柱位置时，由于没有相连的临时的地下室底板承力，应当在建筑物四个大角位置上，向外悬挑部分顶板，作临时托换构件。
步骤(2)后增加以下步骤在托换顶板下未被挖去的土体上设置拉锚，以防止由于其四周土体的开挖承载力减小而沉降量增大的问题。
步骤(4)中在施工底板前，铺设隔震层，以减小其上部结构的地震力。
与传统地下托换相比，本发明不需要额外施工托换桩，只是少量增加板的部分配筋和适当改变工序，利用建筑物本身的构件(部分顶板和底板)交替作为“托换构件”，完成地下空间的施工。节约了工程费用，施工方便，成本低。
此外，本发明通过改进“逆作法”，可完成多层地下室的施工，利用地下室的梁、板作基坑的支护结构，节省了深基坑支护的费用。本发明可用于既有建筑物地下空间的开发，对于设计标准低无地下停车场的旧建筑，开拓了增加地下停车场的技术途径。本发明为建筑物隔震技术的应用创造了条件，对于有保存价值，而抗震设防标准低的建筑物，可在板底施工隔震层。
图1是本发明板式基础托换法的梅花型顶板施工布置图；图2是本发明板式基础托换法的梅花型底板施工布置图；图3是本发明板式基础托换法的十字型顶板施工布置图；图4是采用本发明的方法在施工中顶板下土体拉锚加固的结构示意图。
图中1、围檩，2、钢铰线，3、地基土，4、锚具，5、接长柱，6、作为托换构件的顶板。
具体实施例方式
实施例1以某四层框架结构建筑物为例柱距为7.5m，柱下为钢筋混凝土独立基础，准备改造成为带一层地下室的结构。
按本发明的板式基础托换法，利用即有建筑物做地下室顶板的一层楼面板(在室内地坪处)作为托换构件。施工过程中地下室顶板按梅花型的布置施工，参见图1；地下室底板也按梅花型的布置施工，参见图2。其中图1和图2中标识为B部分的顶板或底板为正常使用的板，标识为A部分的顶板或底板兼作托换板，施工顺序如下1、在拟建地下室顶板位置，按图2布置和设计要求施工所有主次梁和A部分的顶板，主次梁通过插筋和柱相连；建筑物上部荷载依靠图1所示A部分顶板下的土体支撑；2、开挖图1所示B部分顶板位置下的土体至地下室底板设计标高；
3、施工的A部分顶板，待混凝土达到设计强度后，切除原柱下独立基础，接长所有柱至地下室设计标高；4、按图2布置施工地下室B部分顶板位置下的A部分底板及柱、墙，待混凝土达到设计强度后，依靠A部分底板下的土体支撑建筑物上部荷载；5、开挖图1所示A部分顶板下方的土体至地下室底板设计标高；6、施工剩余底板和顶板，完成整个工程。
当开挖到角柱位置时，由于没有相连的临时的地下室底板承力，可在建筑物四个大角位置上，向外悬挑部分顶板，作临时托换构件。
对于有保存价值，而抗震设防标准低的建筑物，可在板底施工隔震层。在底板施工前，先行铺设一层橡胶隔震垫，可使上部结构的地震力明显减小。为建筑物隔震技术的应用创造条件。
实施例2本实施例与实施例1的不同是采用如图3所示的十字型顶板布置施工。是先将全部的顶板和主次梁施工完毕，顶板通过梁与柱也要可靠连接，顶板也起到“托换构件”的作用。在顶板下开挖图3中所示阴影部分的土方直至地下室底板的设计标高。开挖过程中，根据土质情况进行横撑式支护，以保证土体稳定性。柱向下接长后，即可施工梁和阴影部分的底板。此部分板达到设计强度后，可作为支撑上部荷载的临时基础。当开挖剩余部分土方后，将中间部分底板补齐即可。
在整个施工过程中，托换顶板下土体时由于四周土体的开挖，少了四周土体的侧限，成为四面临空的立方土体，其承载力减小而沉降量明显增大，所以整个施工过程中应严密监控沉降量和土体的稳定性。若土质较差、上部荷载较大或对沉降有较为严格的要求时，应采取临时支护措施。例如设置如附图4所示的一、两层拉锚，拉锚由围檩1和钢铰线2组成，围檩1设置在地基土3的四周，钢铰线2穿过地基土3通过锚具4连接在两侧的围檩1上，地基土3上面为作为托换的顶板6，顶板6的两侧下方为接长柱5。对拉锚可施加预应力，在施工过程中通过调整预应力大小可以很好控制土体变形，如当预应力等于或大于静止土压力时，土体沉降可控制在开挖前的水平。
权利要求
1.一种板式基础托换法，其特征是利用拟建地下室的部分顶板和底板作为托换构件，起到临时基础的作用，承担上部荷载，以施工地下室的竖向构件，具体步骤是(1)在拟建地下室的基础上部位置，即在既有建筑物一层的室内地坪处施工所有主次梁、部分或全部顶板，顶板通过梁与既有建筑物的柱可靠连接，施工的顶板兼作托换构件，将建筑物上部荷载传递到施工顶板下的土体；(2)开挖除步骤1中施工的部分顶板以外的原基础下的土体或施工的全部顶板下原基础下的部分土体，深至地下室底板设计标高；(3)步骤1中施工的顶板混凝土达到设计强度后，切除原柱下独立基础，接长所有柱至地下室设计标高；(4)施工步骤2中挖去土体部分的柱、墙及地下室底板，待混凝土达到设计强度后，依靠这部分下的土体支撑建筑物上部荷载；(5)开挖顶板下方其余的土体，深至地下室底板设计标高；(6)施工剩余底板和顶板，完成整个工程。
2.根据权利要求1所述的板式基础托换法，其特征是所述步骤1中施工部分顶板时，各顶板按梅花型布置。
3.根据权利要求1所述的板式基础托换法，其特征是所述步骤1中施工全部顶板时，按步骤(2)挖去土体后的部分按十字型布置。
4.根据权利要求1所述的板式基础托换法，其特征是所述步骤(2)中当开挖到角柱位置时，应当在建筑物四个大角位置上，向外悬挑部分顶板，作临时托换构件。
5.根据权利要求1所述的板式基础托换法，其特征是所述步骤(2)后增加以下步骤在托换顶板下未被挖去的土体上设置拉锚。
6.根据权利要求1所述的板式基础托换法，其特征是所述步骤(4)中在施工底板前，铺设隔震层。
全文摘要
本发明提供了一种板式基础托换法。该方法是先施工拟建地下室的部分顶板，依靠板下土体支撑已有建筑物的载荷，同时，开挖其余部分的土方；土方开挖后，施工该区域的柱或墙等竖向构件以及底板；然后，依靠这部分支撑上部荷载，完成剩余的土方开挖和顶板、底板的施工。与传统地下托换相比，本发明不需要额外施工托换桩，只是少量增加板的部分配筋和适当改变工序，利用建筑物本身的构件交替作为“托换构件”，完成地下空间的施工。节约了工程费用，施工方便，成本低。
文档编号E02D37/00GK1873163SQ20061004525
公开日2006年12月6日 申请日期2006年6月30日 优先权日2006年6月30日
发明者贾强, 张鑫 申请人:山东建筑大学