大型地下构筑物外壁逆作施工方法

专利名称：大型地下构筑物外壁逆作施工方法
技术领域：
本发明涉及一种逆作施工方法，特别涉及一种大型地下构筑物外壁逆作施工方法。
技术背景逆作法是地下结构被刚性柱或桩支撑，从上向下挖土并交互施工完成地下结构的施 工方法。可以提高挡土支护的安全性，縮短整体工期，减少对周边地区建筑物的影响。 因此，采用逆作法施工的工程不断增加，工程规模也由当初的中小工程逐渐向大型工程 扩展。目前，大型地下构筑物外壁的施工通常采用沉井法，第一步在地面上外壁的预定 位置制作第一段外壁，上述第一段外壁的上表面上外露有预留钢筋；第二步在上述第 一段外壁内取土，直到上述第一段外壁的上表面沉降到与地面相平；第三步在上述第 一段外壁的上表面上制作第二段外壁，首先在第一段外壁上表面上的外露预留钢筋上继 续固接钢筋后浇筑混凝土，新做的第二段外壁和原来的第一段外壁形成一体；第四步-重复第二步至第三步直到上述第一段外壁的下表面沉降到设计标高；第五步封底。上 述^井法的缺点是(一)外壁的沉降不好控制，地下构筑物的位置易偏斜，垂直度偏 差较大，影响地下构筑物的位置精度；(二)不能适用所有的地质情况，例如存在岩 石层的地质，由于地质情况比较复杂，外壁外侧的摩擦力大，不能完成外壁的沉降；(三) 制作外壁时需要内外侧同时支设模板，工作量大。 发明内容本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种大型地下构筑物外壁逆作施工 方法，该施工方法能够比较容易地控制外壁的沉降，易于保证大型地下构筑物的位置精 度和施工质量，能够适宜摩擦系数较大的土质。'本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是 一种大型地下构筑 物外壁逆作施工方法，包括以下步骤(一) 支撑桩施工；(二) 第一段取土，形成第一段外壁的基坑，在外壁处沿所述基坑底面向下挖出防 沉沟槽，所述防沉沟槽的上口宽度比下口宽度大，防沉沟槽的下口宽度与外壁的厚度相 等；(三) 绑扎所述第一段外壁及环梁钢筋，所述环梁钢筋分别与所述第一段外壁的钢 筋和所述支撑桩的钢筋固定连接；(四) 在所述防沉沟槽内回填砂子并压实，使砂子的表面在外壁处形成内高外低的坡面，所述坡面的最高点与所述基坑的坑底相平，在所述坡面上铺设分隔垫层；在支模 板处的砂子表面水平铺设模板支撑垫层；放线确定外壁的内侧位置；
(五) 支设所述第一段外壁内侧的模板；支设所述环梁的模板；
(六) 在步骤(五)中所述的模板内浇筑砼，所述第一段外壁、环梁和支撑桩形成
一体；
(七) 第二段取土，重复步骤(二)；并在第一段外壁模板底部做支撑架；在所述 第一段外壁的底面上沿周向封闭固接遇水膨胀胶条；
(八) 绑扎第二段外壁的钢筋；
(九) 重复步骤(四)；
(十)支设第二段外壁内侧的模板，模板的上部支设有环形浇口，浇口的立面呈牛
腿形；
(十一)在步骤(十)中所述的模板内浇筑砼，直至浇口内砼表面的高度为第二段 外壁顶面的标高加第二段外壁的收縮余量；
(十二)重复(七) (十一)，直到最后一段外壁的底面达到设计标高。 所述步骤(二)中的取土方法为所述基坑周边的底面挖至坑底标高，所述基坑中 间的标高挖至大于所述坑底标高。
所述步骤(五)中所述的第一段外壁模板待所述步骤(九)完成后拆除直接下放作 为所述步骤(十)中的所述第二段外壁内侧的模板。 所述模板为定型钢模板。 本发明具有的优点和积极效果是
(一) 外壁外侧直接以土壁为模，仅须支设外壁内侧模板，减少模板支设量，节省 费用，加快施工进度。
(二) 地下构筑物中心位置及垂直度宜控制，保证施工质量。
(三) 每段外壁浇筑完混凝土，待混凝土终凝后即可进行基坑内土方开挖，减少因 混凝土养护而占用的时间，.能最大限度的縮短工期。
(四) 对附近建设物基本无影响。
(五) 采用定型钢模板，可提高浇捣混凝土工效，保证了混凝土成型质量，避免了 由于结构渗、漏而返工修补所造成的延误工期及其经济损失，另外，其对客户在使用功 能效果及对当前以质量求生存的施工企业而言，也取得了良好的社会效益。
(六) 本发明适用于地质条件较为复杂、按常规沉井施工方法存在较大风险的地下 构筑物。如旋流沉淀池、泵站等埋深较大构筑物。
综上所述本发明采用人工灌注桩作为支撑桩，桩顶设支撑环梁，环梁与外壁浇筑 成整体，外壁外侧无任何支护结构的桩承悬挂逆作法施工外壁；采用在施工缝处加装遇 水膨胀胶条及外壁内侧留存假牛腿的双重防渗漏技术，能降低施工难度，加快施工进度，确保施工质量；基坑内土方开挖成孤岛式，浇筑完上一段外壁后即可进行孤岛部土方开 挖，无需混凝土养护的间歇时间；采用定型钢模板的快速倒模技术，待下一段外壁钢筋 绑扎完后直接将上段外壁模板顺下安装即可。通过实践证明桩承悬挂能够保证安全施工；双重防渗漏保障了外壁内无渗漏，快 速倒模技术加快了工程进度，定型钢模板的运用保证了混凝土的外观质量，取得了很好 的效果。


图1是本发明土方开挖的示意图；图2是本发明支模的示意图；图3是本发明防沉的示意图；图4是本发明防渗的示意图。图中1-1、上段外壁，1-2、下段外壁，2、基坑，3、 土方，4、防沉沟槽，5、浇 口， 6、遇水膨胀条，7、模板，8、支撑垫层，9、砂子，10、牛腿形余量混凝土。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下以某水处理系统中施工的旋流沉淀池为例，由于该工程所处的地基承载力很高， 土的摩擦系数较大，旋流沉淀池外壁穿过碎石层进一步加大了外壁和周围土体的摩擦 力，采用以往的沉井施工方法存在一定的风险。因此，采用本发明提供的一种大型地 下构筑物外壁逆作施工方法来施工上述旋流沉淀池的外壁。施工工艺流程如下①施工准备—②测放桩位—③支撑桩施工一 放线一⑤第一段取土一⑥清理土 壁一⑦绑扎钢筋一⑧回填砂子、垫层施工、放线一⑨支设模板一⑩浇筑砼一重复⑤— ⑩直至施工至池底。主要步骤(一) 支撑桩施工；(二) 请参见图l，第一段取土，形成第一段外肆的基坑2，在外壁处沿基坑2底面 向下挖出防沉沟槽4，防沉沟槽4的上口宽度比下口宽度大，防沉沟槽4的下口宽度与外 壁的厚度相等；(三) 绑扎第一段外壁及环梁钢筋，环梁钢筋分别与第一段外壁的钢筋和支撑桩的 钢筋固定连接；(四) 请参见图2 图3，在防沉沟槽4内回填砂子9并压实，使砂子9的表面在外 壁处形成内高外低的坡面，坡面的最高点与基坑的坑底相平，在上述坡面上铺设分隔垫 层；在支模板处的砂子表面水平铺设模板支撑垫层8;放线确定外壁的内侧位置；(五) 支设第一段外壁内侧的模板；支设环梁的模板；
(六) 浇筑砼，第一段外壁、环梁和支撑桩形成一体；
(七) 第二段取土，重复步骤(二)；在第一段外壁模板底部做支撑架；在第一段 外壁的底面上沿周向封闭固接遇水膨胀胶条6;
(八) 绑扎第二段外壁的钢筋；
(九) 重复步骤(四)
(十)请参见图2，支设第二段外壁内侧的模板7，模板7的上端支设有环形浇口 5， 浇口5的立面呈牛腿形；
.(十一)浇筑砼，直至浇口内砼表面的高度为第二段外壁顶面的标高加第二段外壁 的收縮余量；
(十二)重复(七) (十一)，直到最后一段外壁的底面达到设计标高。 本发明的主要技术措施及创新点-
一、 采用桩承悬挂法施工外壁
本发明首先沿旋流沉淀池外壁的设计位置外侧环状均布施放桩位，进行人工挖孔灌 注桩施工，桩顶部设置环梁，环梁与上述外壁浇筑成整体，依靠环梁将外壁的重量传递 至桩上。即采用桩承悬挂法施工外壁，此技术的优点在于能够保证外壁不出现大的沉降， 保证安全施工，同时方便控制地下构筑物的位置，地下构筑物的垂直度容易保证，能够 保证地下构筑物的位置精度。现场施工完最上段外壁后沿该外壁内侧均匀设置六个沉降 观测点，每半月观测一次，至外井壁施工完毕，累计观测沉降量最大点不超过3mm，证 明此施工方法较为成功。
二、 土方施工采用孤岛式施工
请参见图1 图2，本发明由于土方量较大，支撑桩施工完成后进行第一段外壁施工， 在本实施例中，基坑内可采用一台反铲挖土机挖土，采用两台汽车吊吊土，基坑内挖成 中间高周边低的孤岛形式，以便于支模，外壁预留20cm宽的土方3由人工挖除。
第一段土方开挖时，在地面上撒出外壁轮廓线，预留20cm宽的土方3人工挖除以保 证其外壁的圆度，保证外壁位置的准确，其垂直度使用线锤进行控制。其下部每段的圆 度和垂直度均使用线锤进行控制，从已施工完的上段外壁内往下吊线锤，用钢尺进行测 量。在每段外壁钢筋接头部位外壁土方向外挖出500mm宽，100mm深的环形槽以满足焊接 卡具施工。
三、 采用电渣压力焊机施工钢筋
a) -钢筋制作钢筋全部在现场临设场地内集中加工制作，按规格、类别进行堆放， 然后利用塔吊直接吊运到作业面就位绑扎。
b) 钢筋绑扎:钢筋施工时，其竖向钢筋绑扎按轴线位置及外壁宽度设置钢筋固定支 架定位，以保证其位置准确。为加快施工进度，外壁的水平钢筋采用绑扎搭接，接头百
6分率不大于50%;上下段外壁的钢筋采用电渣压力焊连接。
C)为了保证钢筋位置准确，外壁预留的钢筋在施工缝的下面沿预留钢筋高度至少须绑扎两道水平分布钢筋以固定立筋位置。
四、 采用定型钢模板
a) 模板的选择因外壁模板固定仅靠后部支顶，故采用本身刚度较大的定型钢模板。在本实施例中，定型钢模板的规格为3600mm(高)X1484mra，钢模板使用5mm厚钢板，加劲板80X10mm，后面四道100槽钢背楞。浇口 (在本实施例中称假牛腿)部位采用胶合板支模，内楞采用50X100mm的木方，外楞采用》48X3. 5mm的钢管，胶合板模板在支设前，按图纸设计的尺寸进行配模设计。并将模板进行编号，按设计的模板尺寸进行加工制作，然后按配板图进行支设。
b) 模板施工技术措施:模板使用前要涂刷脱模剂，定型钢模板必须落在经平整夯实的地面上，在相连模板之间粘贴海绵条，以防止漏浆。
模板的平整度、垂直度是模板控制的重点，使用线锤进行控制，在本实施例中最大垂直度每段控制在5rara以内，整个外壁的垂直度控制在20mm以内。外壁直径控制使用50m钢巻尺测量，在每段外壁内侧上用墨线标出八个对称的方向线，支完模后使用钢尺测量，发现偏差及时进行调整。
五、 采用假牛腿式环形浇口施工混凝土
a) 混凝土浇筑请参见图2，混凝土采用悬臂泵车浇筑，混凝土自每段模板上部支设的立面为牛腿形的环形浇口处灌入，分层浇灌。混凝土入模处，每处配备2台插入式振捣器，振捣是快插慢拔，振捣工注意掐棒，振捣棒插入的深度为进入下层混凝土 5cm。使用钩竿将振动棒送到井外壁处进行振捣。
分层浇灌时，采用二次振捣的工艺，排除混凝土内部多余的水分和气泡，以提高混凝土的密实度。在混凝土浇灌完毕后，对混凝土表面进行拍打振实，除去表面浮浆，实行二次抹面，减少混凝土表面骨料沉降收縮裂缝
b) 混凝土的养护混凝土的养护采用不拆除模板，依靠混凝土内部水分自行养护。
六、 快速倒模技术的应用
请参见图2，上段外壁1-1混凝土浇筑完一天后即可拆除模板支撑，同时进行基坑内孤岛上的土方开挖，但模板后部的槽钢备楞不拆除，待土方开挖至模板底部露出外壁竖向钢筋时，在钢筋上均布焊接若干钢筋三脚架托住钢模板底部，待下一段土方开挖完且该段外壁钢筋绑扎完后再进行拆除模板，利用塔吊配合直接将上段外壁模板垂直顺下清理安装即可。无须将模板运至基坑外，每段外壁可节省两天时间。如外壁分八段施工，相当于总工期提前16天，节省了大量的人力、物力。
七、 施工缝的防渗漏技术
逆作法施工时，存在水平施工缝的留设及防水、每段外壁底部的防沉处理及新旧混凝
7土接茬处混凝土的抗渗漏等一系列问题，这些问题如处理不当，会造成质量隐患，影响工程进度和工程整体质量，为解决施工难题，采用如下措施。a)外壁的防沉措施
外壁逆做法施工时，上下段钢筋的连接采用电渣压力焊。请参见图1 图4，在本实施例中，在上段外壁l-l施工时沿基坑周边开挖上口为(壁宽+200)mra宽，下口同壁宽，深500mm的防沉沟槽4，回填砂子9，并在模板底部处铺设lOOram厚C10素混凝土制成的垫层8支设模板7用，放线以确定外壁的内侧位置；使砂子的表面在外壁处形成内高外低的坡面，坡面的最高点与基坑2的坑底相平，在上述坡面上铺设分隔垫层，用以将沙子和混凝土隔开；上述坡面的设置使外壁底面形成内高外低的坡面，便于下一段外壁混凝土的灌注，同时便于上下两段外壁外壁l-l、 l-2的接合。b)外壁周向水平施工缝的处理
请参见图4，在外壁逆做法施工时，上下两段外壁1-1、 l-2的混凝土由于时间的关系，留有一条水平施工缝，施工缝的防水是关键所在，在施工缝的处理上采用遇水膨胀胶条6，用钢钉将其固定在上段外壁1-1的底部。此方法便于排除空气，有利于外壁墙趾混凝土的密实。在下段外壁1-2混凝土浇筑时，为确保施工缝外壁墙趾混凝土的密实，减小由于混凝土在硬结过程中干縮，可能在新旧混凝土接合部位出现环状裂缝，造成外壁渗水漏水，采取牛腿形浇口浇筑混凝土，施工完成后浇口内留存的牛腿形余量混凝土10因其不影响地下构筑物的结构和使用功能，不对其进行凿除，既能节省大量的人、物力，加快工程进度，又可以作为施工缝抗渗的后备保证措施。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式
，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种大型地下构筑物外壁逆作施工方法，其特征在于，包括以下步骤(一)支撑桩施工；(二)第一段取土，形成第一段外壁的基坑，在外壁处沿所述基坑底面向下挖出防沉沟槽，所述防沉沟槽的上口宽度比下口宽度大，防沉沟槽的下口宽度与外壁的厚度相等；(三)绑扎所述第一段外壁及环梁钢筋，所述环梁钢筋分别与所述第一段外壁的钢筋和所述支撑桩的钢筋固定连接；(四)在所述防沉沟槽内回填砂子并压实，使砂子的表面在外壁处形成内高外低的坡面，所述坡面的最高点与所述基坑的坑底相平，在所述坡面上铺设分隔垫层；在支模板处的砂子表面水平铺设模板支撑垫层；放线确定外壁的内侧位置；(五)支设所述第一段外壁内侧的模板；支设所述环梁的模板；(六)在步骤(五)中所述的模板内浇筑砼，所述第一段外壁、环梁和支撑桩形成一体；(七)第二段取土，重复步骤(二)；并在第一段外壁模板底部做支撑架；在所述第一段外壁的底面上沿周向封闭固接遇水膨胀胶条；(八)绑扎第二段外壁的钢筋；(九)重复步骤(四)；(十)支设第二段外壁内侧的模板，模板的上部支设有环形浇口，浇口的立面呈牛腿形；(十一)在步骤(十)中所述的模板内浇筑砼，直至浇口内砼表面的高度为第二段外壁顶面的标高加第二段外壁的收缩余量；(十二)重复(七)～(十一)，直到最后一段外壁的底面达到设计标高。
2. 根据权利要求1所述的大型地下构筑物外壁逆作施工方法，其特征在于，所述步 骤(二)中的取土方法为所述基坑周边的底面挖至坑底标高，所述基坑中间的标高挖 至大于所述坑底标高。
3. 根据权利要求1或2所述的大型地下构筑物外壁逆作施工方法，其特征在于，所 述步骤(五)中所述的第一段外壁模板待所述步骤(九)完成后拆除直接下放作为所述 步骤(十)中的所述第二段外壁内侧的模板。
4. 根据权利要求1所述的大型地下构筑物外壁逆作施工方法，其特征在于，所述模 板为定型钢模板。
全文摘要
本发明公开了一种大型地下构筑物外壁逆作施工方法，包括以下步骤支撑桩施工；取土；绑扎第一段外壁及环梁钢筋，所述环梁钢筋分别与所述第一段外壁的钢筋和所述支撑桩的钢筋固定连接；支模板；浇筑砼，所述第一段外壁、环梁和支撑桩形成一体；重复取土、绑扎钢筋、支模板、浇筑砼，直到最后一段外壁的底面达到设计标高。本发明采用桩承悬挂技术保证了安全施工；采用双重防渗漏技术保障了外壁内无渗漏，采用快速倒模技术加快了工程进度，定型钢模板的运用保证了混凝土的外观质量，取得了很好的效果。
文档编号E02D29/055GK101672041SQ20091007049
公开日2010年3月17日 申请日期2009年9月18日 优先权日2009年9月18日
发明者健 张, 进 秦 申请人:天津二十冶建设有限公司