专利名称：超长钢筋砼地下工程利用约束体的无永久缝设计建造方法
技术领域：
本发明涉及一种超长钢筋砼地下工程设计建造方法一利用约束体的无永久缝设计建造方法。
背景技术：
随着城市基础建设的发展以及汽车化时代的快速到来，开发地下空间解决城市地皮紧张，停车困难问题是当务之急。近年来大型地下工程不断出现，地下室深度越来越深，长度也越来越长，如何保质保量的完成地下工程的建造，确保地下工程在施工阶段和永久使用阶段不开裂不漏水已经成为了必须解决的难题。国家对超长钢筋砼地下室的设计施工有明确的规范规定，地下室的长度超过规范后必须设变形缝。而变形缝的施工困难、防水永久性问题也很难解决。随着地下工程越来越 深，地下水渗透压力越来越大，因而对变形缝的防水要求越来越高，而目前的技术还无法解决此难题。按现行规范设置的变形缝将对地下工程的永久安全和正常使用构成无法消除的隐患。因而近年来开始突破规范推行无永久缝设计建造方法，采用的手段无非是“防”(改变砼级配和使用添加剂)、“放”(设置后浇带或施工缝)、“抗”(设置后浇膨胀砼加强带及增设抗裂筋等)三种手段。大量的地下工程建设实践证明，地下工程建造中砼的收缩以及使用阶段的温差收缩等产生裂缝使地下工程产生漏水等工程事故无法完全避免，尤其是超长地下工程更是如此。目前工程界处于两难境界，若按规范设置变形缝传统做法，变形缝的防水和永久性问题很突出，尤其地下室的深度越建越深；若按无永久缝设计思路，国内外近年也有一定采用“防、放、抗”三种手段的工程案例，但收缩裂缝产生漏水的现象仍无法避免，目前尚无更有效的设计建造方法来解决此难题。
发明内容
本发明提供了一种超长钢筋砼地下工程利用约束体的无永久缝设计建造方法，为解决超长地下室不设变形缝的同时减少或避免收缩裂缝的产生提供了新的设计思路和建造方法。一种超长钢筋砼地下工程利用约束体的无永久缝设计建造方法，建造步骤如下I)、利用常规的地下工程技术施工后浇带或施工缝将超长地下工程结构体划分为若干个小区域；2)、根据每个小区域内客观存在的或经过改造的不动约束体的约束度大小确定该区域不动约束体的数量，确保该区域不会收缩开裂；3)、在缺少或没有不动约束体的小区域内，增设不动约束体；4)、在各小区域的施工中，将地下工程与位于该区域的不动约束体浇筑成整体；5)、将各区域间的后浇带或施工缝用膨胀砼浇筑，使各区域连成整体，完成超长地下工程结构体。
不动约束体是指根据结构设计计算必须建造而客观存在的构件，一般为钢筋砼结构，为了节约造价，常使用地下工程建造中已经存在的合适构件作为不动约束体，如地下室底板下的工程桩、下凸地梁、承台、电梯井等，或为地下施工所需打设的临时围护桩、围护压顶梁、围囹梁等，也可根据该区域不动约束体分布不足根据需要增设约束体，如打设桩体、下凸条形或块状体，以增强约束能力。不动约束体的约束度是指不动约束体阻止与其相连接的地下工程结构产生砼收缩变形的能力。为了增强不动约束体的约束度，不动约束体内钢筋与相应区域内钢筋相连接，连接符合力学计算要求。不动约束体的约束度可根据理论计算或实验得出。利用这些不动约束体，阻止施工中砼的收缩变形和使用中由于温差引起的收缩变形，确保该小区域地下工程不会引起收缩开裂。如此将一超长地下工程结构体化大为小，各自为阵，阻止砼收缩变形的传递和积累，危急地下工程的安全。 不动约束体可以分为点、块、面、条等，如地下室底板下的单个工程桩可为点约束体，群桩结合下凸的承台可为块约束体，下凸的电梯楼梯核心区结合群桩即为面约束体，而下凸的地梁等可为条约束体等等，整个超长地下工程结构体的周边根据受力和功能分布着各种约束体，如地下室底板下的桩、地梁、承台等客观存在的，而沿地下室外墙的围护桩通过简单的连接改造也可构造出约束体，具体做法是根据这些客观存在的约束体的分布，通过后浇带，施工缝等将超长地下工程结构体划分成各个小区域，各小区域通过客观存在的约束体或补充改造增设的约束体，结合该区域地下结构的配筋，确保该区域不含由于砼收缩产生的裂缝，并且阻止这种收缩变形的传递和积累，各自为阵，达到确保超长地下工程结构不产生砼收缩裂缝的目的。超长地下工程结构体为地下室外墙板，为了充分利用现有的工程设施，地下室开挖时临时辅助用的围护桩、压顶梁、围囹梁可以作为不动约束体。不动约束体为围护桩时，将地下外墙板与围护桩浇筑成整体，利用围护桩来阻止地下室外墙板收缩变形的产生。地下室外墙板和围护桩的连接方式可为以下几种方法一、凿开围护桩，在围护桩内植入锚筋，锚筋的另一端与地下室外墙板内钢筋连接，浇筑砼将围护桩、锚筋、地下室外墙板连接为一体。二、凿开围护桩，将锚筋一端与围护桩内的主筋焊接，另一端与地下室外墙板内钢筋连接，通过砼将围护桩、锚筋、地下室外墙板浇筑成整体。三、凿开围护桩，割开围护桩内预留的箍筋，通过锚筋连接箍筋与地下室外墙板内钢筋，也可以将箍筋两端直接锚入地下室外墙板，通过砼将围护桩、锚筋、地下室外墙板浇筑成整体。四、在围护桩间浇筑钢筋砼嵌固块，嵌固块内钢筋与地下室外墙板内钢筋连接，整体浇注成一体。为了节约造价，在满足约束度的情况下，嵌固块可以根据需要在水平方向和深度方向连续或间隔布置。嵌固块和锚筋也可以混合排布。所述的超长地下工程结构体可以为地下室底板，地下室底板与下凸的承台、纵横梁及工程桩钢筋相连、整体浇注，这些构件正是客观存在的不动约束体，通过这些不动约束体阻止地下室底板收缩变形的产生。若这些不动约束体的约束度不足，也可以根据需要另外浇筑短桩、固定块、固定条作为不动约束体。
本发明通过不动约束体阻止与其对应区域砼收缩变形的产生，减小砼收缩变形的应力，阻止收缩变形的传递和积累，使每个区域的收缩变形不会导致开裂，达到无永久缝的超长钢筋砼地下工程的抗裂防渗漏效果。
图I是应用本发明技术的地下室支撑结构示意图；图2是应用本发明技术的地下室结构示意图；图3是本发明一种使用嵌固块约束地下室外墙板的示意图；图4是图3中A向所示嵌固块约束地下室外墙板的示意图；图5是本发明第二种使用嵌固块约束地下室外墙板的示意图； 图6是图5中B向所示嵌固块约束地下室外墙板的示意图；图7-8是本发明中嵌固块在围护桩间两种分布方法的示意图；图9是本发明中压顶梁约束地下室外墙板的示意图；图10-13是本发明在围护桩植筋约束地下室外墙板的四种方法示意图；图14是应用本发明技术的第二种地下室结构示意图；图15-17是本发明中围图梁、围护桩、压顶梁约束地下室外墙板的示意图。
具体实施例方式如图1-2所示本发明应用在某工程中，该工程为地下室多层结构，其中地下室外墙板和地下室底板均为超长结构体。施工步骤如下I、施工工程桩6和挡土止水帷幕7，在紧贴止水帷幕的内侧施工围护桩2。2、上部放坡开挖至支撑8的底部位置(若土性差或周边环境不允许放坡时可采用土钉围护开挖)，施工围护桩的压顶梁9，整体浇筑砼使支撑8与压顶梁9形成整体。3、开挖至下层支撑的底部，整体浇筑围囹梁14和第二层支撑8。重复步骤3，开挖至需要的层数。4、开挖至坑底,施工地下室底板5、桩承台10及地梁11。利用后烧带将地下室底板5划分成若干个区域。根据划分的区域大小及桩承台10、地梁11的约束度，确定该区域内需要不动约束体的数量，在缺少不动约束体的区域，设置短桩，也可以增设固定块、固定条。绑扎地下室底板5、桩承台10、地梁11、短桩的钢筋笼，同时桩承台10、短桩、地梁11与对应的地下室底板5区域通过钢筋焊接连接，整浇成一体，其中钢筋的焊接连接符合力学计算要求。施工后浇带，将每个区域连接起来形成超长地下室底板5，地下室底板5通过桩承台10与工程桩6固定连接。桩承台10及地下室底板5与围护桩2采用钢筋焊接整浇连接。5、凿除第三层支撑8和围囹梁14，施工第三层地下室外墙板I和第三层地下室顶板13。通过后浇带将地下室外墙板I划分成若干个区域，在每个区域对应的围护桩2间施工嵌固块4，根据区域的大小及嵌固块4的约束度确定嵌固块4在水平和深度方向的布置方式，如图3所示嵌固块4在水平方向间隔布置，如图4所示嵌固块4在深度方向间隔布置，也可以如图5-6所示在水平和深度方向连续布置。嵌固块4还可以布置成其他符合需要的样式，如图7-8所示。嵌固块4为钢筋混凝土结构，绑扎地下室外墙板I的钢筋笼时，嵌固块4内的钢筋与对应区域的钢筋焊接，符合力学要求。在地下室外墙板I近工程桩6 —侧支模，通过混凝土将嵌固块4与对应区域整体浇筑，然后施工后浇带，将每个区域连接起来形成超长地下室外墙板I。
同时将围护桩间空隙用粘土 12或素砼填实。重复步骤5，凿除第一、二层支撑和围囹梁，施工地下室外墙板和地下室顶板。施工地下室外墙板至压顶梁时，压顶梁可以作为不动约束体，根据需要每隔一定的距离植入锚筋连接地下室外墙板，整体浇注，如图9所示。在步骤5中可以通过在围护桩2内植入锚筋3替换在围护桩2间施工嵌固块4，如图10所示，凿开围护桩2，将锚筋3 —端植入围护桩2内，另一端与对应区域的地下室外墙板内钢筋连接；如图11所示，凿开围护桩2，将连接地下室外墙板I的锚筋3与主筋焊接；如图12所示，凿开围护桩2，将围护桩内预留的箍筋一端与地下室外墙板I内钢筋焊接或者通过锚筋3连接；如图13所示，通过相互间隔浇筑嵌固块和植入锚筋的方法约束地下室外墙板。以上方法最后均是通过混凝土将围护桩2、地下室外墙板I、锚筋3或箍筋浇筑成整体，当然根据约束度的不同，可以根据需要在水平和深度方向连续或间隔植入锚筋3，最后将围护桩间空隙用粘土 12或素砼填实，使围护桩成为一个大的不动约束体。当两个围护桩2间的地下室外墙板I产生收缩变形时，与两个围护桩2相连的锚筋3能够各自约束住砼的收缩变形，使围护桩2间的地下室外墙板I不能收缩开裂，同时两根锚筋3间的地下室外墙板由于长度短，砼的收缩变形小不会产生收缩开裂，从而达到整个地下室外墙板的抗裂防渗漏效果。在步骤5中可以用另一种方法施工地下室外墙板，如图14所示，凿除支撑8，紧挨着围囹梁14施工地下室外墙板I。将围囹梁14作为不动约束体，每隔一定距离植入锚筋3连接地下室外墙板I，整体浇注围囹梁14和地下室外墙板1，如图15所示。围囹梁14缺少的地方，为了约束地下室外墙板，可以将围护桩2作为不动约束体，如图16所示。压顶梁9作为不动约束体时，每隔一定距离植入锚筋3连接地下室外墙板1，如图17所示。地下室为单层结构时，约束地下室外墙板的不动约束体可以是围护桩和压顶梁，所用的约束方法可以采用如上所述的浇筑嵌固块和植筋，嵌固块和锚筋根据需要在水平和深度方向布置，也可以采用其他符合本发明技术要求的方法。
权利要求
1.一种超长钢筋砼地下工程利用约束体的无永久缝设计建造方法，其特征在于 建造步骤如下 1)、利用常规的地下工程技术施工后浇带或施工缝将超长地下工程结构体划分为若干个小区域； 2)、根据每个小区域内客观存在的或经过改造的不动约束体的约束度大小确定该区域不动约束体的数量，确保该区域不会收缩开裂； 3)、在缺少或没有不动约束体的小区域内，增设不动约束体； 4)、在各小区域的施工中，将地下工程与位于该区域的不动约束体浇筑成整体； 5)、将各区域间的后浇带或施工缝用膨胀砼浇筑，使各区域连成整体，完成超长地下工程结构体。
2.根据权利要求I所述的超长钢筋砼地下工程利用约束体的无永久缝设计建造方法，其特征在于所述的不动约束体为钢筋砼结构，步骤4中，不动约束体内钢筋与对应区域内钢筋的连接符合力学计算要求。
3.根据权利要求I所述的超长钢筋砼地下工程利用约束体的无永久缝设计建造方法，其特征在于所述的超长地下工程结构体为地下室外墙板(I)，所述的不动约束体为地下围护工程中的围护桩(2)。
4.根据权利要求3所述的超长钢筋砼地下工程利用约束体的无永久缝设计建造方法，其特征在于步骤4中，通过锚筋(3)连接围护桩(2)和地下室外墙板(I)，浇筑砼使围护桩(2)、锚筋(3)、地下室外墙板(I)成为一体。
5.根据权利要求3所述的超长钢筋砼地下工程利用约束体的无永久缝设计建造方法，其特征在于在围护桩(2)间浇筑连接围护桩(2)和地下室外墙板(I)的钢筋砼嵌固块(4)，嵌固块⑷内的钢筋与地下室外墙板⑴内钢筋相连。
6.根据权利要求I所述的超长钢筋砼地下工程利用约束体的无永久缝设计建造方法，其特征在于所述的超长地下工程结构体为地下室底板(5)，所述的不动约束体为地下施工过程中的工程构件。
7.根据权利要求6所述的超长钢筋砼地下工程利用约束体的无永久缝设计建造方法，其特征在于步骤4中，地下室底板(5)的钢筋笼通过钢筋与不动约束体连接，浇筑砼使地下室底板(5)与不动约束体连接为一体。
全文摘要
本发明公开了一种超长钢筋砼地下工程利用约束体的无永久缝设计建造方法，利用常规的地下工程技术施工后浇带或施工缝将超长地下工程结构体划分为若干个区域；根据每个区域内客观存在的或经过改造的不动约束体的约束度大小确定该区域不动约束体的数量，确保该区域不会收缩开裂；在各区域的施工中，将地下工程与位于该区域的不动约束体浇筑成整体；将各区域间的后浇带或施工缝用膨胀砼浇筑，使各区域连成整体，完成超长地下工程结构体。本发明通过不动约束体阻止与其对应区域砼收缩变形的产生，减小砼收缩变形的应力，阻止收缩变形的传递和积累，使每个区域的收缩变形不会导致开裂，达到无永久缝的超长钢筋砼地下工程的抗裂防渗漏效果。
文档编号E02D29/16GK102720215SQ201210213489
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月21日 优先权日2012年6月21日
发明者严平 申请人:严平, 杭州南联土木工程科技有限公司