专利名称：紧临既有建筑物以地下结构为内支撑的深基坑施工方法
技术领域：
本发明属于建筑施工技术领域，具体涉及紧临既有建筑物进行地下结构开挖施工方法。
背景技术：
改革开放以来，我国政治、经济、文化事业的快速发展，带来了城市建设的高潮，城市土地资源日益紧缺，城市建设逐渐向空中和地下立体延伸。在寸土寸金的城市建设中，地下空间的开发利用，成为一大发展趋势。为此，紧临既有建筑物进行地下结构开挖施工变得日益频繁。如何确保施工过程中紧临既有建筑物的安全稳定成为施工过程中的一项重点和难点。目前采用的有支撑围护通常分为内支撑及土层锚杆两种结构类型，以下简单叙述一下有支撑围护结构存在的不足之处
1、围护桩墙加内支撑
围护桩墙之间采用钢或钢筋混凝土构件进行纵横向支撑，使支护桩墙由悬臂构件变为简支或超静定构件，减小了支护桩墙计算截面的弯矩，使支护桩墙的设计长度和截面都相应减小，一定程度上提高了支护结构的经济合理性。但是随之而来的新的问题纵横交错的支撑杆件在基坑内对施工空间产生了较大影响，挖掘机械及运输车辆的工作受到很大影响，施工组织变得复杂，地下主体工程施工时施工机具、材料、设备的布置、运输都变得困难，支撑如何换撑，基坑支护结构与主体工程的结合方式，围护结构如何适应地下主体结构施工的浇筑方式、以及如何处理支模、防水等工序的配合等都成为新的问题，总工期也势必延长；
2、围护桩墙加土层锚杆
围护桩墙加土层锚杆是在围护桩墙顶端或中部通过深入土层的锚杆形成弹性支撑点，将悬臂构件变为简支或超静定构件。与内支撑不同的是，土层锚杆设于基坑外壁土层内，不占用基坑内部空间，不影响地下主体结构的施工。土层锚杆由设置于土体钻孔内，端部伸入稳定土层中的钢筋或钢绞线与孔内注浆体组成。土层锚杆的长度一般不小于9m，施工完毕后废弃于土层中无法回收，造成施工成本增加，施工工期延长。尤其当基坑紧临既有建筑时，土层锚杆设计位置常常与建筑物的基础交叉，锚杆的布置较为困难。
发明内容
为了解决以上背景技术中陈述的问题，本发明利用拟建建筑物本身作为支撑的持力端，提供一种紧临既有建筑物以地下结构为内支撑的深基坑施工方法。具体施工操作步骤如下
紧临既有建筑物以地下结构为内支撑的深基坑施工方法的具体施工步骤如下
(I)施工钻孔灌注桩
当待建建筑物和既有建筑物之间的水平距离小于或等于基坑开挖深度时，在距离既有建筑物基础2 4米处施工钻孔灌注桩5，相邻钻孔灌注桩5之间的间距小于2米，待建建筑物的地面初始标闻为hi、负一层顶板标闻为h2、负一层楼面标闻为h3、後板基础底标闻为h4，h3-hl为钻孔灌注桩的悬臂端设计高度；
由于桩长、桩径、桩与既有建筑物的距离受到土质及开挖深度的限制，因此桩长、桩径、桩与既有建筑间的距离由设计计算确定，桩身设计按照高度为h3-hl的悬臂桩计算，其中hi为地面初始标高、h3为负一层楼面标高，这样计算出的桩身嵌固长度和桩身截面将大大低于按传统高度h4悬臂桩的设计计算值，可以节省1/2以上的施工成本，详细计算过程略；
(2)开挖负一层土方
从地面初始标高hi处向下开挖土方至负一层楼面标高h3处，并在基坑内靠近钻孔灌注桩5处预留返压土 7，返压土 7的高度为h4-h3，返压土 7的顶面宽度为3 4米，返压土7以外的部分按常规施工方法开挖至筏板基础底标高h4减O. 3米标高处，预留O. 3米高度的土，由人工清土至筏板基础底标高h4处；
(3)施工返压土区域外的主体结构
施工返压土区域外的待建建筑物的主体结构，主体结构施工至返压土所在区域，按常规施工方法留置施工缝，在负一层顶面楼板施工负一层钢筋砼支座后撑I，在负二层顶面楼板上施工负二层钢筋砼支座后撑13，并安装竖向工字钢支撑3，每一根竖向工字钢支撑3的后部分别对应着负一层钢筋砼支座后撑I和负二层钢筋砼支座后撑13，竖向工字钢支撑3底部与筏板基础2采用高强螺栓连接；相邻竖向工字钢支撑3之间的间距为3 5米；
(4)腰梁施工并安装水平钢支撑
在返压土 7的顶部施工钢筋砼腰梁4，并使钢筋砼腰梁4与钻孔灌注桩5可靠连接；在每根竖向工字钢支撑3与对应的钻孔灌注桩5之间分别安装上水平钢支撑9，且上水平钢支撑9与负一层钢筋砼支座后撑I对应，在每根竖向工字钢支撑3和钢筋砼腰梁4之间分别均布安装下水平钢支撑8，且下水平钢支撑8与负二层钢筋砼支座后撑13对应；上水平钢支撑9的安装标高为h2+0. 6m,下水平钢支撑8的安装标高为h3+0. 6m ；
这样可以避免在施工地下室剪力墙时上水平钢支撑9和下水平钢支撑8与拟建物外围剪力墙相交，从而避免了上水平钢支撑9和下水平钢支撑8拆除后剪力墙二次修补的问题，大大的降低了地下室在二次浇筑处渗水的隐患；
(5)挖除返压土并施工返压土区域内主体结构
挖除返压土 7，并预留30cm高度的土，由人工清土至筏板基础底部设计标高h4处，之后按照地下室结构设计要求施工负二层筏板基础2、负二层剪力墙14及梁板柱，负二层剪力墙14和钻孔灌注桩5之间形成空隙；
(6)拆除h3+0.6m处水平钢支撑
在负二层地下室结构施工完毕，且砼强度达到设计要求后，将负二层剪力墙14与钻孔灌注桩5之间的空隙采用2 8灰土回填，待灰土回填至h3-0. 3m高度，在回填灰土 10顶部的钻孔灌注桩5与负二层剪力墙14之间施工钢筋砼板带换撑11 ;钢筋砼板带换撑11位于钢筋砼腰梁4下方，且长度和钢筋砼腰梁4相等、上下平行，待钢筋砼板带换撑11强度达到设计要求，即可拆除h3+0. 6m处的下水平钢支撑8 ；
(7)施工负一层地下室结构按常规施工方法在负一层楼面标高h3处的楼板表面支设负一层楼面的梁板模板，绑扎负一层楼面的梁板钢筋，预留出与其他部位连接的预留插筋，最后浇筑负一层梁板柱混凝土 ;
(8)回填负一层与钻孔灌注桩之间返压土
在负一层地下室砼结构强度达到设计要求后，将负一层剪力墙15与钻孔灌注桩5之间的空隙采用2 8灰土 12回填至h2标高处；
(9)拆除h2+0.6m处水平钢支撑
拆除标高h2+0. 6m处上水平钢支撑9及竖向工字钢支撑3，完成施工。本发明的有益技术效果体现在以下方面 1、可以很大程度的降低施工成本及工期
由于无支撑围护是依靠打入地下的桩或墙对基坑壁提供支护，属于悬臂构件，桩体必须嵌固入基底以下足够的深度为悬臂部分提供支护反力，该嵌固深度必须经计算确定，一般情况下计算得到的埋置在土体内的深度不小于外露部分高度，由此导致桩体总长增加很多，增加了施工成本且延长了施工工期，本发明悬臂端计算长度仅为返压土上部长度，这样计算出来的桩身嵌固长度和桩身截面将大大低于按传统高度悬臂桩的设计计算值，可以节省1/2以上的施工成本，详细计算过程略；
2、降低施工难度，减少地下室渗水隐患
普通内支撑体系内纵横交错的支撑杆件在基坑内对施工空间产生了较大影响，挖掘机械及运输车辆的工作受到很大影响，施工组织变得复杂，地下主体工程施工时施工机具、材料、设备的布置、运输都变得困难。本发明支撑体系在前期施工中只是在预留返压土区域无法施工，其余部分施工均不受内支撑体系的干扰，可采用普通施工方法快速施工，大大减低了施工难度；
同时水平钢支撑与地下室外墙无相交的地方，这样可以避免水平钢支撑拆除后剪力墙二次修补的问题，大大的降低了地下室在二次浇筑处渗水的隐患；
3、消除了锚杆对周边建筑物基础的扰动影响
普通土层锚杆的长度一般均大于9m，当拟建建筑物与既有建筑物很近的情况下，围护桩的锚杆常常要伸到既有建筑物基础底部，给既有建筑物基础带来很大的扰动，同时带来了很大的安全隐患，本发明桩的支撑端位于拟建建筑物一侧，解决了当拟建建筑物与既有建筑物较近的情况，围护桩的锚杆对既有建筑物的扰动问题，同时普通锚杆在施工完毕后无法回收再利用，本发明水平支撑在施工完毕后可以回收再利用，同时降低了施工成本。
图I为水平钢支撑安装前及钻孔灌注桩布置剖面图。图2为水平及竖向钢支撑布置剖面图。图3为负_■层地下室结构施工完首I]面图。图4为灰土回填及钢筋砼板带换撑布置图。图5为负一层主体结构施工完剖面图。图6为图2的俯视图。上图中序号负一层钢筋砼支座后撑I、筏板基础2、竖向工字钢支撑3、钢筋砼腰梁4、钻孔灌注桩5、既有建筑物地下室6、返压土 7、下水平钢支撑8、上水平钢支撑9、回填灰土 10、钢筋砼板带换撑11、灰土 12、负二层钢筋砼支座后撑13、负二层剪力墙14、负一层剪力墙15。
具体实施例方式下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地描述。施工准备工作包括测量定位、施工机具设备、材料、临时设施、劳动力、技术交底、岗前培训等常规的施工准备工作。紧临既有建筑物以地下结构为内支撑的深基坑施工的具体施工步骤如下
(I)施工钻孔灌注桩 参见图1，当待建建筑物和既有建筑物之间的水平距离小于或等于基坑开挖深度时，在距离既有建筑物基础2 4米处施工钻孔灌注桩5，相邻钻孔灌注桩5之间的间距小于2米，待建建筑物的地面初始标高为hi、负一层顶板标高为h2、负一层楼面标高为h3、筏板基础底标高为h4，h3-hl为钻孔灌注桩的悬臂端设计高度；
由于桩长、桩径、桩与既有建筑物的距离受到土质及开挖深度的限制，因此桩长、桩径、桩与既有建筑间的距离由设计计算确定，桩身设计按照高度为h3-hl的悬臂桩计算，其中hi为地面初始标高、h3为负一层楼面标高，这样计算出的桩身嵌固长度和桩身截面将大大低于按传统高度h4悬臂桩的设计计算值，可以节省1/2以上的施工成本，详细计算过程略；
本工程既有建筑物基础与待建建筑物中间的距离为8m，相邻钻孔灌注桩之间的间距为
I.8米，桩径为O. 9m，桩长15m，待建建筑物的地面初始标高hi为±0. 000米、负一层顶板标高h2为-I. 000米、负一层楼面标高h3为-4. 600米、筏板基础底标高h4为-10. 000米，h3-hl=4. 6米为钻孔灌注桩的悬臂端设计高度。(2)开挖负一层土方
参见图1，从地面初始标高hl±0. 000米处向下开挖土方至负一层楼面标高h3-4. 600米处，并在基坑内侧靠近钻孔灌注桩5 —侧预留返压土 7，返压土 7的高度h4-h3为5. 400米，返压土 7的顶面宽度为3. 500米，返压土以外的部分按常规施工方法开挖至筏板基础底标高h4减O. 3米为-9. 700米标高处，预留O. 3米高度的土，由人工清土至筏板基础底标高h4米处，即-10. 000米处。(3)施工返压土区域外的主体结构
参见图2，施工返压土区域外的待建建筑物的主体结构，主体结构施工至返压土所在区域，按常规施工方法留置施工缝，在负一层顶面楼板施工负一层钢筋砼支座后撑1，在负二层顶面楼板上施工负二层钢筋砼支座后撑13，并安装竖向20a工字钢支撑3，每一根竖向20a工字钢支撑3的后部分别对应着负一层钢筋砼支座后撑I和负二层钢筋砼支座后撑13，竖向20a工字钢支撑3底部与筏板基础2采用高强螺栓连接；相邻竖向工字钢支撑3之间的间距为3. 6米。(4)腰梁施工并安装水平钢支撑
参见图2，在返压土 7的顶部施工钢筋砼腰梁4，并使钢筋砼腰梁4与钻孔灌注桩5可靠连接；在每根竖向20a工字钢支撑3与对应的钻孔灌注桩5之间分别安装型号为0426*12的上水平钢支撑9，且上水平钢支撑9与负一层钢筋砼支座后撑I对应，在每根竖向工字钢支撑3和钢筋砼腰梁4之间分别均布安装型号为0426*12的下水平钢支撑8，且下水平钢支撑8与负二层钢筋砼支座后撑13对应；上水平钢支撑9的安装标高为-O. 400米，下水平钢支撑8的安装标高为-4. 000米。(5)挖除返压土并施工返压土区域内主体结构
参见图3，挖除返压土 7，并预留30cm高度的土，由人工清土至筏板基础底部设计标高h4处，之后按照地下室结构设计要求施工负二层筏板基础2、负二层剪力墙14及梁板柱，负二层剪力墙14和钻孔灌注桩5之间形成空隙。(6)拆除-4. 000米处水平钢支撑
参见图4，在负二层地下室结构施工完毕，且砼强度达到设计要求后，将负二层剪力墙14与钻孔灌注桩5之间的空隙采用2 8灰土回填，待灰土回填至h3-0. 3m高度，即-4. 9米 高度，在回填灰土 10顶部的钻孔灌注桩5与负二层剪力墙14之间施工钢筋砼板带换撑11 ；钢筋砼板带换撑11位于钢筋砼腰梁4下方，且长度和钢筋砼腰梁4相等、上下平行，待钢筋砼板带换撑11强度达到设计要求，即可拆除h3+0. 6m处，即-4. 000米处的下水平钢支撑8。(7)施工负一层地下室结构
参见图5，按常规施工方法在负一层楼面标高h3处，即-4. 600米处的楼板表面支设负一层楼面的梁板模板，绑扎负一层楼面的梁板钢筋，预留出与其他部位连接的预留插筋，最后浇筑负一层梁板柱混凝土。(8)回填负一层与旋挖钻孔桩之间返压土
参见图5，在负一层地下室砼结构强度达到设计要求后，将负一层剪力墙15与钻孔灌注桩5之间的空隙采用2 8灰土 12回填至h2标高处，即-I. 000米标高处。(9)拆除-O. 400米处水平钢支撑
拆除标高h2+0. 6m处，即-O. 400米处上水平钢支撑9及竖向工字钢支撑3，完成施工。
权利要求
1.紧临既有建筑物以地下结构为内支撑的深基坑施工方法，其特征在于具体施工步骤如下 (1)、施工钻孔灌注桩 当待建建筑物和既有建筑物之间的水平距离小于或等于基坑开挖深度时，在距离既有建筑物基础2 4米处施工钻孔灌注桩(5)，相邻钻孔灌注桩(5)之间的间距小于2米，待建建筑物的地面初始标高为hi、负一层顶板标高为h2、负一层楼面标高为h3、筏板基础底标高为h4，h3-hl为钻孔灌注桩的悬臂端设计高度； (2)、开挖负一层土方 从地面初始标高hi处向下开挖土方至负一层楼面标高h3处，并在基坑内靠近钻孔灌注桩(5)处预留返压土(7)，返压土(7)的高度为h4-h3，返压土(7)的顶面宽度为3 4米，返压土(7)以外的部分按常规施工方法开挖至筏板基础底标高h4减O. 3米标高处，预 留O. 3米高度的土，由人工清土至筏板基础底标高h4处； (3)、施工返压土区域外的主体结构 施工返压土区域外的待建建筑物的主体结构，主体结构施工至返压土所在区域，按常规施工方法留置施工缝，在负一层顶面楼板施工负一层钢筋砼支座后撑(I )，在负二层顶面楼板上施工负二层钢筋砼支座后撑(13)，并安装竖向工字钢支撑(3)，每一根竖向工字钢支撑(3)的后部分别对应着负一层钢筋砼支座后撑(I)和负二层钢筋砼支座后撑(13)，竖向工字钢支撑(3 )底部与筏板基础(2 )采用高强螺栓连接；相邻竖向工字钢支撑(3 )之间的间距为3 5米； (4)、腰梁施工并安装水平钢支撑 在返压土(7)的顶部施工钢筋砼腰梁(4)，并使钢筋砼腰梁(4)与钻孔灌注桩(5)可靠连接；在每根竖向工字钢支撑(3)与对应的钻孔灌注桩(5)之间分别安装上水平钢支撑(9)，且上水平钢支撑(9)与负一层钢筋砼支座后撑(I)对应，在每根竖向工字钢支撑(3)和钢筋砼腰梁(4)之间分别均布安装下水平钢支撑(8)，且下水平钢支撑(8)与负二层钢筋砼支座后撑(13)对应；上水平钢支撑(9)的安装标高为h2+0. 6m，下水平钢支撑(8)的安装标高为 h3+0. 6m ； (5)、挖除返压土并施工返压土区域内主体结构 挖除返压土(7)，并预留30cm高度的土，由人工清土至筏板基础底部设计标高h4处，之后按照地下室结构设计要求施工负二层筏板基础(2)、负二层剪力墙(14)及梁板柱，负二层剪力墙(14)和钻孔灌注桩(5)之间形成空隙； (6)、拆除h3+0.6m处水平钢支撑 在负二层地下室结构施工完毕，且砼强度达到设计要求后，将负二层剪力墙(14)与钻孔灌注桩(5)之间的空隙采用2 :8灰土回填，待灰土回填至h3-0. 3m高度，在回填灰土(10)顶部的钻孔灌注桩(5)与负二层剪力墙(14)之间施工钢筋砼板带换撑(11);钢筋砼板带换撑(11)位于钢筋砼腰梁(4)下方，且长度和钢筋砼腰梁(4)相等、上下平行，待钢筋砼板带换撑(11)强度达到设计要求，即可拆除h3+0. 6m处的下水平钢支撑(8)； (7)、施工负一层地下室结构 按常规施工方法在负一层楼面标高h3处的楼板表面支设负一层楼面的梁板模板，绑扎负一层楼面的梁板钢筋，预留出与其他部位连接的预留插筋，最后浇筑负一层梁板柱混凝土; (8)、回填负一层与钻孔灌注桩之间返压土 在负一层地下室砼结构强度达到设计要求后，将负一层剪力墙(15)与钻孔灌注桩(5)之间的空隙采用2 8灰土(12)回填至h2标高处； (9)、拆除h2+0.6m处水平钢支撑 拆除标高h2+0. 6m处上水平钢支撑(9 )及竖向工字钢支撑(3 )，完成施工。
全文摘要
本发明涉及紧临既有建筑物以地下结构为内支撑的深基坑施工方法。该方法的具体施工步骤如下1.施工钻孔灌注桩，2.开挖负一层土方，3.施工返压土区域外的主体结构，4.腰梁施工并安装水平钢支撑，5.挖除返压土并施工返压土区域内主体结构，6.拆除-4.000米处水平钢支撑，7.施工负一层地下室结构，8.回填负一层与旋挖钻孔桩之间返压土，9.拆除-0.400米处水平钢支撑。本发明的有益技术效果是可以很大程度的降低施工成本及工期；降低施工难度，减少地下室渗水隐患；消除了锚杆对周边建筑物基础的扰动影响。
文档编号E02D17/04GK102966108SQ201210480270
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月23日 优先权日2012年11月23日
发明者陈小文, 李明, 董燕囡, 熊炜, 周振强 申请人:中铁四局集团建筑工程有限公司