一种半预制半现浇地下连续墙体及施工工艺的制作方法
【专利摘要】一种半预制半现浇地下连续墙体，包括预制空腹墙、现浇基础板和核心墙，所述的空腹墙包含一系列在地面分段制作、并沿墙体轴线有序排放的空腹墙段和段与段之间的间隙，所述空腹墙通过人工方法下沉达到预定标高，所述的空腹墙下方浇筑所述的基础板，并在所述的空腹墙空腔内全部或部分灌注混凝土形成所述的核芯墙；本发明两墙合一，集约化用地，大大节省造价；挖土下沉作业空间大，人可在空腹墙内移动，使挖土、出土分开进行，既提高效率，又确保人身安；本发明施工方法简单，不需大型挖槽设备，无泥浆污染；可多墙段分批并行作业，速度快，工期短；段与段之间连接比较直观、简便，墙体混凝土质量高、防水性能好，无需做内衬墙，进一步节省工程造价；遭遇孤石等不良地质情况容易处理，特别适用于孤石多、地质复杂的多层深基坑，以及地下通道或地铁的边墙、地下抗渗防水墙等。
【专利说明】
一种半预制半现浇地下连续墙体及施工工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种地下深基坑支护结构和地下室外墙结构，尤其是与一种两墙合一的半预制半现浇地下连续墙体及施工工艺有关。
【背景技术】
[0002]随着城市停车难问题的日益突出，高层建筑地下室正越建越深，三至五层地下室已经常见，五层以上地下室也将逐步出现。但是，目前我国大部分非软土地区，对深基坑临时支护结构的设计，大都沿用传统的做法，采用排桩墙加内支撑或排桩墙加外拉锚索方案。
[0003]此类临时性支护结构，一旦主体结构施工完成后，必须在它与地下室外墙之间回填密实的砂土，以满足主体结构的嵌固要求。而后，临时性支护结构的作用将完全终止，并成为留在主体结构外侧的永久性固废物，给未来建设留下隐患。而且，随着基坑深度的增力口，临时性支护结构的造价也迅速增加。目前，五层地下室每延米支护结构的造价高达6至8万元。因此，这种两墙分离的设计方案，显得既落后，又费力、费钱，还留下永久隐患。
[0004]相比之下，目前在江浙沪等软土地区所采用的地下连续墙技术，优势比较明显。该技术采用专门的机械设备挖槽，泥浆护壁，然后在槽中放入钢筋网片，水下浇注混凝土，形成现浇地连墙；或者把在工厂预制好的实(空)心墙段运送到现场，再吊装放入槽中，形成预制地连墙。地连墙既作为基坑的临时支护结构，又作为地下室的永久外墙，两墙合一，若结合“逆作法”施工，可大大缩短工期，大幅度降低工程造价，经济效益极佳。尤其是随着基坑深度的不断增加，地连墙技术的进一步开发和应用，更显得十分重要和紧迫。
[0005]然而，现行的地连墙技术也存在许多不足，比如:1、对于岩溶地区含承压水头很高的砂砾层或很软的粘土，尚难于采用；2、有些硬土地区地质十分不均匀，地基中含有大量条石、孤石，实施难度大，成本高；3、施工现场比较潮湿和泥泞，所产生的废弃泥浆会带来环境污染；4、需要专门的施工机械设备和具有一定经验的专业施工队伍；5、容易出现不规则超挖和槽壁坍塌现象；6、现浇地连墙墙面较粗糙，甚至会出现夹泥现象，需做一道防水内衬墙；7、预制地连墙的搬运和吊放比较麻烦，段与段之间的连接不容易处理。
[0006]值得指出的是，2002年曾宪生发表于《广西土木建筑》第27卷第3期，第143、144、147页文:“沉井式挡土墙在深基坑支护中的应用”，主要涉及浅层基坑的重力式挡墙，根本不具备两墙合一、抗渗防水、竖向承重以及容易与逆作法配合等综合优点。而且其横截面形式单一，更无法做成向本发明所述的中部为实心墙两端为出土井这样一次到位高效、高质量的地连墙。再者，假如把它用于三?五层以上深基坑，由于下端横向剪力过大，单靠空腹墙中的横墙抗剪已经无法满足，会产生新的问题。
[0007]因此2002年曾宪生所提出的采用沉井式挡土作为深基坑的支护的方法，虽具有一定的适应性，但无法根本解决目前超深基坑两墙合一的设计与施工问题，不具有广泛推广的意义。
【发明内容】
[0008]本发明针对上述地连墙技术的不足，提供一种适应性更广、实施更简便、经济性更好的半预制半现浇地下连续墙体及施工工艺。
[0009]为达成上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0010]一种半预制半现浇地下连续墙体，包括空腹墙、现浇基础板和核心墙，所述的空腹墙包含一系列在地面分段制作、并沿墙体轴线有序排放的空腹墙段和段与段之间的间隙，所述空腹墙通过人工方法下沉达到预定标高，所述的空腹墙下方浇筑所述的基础板，并在所述的空腹墙空腔内全部或部分灌注混凝土形成所述的核芯墙。
[0011]进一步，所述的空腹墙段为预制钢筋混凝土变截面的结构；由两片纵墙、两道端墙板、若干道横墙以及比横墙数目多一的空腔构成。
[0012]进一步，所述空腹墙段横截面的形式沿墙体纵向采用相同形式或分小区间变化形式。
[0013]进一步，所述空腹墙段横截面形式沿高度方向自下而上逐步内收呈阶梯状，或自下而上缓慢变窄，或下面为阶梯式空腹墙上面为阶梯式实心墙，或全高保持不变。
[0014]进一步，所述的端墙板当其位于所述的间隙两侧时，为可灵活拆卸的板块状。
[0015]进一步，所述的横墙最下方设有施工洞。
[0016]进一步，所述的基础板在所述的空腹墙下沉到位后，先采用素混凝土封底，然后浇筑钢筋混凝土而形成。
[0017]进一步，所述的核芯墙通过在某一标高之上，往所述的空腹墙空腔内连续或间隔式灌注混凝土而形成，在其灌注混凝土前，先拆除所述的间隙两侧的端墙板，形成包含间隙在内的新空腔。
[0018]一种半预制半现浇地下连续墙体的施工工艺，包括以下步骤:
[0019]第一步、在工厂或现场地面分段预制空腹墙，并把其墙段沿墙体轴线有序排放，墙段与墙段之间留一定间隙；
[0020]第二步、把所有墙段隔段分成两批，采用排水或不排水法依次下沉:
[0021]第三步、空腹墙下沉到预定标高后应快速封底，并浇筑混凝土基础板；
[0022]第四步、按设计要求，在某一标高之上，连续或间隔式灌注核芯墙混凝土 ；
[0023]第五步、结束全部施工。
[0024]进一步，当空腹墙较高时，可分层制作，分层下沉。
[0025]采用上述技术方案，与现有技术相比，本发明具有如下优点:
[0026]1、两墙合一，节省建设用地，节约工程造价，与现有地连墙技术相比，单方墙体混凝土综合造价可节省30%以上；
[0027]2、无需专门的挖槽设备，对施工人员的技术水平要求也不高；
[0028]3、墙体较宽，抗弯刚度大大提高，可减少竖向钢筋用量，增加墙体悬臂高度，减少基坑内支撑工程量，容易采用预应力技术，进一步节省用钢量；
[0029]5、作业面大，可像人工挖孔桩一样并行作业，速度快，工期短；
[0030]6、遇到孤石等复杂地质情况容易处理；
[0031]7、混凝土强度高、质量优、抗渗防水效果好，无需做内衬墙；
[0032]8、容易与逆作法配合，并可预留部分空腹墙井作为基坑内部土方的出口通道，以便加快基坑内部挖土、出土的速度；
[0033]9、无泥浆污染，无地下永久性固废物，属绿色环保型施工新技术；
[0034]10、适应性广，可广泛应用于硬土或地质复杂地区的深基坑，以及地铁或地下通道的边墙、抗渗防水墙等。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0036]图1是本发明所述的地下连续墙体结构平面示意图；
[0037]图2是图1中所示地下连续墙体a-a横截面图；
[0038]图3是本发明所述的空腹墙结构平面示意图；
[0039]图4是图3中所示空腹墙a-a横截面图；
[0040]图5是本发明所述的下位空腹墙上位实心墙的空腹墙结构平面示意图；
[0041]图6是图5中所示空腹墙b-b横截面图；
[0042]图7是图5中所示空腹墙a-a横截面图。
[0043]附图标记:1、空腹墙，11、空腹墙段，111、纵墙，112、端墙板，113、
[0044]横墙，1131、施工洞，114、空腔，115、抗剪连接槽，116、实心墙，12、
[0045]间隙，2、基础板，3、核芯墙。
【具体实施方式】
[0046]为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0047]如图1-图7所示，半预制半现浇地下连续墙体及施工工艺，把地下连续墙的墙体分成三部分:一是预制的钢筋混凝土变截面空腹墙1，它在现场地面分段制作，或在工厂制作好再运送到现场，然后采用人工方法挖土下沉到达地下预定标高；二是现浇基础板2，它位于所述的空腹墙I下方；三是现浇核芯墙3，它通过在某一标高之上，往所述的空腹墙I空腔114内连续或间隔式灌注混凝土而形成。
[0048]所述的空腹墙I由一系列空腹墙段11所组成，下沉前要把它们沿墙体轴线有序排放，段与段之间留有一定间隙12。间隙12不宜过大，一般取0.1—0.8米，能确保相邻空腹墙段11下沉时不会发生相互碰撞就行。
[0049]所述的空腹墙段11包括两片纵墙111、两道端墙板112和若干道横墙113，以及比横墙113道数多一的空腔114，所有墙体的壁厚和配筋由设计确定。每个空腹墙段11长度大约3—30米，外边宽度I一2米，其具体尺寸可根据实际地质情况、地下室深度和施工经验等综合确定。
[0050]所述的空腹墙段11内的空腔114，其净宽一般不小于0.6米，单个空腔114净长大约在1.0-2.5米之间，空腔114面积的大小可根据墙体横向受力和人在其中作业的实际需要而调整。
[0051]所述的空腹墙段11的横截面沿墙体纵向既可采用相同的形式，也可分小区段有所变化，其形式共有四种:一是自下而上逐步内收呈阶梯状；二是自下而上缓慢变化由宽变窄；三是下端为阶梯式的空腹墙，而从某一标高以上改为阶梯式的实心墙116，这种方式需要把空腹墙段端部制成竖井以便于工作人员进出和出土 ；四是沿全高基本保持不变。
[0052]所述的纵墙111的内侧墙面上，根据叠合墙的设计要求，应设置水平抗剪连接槽115，以确保地连墙的整体受力。
[0053]所述的横墙最下方设有施工洞1131，以便于作业人员在空腔114内自由移动，挖土、出土分开进行，确保人身安全。
[0054]所述的端墙板112，当它位于所述的间隙12两侧时，做成可灵活拆卸的板块状。其目的:一方面便于在第二批空腹墙段11下沉时，通过拆除其下方的端墙板112，顺便清除所述的间隙12里的土 ；另一方面施工核芯墙3之前，通过拆除所述的端墙板112，形成包含所述的间隙12在内的新空腔，然后再连续灌注混凝土，以利于加强地下连续墙节点的刚性连接，提高其整体受力和抗渗防水能力。
[0055]所述的基础板2位于所述的空腹墙I下方，当所述的空腹墙I下沉到位后，先用素混凝土封底，再浇筑钢筋混凝土底板而形成。
[0056]所述的核芯墙3有两种形式:一是从某一标高以上，在拆除所述的端墙板112后，在所有新、旧空腔内连续浇筑混凝土，形成全长连续贯通的核芯墙3 ;二是从某一标高以上，仅在拆除所述的端墙板112后形成的新空腔内和其它横向抗剪能力不足部位浇筑混凝土，形成间隔式的核芯墙3。但对于预制时就已经做成实心墙116的部位，无需灌注所述的核芯墙3。
[0057]所谓某一标高，一般指比地下室底板底面再降低0.5-3米的位置。
[0058]此外，还要根据设计与施工规范的要求确定空腹墙1、基础板2和核芯墙3的混凝土强度等级和抗渗等级，并在关键部位采取钢板止水带或其它有效的防水措施，确保本发明所述的地连墙的抗渗防水能力达到国家规范的要求。
[0059]本发明所述的地下连续墙的施工工艺，包括以下步骤:
[0060]第一步、按照设计图纸，采用与制作轻型沉井相似的方法，在现场地面分段预制空腹墙1，并把其墙段沿墙体轴线有序排放，墙段与墙段之间留一定间隙12，当在工厂分段制作时，应先把它搬运到现场，再按照现场地面制作的方法继续进行；
[0061]第二步、当空腹墙I较高时，可分层制作，分层下沉；
[0062]第三步、把所有空腹墙段11隔段分成两批，采用排水或不排水法依次下沉:
[0063]1、当下沉摩阻力较大时，可在纵墙111变截面处与地面之间形成的缝隙里灌入沙子或润滑泥浆，或采用压重等方法辅助下沉，
[0064]2、当遇到孤石等复杂地质情况时，可采用微量爆破等办法解决，
[0065]3、为防止空腹墙段11下沉时出现移位或偏斜，可预先在其端角部打入钢管或桩等定位导向设施，一旦发现移位、偏斜，应及时采取有效措施加以纠正；
[0066]第四步、空腹墙I下沉到预定标高后应快速封底，并浇筑混凝土基础板2 ；
[0067]第五步、按照设计要求，在某一标高之上，连续或间隔式灌注核芯墙3混凝土 ；
[0068]第六步、结束全部施工。
[0069]下面结合附图，对本发明以排水下沉法为例做进一步说明。
[0070]一、工程地质勘察
[0071]除了常规的地质勘察外，应沿外墙轴线等间隔补充钻孔，孔距3— 5米，且可根据实际需要加密；孔深不小于基坑深度的1.5倍。重点查明是否存在孤石、流泥、流沙、溶洞等不良地质情况，以便提前做好应对措施。
[0072]同时还要准确掌握水文地质资料，制定排水下沉时的有效降、排水措施，以便尽量减少对基坑周边环境的影响。
[0073]二、地连墙设计
[0074]1、根据地质勘察报告、主体和地下结构及其基础设计等资料，根据墙体的防水要求，确定地下连续墙墙体混凝土强度等级、抗渗等级，初步选定空腹墙段11的横截面形式以及各部位相关尺寸、间隙12的大小等。
[0075]2、初选基础板2和核芯墙3的形式、及相关尺寸。
[0076]3、根据各种可能出现的荷载工况，对空腹墙I与整体地下连续墙分别进行计算复核，在适当调整相关尺寸后，完成空腹墙I与核芯墙3的配筋设计。
[0077]4、复核基础板2的受力，适当调整尺寸后完成基础板2的设计。
[0078]5、在关键部位采用钢板止水带等有效的防水措施，并出大样图。
[0079]二、预制空腹墙段I
[0080]1、在现场地面沿着地下室外墙轴线，通过测量放样，有序布设各空腹墙段11的位置；
[0081]2、参考其它领域制作轻型沉井的方法或规程，预制空腹墙段11 ；
[0082]3、采取嵌入木条的方法，在空腹墙段11内侧墙面设置水平抗剪连接槽115 ；
[0083]4、分块制作活动式端墙板112，并把它安装在预制好的空腹墙段11的端部。
[0084]四、分批下沉空腹墙段11
[0085]空腹墙段11的下沉施工，可参考其它领域轻型沉井下沉的施工工法。
[0086]1、把空腹墙段11隔段分成两批，再依次下沉；
[0087]2、下沉开始时，作业人员进入空腹墙段11内空腔114中，采用小型机械，一边挖土，一边出土，并控制空腹墙段11的下沉速度，防止突沉现象发生。挖土、出土应分仓进行，以确保人员安全；
[0088]3、下沉开始后，往纵墙111内收变截面处与地面形成的缝隙里灌入泥浆；
[0089]4、当第二批空腹墙段11下沉时，通过拆除最下方的端墙板112，顺便清除段与段交接处间隙12里的土；
[0090]5、遇到孤石等不良地质情况，采用与人工挖孔桩相似的方法及时给予处理；
[0091]6、预先在空腹墙段11内两端部设置定位导向钢管，防止空腹墙段11下沉时发生移位或偏斜；
[0092]7、信息化施工，每下沉一段距离，就进行一次测量，发现问题，及时纠正。
[0093]五、施工基础板2
[0094]当空腹墙I下沉到达预定标高后，采用素混凝土快速封底，再铺设基础板2钢筋、烧筑混凝土。
[0095]六、施工混凝土核芯墙3
[0096]当间隙12较大时，应先把相邻空腹墙段11的纵墙111水平钢筋连接起来，并补充设置纵墙111的竖向钢筋，然后再进行核芯墙3混凝土的灌注。
[0097]根据设计要求，从地下室基坑底再降低一米的位置向上，逐步拆除端墙板112，在所有新、旧空腔内自下而上分层连续浇筑核芯墙3混凝土。
[0098]上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
【权利要求】
1.一种半预制半现浇地下连续墙体，其特征在于:包括预制空腹墙、现浇基础板和核心墙，所述的空腹墙包含一系列在地面分段制作、并沿墙体轴线有序排放的空腹墙段和段与段之间的间隙，所述空腹墙通过人工方法下沉达到预定标高，所述的空腹墙下方浇筑所述的基础板，并在所述的空腹墙空腔内全部或部分灌注混凝土形成所述的核芯墙。
2.如权利要求1所述的一种半预制半现浇地下连续墙体，其特征在于:所述的空腹墙段为预制钢筋混凝土变截面结构；由两片纵墙、两道端墙板、若干道横墙以及比横墙数目多一的空腔构成。
3.如权利要求1或2所述的一种半预制半现浇地下连续墙体，其特征在于:所述空腹墙段横截面的形式沿墙体纵向采用相同形式或分小区间变化形式。
4.如权利要求1或2所述的一种半预制半现浇地下连续墙体，其特征在于:所述空腹墙段横截面形式沿高度方向自下而上逐步内收呈阶梯状，或自下而上缓慢变窄，或下面为阶梯式空腹墙上面为阶梯式实心墙，或全高保持不变。
5.如权利要求1或2所述的一种半预制半现浇地下连续墙体，其特征在于:所述的端墙板当其位于所述的间隙两侧时，为可灵活拆卸的板块状。
6.如权利要求1或2所述的一种半预制半现浇地下连续墙体，其特征在于:所述的横墙最下方设有施工洞。
7.如权利要求1或2所述的一种半预制半现浇地下连续墙体，其特征在于:所述的基础板在所述的空腹墙下沉到位后，先采用素混凝土封底，然后浇筑钢筋混凝土而形成。
8.如权利要求1或2所述的一种半预制半现浇地下连续墙体，其特征在于:所述的核芯墙通过在某一标高之上，往所述的空腹墙空腔内连续或间隔式灌注混凝土而形成，在其灌注混凝土前，先拆除所述的间隙两侧的端墙板，形成包含间隙在内的新空腔。
9.一种半预制半现浇地下连续墙体的施工工艺，其特征在于:包括以下步骤: 第一步、在工厂或现场地面分段预制空腹墙，并把其墙段沿墙体轴线有序排放，墙段与墙段之间留一定间隙； 第二步、把所有墙段隔段分成两批，采用排水或不排水法依次下沉: 第三步、空腹墙下沉到预定标高后应快速封底，并浇筑混凝土基础板； 第四步、按设计要求，在某一标高之上，连续或间隔式灌注核芯墙混凝土； 第五步、结束全部施工。
10.如权利要求9所述的一种半预制半现浇地下连续墙体的施工工艺，其特征在于:当空腹墙较高时，可分层制作，分层下沉。
【文档编号】E02D29/02GK104343131SQ201310320451
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年7月27日 优先权日:2013年7月27日
【发明者】廖河山, 韩维 申请人:廖河山