一種半預制半現澆地下連續墻體及施工工藝的制作方法
【專利摘要】一種半預制半現澆地下連續墻體，包括預制空腹墻、現澆基礎板和核心墻，所述的空腹墻包含一系列在地面分段制作、并沿墻體軸線有序排放的空腹墻段和段與段之間的間隙，所述空腹墻通過人工方法下沉達到預定標高，所述的空腹墻下方澆筑所述的基礎板，并在所述的空腹墻空腔內全部或部分灌注混凝土形成所述的核芯墻；本發明兩墻合一，集約化用地，大大節省造價；挖土下沉作業空間大，人可在空腹墻內移動，使挖土、出土分開進行，既提高效率，又確保人身安；本發明施工方法簡單，不需大型挖槽設備，無泥漿污染；可多墻段分批并行作業，速度快，工期短；段與段之間連接比較直觀、簡便，墻體混凝土質量高、防水性能好，無需做內襯墻，進一步節省工程造價；遭遇孤石等不良地質情況容易處理，特別適用于孤石多、地質復雜的多層深基坑，以及地下通道或地鐵的邊墻、地下抗滲防水墻等。
【專利說明】
一種半預制半現澆地下連續墻體及施工工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種地下深基坑支護結構和地下室外墻結構，尤其是與一種兩墻合一的半預制半現澆地下連續墻體及施工工藝有關。
【背景技術】
[0002]隨著城市停車難問題的日益突出，高層建筑地下室正越建越深，三至五層地下室已經常見，五層以上地下室也將逐步出現。但是，目前我國大部分非軟土地區，對深基坑臨時支護結構的設計，大都沿用傳統的做法，采用排樁墻加內支撐或排樁墻加外拉錨索方案。
[0003]此類臨時性支護結構，一旦主體結構施工完成后，必須在它與地下室外墻之間回填密實的砂土，以滿足主體結構的嵌固要求。而后，臨時性支護結構的作用將完全終止，并成為留在主體結構外側的永久性固廢物，給未來建設留下隱患。而且，隨著基坑深度的增力口，臨時性支護結構的造價也迅速增加。目前，五層地下室每延米支護結構的造價高達6至8萬元。因此，這種兩墻分離的設計方案，顯得既落后，又費力、費錢，還留下永久隱患。
[0004]相比之下，目前在江浙滬等軟土地區所采用的地下連續墻技術，優勢比較明顯。該技術采用專門的機械設備挖槽，泥漿護壁，然后在槽中放入鋼筋網片，水下澆注混凝土，形成現澆地連墻；或者把在工廠預制好的實(空)心墻段運送到現場，再吊裝放入槽中，形成預制地連墻。地連墻既作為基坑的臨時支護結構，又作為地下室的永久外墻，兩墻合一，若結合“逆作法”施工，可大大縮短工期，大幅度降低工程造價，經濟效益極佳。尤其是隨著基坑深度的不斷增加，地連墻技術的進一步開發和應用，更顯得十分重要和緊迫。
[0005]然而，現行的地連墻技術也存在許多不足，比如:1、對于巖溶地區含承壓水頭很高的砂礫層或很軟的粘土，尚難于采用；2、有些硬土地區地質十分不均勻，地基中含有大量條石、孤石，實施難度大，成本高；3、施工現場比較潮濕和泥濘，所產生的廢棄泥漿會帶來環境污染；4、需要專門的施工機械設備和具有一定經驗的專業施工隊伍；5、容易出現不規則超挖和槽壁坍塌現象；6、現澆地連墻墻面較粗糙，甚至會出現夾泥現象，需做一道防水內襯墻；7、預制地連墻的搬運和吊放比較麻煩，段與段之間的連接不容易處理。
[0006]值得指出的是，2002年曾憲生發表于《廣西土木建筑》第27卷第3期，第143、144、147頁文:“沉井式擋土墻在深基坑支護中的應用”，主要涉及淺層基坑的重力式擋墻，根本不具備兩墻合一、抗滲防水、豎向承重以及容易與逆作法配合等綜合優點。而且其橫截面形式單一，更無法做成向本發明所述的中部為實心墻兩端為出土井這樣一次到位高效、高質量的地連墻。再者，假如把它用于三?五層以上深基坑，由于下端橫向剪力過大，單靠空腹墻中的橫墻抗剪已經無法滿足，會產生新的問題。
[0007]因此2002年曾憲生所提出的采用沉井式擋土作為深基坑的支護的方法，雖具有一定的適應性，但無法根本解決目前超深基坑兩墻合一的設計與施工問題，不具有廣泛推廣的意義。
【發明內容】
[0008]本發明針對上述地連墻技術的不足，提供一種適應性更廣、實施更簡便、經濟性更好的半預制半現澆地下連續墻體及施工工藝。
[0009]為達成上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0010]一種半預制半現澆地下連續墻體，包括空腹墻、現澆基礎板和核心墻，所述的空腹墻包含一系列在地面分段制作、并沿墻體軸線有序排放的空腹墻段和段與段之間的間隙，所述空腹墻通過人工方法下沉達到預定標高，所述的空腹墻下方澆筑所述的基礎板，并在所述的空腹墻空腔內全部或部分灌注混凝土形成所述的核芯墻。
[0011]進一步，所述的空腹墻段為預制鋼筋混凝土變截面的結構；由兩片縱墻、兩道端墻板、若干道橫墻以及比橫墻數目多一的空腔構成。
[0012]進一步，所述空腹墻段橫截面的形式沿墻體縱向采用相同形式或分小區間變化形式。
[0013]進一步，所述空腹墻段橫截面形式沿高度方向自下而上逐步內收呈階梯狀，或自下而上緩慢變窄，或下面為階梯式空腹墻上面為階梯式實心墻，或全高保持不變。
[0014]進一步，所述的端墻板當其位于所述的間隙兩側時，為可靈活拆卸的板塊狀。
[0015]進一步，所述的橫墻最下方設有施工洞。
[0016]進一步，所述的基礎板在所述的空腹墻下沉到位后，先采用素混凝土封底，然后澆筑鋼筋混凝土而形成。
[0017]進一步，所述的核芯墻通過在某一標高之上，往所述的空腹墻空腔內連續或間隔式灌注混凝土而形成，在其灌注混凝土前，先拆除所述的間隙兩側的端墻板，形成包含間隙在內的新空腔。
[0018]一種半預制半現澆地下連續墻體的施工工藝，包括以下步驟:
[0019]第一步、在工廠或現場地面分段預制空腹墻，并把其墻段沿墻體軸線有序排放，墻段與墻段之間留一定間隙；
[0020]第二步、把所有墻段隔段分成兩批，采用排水或不排水法依次下沉:
[0021]第三步、空腹墻下沉到預定標高后應快速封底，并澆筑混凝土基礎板；
[0022]第四步、按設計要求，在某一標高之上，連續或間隔式灌注核芯墻混凝土 ；
[0023]第五步、結束全部施工。
[0024]進一步，當空腹墻較高時，可分層制作，分層下沉。
[0025]采用上述技術方案，與現有技術相比，本發明具有如下優點:
[0026]1、兩墻合一，節省建設用地，節約工程造價，與現有地連墻技術相比，單方墻體混凝土綜合造價可節省30%以上；
[0027]2、無需專門的挖槽設備，對施工人員的技術水平要求也不高；
[0028]3、墻體較寬，抗彎剛度大大提高，可減少豎向鋼筋用量，增加墻體懸臂高度，減少基坑內支撐工程量，容易采用預應力技術，進一步節省用鋼量；
[0029]5、作業面大，可像人工挖孔樁一樣并行作業，速度快，工期短；
[0030]6、遇到孤石等復雜地質情況容易處理；
[0031]7、混凝土強度高、質量優、抗滲防水效果好，無需做內襯墻；
[0032]8、容易與逆作法配合，并可預留部分空腹墻井作為基坑內部土方的出口通道，以便加快基坑內部挖土、出土的速度；
[0033]9、無泥漿污染，無地下永久性固廢物，屬綠色環保型施工新技術；
[0034]10、適應性廣，可廣泛應用于硬土或地質復雜地區的深基坑，以及地鐵或地下通道的邊墻、抗滲防水墻等。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0035]此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本發明的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0036]圖1是本發明所述的地下連續墻體結構平面示意圖；
[0037]圖2是圖1中所示地下連續墻體a-a橫截面圖；
[0038]圖3是本發明所述的空腹墻結構平面示意圖；
[0039]圖4是圖3中所示空腹墻a-a橫截面圖；
[0040]圖5是本發明所述的下位空腹墻上位實心墻的空腹墻結構平面示意圖；
[0041]圖6是圖5中所示空腹墻b-b橫截面圖；
[0042]圖7是圖5中所示空腹墻a-a橫截面圖。
[0043]附圖標記:1、空腹墻，11、空腹墻段，111、縱墻，112、端墻板，113、
[0044]橫墻，1131、施工洞，114、空腔，115、抗剪連接槽，116、實心墻，12、
[0045]間隙，2、基礎板，3、核芯墻。
【具體實施方式】
[0046]為了使本發明所要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚、明白，以下結合附圖和實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0047]如圖1-圖7所示，半預制半現澆地下連續墻體及施工工藝，把地下連續墻的墻體分成三部分:一是預制的鋼筋混凝土變截面空腹墻1，它在現場地面分段制作，或在工廠制作好再運送到現場，然后采用人工方法挖土下沉到達地下預定標高；二是現澆基礎板2，它位于所述的空腹墻I下方；三是現澆核芯墻3，它通過在某一標高之上，往所述的空腹墻I空腔114內連續或間隔式灌注混凝土而形成。
[0048]所述的空腹墻I由一系列空腹墻段11所組成，下沉前要把它們沿墻體軸線有序排放，段與段之間留有一定間隙12。間隙12不宜過大，一般取0.1—0.8米，能確保相鄰空腹墻段11下沉時不會發生相互碰撞就行。
[0049]所述的空腹墻段11包括兩片縱墻111、兩道端墻板112和若干道橫墻113，以及比橫墻113道數多一的空腔114，所有墻體的壁厚和配筋由設計確定。每個空腹墻段11長度大約3—30米，外邊寬度I一2米，其具體尺寸可根據實際地質情況、地下室深度和施工經驗等綜合確定。
[0050]所述的空腹墻段11內的空腔114，其凈寬一般不小于0.6米，單個空腔114凈長大約在1.0-2.5米之間，空腔114面積的大小可根據墻體橫向受力和人在其中作業的實際需要而調整。
[0051]所述的空腹墻段11的橫截面沿墻體縱向既可采用相同的形式，也可分小區段有所變化，其形式共有四種:一是自下而上逐步內收呈階梯狀；二是自下而上緩慢變化由寬變窄；三是下端為階梯式的空腹墻，而從某一標高以上改為階梯式的實心墻116，這種方式需要把空腹墻段端部制成豎井以便于工作人員進出和出土 ；四是沿全高基本保持不變。
[0052]所述的縱墻111的內側墻面上，根據疊合墻的設計要求，應設置水平抗剪連接槽115，以確保地連墻的整體受力。
[0053]所述的橫墻最下方設有施工洞1131，以便于作業人員在空腔114內自由移動，挖土、出土分開進行，確保人身安全。
[0054]所述的端墻板112，當它位于所述的間隙12兩側時，做成可靈活拆卸的板塊狀。其目的:一方面便于在第二批空腹墻段11下沉時，通過拆除其下方的端墻板112，順便清除所述的間隙12里的土 ；另一方面施工核芯墻3之前，通過拆除所述的端墻板112，形成包含所述的間隙12在內的新空腔，然后再連續灌注混凝土，以利于加強地下連續墻節點的剛性連接，提高其整體受力和抗滲防水能力。
[0055]所述的基礎板2位于所述的空腹墻I下方，當所述的空腹墻I下沉到位后，先用素混凝土封底，再澆筑鋼筋混凝土底板而形成。
[0056]所述的核芯墻3有兩種形式:一是從某一標高以上，在拆除所述的端墻板112后，在所有新、舊空腔內連續澆筑混凝土，形成全長連續貫通的核芯墻3 ;二是從某一標高以上，僅在拆除所述的端墻板112后形成的新空腔內和其它橫向抗剪能力不足部位澆筑混凝土，形成間隔式的核芯墻3。但對于預制時就已經做成實心墻116的部位，無需灌注所述的核芯墻3。
[0057]所謂某一標高，一般指比地下室底板底面再降低0.5-3米的位置。
[0058]此外，還要根據設計與施工規范的要求確定空腹墻1、基礎板2和核芯墻3的混凝土強度等級和抗滲等級，并在關鍵部位采取鋼板止水帶或其它有效的防水措施，確保本發明所述的地連墻的抗滲防水能力達到國家規范的要求。
[0059]本發明所述的地下連續墻的施工工藝，包括以下步驟:
[0060]第一步、按照設計圖紙，采用與制作輕型沉井相似的方法，在現場地面分段預制空腹墻1，并把其墻段沿墻體軸線有序排放，墻段與墻段之間留一定間隙12，當在工廠分段制作時，應先把它搬運到現場，再按照現場地面制作的方法繼續進行；
[0061]第二步、當空腹墻I較高時，可分層制作，分層下沉；
[0062]第三步、把所有空腹墻段11隔段分成兩批，采用排水或不排水法依次下沉:
[0063]1、當下沉摩阻力較大時，可在縱墻111變截面處與地面之間形成的縫隙里灌入沙子或潤滑泥漿，或采用壓重等方法輔助下沉，
[0064]2、當遇到孤石等復雜地質情況時，可采用微量爆破等辦法解決，
[0065]3、為防止空腹墻段11下沉時出現移位或偏斜，可預先在其端角部打入鋼管或樁等定位導向設施，一旦發現移位、偏斜，應及時采取有效措施加以糾正；
[0066]第四步、空腹墻I下沉到預定標高后應快速封底，并澆筑混凝土基礎板2 ；
[0067]第五步、按照設計要求，在某一標高之上，連續或間隔式灌注核芯墻3混凝土 ；
[0068]第六步、結束全部施工。
[0069]下面結合附圖，對本發明以排水下沉法為例做進一步說明。
[0070]一、工程地質勘察
[0071]除了常規的地質勘察外，應沿外墻軸線等間隔補充鉆孔，孔距3— 5米，且可根據實際需要加密；孔深不小于基坑深度的1.5倍。重點查明是否存在孤石、流泥、流沙、溶洞等不良地質情況，以便提前做好應對措施。
[0072]同時還要準確掌握水文地質資料，制定排水下沉時的有效降、排水措施，以便盡量減少對基坑周邊環境的影響。
[0073]二、地連墻設計
[0074]1、根據地質勘察報告、主體和地下結構及其基礎設計等資料，根據墻體的防水要求，確定地下連續墻墻體混凝土強度等級、抗滲等級，初步選定空腹墻段11的橫截面形式以及各部位相關尺寸、間隙12的大小等。
[0075]2、初選基礎板2和核芯墻3的形式、及相關尺寸。
[0076]3、根據各種可能出現的荷載工況，對空腹墻I與整體地下連續墻分別進行計算復核，在適當調整相關尺寸后，完成空腹墻I與核芯墻3的配筋設計。
[0077]4、復核基礎板2的受力，適當調整尺寸后完成基礎板2的設計。
[0078]5、在關鍵部位采用鋼板止水帶等有效的防水措施，并出大樣圖。
[0079]二、預制空腹墻段I
[0080]1、在現場地面沿著地下室外墻軸線，通過測量放樣，有序布設各空腹墻段11的位置；
[0081]2、參考其它領域制作輕型沉井的方法或規程，預制空腹墻段11 ；
[0082]3、采取嵌入木條的方法，在空腹墻段11內側墻面設置水平抗剪連接槽115 ；
[0083]4、分塊制作活動式端墻板112，并把它安裝在預制好的空腹墻段11的端部。
[0084]四、分批下沉空腹墻段11
[0085]空腹墻段11的下沉施工，可參考其它領域輕型沉井下沉的施工工法。
[0086]1、把空腹墻段11隔段分成兩批，再依次下沉；
[0087]2、下沉開始時，作業人員進入空腹墻段11內空腔114中，采用小型機械，一邊挖土，一邊出土，并控制空腹墻段11的下沉速度，防止突沉現象發生。挖土、出土應分倉進行，以確保人員安全；
[0088]3、下沉開始后，往縱墻111內收變截面處與地面形成的縫隙里灌入泥漿；
[0089]4、當第二批空腹墻段11下沉時，通過拆除最下方的端墻板112，順便清除段與段交接處間隙12里的土；
[0090]5、遇到孤石等不良地質情況，采用與人工挖孔樁相似的方法及時給予處理；
[0091]6、預先在空腹墻段11內兩端部設置定位導向鋼管，防止空腹墻段11下沉時發生移位或偏斜；
[0092]7、信息化施工，每下沉一段距離，就進行一次測量，發現問題，及時糾正。
[0093]五、施工基礎板2
[0094]當空腹墻I下沉到達預定標高后，采用素混凝土快速封底，再鋪設基礎板2鋼筋、燒筑混凝土。
[0095]六、施工混凝土核芯墻3
[0096]當間隙12較大時，應先把相鄰空腹墻段11的縱墻111水平鋼筋連接起來，并補充設置縱墻111的豎向鋼筋，然后再進行核芯墻3混凝土的灌注。
[0097]根據設計要求，從地下室基坑底再降低一米的位置向上，逐步拆除端墻板112，在所有新、舊空腔內自下而上分層連續澆筑核芯墻3混凝土。
[0098]上述說明示出并描述了本發明的優選實施例，如前所述，應當理解本發明并非局限于本文所披露的形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環境，并能夠在本文所述發明構想范圍內，通過上述教導或相關領域的技術或知識進行改動。而本領域人員所進行的改動和變化不脫離本發明的精神和范圍，則都應在本發明所附權利要求的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種半預制半現澆地下連續墻體，其特征在于:包括預制空腹墻、現澆基礎板和核心墻，所述的空腹墻包含一系列在地面分段制作、并沿墻體軸線有序排放的空腹墻段和段與段之間的間隙，所述空腹墻通過人工方法下沉達到預定標高，所述的空腹墻下方澆筑所述的基礎板，并在所述的空腹墻空腔內全部或部分灌注混凝土形成所述的核芯墻。
2.如權利要求1所述的一種半預制半現澆地下連續墻體，其特征在于:所述的空腹墻段為預制鋼筋混凝土變截面結構；由兩片縱墻、兩道端墻板、若干道橫墻以及比橫墻數目多一的空腔構成。
3.如權利要求1或2所述的一種半預制半現澆地下連續墻體，其特征在于:所述空腹墻段橫截面的形式沿墻體縱向采用相同形式或分小區間變化形式。
4.如權利要求1或2所述的一種半預制半現澆地下連續墻體，其特征在于:所述空腹墻段橫截面形式沿高度方向自下而上逐步內收呈階梯狀，或自下而上緩慢變窄，或下面為階梯式空腹墻上面為階梯式實心墻，或全高保持不變。
5.如權利要求1或2所述的一種半預制半現澆地下連續墻體，其特征在于:所述的端墻板當其位于所述的間隙兩側時，為可靈活拆卸的板塊狀。
6.如權利要求1或2所述的一種半預制半現澆地下連續墻體，其特征在于:所述的橫墻最下方設有施工洞。
7.如權利要求1或2所述的一種半預制半現澆地下連續墻體，其特征在于:所述的基礎板在所述的空腹墻下沉到位后，先采用素混凝土封底，然后澆筑鋼筋混凝土而形成。
8.如權利要求1或2所述的一種半預制半現澆地下連續墻體，其特征在于:所述的核芯墻通過在某一標高之上，往所述的空腹墻空腔內連續或間隔式灌注混凝土而形成，在其灌注混凝土前，先拆除所述的間隙兩側的端墻板，形成包含間隙在內的新空腔。
9.一種半預制半現澆地下連續墻體的施工工藝，其特征在于:包括以下步驟: 第一步、在工廠或現場地面分段預制空腹墻，并把其墻段沿墻體軸線有序排放，墻段與墻段之間留一定間隙； 第二步、把所有墻段隔段分成兩批，采用排水或不排水法依次下沉: 第三步、空腹墻下沉到預定標高后應快速封底，并澆筑混凝土基礎板； 第四步、按設計要求，在某一標高之上，連續或間隔式灌注核芯墻混凝土； 第五步、結束全部施工。
10.如權利要求9所述的一種半預制半現澆地下連續墻體的施工工藝，其特征在于:當空腹墻較高時，可分層制作，分層下沉。
【文檔編號】E02D29/02GK104343131SQ201310320451
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月27日 優先權日:2013年7月27日
【發明者】廖河山, 韓維 申請人:廖河山