一種工字型圍護樁以及圍護結構兼做主體結構的施工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種工字型圍護粧及圍護結構兼做主體結構的施工方法，尤其適用于市區大型深基坑的圍護開挖與建筑物主體地下部分的建設。
【背景技術】
[0002]目前，基坑工程圍護結構多采用現場成孔，泥漿護壁及水下澆筑，養護時間較長，成粧質量難以保證，且出現斷粧、夾泥等問題不易修復；圍護結構多為臨時支護，用后即廢，建筑物主體結構與圍護結構無法合二為一，造成材料浪費和工期損失，并且大量鋼筋混凝土等臨時支護結構埋在地下污染周圍土體；圍護結構采用的水平支撐在開挖完成后必須拆除，無法作為主體結構的一部分，同樣造成了材料浪費和工期損失，并且支撐拆除時圍護結構的二次受力和二次變形對周邊環境造成進一步的影響。

【發明內容】

[0003]本發明是針對上述問題，提出了新的粧型和施工方法，利用預制工字型粧以及預制帶肋預應力板等，實現圍護結構工廠化、產業化，提高了工程質量，加快了施工速度和精度；結合逆作法施工過程將支護結構與建筑物主體結構合二為一，圍護結構的豎向支撐和水平支撐兼做建筑物主體結構的豎向構件和水平構件，避免了臨時支撐的浪費，同時縮短了工期。
[0004]本發明的目的可以通過如下措施來達到:
[0005]一種工字型圍護粧，包括多個按照設定位置排列且事先預制的工字型粧，在相鄰的圍護粧之間通過支撐構件連接形成圍護結構；工字型粧既是基坑的圍護結構又是建筑物地下空間主體結構外墻的一部分，且在圍護結構的頂部和中部設有兼做建筑物主體結構中水平構件和豎向構件的水平支撐和豎向支撐。
[0006]所述的工字型粧中心有一個注漿孔，在粧就位后進行粧底注漿，提高粧的承載力和穩定性。
[0007]所述的每個工字型粧包括多段，位于基坑開挖線以上部分的每段粧端部都設有牛腿，所述的牛腿位于工字型的肋部，用于支撐腰梁；基坑坑底以下部分的工字型粧不設牛腿，因為坑底以下不開挖，不需要進行支撐。
[0008]所述的支撐件包括壓頂冠梁、腰梁和預制帶肋預應力板；所述的壓頂冠梁、腰梁通過連接水平支撐控制基坑變形，所述的壓頂冠梁澆筑在相鄰工字型粧的頂部，所述的腰梁澆筑在下方圍護粧牛腿處，所述的預制帶肋預應力板固定在相鄰工字型粧之間。
[0009]所述的水平支撐一端固定在圍護粧頂壓頂冠梁或中部腰梁上，另一端固定在基坑對邊圍護粧的相應位置上，水平支撐的中間位置連接在立柱粧上，立柱粧作為水平支撐的豎向支撐，基坑開挖期間水平支撐作為提供水平力控制基坑壁變形的圍護結構的水平承載構件，立柱粧為保證水平支撐穩定的豎向支撐；基坑施工完畢后，水平支撐作為梁形成建筑物主體結構地下空間的水平構件，豎向支撐作為柱形成建筑物主體結構地下空間的豎向構件。
[0010]首先對圍護粧施工位置進行定位，根據地層情況決定是否利用鉆機在所述圍護粧位置處打設一個小于預制粧邊長的圓孔作為引孔來保證預制粧的順利壓入。圍護粧施工完成后在基坑外側打設一圈旋噴粧或定噴粧作基坑止水帷幕，配合降水措施保證基坑開挖時的干作業環境。在止水帷幕完成后，進行基坑開挖，在圍護粧頂澆筑壓頂冠梁及第一層水平支撐。隨著基坑第一層土方開挖完成，在相鄰圍護粧之間固定預制帶肋預應力板，在所述的帶肋預應力板內側布置預應力鋼筋，對粧后土體壓力有抵抗作用。繼續開挖到圍護粧牛腿處，澆筑腰梁和第二層水平支撐。繼續開挖下一層土方，按照上面的方法繼續施工，直至基坑開挖完成，同時饒筑底板與建筑物邊墻。
[0011]所述的工字型圍護粧進行主體結構的施工方法，包括以下步驟:
[0012]步驟1.預制工字型粧和帶肋預應力板；
[0013]預制工字型粧的過程如下:
[0014]制作工字型粧的模板，綁扎鋼筋籠，在模板的中間用模具預留注漿孔，澆灌混凝土粧身，養護至設計拆模強度，然后拆除模板；
[0015]預制帶肋預應力板的過程如下:
[0016]制作帶肋預應力板的模板，綁扎鋼筋籠，張拉預應力筋，澆灌混凝土，養護至設計拆模強度，拆除模板；
[0017]步驟2.利用預制的工字型粧和帶肋預應力板進行如下施工；
[0018]a)按照設計要求放線定位圍護粧及豎向支撐立柱粧的粧位；
[0019]b)視地層情況，如若壓粧困難，可利用鉆機在粧位中心打設一個圓形鉆孔作為引孔，保證預制粧順利壓入，并能提高垂直度，如若壓粧較易，可直接進行下一步；
[0020]c)利用壓粧機將預制工字型粧分段壓入土層中，同時將豎向支撐立柱粧也壓入土層中；
[0021]d)由工字型粧形成的圍護粧施工完成后，通過工字型粧注漿孔向粧底注漿，加固地層，增加粧的穩定性；
[0022]e)在基坑外施工旋噴粧，形成一道有效的止水帷幕；且配合降水措施保證基坑開挖時的干作業環境；
[0023]f)開挖基坑內土方至工字型粧粧頂高度，平整基坑地層；
[0024]g)在圍護粧頂支設模板或制作土模，澆筑壓頂冠梁，并同時澆筑水平支撐，水平支撐與壓頂冠梁澆筑在一起，中間同豎向支撐立柱粧連接；
[0025]h)待澆筑的壓頂冠梁和水平支撐達到設計強度后，拆除模板；
[0026]i)繼續向下開挖基坑，在相鄰圍護粧的工字型槽內通過螺栓固定預制帶肋預應力板；
[0027]j)繼續開挖基坑至工字型粧的牛腿處，制作腰梁和第二道水平支撐的模板，綁扎鋼筋，澆筑腰梁和第二道水平支撐；
[0028]k)待澆筑的腰梁和水平支撐達到設計強度后，拆除模板，繼續向下開挖基坑；
[0029]I)繼續向下開挖土方，重復步驟i)?k)，直至開挖至基坑設計高度。
[0030]m)鋪設基底墊層，制作底板模板，綁扎鋼筋，澆筑基礎底板；
[0031]η)支設內襯邊墻模板，從下而上現澆內襯邊墻，下部與基礎底板連接，現澆邊墻與預制帶肋預應力板相疊合，主要起防水和平整外表面的作用。
[0032]ο)施工建筑物主體結構地下空間其他內部組成構件，形成基坑圍護體系、支撐體系兼做建筑物主體結構的地下空間體，施工完畢。
[0033]所述的分段壓入是指每個工字型粧包括多段，壓完一段工字型粧，再進行下一段工字型粧的壓入。
[0034]所述的步驟(C)中的分段壓入是指每個工字型粧包括多段，壓完一段工字型粧，再進行下一段工字型粧的壓入，工字型粧之間通過栓接、焊接或法蘭盤連接。
[0035]本發明的有益效果如下:
[0036]通過采用預制構件，使得施工速度和施工精度得到了提升，并且預制構件的質量可以保證，不會有空心粧、斷粧或夾泥等現象。
[0037]通過施做“引孔”可以使預制粧更容易入土，并引導粧的位置不發生偏斜，保證成粧的垂直度，更利于后期作為建筑物主體結構；可以通過中間的注漿孔注漿加固粧底部地層，提高粧的穩定性以及粧附近地層的承載力。
[0038]通過工字型預制粧承受基坑土壓力，水平支撐提供水平力控制基坑變形，豎向支撐保證水平支撐穩定性，三者有機結合共同形成基坑的支護體系，采用逆作法施工，施工環境好，節省工期。
[0039]通過預制工字型粧上的牛腿作為支撐結構架住腰梁，同時牛腿將建筑物邊墻上的豎向荷載轉移到圍護粧上，使整個建筑物外墻更加穩定。
[0040]通過現澆內襯邊墻，實現同預制帶肋預應力板疊合，與圍護粧共同形成建筑物地下空間的外墻。
[0041]利用建筑物主體結構的水平構件兼做基坑開挖時的水平支撐，使得水平支撐的剛度更大，可以有效的控制基坑側壁的水平變形，有利于保護周邊建筑物，適合在基坑周圍環境對變形要求嚴格的情況下使用。
[0042]基坑支護體系最終形成建筑物地下空間的主體結構，工字型預制粧、疊合墻形成建筑物地下空間的外墻，水平支撐和豎向支撐形成建筑物地下空間的梁、柱構件，大大節省了建筑材料，避免了傳統臨時水平支撐和豎向支撐的拆除工作，不會由于拆除而產生的大量建筑垃圾。
【附圖說明】
[0043]圖1為工字型粧的俯視圖；
[0044]圖2(a)為工字型粧的前視圖，(b)為工字型粧的左視圖；
[0045]圖3為預制帶肋預應力板的前視圖；
[0046]圖4為預制帶肋預應力板的俯視圖；
[0047]圖5為圍護結構壓頂冠梁處截面圖；
[0048]圖6為圍護結構預制帶肋預應力板處截面圖；
[0049]圖7為圍護結構腰梁處截面圖；
[0050]圖8為基坑側壁(建筑物外墻)立面圖；
[0051]圖9為基坑中心線剖面圖；
[0052]圖中，I是工字型粧，2是注漿孔，3是牛腿，4是止水帷幕，5是預制帶肋預應力板，5-1為橫向預應力筋，5-2為縱向預應力筋，6是現澆內襯邊墻，7是壓頂冠梁，8是腰梁，9是水平支撐，10是立柱粧，11是基礎底板。
[0053]圖8及圖9中基礎底板11以下為基坑不開挖部分。
【具體實施方式】
[0054]以下結合附圖對本發明的實施方法做詳細闡述:
[0055]一種工字型圍護粧，包括多個按照設定位置排列且事先預制的工字型粧1，在相鄰的粧與粧之間通過支撐構件連接；工字型粧既是基坑的圍護結構又是建筑物地下空間主體結構外墻的一部分，且建筑物主體結構的水平構件和豎向構件兼做基坑支護的水平支撐和豎向支撐。
[0056]支撐構件包括壓頂冠梁7、腰梁8和預制帶肋預應力板5;壓頂冠梁、腰梁通過連接水平支撐9控制基坑變形，壓頂冠梁澆筑在相鄰工字型粧的頂部，腰梁澆筑在圍護粧牛腿處，預制帶肋預應力板固定在相鄰工字型粧之間。
[0057]工字型粧中心有一個注漿孔2，可在粧就位后進行粧底注漿，提高粧的承載力和穩定性。
[0058]每個工字型粧I包括多段，位于基坑開挖部分的每段粧端部設有牛腿3，所述的牛腿位于工字型的肋部，用于連接