一種既有砌體結構建築物增設地下室的施工方法與流程
2023-05-31 18:43:26 1
本發明涉及土木工程建築學科的巖土工程領域，具體涉及一種既有砌體結構建築物增設地下室的施工方法。
背景技術：
目前國內外的地下室開挖常用的施工方法包括順作法、逆作法兩大類。順作法：即直接由地表往下直接分層開挖，支護，直至坑底結束，再由下往上依次做底板，牆體和頂板等主體設施。此種開挖方式最為常用，施工方便。逆作法：先沿建築物地下室軸線等施工支護結構，同時建築物內部的相關位置澆築中間支承樁和柱，用於承受施工期間底板封底之前上部結構的自重和施工荷載。然後進行地面一層的梁板、樓面施工；隨後逐層向下開挖土方並澆築各層地下結構，直至底板封底。與此同時，由於地面一層的樓面結構已完成，為上部結構施工創造了條件，即可同時向上逐層進行地上結構施工。
逆作法的工藝特點包括：(1)上部結構和地下基礎結構可平行施工，在建築規模大、上下層次多時，工時大約可節省1/3。(2)受力良好合理，圍護結構變形量小，因而對周邊建築影響小。(3)施工可少受氣候環境的影響，土方開挖較少、基本不佔總工期。(4)最大限度利用地下空間，擴大地下室建築面積。(5)一層結構平面可作為工作平臺，不必另設開挖工作平臺與內撐，大幅度削減了支撐和工作平臺等大型臨時設施，減少了施工費用。(6)由於開挖和施工的交錯進行，逆作結構的自身荷載由立柱直接承擔並傳遞至地基，減少了大開挖時卸載對持力層的影響，降低了基坑內地基回彈量。逆作法存在的不足：(1)逆作法支撐位置受地下室層高的限制，無法調整高度，如遇較大層高的地下室，有時需另設臨時水平支撐或加大圍護牆的斷面及配筋。(2)因在頂部封閉狀態下進行挖土，基坑中還分布有一定數量的中間支承柱和降水用井點管，目前尚缺乏靈活、高效的小型挖土機械，使挖土的難度增大。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種既有砌體結構建築物增設地下室的施工方法，該施工方法通過對既有砌體結構建築物基礎進行鋼管注漿，形成的加固體作為基坑止水帷幕及基坑支護結構，便於地下室開挖，地下室開挖完成後，注漿鋼管留在地基土內，可提高地基土的承載力，從而在達到地下空間重新利用的效果的同時，提供基礎的承載力。
本發明提供的一種既有砌體結構建築物增設地下室的施工方法，利用鋼管注漿作為基坑開挖的支護體系進行地下室土方開挖，土方開挖完成後，鋼管保留在地基土中，提高地基土的承載力，包括以下步驟：
(1)開挖至基礎底面線：土方開挖至既有砌體結構建築物條形基礎底面邊線，至既有砌體結構建築物條形基礎截面形式全部露出；
(2)水平鋼管支撐：在開挖後的基礎側面設置第一層水平支撐鋼管，水平支撐鋼管兩端分別支頂在已開挖出來的原基礎側面；
(3)鑽孔施工：在既有砌體結構建築物條形基礎兩側布置鑽孔，若原條形基礎寬度、厚度及配筋滿足設計及施工要求，則先採用鑽機用金剛石鑽頭鑽穿條形基礎，後採用合金鑽頭在地基土中繼續下鑽至設計長度；
(4)新增承臺：若原條形基礎寬度、厚度或配筋不滿足設計要求及施工要求，則在原條形基礎兩側進行截面加大或在原條形基礎上新增承臺，並預留鑽孔，用合金鑽頭在鑽孔處進行地基土鑽孔施工，以滿足鑽孔設計及施工要求；
(5)鋼管注漿：將深度及截面滿足設計要求的注漿鋼管下入注漿孔內，注漿鋼管管身按照設計要求預先開孔，確保注漿鋼管下到孔底，並按照施工工藝參數進行注漿施工，至孔口返漿為止；
(6)地下室分層開挖土方：在注漿鋼管注漿完成，且注漿體完成自固結後，進行土方開挖，土方開挖分層進行；
(7)開挖面分層噴射或澆搗鋼筋混凝土面層：每層土方開挖完成後，立即在開挖面處，按照設計要求布置錨固鋼筋及鋼筋網面層，鋼筋制安完成後，進行噴射或澆搗混凝土面層施工，噴射混凝土施工完成且混凝土達到初凝後，方能進行下層土方開挖；
(8)分層面設置水平鋼管支撐：分層開挖土方，並噴射混凝土，開挖至分層設計深度時，再設置一道水平支撐鋼管，水平支撐鋼管兩端分別頂在擬建地下室兩側的注漿鋼管上；
(9)開挖土方至地下室底面：按步驟(6)～(8)開挖土方至地下室底面；
(10)施工地下室底板、各層樓板以及頂板：按照結構施工圖紙，自下而上施工地下室底板、各層樓板以及頂板；
(11)回填土方：注漿鋼管保留在地基土內，在地下室側壁和土方開挖面之間，回填並壓實土方至原始地面標高。
所述步驟(1)中，若土方開挖區域存在局部條形基礎，則將原基礎局部凸出部分鑿除。
所述步驟(2)中，水平支撐鋼管規格根據開挖深度和地層情況計算獲取，若水平支撐鋼管較長，則根據需要在水平支撐鋼管中布設立柱。
所述步驟(5)中，鋼管採用矩形布置，布置間距為1～1.5m；清水洗孔後進行灌漿，水泥漿的水灰質量比為0.7～1.1，每米灌漿水泥漿用量為100～150kg；灌漿壓力採用初始壓力範圍為0.2～0.5mpa，注漿終止壓力範圍為0.3～0.8mpa，穩壓時間10～20min。
所述步驟(6)中，每層開挖深度不超過1.2m，不得搶挖、超挖。
所述步驟(7)中，每開挖一層地基土，在開挖面處掛φ6@200×200的鋼筋網，採用長1m的ф22掛網筋，掛網完成後，再在開挖面處進行噴射或澆搗80mm～100mm厚的混凝土面層，噴射或澆搗混凝土面層，第一層厚度40mm～50mm，第二層厚度40mm～50mm。
所述步驟(8)中，每開挖4m，新增一道水平支撐鋼管，水平支撐鋼管兩端分別支頂在注漿鋼管上，水平支撐鋼管規格根據地層情況通過計算獲得，水平支撐鋼管長度與擬增設地下室的寬度相同，若水平支撐鋼管較長，則在水平支撐鋼管中間根據需要布設立柱。
本發明對既有砌體結構建築物基礎進行鋼管注漿，形成的加固體作為基坑止水帷幕及基坑支護結構，便於地下室開挖，地下室開挖完成後，注漿鋼管留在地基土內，提高了地基土的承載力，從而在達到地下空間重新利用的效果的同時，提供基礎的承載力。與現有技術對比，本發明具有如下優點：
(1)在既有建築物基礎下進行鋼管注漿，形成的雙排鋼管注漿固結體可兼作基坑支護結構及止水帷幕，便於地下室開挖。地下空間得到充分的利用，同時不影響原建築的安全和使用。
(2)在既有建築物基礎下進行鋼管注漿，增加了地基承載力，對既有建築起到了良好的地基加固效果。
附圖說明
圖1是本發明實施例基礎鋼管注漿加固平面示意圖；
圖2是本發明實施例地下室開挖示意圖；
圖3是本發明實施例施工流程圖；
圖中，1、注漿鋼管，2、地下室開挖範圍，3、新增承臺，4、原基礎，5、分層鋼筋混凝土面層，6、原基礎局部凸出部分(需鑿除)，7、第一層水平支撐鋼管，8、注漿加固體，9、地基土，10、開挖至原基礎底面線，11、開挖1段，12、開挖2段，13、開挖至地下室底面。
具體實施方式
如圖1～3所示，本發明實施例提供的一種既有砌體結構建築物增設地下室的施工方法，包括以下步驟：
(1)開挖至基礎底面線：土方開挖至既有砌體結構建築物條形基礎底面邊線，至既有砌體結構建築物條形基礎截面形式全部露出；若土方開挖區域存在局部條形基礎，則將原基礎局部凸出部分鑿除；
(2)水平鋼管支撐：在開挖後的基礎側面設置第一層水平支撐鋼管，水平支撐鋼管兩端分別支頂在已開挖出來的原基礎側面；水平支撐鋼管規格根據開挖深度和地層情況計算獲取，若水平支撐鋼管較長，則根據需要在水平支撐鋼管中布設立柱；
(3)鑽孔施工：在既有砌體結構建築物條形基礎兩側布置鑽孔，若原條形基礎寬度、厚度及配筋滿足設計及施工要求，則先採用鑽機用金剛石鑽頭鑽穿條形基礎，後採用合金鑽頭在地基土中繼續下鑽至設計長度；
(4)新增承臺：若原條形基礎寬度、厚度或配筋不滿足設計要求及施工要求，則在原條形基礎兩側進行截面加大或在原條形基礎上新增承臺，並預留鑽孔，用合金鑽頭在鑽孔處進行地基土鑽孔施工，以滿足鑽孔設計及施工要求；
(5)鋼管注漿：將深度及截面滿足設計要求的注漿鋼管下入注漿孔內，注漿鋼管管身按照設計要求預先開孔，確保注漿鋼管下到孔底，並按照施工工藝參數進行注漿施工，至孔口返漿為止；其中的施工工藝參數包括：鋼管採用矩形布置，布置間距為1～1.5m；清水洗孔後進行灌漿，水泥漿的水灰質量比為0.7～1.1，每米灌漿水泥漿用量為100～150kg；灌漿壓力採用初始壓力範圍為0.2～0.5mpa，注漿終止壓力範圍為0.3～0.8mpa，穩壓時間10～20min；
(6)地下室分層開挖土方：在注漿鋼管注漿完成，且注漿體完成自固結後，進行土方開挖，土方開挖分層進行，每層開挖深度不超過1.2m，不得搶挖、超挖；
(7)開挖面分層噴射或澆搗鋼筋混凝土面層：每層土方開挖完成後，立即在開挖面處，按照設計要求布置錨固鋼筋及鋼筋網面層，鋼筋制安完成後，進行噴射或澆搗混凝土面層施工，噴射混凝土施工完成且混凝土達到初凝後，方能進行下層土方開挖；其中每開挖一層地基土，在開挖面處掛φ6@200×200的鋼筋網，採用長1m的ф22掛網筋，掛網完成後，再在開挖面處進行噴射或澆搗80mm～100mm厚的混凝土面層，噴射或澆搗混凝土面層，第一層厚度40mm～50mm，第二層厚度40mm～50mm；
(8)分層面設置水平鋼管支撐：分層開挖土方，並噴射混凝土，開挖至4m時，再設置一道水平支撐鋼管，水平支撐鋼管兩端分別頂在擬建地下室兩側的注漿鋼管上，水平支撐鋼管規格根據地層情況通過計算獲得，水平支撐鋼管長度與擬增設地下室的寬度相同，若水平支撐鋼管較長，則在水平支撐鋼管中間根據需要布設立柱；
(9)開挖土方至地下室底面：按步驟(6)～(8)開挖土方至地下室底面；
(10)施工地下室底板、各層樓板以及頂板：按照結構施工圖紙，自下而上施工地下室底板、各層樓板以及頂板；
(11)回填土方：注漿鋼管保留在地基土內，在地下室側壁和土方開挖面之間，回填並壓實土方至原始地面標高。
本發明實施例對既有砌體結構建築物基礎進行鋼管注漿，形成的加固體作為基坑止水帷幕及基坑支護結構，便於地下室開挖，地下室開挖完成後，注漿鋼管留在地基土內，提高了地基土的承載力，從而在達到地下空間重新利用的效果的同時，提供基礎的承載力。