專利名稱：超長鋼筋砼地下工程利用約束體的無永久縫設計建造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種超長鋼筋砼地下工程設計建造方法一利用約束體的無永久縫設計建造方法。
背景技術：
隨著城市基礎建設的發(fā)展以及汽車化時代的快速到來，開發(fā)地下空間解決城市地皮緊張，停車困難問題是當務之急。近年來大型地下工程不斷出現(xiàn)，地下室深度越來越深，長度也越來越長，如何保質(zhì)保量的完成地下工程的建造，確保地下工程在施工階段和永久使用階段不開裂不漏水已經(jīng)成為了必須解決的難題。國家對超長鋼筋砼地下室的設計施工有明確的規(guī)范規(guī)定，地下室的長度超過規(guī)范后必須設變形縫。而變形縫的施工困難、防水永久性問題也很難解決。隨著地下工程越來越 深，地下水滲透壓力越來越大，因而對變形縫的防水要求越來越高，而目前的技術還無法解決此難題。按現(xiàn)行規(guī)范設置的變形縫將對地下工程的永久安全和正常使用構成無法消除的隱患。因而近年來開始突破規(guī)范推行無永久縫設計建造方法，采用的手段無非是“防”(改變砼級配和使用添加劑)、“放”(設置后澆帶或施工縫)、“抗”(設置后澆膨脹砼加強帶及增設抗裂筋等)三種手段。大量的地下工程建設實踐證明，地下工程建造中砼的收縮以及使用階段的溫差收縮等產(chǎn)生裂縫使地下工程產(chǎn)生漏水等工程事故無法完全避免，尤其是超長地下工程更是如此。目前工程界處于兩難境界，若按規(guī)范設置變形縫傳統(tǒng)做法，變形縫的防水和永久性問題很突出，尤其地下室的深度越建越深；若按無永久縫設計思路，國內(nèi)外近年也有一定采用“防、放、抗”三種手段的工程案例，但收縮裂縫產(chǎn)生漏水的現(xiàn)象仍無法避免，目前尚無更有效的設計建造方法來解決此難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種超長鋼筋砼地下工程利用約束體的無永久縫設計建造方法，為解決超長地下室不設變形縫的同時減少或避免收縮裂縫的產(chǎn)生提供了新的設計思路和建造方法。一種超長鋼筋砼地下工程利用約束體的無永久縫設計建造方法，建造步驟如下I)、利用常規(guī)的地下工程技術施工后澆帶或施工縫將超長地下工程結構體劃分為若干個小區(qū)域；2)、根據(jù)每個小區(qū)域內(nèi)客觀存在的或經(jīng)過改造的不動約束體的約束度大小確定該區(qū)域不動約束體的數(shù)量，確保該區(qū)域不會收縮開裂；3)、在缺少或沒有不動約束體的小區(qū)域內(nèi)，增設不動約束體；4)、在各小區(qū)域的施工中，將地下工程與位于該區(qū)域的不動約束體澆筑成整體；5)、將各區(qū)域間的后澆帶或施工縫用膨脹砼澆筑，使各區(qū)域連成整體，完成超長地下工程結構體。
不動約束體是指根據(jù)結構設計計算必須建造而客觀存在的構件，一般為鋼筋砼結構，為了節(jié)約造價，常使用地下工程建造中已經(jīng)存在的合適構件作為不動約束體，如地下室底板下的工程樁、下凸地梁、承臺、電梯井等，或為地下施工所需打設的臨時圍護樁、圍護壓頂梁、圍囹梁等，也可根據(jù)該區(qū)域不動約束體分布不足根據(jù)需要增設約束體，如打設樁體、下凸條形或塊狀體，以增強約束能力。不動約束體的約束度是指不動約束體阻止與其相連接的地下工程結構產(chǎn)生砼收縮變形的能力。為了增強不動約束體的約束度，不動約束體內(nèi)鋼筋與相應區(qū)域內(nèi)鋼筋相連接，連接符合力學計算要求。不動約束體的約束度可根據(jù)理論計算或?qū)嶒灥贸?。利用這些不動約束體，阻止施工中砼的收縮變形和使用中由于溫差引起的收縮變形，確保該小區(qū)域地下工程不會引起收縮開裂。如此將一超長地下工程結構體化大為小，各自為陣，阻止砼收縮變形的傳遞和積累，危急地下工程的安全。 不動約束體可以分為點、塊、面、條等，如地下室底板下的單個工程樁可為點約束體，群樁結合下凸的承臺可為塊約束體，下凸的電梯樓梯核心區(qū)結合群樁即為面約束體，而下凸的地梁等可為條約束體等等，整個超長地下工程結構體的周邊根據(jù)受力和功能分布著各種約束體，如地下室底板下的樁、地梁、承臺等客觀存在的，而沿地下室外墻的圍護樁通過簡單的連接改造也可構造出約束體，具體做法是根據(jù)這些客觀存在的約束體的分布，通過后澆帶，施工縫等將超長地下工程結構體劃分成各個小區(qū)域，各小區(qū)域通過客觀存在的約束體或補充改造增設的約束體，結合該區(qū)域地下結構的配筋，確保該區(qū)域不含由于砼收縮產(chǎn)生的裂縫，并且阻止這種收縮變形的傳遞和積累，各自為陣，達到確保超長地下工程結構不產(chǎn)生砼收縮裂縫的目的。超長地下工程結構體為地下室外墻板，為了充分利用現(xiàn)有的工程設施，地下室開挖時臨時輔助用的圍護樁、壓頂梁、圍囹梁可以作為不動約束體。不動約束體為圍護樁時，將地下外墻板與圍護樁澆筑成整體，利用圍護樁來阻止地下室外墻板收縮變形的產(chǎn)生。地下室外墻板和圍護樁的連接方式可為以下幾種方法一、鑿開圍護樁，在圍護樁內(nèi)植入錨筋，錨筋的另一端與地下室外墻板內(nèi)鋼筋連接，澆筑砼將圍護樁、錨筋、地下室外墻板連接為一體。二、鑿開圍護樁，將錨筋一端與圍護樁內(nèi)的主筋焊接，另一端與地下室外墻板內(nèi)鋼筋連接，通過砼將圍護樁、錨筋、地下室外墻板澆筑成整體。三、鑿開圍護樁，割開圍護樁內(nèi)預留的箍筋，通過錨筋連接箍筋與地下室外墻板內(nèi)鋼筋，也可以將箍筋兩端直接錨入地下室外墻板，通過砼將圍護樁、錨筋、地下室外墻板澆筑成整體。四、在圍護樁間澆筑鋼筋砼嵌固塊，嵌固塊內(nèi)鋼筋與地下室外墻板內(nèi)鋼筋連接，整體澆注成一體。為了節(jié)約造價，在滿足約束度的情況下，嵌固塊可以根據(jù)需要在水平方向和深度方向連續(xù)或間隔布置。嵌固塊和錨筋也可以混合排布。所述的超長地下工程結構體可以為地下室底板，地下室底板與下凸的承臺、縱橫梁及工程樁鋼筋相連、整體澆注，這些構件正是客觀存在的不動約束體，通過這些不動約束體阻止地下室底板收縮變形的產(chǎn)生。若這些不動約束體的約束度不足，也可以根據(jù)需要另外澆筑短樁、固定塊、固定條作為不動約束體。
本發(fā)明通過不動約束體阻止與其對應區(qū)域砼收縮變形的產(chǎn)生，減小砼收縮變形的應力，阻止收縮變形的傳遞和積累，使每個區(qū)域的收縮變形不會導致開裂，達到無永久縫的超長鋼筋砼地下工程的抗裂防滲漏效果。


圖I是應用本發(fā)明技術的地下室支撐結構示意圖；圖2是應用本發(fā)明技術的地下室結構示意圖；圖3是本發(fā)明一種使用嵌固塊約束地下室外墻板的示意圖；圖4是圖3中A向所示嵌固塊約束地下室外墻板的示意圖；圖5是本發(fā)明第二種使用嵌固塊約束地下室外墻板的示意圖； 圖6是圖5中B向所示嵌固塊約束地下室外墻板的示意圖；圖7-8是本發(fā)明中嵌固塊在圍護樁間兩種分布方法的示意圖；圖9是本發(fā)明中壓頂梁約束地下室外墻板的示意圖；圖10-13是本發(fā)明在圍護樁植筋約束地下室外墻板的四種方法示意圖；圖14是應用本發(fā)明技術的第二種地下室結構示意圖；圖15-17是本發(fā)明中圍圖梁、圍護樁、壓頂梁約束地下室外墻板的示意圖。
具體實施例方式如圖1-2所示本發(fā)明應用在某工程中，該工程為地下室多層結構，其中地下室外墻板和地下室底板均為超長結構體。施工步驟如下I、施工工程樁6和擋土止水帷幕7，在緊貼止水帷幕的內(nèi)側施工圍護樁2。2、上部放坡開挖至支撐8的底部位置(若土性差或周邊環(huán)境不允許放坡時可采用土釘圍護開挖)，施工圍護樁的壓頂梁9，整體澆筑砼使支撐8與壓頂梁9形成整體。3、開挖至下層支撐的底部，整體澆筑圍囹梁14和第二層支撐8。重復步驟3，開挖至需要的層數(shù)。4、開挖至坑底,施工地下室底板5、樁承臺10及地梁11。利用后燒帶將地下室底板5劃分成若干個區(qū)域。根據(jù)劃分的區(qū)域大小及樁承臺10、地梁11的約束度，確定該區(qū)域內(nèi)需要不動約束體的數(shù)量，在缺少不動約束體的區(qū)域，設置短樁，也可以增設固定塊、固定條。綁扎地下室底板5、樁承臺10、地梁11、短樁的鋼筋籠，同時樁承臺10、短樁、地梁11與對應的地下室底板5區(qū)域通過鋼筋焊接連接，整澆成一體，其中鋼筋的焊接連接符合力學計算要求。施工后澆帶，將每個區(qū)域連接起來形成超長地下室底板5，地下室底板5通過樁承臺10與工程樁6固定連接。樁承臺10及地下室底板5與圍護樁2采用鋼筋焊接整澆連接。5、鑿除第三層支撐8和圍囹梁14，施工第三層地下室外墻板I和第三層地下室頂板13。通過后澆帶將地下室外墻板I劃分成若干個區(qū)域，在每個區(qū)域?qū)膰o樁2間施工嵌固塊4，根據(jù)區(qū)域的大小及嵌固塊4的約束度確定嵌固塊4在水平和深度方向的布置方式，如圖3所示嵌固塊4在水平方向間隔布置，如圖4所示嵌固塊4在深度方向間隔布置，也可以如圖5-6所示在水平和深度方向連續(xù)布置。嵌固塊4還可以布置成其他符合需要的樣式，如圖7-8所示。嵌固塊4為鋼筋混凝土結構，綁扎地下室外墻板I的鋼筋籠時，嵌固塊4內(nèi)的鋼筋與對應區(qū)域的鋼筋焊接，符合力學要求。在地下室外墻板I近工程樁6 —側支模，通過混凝土將嵌固塊4與對應區(qū)域整體澆筑，然后施工后澆帶，將每個區(qū)域連接起來形成超長地下室外墻板I。
同時將圍護樁間空隙用粘土 12或素砼填實。重復步驟5，鑿除第一、二層支撐和圍囹梁，施工地下室外墻板和地下室頂板。施工地下室外墻板至壓頂梁時，壓頂梁可以作為不動約束體，根據(jù)需要每隔一定的距離植入錨筋連接地下室外墻板，整體澆注，如圖9所示。在步驟5中可以通過在圍護樁2內(nèi)植入錨筋3替換在圍護樁2間施工嵌固塊4，如圖10所示，鑿開圍護樁2，將錨筋3 —端植入圍護樁2內(nèi)，另一端與對應區(qū)域的地下室外墻板內(nèi)鋼筋連接；如圖11所示，鑿開圍護樁2，將連接地下室外墻板I的錨筋3與主筋焊接；如圖12所示，鑿開圍護樁2，將圍護樁內(nèi)預留的箍筋一端與地下室外墻板I內(nèi)鋼筋焊接或者通過錨筋3連接；如圖13所示，通過相互間隔澆筑嵌固塊和植入錨筋的方法約束地下室外墻板。以上方法最后均是通過混凝土將圍護樁2、地下室外墻板I、錨筋3或箍筋澆筑成整體，當然根據(jù)約束度的不同，可以根據(jù)需要在水平和深度方向連續(xù)或間隔植入錨筋3，最后將圍護樁間空隙用粘土 12或素砼填實，使圍護樁成為一個大的不動約束體。當兩個圍護樁2間的地下室外墻板I產(chǎn)生收縮變形時，與兩個圍護樁2相連的錨筋3能夠各自約束住砼的收縮變形，使圍護樁2間的地下室外墻板I不能收縮開裂，同時兩根錨筋3間的地下室外墻板由于長度短，砼的收縮變形小不會產(chǎn)生收縮開裂，從而達到整個地下室外墻板的抗裂防滲漏效果。在步驟5中可以用另一種方法施工地下室外墻板，如圖14所示，鑿除支撐8，緊挨著圍囹梁14施工地下室外墻板I。將圍囹梁14作為不動約束體，每隔一定距離植入錨筋3連接地下室外墻板I，整體澆注圍囹梁14和地下室外墻板1，如圖15所示。圍囹梁14缺少的地方，為了約束地下室外墻板，可以將圍護樁2作為不動約束體，如圖16所示。壓頂梁9作為不動約束體時，每隔一定距離植入錨筋3連接地下室外墻板1，如圖17所示。地下室為單層結構時，約束地下室外墻板的不動約束體可以是圍護樁和壓頂梁，所用的約束方法可以采用如上所述的澆筑嵌固塊和植筋，嵌固塊和錨筋根據(jù)需要在水平和深度方向布置，也可以采用其他符合本發(fā)明技術要求的方法。
權利要求
1.一種超長鋼筋砼地下工程利用約束體的無永久縫設計建造方法，其特征在于 建造步驟如下 1)、利用常規(guī)的地下工程技術施工后澆帶或施工縫將超長地下工程結構體劃分為若干個小區(qū)域； 2)、根據(jù)每個小區(qū)域內(nèi)客觀存在的或經(jīng)過改造的不動約束體的約束度大小確定該區(qū)域不動約束體的數(shù)量，確保該區(qū)域不會收縮開裂； 3)、在缺少或沒有不動約束體的小區(qū)域內(nèi)，增設不動約束體； 4)、在各小區(qū)域的施工中，將地下工程與位于該區(qū)域的不動約束體澆筑成整體； 5)、將各區(qū)域間的后澆帶或施工縫用膨脹砼澆筑，使各區(qū)域連成整體，完成超長地下工程結構體。
2.根據(jù)權利要求I所述的超長鋼筋砼地下工程利用約束體的無永久縫設計建造方法，其特征在于所述的不動約束體為鋼筋砼結構，步驟4中，不動約束體內(nèi)鋼筋與對應區(qū)域內(nèi)鋼筋的連接符合力學計算要求。
3.根據(jù)權利要求I所述的超長鋼筋砼地下工程利用約束體的無永久縫設計建造方法，其特征在于所述的超長地下工程結構體為地下室外墻板(I)，所述的不動約束體為地下圍護工程中的圍護樁(2)。
4.根據(jù)權利要求3所述的超長鋼筋砼地下工程利用約束體的無永久縫設計建造方法，其特征在于步驟4中，通過錨筋(3)連接圍護樁(2)和地下室外墻板(I)，澆筑砼使圍護樁(2)、錨筋(3)、地下室外墻板(I)成為一體。
5.根據(jù)權利要求3所述的超長鋼筋砼地下工程利用約束體的無永久縫設計建造方法，其特征在于在圍護樁(2)間澆筑連接圍護樁(2)和地下室外墻板(I)的鋼筋砼嵌固塊(4)，嵌固塊⑷內(nèi)的鋼筋與地下室外墻板⑴內(nèi)鋼筋相連。
6.根據(jù)權利要求I所述的超長鋼筋砼地下工程利用約束體的無永久縫設計建造方法，其特征在于所述的超長地下工程結構體為地下室底板(5)，所述的不動約束體為地下施工過程中的工程構件。
7.根據(jù)權利要求6所述的超長鋼筋砼地下工程利用約束體的無永久縫設計建造方法，其特征在于步驟4中，地下室底板(5)的鋼筋籠通過鋼筋與不動約束體連接，澆筑砼使地下室底板(5)與不動約束體連接為一體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超長鋼筋砼地下工程利用約束體的無永久縫設計建造方法，利用常規(guī)的地下工程技術施工后澆帶或施工縫將超長地下工程結構體劃分為若干個區(qū)域；根據(jù)每個區(qū)域內(nèi)客觀存在的或經(jīng)過改造的不動約束體的約束度大小確定該區(qū)域不動約束體的數(shù)量，確保該區(qū)域不會收縮開裂；在各區(qū)域的施工中，將地下工程與位于該區(qū)域的不動約束體澆筑成整體；將各區(qū)域間的后澆帶或施工縫用膨脹砼澆筑，使各區(qū)域連成整體，完成超長地下工程結構體。本發(fā)明通過不動約束體阻止與其對應區(qū)域砼收縮變形的產(chǎn)生，減小砼收縮變形的應力，阻止收縮變形的傳遞和積累，使每個區(qū)域的收縮變形不會導致開裂，達到無永久縫的超長鋼筋砼地下工程的抗裂防滲漏效果。
文檔編號E02D29/16GK102720215SQ201210213489
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月21日 優(yōu)先權日2012年6月21日
發(fā)明者嚴平 申請人:嚴平, 杭州南聯(lián)土木工程科技有限公司