[發明專利]逆作地下工程鋼砼以樁兼柱豎向支承體系的綠色建造方法

有效

• 申請號: 202010539742.7
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN112575771B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 顧欣榮
• 申請（專利權）人: 顧炎文
• 主分類號: E02D5/38
• 分類號: E02D5/38;E02D15/04;E02D29/045
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• 代理人: 暫無信息

本發明公開了工程建設領域內一項逆作建造地下2～4層工程(H≤20m)豎向支承體系的綠色建造新技術、新工藝，通過“臨永結合、化繁為簡”，在施工階段時將基坑內原支承數道臨時水平支撐體系的“臨時立柱樁?中間支承柱”與使用階段支承永久性地下室各樓層梁板的“工程樁?地下室框架柱”高度合一，在樁基施工時就將基板下經優化后以“多樁合一”的大直徑工程樁為主(兼立柱樁)”與經優化后的“兩柱合一”(臨時中間支承柱與含暗鋼牛腿的永久框架柱合一)”一氣呵成地澆筑成型；使原承載力低、剛度小、耗鋼量大且需經多次加固、補強的“臨時性一樁一柱支承體系”變革為一次成型的永久性鋼砼變截面樁柱連體構件的豎向支承體系，其樁柱交接處柱截面可按設計需求能靈活地縮小與改變形狀(方形、圓形、矩形)；對柱梁節點與柱身橫向配筋進行推陳出新，使之具有足夠強度與良好延性，以滿足工程抗震及兼顧施工下導管與澆筑水下砼需要；樁柱砼分界面也可按需控制與改變砼設計強度，實現了鋼砼“以樁兼柱、樁柱合一”及從基坑內的“臨時中間支承柱”到地下室室內“永久框架結構柱”的雙連跳。

技術領域

本發明涉及地下工程結構建造領域，特別涉及一種在設計與施工緊密相結合的逆作建造地下室條件下，通過技術創新、工藝變革對原傳統常規逆作工藝、技術制作的工程樁與中間支承柱(臨時性一樁一柱)體系進行優化、升級、變革后，形成地下工程中重要的鋼砼樁柱連體性豎向承重構件體系，它以技術進步手段與一次成型工藝，較好地實現逆作法三大關鍵性技術之一的第三項技術——鋼砼“以樁兼柱”的一種新型綠色建造方法。

背景技術

工程向地下拓展已成為城市現代化建設中節約土地與破解發展空間瓶頸難題的重要手段，“逆作法設計與施工技術”在城市地下空間的發展與改造中起了重要、關鍵作用，已在開發技術上取得了新的業績與突破。總結與反思近幾十年來地下工程發展案例的利弊分析，與傳統“順作法”施工相比，逆作其主要技術優勢與發展趨勢為：設計與施工在總體上是將施工階段的“基坑支護”與使用階段的“永久性地下室”完美結合與高度統一起來，其升級、變革思路與措施為：一是以“(臨時)圍護墻兼永久地下室部分外墻”(如地下連續墻或含咬合連接的排樁整體圍護墻)，在此圍護墻內側增設復合墻或疊合墻，最終使之“兩墻合一”或“樁墻合一”；二是“以梁板兼撐”，即利用地下室各樓層間永久性梁(板)結構兼作施工前期基坑內原臨時水平支撐體系，以及利用地下室預開孔的頂板兼作原臨時施工棧橋(提供挖土機械停靠進行挖土)，以避免“順筑法”施工時產生大量臨時性、一次性、多道水平支撐(含施工棧橋)及數量眾多的豎向支承體系(含臨時立柱及其下的立柱樁等)的設置、拆除或廢棄，故逆作地下工程具有節約資源、降低能耗、縮短工期、大大減少廢棄物，保護環境等優點，體現出低碳經濟、綠色施工的時代要求。但尚存不足主要為：當前上海及沿海軟土地區工程建設中常見的地下2～3層地下室(基坑開挖深度H≤16m)，絕大多數工程仍普遍采用粗放型順作法的“臨時排樁圍護墻”方案(因地下2～3層采用地下連續墻方案費用昂貴且不經濟)，故圍護結構采用“臨時排樁圍護墻+二至三道臨時水平支撐體系(其中第一道水平支撐上還需布置臨時施工棧橋)”的常規做法，而采用“逆作法”所建的工程所占比例很小，因為當前傳統常規的“逆作法“雖有其上述“以梁板兼撐”替代數道臨時性水平支撐體系及棧橋的節約優勢，但除受傳統“臨時排樁圍護墻”局限影響外，其中主要因素特別是在第三項關鍵技術——“以樁兼柱”在研發與應用上的技術經濟性方面尚存短板且不夠理想，如基坑階段支承樓層水平支撐體系的立柱，現設計時大多都采用鋼結構的臨時性型鋼格構柱，造成工程成本大幅上揚；另在豎向支承構件受力方面：“臨時性一樁一柱”中的“小直徑單樁+格構柱”的組合承載力低、剛度小、造價高，以至于施工前期逆作工程時發揮地上、地下雙向施工的優勢不能實現。再因基坑內經分層開挖土方卸載、完成澆筑大底板后，勢必引起基坑上浮，在“臨時中間支承柱”承載力不足且無上部荷載的壓重下，坑內只得另外再增加布置抗拔樁群以抵抗基坑的上浮力，故無論當前的“順作法”還是“逆作法”在坑內都增加布置了抗拔樁群。由此，在建造時采用“臨時排樁圍護墻”作外圍護的的地下2～3層的同一工程中，當前“逆作法”在工程費用上卻比“順作法”要稍高而不具備競爭優勢，致使絕大部分業主仍依舊選用“順作法”，而當今社會業內流行的傳統的“順作法”地下工程基坑支護技術，系一種較為原始、粗放的“大建大拆”，屬短壽命的“建設-破壞型模式”的落后型技術，建后存有臨時性、一次性水平梁板支撐體系及豎向支承桿件體系(含水平支撐梁、棧橋、立柱樁及鋼構立柱等)的廢棄物過多，其后果為既浪費了大量建材資源與人工、機械、能源，拆除中不僅產生噪音、揚塵且施工擾民，還產生大量的建筑垃圾、外運費用及破壞環境，致使發展代價高昂，其弊處多多，故應從源頭上主動避免或予以更新后淘汰。