專利名稱：旋噴沉井法配合半逆作法施工地下建筑物的施工方法
技術領域：
本發明屬于建筑施工技術領域，涉及一種地下建筑的設計與施工方法，具體地說是一種 針對在地面預制成型、后張法施加預應力的地下建筑物外墻，采用旋噴沉井法配合半逆作法 施工施工深大地下建筑物的施工方法。
背景技術：
對于整體在地面預制成形的地下建筑物外墻，目前現有技術主要采用射水沉井法施工基 坑圍護結構。具體做法是在地面預制的鋼筋混凝土沉井外墻底部設有沉井刃腳，刃腳為鋼 制或鋼筋混凝土制，且外墻底角的外側向外凸出，寬于外墻墻體。預制外墻時在墻體中埋設 鋼制水管，在底腳處設有噴頭與鋼管連接。通過噴頭噴射高壓水破碎墻下支撐土體，使沉井 外墻下沉，沉至預定標高后再用逆做法施工內部結構體，最后封底。
采用射水沉井法主要存在如下無法克服的缺陷
1. 由于射水的噴頭在底腳處的位置是固定的，其噴射的水流是定向的，每個噴頭所噴射 的水，僅能在土層中形成一個直徑有限的土洞，而不能把底腳下的土層平面切割掉，因而在 遇到稍硬的土層時，墻體無法下沉。在遇到砂土層時，地層本身不造槳，噴出的水流不能將 砂粒排出地面，造成砂在水中沉淀，也會使墻體無法下沉。
2. 射水沉井在下沉過程中僅靠射水的壓力控制下沉速度和糾偏，極易出現井筒水平漂移 和糾偏失敗，造成井體報廢。
3. 射水沉井的泥漿不做固化處理，尤其是墻外的泥漿不做固化處理，易造成井體無承載 能力，不能承受豎向荷載，且外墻與土體之間不能緊密結合，造成墻體極不穩定；還有在后 期挖土時，易造成墻外地層變形過大而影響周邊環境的安全。
4. 沉井挖土至底部時，在高地下水位地區易造成地下水土繞流，坑底產生管涌和土體隆
起，對坑外環境產生惡劣影響，并有可能導致無法繼續施工。
5. 射水沉井底部所設刃腳一般在30° ~60°之間，刃角在重力作用下會產生一個向外的
水平分力，造成外墻變形，變形過大時易造成外墻結構破壞。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種可加快施工進度、節約工期、結構穩定、質量可 靠，并能夠實現整體外墻下沉的旋噴沉井法配合半逆作法施工深大地下建筑物的施工方法， 以克服現有技術存在的上述缺陷。
本發明解決技術問題的技術方案如下
一種旋噴沉井法配合半逆作法施工地下建筑物的施工方法，地下結構外墻整體在地面上 預制完成，其特征在于，所述地下結構外墻墻體內設有貫穿墻體高度方向的預留通孔，相鄰 預留通孔的中心距小于墻體寬度，墻體內側預埋鋼筋接駁器，其包括如下施工步驟
(a) 、開挖溝槽、施工導墻；
(b) 、對預制地下結構外墻施加預應力當預制墻體混凝土強度達到設計強度的70%后 施加預應力，并用預應力錨具鎖定；
(C)、旋噴下沉整個預制外墻；
(d) 、待預制外墻下沉至預定深度后，換漿進行槽底和槽壁的泥漿固化；
(e) 、半逆作法施工地下結構。 本發明的有益效果如下
1. 地下結構外墻整體在地面以上預制完成，加快了施工進度、節約工期；
2. 通過在地下結構外墻施工前開挖溝槽，預制第一圈地下室外墻后澆注導墻，并將導墻 與硬化地坪連為一體，保證導墻與地坪整體受力，從而保證整個地下結構外墻下沉時的定位 和垂直度。
3. 地下結構外墻采用旋噴法切割墻下土體形成溝槽，墻體靠自重整體下沉至預定深度。 溝槽內泥漿保護槽壁穩定，對周圍環境不產生影響。通過旋噴的先后順序、旋噴轉速、旋噴 壓力、旋噴流量、旋噴下降速度，可以控制整個地下墻外墻的下沉速度及糾偏。
4. 槽內置換泥漿進行固化，使用粘土固化劑來固化槽內殘余空間的泥漿，保證地下室外 墻的豎向承載力和側向穩定性，且固化體在墻外形成止水帷幕。
5. 配合半逆作法分層施工墻內的梁、板、隔墻等，取消傳統的基坑維護結構和支撐結構， 節省大量工程投資，保證了安全和質量，并可加快施工進度，節約工期。
本發明特別適合于大型民用建筑的地下室、公用地下車庫及地鐵車站等地下建筑物的快 速施工。


圖1為本發明一個實施例預制外墻帶局部導墻俯視結構示意圖; 圖2為本發明實施例旋噴下沉狀態剖視結構示意圖； 圖3為本發明實施例施工完成狀態剖視結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖與具體實施例進一步說明本發明。
如圖l、 2所示，本發明地下建筑物(如大型民用建筑物地下室、公用地下車庫及地鐵車 站等)的外墻1在地面預制成形，外墻底部不設刃腳，采用平腳結構，墻體底腳寬度略寬于 上部墻體，外墻的配筋可全部采用普通建材鋼筋，也可以將外墻的豎向配筋內外兩層全部或 部分采用預應力鋼絞線3。鋼絞線穿在薄壁鋼管4中，鋼管4內徑略大于鋼絞線直徑，且內外 兩側薄壁鋼管底部相通。薄壁鋼管與橫向配筋形成骨架，然后制模澆搗高標號抗滲混凝土， 并在墻體中間貫穿墻體高度方向按一定間距預留豎向通孔2，相鄰預留通孔的中心距小于墻體 寬度。在墻體內側預定位置預埋鋼筋接駁器，以便與地下建筑物的梁板墻等結構相連。地下 室外墻根據高度可一次性預制，也可分層預制。如分層預制時，應在分層處設止水鋼板。外 墻的預制高度應大于地下室總深度，保證墻體嵌入地層中一定深度，防止基坑開挖到底部時 出現涌水和拱土。外墻厚度可以上下等厚，也可以采用可變截面厚度。
具體施工步驟如下
(a) 、地下室外墻墻體1預制前應沿墻體走向開挖溝槽，清除障礙物至溝底原狀土層， 施工與墻底底腳等寬的墻底墊層。并按設計要求的位置和尺寸預留旋噴孔洞，在墊層上預制 了一圈墻體后，即在墻內或墻外沿墻體走向施工一側導墻8，導墻的作用是保證整個地下室外 墻下沉時的定位和垂直度。導墻與地下室外墻的墻體之間有一定間隙，導墻拆模后墻外溝槽 立即填土壓實并澆注導墻壓頂，內或外導墻壓頂與整個建筑場地的硬化地坪接合，保證導墻 與地坪整體受力，導墻僅設在地下室外墻的一側，另一側砌筑泥漿排放溝。也可以墻體內外 兩側都設導墻，如圖l中局部導墻所示，導墻8可采用凹凸結構，凸出部分81起導正限位作 用，凹進部分82形成的空間作為泥漿上返通道。
(b) 、當預制墻體1混凝土強度達到設計強度70%后，即對鋼絞線3進行張拉施加預應 力，并用預應力錨具5鎖定，通過錨具上的注漿孔，向薄壁鋼管4中注入可固化的漿液，以 保證預應力的持久性和鋼絞線的防腐性，漿液成分為環氧樹脂或者磨細的高強度水泥漿。施 加預應力時可根據墻體高度分層施加，也可在墻體下沉結束后一次性施加。施加預應力的目 的是為了增加地下室外墻的強度和剛度，減小鋼材用量，節約工程造價。
(c) 、預制墻體的混凝土達到設計強度的70%后即可旋噴下沉。在墻體預留通孔2中下 放旋噴鉆桿6，墻體頂端安裝旋噴機7，鉆桿6與旋噴機7相連，旋噴鉆桿底部裝有高壓旋噴 頭，旋噴頭略低于墻底，開動旋噴機，向墻下土體中旋轉噴射高壓液體射流，高壓旋噴射流 IO切割破碎墻下土體，形成泥漿并上返至地面，高壓旋噴切割土體的直徑大于墻體寬度，而 墻體中預留的旋噴通孔的中心間距小于墻體寬度，則高壓旋噴形成一個連續的槽。槽的寬度 大于墻體寬度，墻體在槽中靠自重下沉，墻體與槽壁間的間隙既是泥漿上反通道又不會對墻 體產生摩擦力，保證墻體下沉順利。槽中泥漿的液面高于地下水位，對槽壁產生靜水壓力， 可有效的保證槽壁穩定，避免槽壁內縮和坍塌，杜絕地層水土流失，保證周圍環境安全。旋 噴下沉施工時，旋噴液體的成分可視墻下土層的情況而定。如墻下土層為粘性土層，噴射液 為清水摻入一定量的燒堿和CMC;如墻下土層為砂性土，則旋噴液為膨潤土泥漿摻入一定量 的的燒堿和CMC。噴射的泥漿保持槽壁穩定，并將砂粒懸浮攜帶出地面。燒堿和CMC的作 用是增加泥漿的粘度和穩定性。旋噴下沉時，可通過調節旋噴點的先后順序、旋噴壓力、旋 噴轉速及下降速度來調節地下室外墻下沉速度和糾偏。旋噴的順序可以采用"跳倉"的順序， 即先按預留通孔l、 3、 5……的順序逐個旋噴，然后在按2、 4、 6……的順序旋噴。也可以采 用其他方式旋噴。
(d) 、當地下室外墻沉至預定深度后，應換漿進行槽底和槽壁的泥漿固化，即移除旋噴 機和旋噴管，以墻體中間預留的通孔為通道，泵注摻有占比為10~20%的粘土固化劑的泥槳， 將槽底和槽壁間的泥漿徹底置換，則一定時間后槽底和槽壁的泥漿完全固化成具有較高強度 的固化體，極大的提高了地下室外墻的墻底承載力和側壁摩阻力，可以承受較大的豎向荷載， 同時也極大的提高了地下室外墻的穩定性。換漿后墻體中間的預留通孔內充滿含有粘土固化 劑的泥漿，泥漿固化后作為通孔內的永久性填充物。
(e) 、半逆作法施工，先施工第一層地下室頂板ll， 一層地下室頂板11的梁板鋼筋通過 接駁器與外墻l相連，以預先施工的樁基為支撐立柱12，施工一層頂板時預留較多的出土口， 先施工的梁板應在設計時考慮進行結構加強，混凝土達到設計強度后，挖土機和土方車以一 層頂板為棧橋和通道，通過預留出土口進行土方挖運。挖土至第二層地下室頂板底部標高時， 施工第二層地下室頂板13，如此類推至第三層、第四層、第五層等，地下室層數越多優勢越 明顯。當施工至建筑物基礎大底板14時，應先施工大底板墊層，并做好防水處理，通過外墻 接駁器綁扎大底板鋼筋，澆注抗滲微膨脹混凝土，然后自下而上施工柱及隔墻至地面，則整 個建筑物的地下部分施工完成。
權利要求
1.一種旋噴沉井法配合半逆作法施工地下建筑物的施工方法，地下結構外墻(1)整體在地面上預制完成，其特征在于，所述預制地下結構外墻(1)墻體內設有貫穿墻體高度方向的預留通孔(2)，相鄰預留通孔的中心距小于墻體寬度，墻體內側預埋鋼筋接駁器，其包括如下施工步驟(a)、開挖溝槽、施工導墻(8)；(b)、對預制地下結構外墻施加預應力當預制墻體混凝土強度達到設計強度的70％后施加預應力，并用預應力錨具鎖定；(c)、旋噴下沉整個預制外墻；(d)、待預制外墻下沉至預定深度后，換漿進行槽底和槽壁的泥漿固化；(e)、半逆作法施工墻內地下結構。
2. 根據權利要求1所述的旋噴沉井法配合半逆作法施工地下建筑物的施工方法，其特征 在于，所述墻體內外兩層豎向主筋全部或部分采用鋼絞線(3)，所述鋼絞線穿在薄壁鋼管(4) 中，內外兩側薄壁鋼管(4)底部相通，所述墻體底腳寬度略寬于上部墻體。
3. 根據權利要求2所述的旋噴沉井法配合半逆作法施工地下建筑物的施工方法，其特征 在于，所述的步驟(b)還包括通過錨具上的注漿孔向薄壁鋼管中注入可固化的漿液。
4. 根據權利要求1所述的旋噴沉井法配合半逆作法施工地下建筑物的施工方法，其特征 在于，所述的步驟(a)中，包括如下步驟沿地下建筑物墻體走向開挖溝槽，清除障礙物至 溝底原狀土層，施工與墻底底腳等寬的墻底墊層，在對應于預制墻體預留通孔(2)的位置處 預留旋噴孔洞，在墻底墊層上預制一圈墻體后，沿墻體走向施工一側導墻(8),并將導墻(8) 與硬化地坪(9)連為一體。
5. 根據權利要求1所述的旋噴沉井法配合半逆作法施工地下建筑物的施工方法，其特征 在于，所述的歩驟(c)中，包括如下步驟在墻體預留通孔(2)中下放旋噴鉆桿，墻體頂 端安裝旋噴機，旋噴鉆桿(6)與旋噴機(7)相連，旋噴鉆桿(6)底部裝有高壓旋噴頭，旋 噴頭略低于墻底，開動旋噴機，高壓旋噴射流(10)切割墻下土體使墻體靠自重下沉，旋噴 切割土體的直徑大于墻體寬度。
6. 根據權利要求1所述的旋噴沉井法配合半逆作法施工地下建筑物的施工方法，其特征 在于，所述的步驟(d)中，包括如下步驟移除旋噴機和旋噴管，以墻體中間預留通孔為通 道，泵注摻有粘土固化劑的泥漿，將槽底和槽壁間的泥漿徹底置換，換漿后預制墻體中間的 預留通孔內充滿含有粘土固化劑的泥漿，泥漿固化后作為通孔內的永久性填充物。
7. 根據權利要求6所述的旋噴沉井法配合半逆作法施工地下建筑物的施工方法，其特征 在于，所述的粘土固化劑在泥漿中的比例為10 20%。
8. 根據權利要求1所述的旋噴沉井法配合半逆作法施工地下建筑物的施工方法，其特征 在于，所述的步驟(e)中，包括如下步驟先施工第一層地下室頂板(11)， 一層地下室頂 板(11)的梁板鋼筋通過接駁器與外墻(1)相連，以預先施工的樁基為支撐立柱(12);然 后挖土至第二層地下室頂板底部標高時，施工第二層地下室頂板(13)，如此類推，依次施工 其他地下頂板；施工至建筑物基礎大底板(14)時，先施工大底板墊層，并做好防水處理， 通過外墻接駁器綁扎大底板鋼筋，澆注抗滲微膨脹混凝土，然后自下而上施工柱及隔墻至地 面，直至完成整個建筑物的地下部分。
全文摘要
本發明涉及建筑施工技術領域，公開了一種旋噴沉井法配合半逆作法施工地下建筑物的施工方法，地下結構外墻整體在地面上預制完成，其包括如下施工步驟(a)開挖溝槽、施工導墻；(b)對預制地下結構外墻施加預應力當預制墻體混凝土強度達到設計強度的70％后施加預應力，并用預應力錨具鎖定；(c)旋噴下沉整個預制外墻；(d)待預制外墻下沉至預定深度后，換漿進行槽底和槽壁的泥漿固化；(e)半逆作法施工地下結構。本發明采用整體旋噴下沉法施工地下結構外墻不僅節省大量工程投資，保證了安全和質量，并可加快施工進度，節約工期。特別適合于大型民用建筑的地下室、公用地下車庫及地鐵車站等地下建筑物的快速施工。
文檔編號E04B1/35GK101338567SQ20081004177
公開日2009年1月7日 申請日期2008年8月15日 優先權日2008年8月15日
發明者勇 萬, 廖少明, 王衛東, 芮明倬 申請人:萬 勇;芮明倬;王衛東;廖少明