一种立体车库深基坑施工方法 技术领域 本发明属于地下工程施工技术领域， 具体涉及一种特别适用于小场地施工的立体 车库深基坑施工方法。
背景技术 在现代地下车库建筑实际施工中， 常受到施工场地的环境条件限制， 如立体车库 基坑与地上建筑基桩或环境水体距离过近， 四周皆为道路等无法占用的场地等， 特别是在 地上建筑物框架结构已经结顶， 要在其自带地下室结构中再进行地下车库施工成为业界公 认的难题。
发明内容 为解决在小场地中进行立体车库深基坑的施工难题， 特别是在地上建筑物框架结 构已经结顶， 要在其自带地下室结构中再进行地下车库， 本发明提供了一种立体车库深基 坑施工方法， 其技术路线如下 ： 一种立体车库深基坑施工方法， 其特征在于， 包括以下步骤 ： 步骤一、 场地平整， 基坑降水 ； 步骤二、 设置支撑结构， 采用大直径钻孔灌注桩排桩加七道钢筋混凝土形成立体车库 内支撑系统 ； 步骤三、 设置止水帷幕， 采用成孔灌注桩加高压旋喷桩做止水帷幕 ； 步骤四、 土方作业， 采用长臂挖机以接驳方式进行挖土 ； 步骤五、 支撑拆除。
所述步骤一中所述的大直径钻孔灌注桩成桩过程如下 ： 1） 、 钻孔灌注桩排桩采用跳打法施工， 相邻桩混凝土达到强度要求后， 方可进行另一根 桩施工 ； 2） 、 成孔施工一次性不间断完成， 成孔完毕至灌注混凝土的时间间隔不超过混凝土的 初凝时间 ； 3） 、 钻孔灌注桩的钢筋笼的两侧沿水平方向焊接两列定位垫块， 每列垫块纵向间距为 4M ； 4） 、 混凝土水灰比为 0.5-0.55， 坍落度为 180-220MM ； 5） 、 钢筋笼放入孔内后直接浇灌混凝土， 并连接施工， 确保混凝土的强度和密实性。
所述立体车库内支撑系统采用竖向立柱桩设计， 竖向立柱桩的上部采用格构式井 字形钢构架。
所述土方作业的施工流程如下 ： 先施工压顶梁及第一道水平内支撑， 并进行混凝土养护 ； 当压顶梁及第一道支撑混凝土强度达 80% 之后， 开挖至第二道支撑底标高 ； 施工第二道水平内支撑及围檩梁， 待第二道支撑及其围檩梁的混凝土强度达 80% 之
后， 开挖至第三道支撑底标高 ； 重复步骤 c 施工过程直至开挖到坑底标高。
所述第一道围檩梁之间设有第一栈桥板， 第一长臂挖机驻停于第一栈桥板上向下 挖土直接装车 ； 在第四道支撑梁之间设有第二栈桥板， 第二长臂挖机驻停于上向下挖土作 业， 所挖土方堆积于第一栈桥板下， 由第一长臂挖机挖取装车。
以上所述的深基坑可拆分为若干独立的功能模块， 组成矩阵式立体车库的基础， 功能模块数量可根据实际施工要求来增减。
本发明特别适用于在高层地上建筑自带地下室结构中再进行立体地下车库的施 工， 解决了现有技术施工工艺无法安全有效地开展深基坑的施工难题， 且施工过程中不需 要占地较大的塔吊， 具有安全可靠等特点。 附图说明
图 1 为本发明立体车库深基坑剖面图。
图 2 为本发明 A 部位肋板结构示意图。
图 3 为本发明深基坑下侧四道支撑梁平面图。
其中， 压顶梁 1， 灌注桩 2， 围檩 3， 地下室外墙 4， 止水帷幕 5， 立柱桩 6， 第四道支撑 7， 混凝土墙板 8， 第四道支撑栈桥范围 9。 具体实施方式
以下结合图 1、 图 2 和图 3 对本发明做进一步的描述。 本实施例项目在裙楼地下室工程中， 建设立体车库系统。裙楼占地面积 2342 ㎡， 立体车库系统占地面积 552.84 ㎡， 基坑结构底板面标高为﹣ 31.9 和 -33.2 米， 长 26.7 米， 宽 20.2 米， 施工难度相当大， 工程现场条件有以下不足 ： 东、 南两侧均为城市主要交通道 路， 不能占用 ； 西侧为通航河道， 需考虑河道汛期防洪要求 ； 与基坑紧贴的北侧为主楼， 高 85.4 米、 自带两层地下室的高层建筑物框架结构已于本地下立体垂直运输停车库开工前结 顶， 没有可利用空余场地。
对如此环境条件的施工现场， 要完成深基坑立体车库施工工程， 难度大， 任务艰 巨。其关键需解决的问题是 ： 工地现场车辆运输路线、 深基坑立体车库围护施工方案、 土方 作业、 已建成大楼和新建基坑本身的安全监测措施等。
本实施例中， 场地内车辆运输方案如下 ： 在靠西侧围护梁上设置荷载 100 吨汽车 吊、 40 吨挖机和载重汽车的工作需要的栈桥板， 大型机械在栈桥板上作业， 从而解决了土方 装土及机械作业区域不足的问题， 且最大限度地远离邻近的建筑物， 增加了施工安全系数。
基坑围护方案中， 支撑结构采用大直径钻孔灌注桩排桩加七道钢筋砼内支撑， 排 桩直径 φ800-1200MM ； 设计采用成孔灌注桩加高压旋喷桩两排直径 φ800MM 做止水帷幕， 确保外侧水不进入基坑内 ； 地下立体车库深坑内采用减压降水井降低承压水水位 ； 基坑坡 顶 10 米范围内堆载不得超过 20KPa 的施工荷载。
基坑总体施工按如下顺序进行 ： 1. 场地平整， 场地内地坪标高控制在相对标高﹣ 1.000m， 超出此标高处应进行卸土、 修整。
2. 对围护桩遇到的原建筑的 φ377 工程桩采取拔桩措施。
3. 施工围护桩， 先施工水泥搅拌桩和钻孔灌注桩， 再施工高压旋喷桩。
4. 围护桩完毕后， 进行基坑开挖， 首先挖土至标高﹣ 3.8 m， 施工压顶梁、 第一道支 撑及栈桥。
5. 待第一道支撑达到 80％强度后， 继续挖土至第二道支撑底标高﹣ 7.3 m， 施工 第二道支撑及围檩。
6. 待第二道支撑达到 80％强度后， 开挖施工第三道支撑及围檩， 直至开挖至大地 下室坑底， 清底后及时浇筑垫层、 基础底板、 地下车库局部坑边四周﹣ 14.8m 栈桥及支撑、 地下室底板传力带。
7. 按上述顺序和要求开挖并施工地下车库范围内另外三道支撑及围檩， 直至开挖 至车库坑底。
8. 挖土至车库坑底后， 施工车库垫层、 底板， 车库围护桩内壁施工防水面层， 并作 为外墙模板。
9. 车库地下室底板达到设计强度 100％后拆除第七道支撑， 施工第六道支撑以下 楼板、 墙板， 待其达到 100％设计强度后， 拆除第六道支撑， 按此顺序逐步施工主体结构、 拆 除支撑， 直至地下立体车库结构施工完毕。 10. 大地下室范围基础底板及传力带达到设计强度 100％后， 拆除第三道支撑， 施 工结构墙板。
11. 逐步施工地下二层楼板及传力带， 待达到设计强度 100％后， 拆除第二道支 撑。
12. 逐步施工地下一层楼板及传力带， 待达到设计强度 100％后， 拆除第一道支 撑， 施工地下一层结构， 至整体地下室结顶。
13. 地下室结构施工完成经各有关责任单位对外墙检查合格后施工地下室防水 层、 保护层。
14. 地下防水完成后进行土方分层回填。
具体土方作业流程如下 ： 本工程地下室为深基坑工程， 基坑开挖深， 施工场地狭小， 土方工作量大， 要与支护结 构配合施工。土方工程进程将直接影响整个工程进展， 为加快进程， 土方采用机械开挖， 直 接外运。土方开挖分为大地下室及地下立体车库两个施工阶段。土方开挖平面流向为， 由 东往西、 由南北两边向中心。 为满足运输车辆进出要求， 在基坑西侧中部 C1—D1 轴附近设 置运输通道。由于受基坑长度限制， 坡道设置由坑顶至第二道支撑底， 采用塘渣铺设， 碾压 成型以满足车辆载重行驶要求。 坡道坡度 1:6， 宽 6 米， 厚 0.5 米， 为保证坡道稳定， 坡道 两侧放坡系数不小于 1:1。 第二道支撑以下土方， 采用长臂挖机与小挖机配合， 接驳翻运至 支撑栈桥处， 由运土车辆外运。
第一阶段土方开挖 ： 第一阶段土方开挖为大地下室范围， 挖深 13.90 米。
（1） 机械开挖第一层土方， 沿排桩内边挖至 -3.8m， 挖深 2.8m， 凿除排桩超灌部分 至压顶梁标高， 施工压顶梁、 第一道支撑及栈桥， 然后着手进行汽车坡道铺设。
（2） 待第一道支撑体系砼强度达到设计强度的 80% 后， 机械开挖第二层土方， 挖到
标高﹣ 7.3m， 挖深 3.5m， 施工第二道支撑体系。坑内土方由运土通道运出， 然后挖除运输 通道土方。
（3） 待第二道支撑体系砼强度达到设计强度的 80% 后， 开挖第三层土方， 挖到标高 ﹣ 11.3m， 挖深 4m。 由于运输通道此时已挖除， 采用小挖机挖土后， 由运土车将土方运至支 撑栈桥边集中堆放， 再由停放在第一道支撑栈桥上的长臂挖机将土挖出， 然后施工第三道 支撑体系。
（4） 待第三道支撑体系砼强度达到设计强度的 80% 后， 开挖第四层土方， 大面积挖 到标高﹣ 15.60m， 挖深 4.30m。 仍然采用第三层土方开挖方法， 土方开挖后， 由运土车运至 支撑栈桥边集中堆放， 再由停放在第一道支撑栈桥上的长臂挖机将土挖出， 坑底最后 30cm 由人工修土直至坑底。 穿插施工大地下室基础底板、 传力带， 同时坑内局部地下立体车库范 围挖至﹣ 15.8m， 施工第四道支撑系统。 土方完成后， 将运土车由施工栈桥处经汽车吊吊运 出基坑。
第二阶段土方开挖 ： 第二阶段土方开挖为地下立体车库范围， 挖深 17.90m， 局部 22.2m。
（1） 考虑到地下立体车库土方开挖深度较深， 且面积较小， 首先将一台长臂挖机利 用 100T 汽车吊由施工栈桥处调运至坑内， 并停放在地下立体车库围护体外侧的大地下室 底板上， 与原有小挖机配合挖土。 待第四道支撑体系砼强度达到设计强度的 80% 后， 着手进 行第二阶段的土方开挖。用小型挖机挖土到标高﹣ 21.30m, 挖深 5.70 米， 施工第五道支 撑系统。
（2）待第五道支撑体系砼强度达到设计强度的 80% 后， 小挖机挖土到标高﹣ 25.50m, 挖深 4.20 米， 施工第五道支撑系统。因挖土深度超过小挖机卸土高度， 因此采用 小挖机挖土后， 将弃土在地下车库基坑内西侧， 坑内长臂挖机工作范围内， 然后由坑内长臂 挖机接驳转挖运至地下室支撑栈桥边， 在大地下室底板上集中堆土， 再由停放在第一道支 撑栈桥上的长臂挖机将土挖出。
（3） 按上述顺序和要求， 逐步开挖并施工地下车库范围内第六、 七道支撑系统， 直 至开挖至车库坑底， 挖土深度分别为 4.80m、 4.7m 和 3.4m， 其中坑底 30cm 由人工修土至 地下车库坑底标高， 人工土方由塔吊吊离基坑。施工车库垫层、 底板， 车库围护桩内壁施工 防水面层， 并作为外墙模板。
土方开挖注意事项及要求 ： （1） 土方开挖必须严格遵循 “分层开挖、 先撑后挖” 的原则， 严禁在支撑系统强度未达到 设计要求的情况下就进行土方开挖。
（2） 土方开挖应保护好工程桩及支承柱， 严禁挖机碰撞支撑、 立柱和围护桩， 同时， 控制坑内开挖的高差和坡度， 防止土体滑坡， 立柱四周的土体应对称均匀挖除。
（3） 地下室及地下立体车库垫层底设计标高以上 300mm， 由人工修平至设计标高。 机械挖土、 人工修土、 砼垫层必须连续施工， 挖土至坑底 24h 内浇完混凝土垫层， 确保基坑 底部土体不长期暴露， 以提高基坑稳定性。
（4） 挖土机不得直接在支撑上行走， 应先在支撑两侧先填土至支撑面 300mm 以 上， 然后铺设路基箱方可通行机械车辆。
（5） 土方开挖过程中， 应 24 小时有专人观测止水帷幕有无渗漏现象， 若有发现，应立即采取措施引水、 堵水， 并及时通知有关各方。
（6） 土方开挖过程中应及时做好排水、 疏水和截水工作， 挖出的土方应当班运出， 距坑周围 10m 以内堆载必须控制在 15Kpa 之内。
（7） 运输坡道处理和收尾要设置机械就位平台， 不得在斜坡道上就位挖土。
（8） 开挖下层土方时， 应将上层支撑梁板底的垫层、 杂物清理干净， 以免掉落伤人。 清理不了的垫层应采用网兜或其他防护， 防止意外。
水泥搅拌桩采用 42.5 级硅酸盐水泥， 第一次预搅下沉至设计标高， 喷浆提升 ； 第 二次下沉至设计标高， 喷浆提升复搅， 提升速度控制在 0.5M/Min 以内。为保证搅拌桩质量， 施工前要清除较深障物， 挖除后回填粘土再施工， 相邻桩施工间隙小于 24 小时， 防止出现 冷缝。
立体车库内支撑系统采用竖向立柱桩设计， 尽量利用工程桩， 不能利用时采用钢 筋混凝土钻孔灌注桩 φ800MM 作竖向立柱桩。坚向立柱的上部采用格构式井字形钢构架， 缀板与角钢的焊接采用围焊 ； 井字型钢构架顶部伸入钢筋混凝土水平支撑内， 并采取可靠 的锚固和支托措施 ； 井型钢构架下部插入钻孔桩≥ 1.8M， 施工时先将钢构架与下部钻孔灌 柱桩的钢筋笼主筋联结牢固， 再整体吊入孔内。当地梁纵向钢筋数量较多后难以穿越井型 钢构柱时， 可在钢构柱上开孔， 但每肢角钢的开孔面积不大于其截面面积的 20%， 超过时应 采取相应的补强措施， 开孔作业时要考虑钢材强度的临时降低， 注意掌握每次开孔的时间 间隔， 必要时可采取临时支撑措施。 支撑梁、 压顶梁、 围檩梁内的箍筋采用封形式， 并做成 135 度弯钩， 弯钩端头直段 长度不小于 10 倍直径和 75MM 的较大值。围檩梁的纵向受力钢筋， 外侧 （靠围护桩一侧） 钢 筋应在支撑间距的跨中附近连接， 内侧钢筋应在支撑处连接。 支撑主次梁高相同时， 次梁下 部纵向钢筋应置于主梁下部纵向钢筋之上。 支撑梁与压顶梁、 支撑梁与围檩梁、 支撑梁与支 撑梁相交节点处， 当相交角度≤ 90°时， 均应设置水平加腋。支撑梁端部纵筋应锚入压顶 内， 且伸过压顶梁 （或围檩梁） 的中以线≥ 5d， 当直线锚固段长度不足时， 纵筋应伸至节点对 边并向下弯折。
在七道围护支撑梁中， 上部三道支撑梁与主楼柱脚连接， 形成四周连通支撑的结 构， 提高围护功能效果。
支撑梁的施工要求非常高， 因第一道支撑梁西面栈桥面上考虑荷载为 100 吨的汽 车吊和 80 吨的吊物， 总设计荷载为 200 吨， 所以栈桥范围钢立柱有 11 个， 栈桥板板厚 350， 配筋为 Ф20@150 双层双向， 混凝土强度 C30， 并且对支撑梁进行严格养护， 土方开挖必须待 支撑梁混凝土强度达到 80% 以上才能开挖， 在施工中严格按标准、 按规范施工， 确保安全。
高压旋喷桩采用二重管高压旋喷桩， 桩径为 800。施工时各技术参数控制如下 ： 空 气压力 0.7MPa, 浆液压力 3MPa, 水压力为 20MPa, 提升速度 10cm/min, 旋转速度 10r/min, 浆液流量 100L/min, 水灰比 0.8。
基坑降水 ： 本工程基坑土体开挖基本上透水性较差， 为便于土方开挖， 坑内采用盲 沟， 集水井方式辅助降排水。基坑周边设备排水沟将坑外水集中排走。车库范围存在承压 水影响， 采用减压井降低承压水头， 减压降水井由专业施工单位进行施工， 并应首先进行降 水试验， 根据试验结果确定降水方案后实施。
土方开挖前， 确保基坑四周场地平整， 场地标高不高于设计标高 ； 挖土机械不得直
接压在支撑上， 应在支撑两侧先覆土至高出支撑面 300 以上， 然后在铺设路基箱后方可通 行机械车辆。土方开挖原则上应分区分段进行， 次序严格遵循 “分层开挖， 先撑后挖” 及 “大 基坑， 小开挖” 的原则进行分区开挖。
基坑降排水 ： 本工程场地地下水位埋深较浅， 约 1.00— 3.12 米， 场地地下水位主 要受大气降水补给， 且受季节性雨季影响。设计采用坑内采用盲沟、 集水井方式排水， 基坑 底排水沟离坡脚线 4 米以上， 具体盲沟、 集水井的布置视现场降水情况与各有关方商定后 定。为防止坑外地表水流入基坑， 坑顶沿四周设地面排水沟， 将地表水集中排走。地下立体 车库具体降水方案由围护设计根据现场降水实验结果再确定。
支撑拆除 本工程支撑的拆除包括内支撑梁和栈桥板。拆除方法为人工加空压机进行凿除， 拆除 时相应的基础底板、 楼板、 传力带均应达到设计强度的 100％。换撑期间， 监测单位应加强 围护结构和周围建筑物的监测。
支撑拆除顺序为 ： 先拆除地下车库内支撑体系， 再拆除三层地下室内大角撑 ； 先 拆除支撑板、 然后拆除支撑梁， 主支撑拆除前先拆联系梁和支梁。 拆除时首先在支撑梁上钻 出一个深约 30cm 的孔， 然后插入风镐劈裂器， 再用风镐进行冲击， 从而破碎混凝土。整根 梁全部混凝土破碎清理后， 再用手提式钢筋切割机切断钢筋。 在梁混凝土未全部拆除前， 不 得切断钢筋， 以免使支撑梁成为纯悬臂结构。 拆除施工时， 必须严格按照既定的拆除顺序进行施工。 必须逐根拆除， 一根支撑梁 未拆除完毕前， 不得进行下一根支撑梁的拆除。 支撑梁的拆除进度安排不得过紧， 以便使应 力有个缓慢释放的过程， 不致于使支护桩的侧压力陡然增加， 造成基坑险情。 在拆除水平支 撑梁前应搭设承重架， 具体拆除必须编制拆除专项方案， 按专项方案要求有序拆除， 以确保 安全施工。支撑拆除施工作业人员必须正确穿戴安全帽等劳动保护用品， 高处作业应系好 安全带， 不得冒险作业。 支撑拆除施工区域应设置硬质封闭围挡及醒目警示标志， 围挡高度 不应低于 1.8 米， 非施工人员不得进入施工区。
待地下室结构及防水验收后应及时进行土方回填， 有利于文明施工及结构外脚手 架搭设。
土方回填应严格按照设计和施工规范要求施工， 土质、 回填土含水率等必须严格 控制， 由下自上分层铺填， 每层铺土厚度不大于 300。夯实机械采用蛙式打夯机。夯实前对 填方应初步平整， 夯击时依次夯打， 不留间隙， 每次夯打应有 15-20cm 的重迭， 避免漏夯， 确保回填土方的密实度达到规定要求。 土方回填应预留一定的沉降量， 以备自然下沉， 预留 沉降量不超过回填方高度的 3%。