专利名称：利用既有地下室顶板作为天然盖板的暗挖加层施工方法
技术领域：
本发明涉及城市地下施工方法，具体地，涉及利用既有地下室顶板作为天然盖板的暗挖加层施工方法。
背景技术：
合理开发和利用城市地下空间资源，是适应城市现代化和城市可持续发展建设的需要。由于缺乏科学的规划和统筹安排，一些已建地下空间不能物尽其用，造成了地下资源的浪费，需要进行改造。
在拓展地下空间改造中，向下加层已成为一种重要的思路。传统的方法是重新施工满足地下二层开挖要求的围护结构，然后明挖进行向下加层。
参见图1，图中所示是一种既有地下一层现状结构，该结构可见于上海地铁一号线西侧地下商场。如图所示，该结构为只有一层的地下商场结构，该商场结构包括顶板1和底板2，在顶板1和底板2之间支撑有多根柱3；此外，在顶板和底板的端侧还设有内衬4，在内衬4的外侧分别设有钢筋混凝土板桩5或钻孔灌注桩等其它形式的支护(图中未示)以作为地下结构的围护结构。一般地，为了保证地下结构不受到其外侧土层的挤压，板桩的长度往往是地下结构垂直高度的两倍。
利用现有技术的明挖加层方法是，在现有的板桩外侧从地面上再打入更长的板桩以先将既有地下结构外侧的土层予以加固，然后，再从地面开挖，先将既有地下结构破坏性地凿除，并根据需要加层的深度进一步向下挖，随后再浇筑各层结构。这种方法虽然比较安全可靠，但在施工中将影响地面交通并涉及管线搬迁，制约了其在城市中心区域的广泛使用。
发明内容
鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种暗挖加层施工方法，利用地下空间作为施工围场，利用现有结构的顶板作为天然盖板，向下逐步暗挖完成地下结构的加层，不需进行明挖施工，不影响正常的地面交通，无需进行管线搬迁，工程规模小，节省投资，特别适用于在城市中心地下加层施工，尤其适用于将一层地下室暗挖改造成地下二层结构。
图1是既有地下一层现状结构示意图；图2是本发明暗挖加层施工方法施工步骤示意图；图3是图2所示下一步骤的示意图；图4是图3所示下一步骤的示意图；图5是采用本发明方法凿除原地下结构底板的示意图；图6是采用本发明方法浇筑新底板的示意图；以及图7是采用本发明方法施工完成的地下结构示意图。
具体实施例方式
以下即以上海地铁一号线西侧地下商场进行加层为例，详细描述本发明的方法。
如图1所示，该结构为只有一层的地下商场结构，该商场结构包括顶板1和底板2，在顶板1和底板2之间支撑有多根局部柱3；此外，在顶板和底板的端侧还设有内衬4，在内衬4的外侧分别设有钢筋混凝土板桩5以作为地下结构的围护结构。一般地，为了保证地下结构不受到其外侧土层的挤压，板桩的长度往往是地下结构垂直高度的两倍。
需要说明的是，由于现有地下室面积往往较大，可以采用分段进行施工，以下所作的说明是以其中一段施工为例的，由于各施工段的施工方法相同，故不再对各段施工进行重复描述。
如图2所示，本发明的施工方法首先是对地下室底板2下方的土体进行加固。具体地，在原结构围护结构的板桩5内侧设置旋喷桩6，然后对旋喷桩之间的土体A进行加固。由于旋喷桩具有施工机械灵巧，加固效果明显的特点，因此本发明采用旋喷桩进行地基满堂加固，在靠近地下室围护结构的区域A’加固深度适当加大。加固后土体的无侧限抗压强度不小于1.2MPa。
较佳地，将H型钢7插入旋喷桩6内形成支挡结构。由于受到原地下室层高的限制，H型钢可分段插入并焊接成整体，H型钢在全部施工完成后亦不再拔出回收。
参见图3所示，图中示出了经过图2所示步骤的下一施工步骤。具体地，将静压桩8打入结构底板2下，静压桩8一般可采用预应力管桩，其上设置格构柱9以此实现对原有的结构顶板的托换，为向下暗挖施工创造条件。由于柱网体系的改变，尚需对顶板1进行碳纤维加固处理或叠合层加固处理。碳纤维加固层或叠合加固层10如图4所示。
参见图4所示，图4示出了经过图3施工步骤后的下一步骤。具体地，首先，分步分块凿除原结构局部柱3、底板2。如图5所示，图中示出了分步分块凿除底板的方式，即，将底板划分成几个适当的凿除区后分别进行凿除。
再参见图4所示，在分步分块凿除原结构局部柱3和底板2之后，向下开挖加固后的土体A，当达到规定标高处时，在两侧的旋喷桩6之间设置水平钢支撑架11，然后继续向下开挖直至所需的深度并完成新底板2’的浇筑。
具体地如图6所示，图中示出了分步分块浇筑新底板的方式，即，将底板划分成几个适当的浇筑区后分别进行浇筑，然后再将所余部分进行浇筑。
由于没有地面施工围场，此阶段开挖出的土体不能直接垂直运输出地面，而可以采用二种出土方式通过邻近的地道水平运输出土；在不影响交通的区域设出土井、经地下空间水平运输后垂直出土。
参见图7所示，图中示出了经过图4施工步骤之后的下一步骤及最终完成的加层结构状态。具体地，在新底板2’浇筑完成之后，及时浇筑内衬12，以及重新浇筑第一层结构底板2，此底板可以与原结构底板位置相同。至此，如图7所示，经过如前所述的施工步骤，已完成对原先地下一层的结构的改造，即形成地下二层的结构。随后，继续进行下一工作段的施工，直至完成整个地下结构加层。
从以上描述可以了解，采用本发明的方法暗挖加层施工方法，利用地下空间作为施工围场，利用现有结构的顶板作为天然盖板，向下逐步暗挖完成地下结构的加层，不需进行明挖施工，不影响正常的地面交通，无需进行管线搬迁，工程规模小，节省投资，特别适用于在城市中心地下加层施工，尤其适用于将一层地下室暗挖改造成地下二层结构。
权利要求
1.一种利用既有地下室顶板作为天然盖板的暗挖加层施工方法，其中，现有地下结构包括顶板和底板，在所述顶板和所述底板之间支撑有多根局部柱，在所述顶板和所述底板的端侧还设有内衬，在所述内衬的外侧分别设有钢筋混凝土板桩或钻孔灌孔等其它型式的支护以作为地下结构的围护结构；其特征在于，将整个地下结构分为多个施工段进行加层，所述各施工段的施工方法包括以下步骤1)对现有地下结构的所述底板下方的土体进行加固；在现有地下结构的板桩内侧设置旋喷桩，然后对旋喷桩之间的土体进行加固，加固后土体的无侧限抗压强度不小于1.2MPa；2)对现有结构的所述顶板进行托换；在经过加固的土体中并且在现有结构的所述底板下打入静压桩，并在所述静压桩上设置格构柱；3)分步分块凿除现有结构的所述局部柱、所述底板；4)向下开挖加固后的土体，当达到规定标高处时，在两侧的旋喷桩之间设置水平钢支撑架，然后继续向下开挖直至所需的深度；5)分步分块浇筑新底板；6)浇筑第一层结构底板；7)重复以上步骤3)至6)以进行下一段的施工，直至完成对整个地下结构的加层改造。
2.如权利要求1所述的暗挖加层施工方法，其特征在于，在所述步骤1)中，在靠近现有地下结构的围护结构的区域加固深度适当加大。
3.如权利要求1所述的暗挖加层施工方法，其特征在于，在所述步骤1)中，将H型钢插入所述旋喷桩内形成支挡结构。
4.如权利要求1所述的暗挖加层施工方法，其特征在于，在所述步骤2)中，所述静压桩是预应力管桩。
5.如权利要求1所述的暗挖加层施工方法，其特征在于，在所述步骤2)中，对所述顶板进行碳纤维加固处理以形成一碳纤维加固层。
6.如权利要求1所述的暗挖加层施工方法，其特征在于，在所述步骤2)中，对所述顶板进行叠合层加固处理以形成一叠合加固层。
7.如权利要求1所述的暗挖加层施工方法，其特征在于，在所述步骤6)中，所述第一层结构底板与现有结构的所述底板位置相同。
全文摘要
提供一种暗挖加层施工方法，利用地下空间作为施工围场，利用现有结构的顶板作为天然盖板，将整个地下结构分为多个施工段向下逐步暗挖完成地下结构的加层，不需进行大开挖，不影响正常的地面交通，无需进行管线搬迁，工程规模小，节省投资，特别适用于在城市中心地下加层施工，尤其适用于将一层地下室暗挖改造成地下二层结构。
文档编号E02D29/045GK1687536SQ20051002652
公开日2005年10月26日 申请日期2005年6月7日 优先权日2005年6月7日
发明者徐正良, 崔勤, 张中杰, 王卓瑛 申请人:上海市城市建设设计研究院