本發(fā)明屬于地下工程施工領(lǐng)域，具體涉及一種利用沉井在既有建筑物下增建地下空間的施工方法。

背景技術(shù)：

城市飛速發(fā)展，對地下空間開發(fā)利用的需求逐漸增加。但目前我國大部分城區(qū)的既有建筑物(民用建筑或工業(yè)建筑)限于建造時期的歷史或技術(shù)原因，沒有設(shè)置地下空間。如今人們生活對更多空間的需求提高，對地下車庫、地下設(shè)備間等地下空間需求逐漸增加，而對既有建筑物拆除重建的成本較高；某些既有工業(yè)建筑由于生產(chǎn)條件的改變也需要增建地下空間。針對既有建筑物下增建地下空間的方法受到工程界越來越多的重視。

目前針對既有建筑物下增建地下空間的施工，較多采用的是樁基托換大開挖的方法，其基本步驟是：在既有建筑物外側(cè)施作地下連續(xù)墻；對既有建筑物基礎(chǔ)施作新的樁基進行托換，并施作基礎(chǔ)連系梁；開挖基礎(chǔ)下的地層直到設(shè)計位置；施作地下室底板和頂板，形成地下空間。

這種方法雖然適用性較廣，但需要對既有基礎(chǔ)進行托換，施工周期長，工程規(guī)模大，且施工中引發(fā)既有建筑物過大沉降的風(fēng)險較高。

因此亟需研究一種不必進行基礎(chǔ)托換的、可行的既有建筑物下增建地下空間的施工方法，以便在工期緊張和成本控制要求日益提高的情況下，快速，安全、經(jīng)濟地完成既有建筑物下增建地下空間的工作。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種安全可靠，施工便利，高效的利用沉井在既有建筑物下增建地下空間的施工方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種利用沉井在既有建筑物下增建地下空間的施工方法，包括以下步驟：

(1)收集既有建筑物的資料和原位地質(zhì)勘測資料，確定增建地下空間的位置、范圍和幾何形狀，完成擬建沉井的設(shè)計方案；

(2)測量放線，在原位確定沉井施作位置；

(3)將沉井施作位置外邊緣外移設(shè)計距離，以滿足沉井基坑放坡要求、支模板要求及抽承墊木要求，破除該區(qū)域內(nèi)既有建筑物的室內(nèi)地面；

(4)依次施作各節(jié)沉井，直至沉井下沉至設(shè)計深度；

(5)順次進行沉井封底施作和沉井頂板施作，沉井內(nèi)部作為增建地下空間，沉井頂板作為既有建筑物新的室內(nèi)地面，從而完成既有建筑物下增建地下空間的施作。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的沉井采用現(xiàn)澆沉井或預(yù)制沉井，步驟(4)中各節(jié)沉井的施作包括以下步驟：

(a)開挖沉井基坑至基坑設(shè)計深度，基坑底面平面至少比沉井外周加寬一根承墊木長度以上；

(b)向沉井基坑中分層回填設(shè)計厚度的砂土，將其依層震實；

(c)在沉井的刃腳、隔墻及底梁下的設(shè)計位置處鋪設(shè)承墊木，或按設(shè)計要求在沉井的刃腳下鋪設(shè)承墊木，隔墻及底梁下筑砂堤或布置磚基礎(chǔ)；

(d)對于現(xiàn)澆沉井，在承墊木上根據(jù)首節(jié)沉井設(shè)計尺寸架立模板，同時拌制與之相應(yīng)的混凝土，根據(jù)設(shè)計綁扎鋼筋籠，布置相應(yīng)構(gòu)造措施，澆筑首節(jié)沉井并養(yǎng)護，待混凝土達到設(shè)計強度的至少70％后拆除模板，對于預(yù)制沉井，將預(yù)制的首節(jié)沉井節(jié)段運至設(shè)計位置，壓在承墊木上；

(e)按設(shè)計要求，先抽除或掏空隔墻、底梁下的承墊木、砂堤或磚基礎(chǔ)，然后抽除刃腳下的承墊木；

(f)按設(shè)計要求，采用包括排水挖土下沉、不排水挖土下沉或中心島式下沉的方法進行沉井的下沉；

(g)下沉到位后，對于澆筑沉井，在首節(jié)沉井的基礎(chǔ)上搭設(shè)第二節(jié)沉井模板，同時拌制與之相應(yīng)的混凝土，根據(jù)設(shè)計綁扎鋼筋籠，使其與位于首節(jié)沉井接頭處的鋼筋連接，布置相應(yīng)構(gòu)造措施，澆筑第二節(jié)沉井并養(yǎng)護，待混凝土達到設(shè)計強度的至少70％后拆除模板，對于預(yù)制沉井，將預(yù)制的第二節(jié)沉井節(jié)段運至設(shè)計位置，壓在首節(jié)沉井上，通過預(yù)埋件將第二節(jié)沉井與首節(jié)沉井連接；

(h)按設(shè)計要求，采用包括排水挖土下沉、不排水挖土下沉或中心島式下沉的方法進行沉井的下沉；

(i)下沉到位后，依次進行后續(xù)各節(jié)沉井的施作，直至沉井下沉到設(shè)計深度。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，施工過程中進行沉井基坑的排水工作，保證坑底高出施工期間可能出現(xiàn)的最高水位0.5m以上以及沉井內(nèi)無積水。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的布置的相應(yīng)構(gòu)造措施包括射水管和排漿孔。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，沉井下沉的過程中，若出現(xiàn)流砂、沉井突沉、沉井結(jié)構(gòu)傾斜或位移過大時，應(yīng)及時進行相應(yīng)處理。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(5)中所述的沉井封底可分為干封底和水下封底兩種，對于干封底，鑿毛井壁底部凹槽內(nèi)和隔墻預(yù)留鋼筋附近的混凝土，清理污泥，用砌塊墊實刃腳斜面，置換觸變泥漿，進行必要降排水工作，做好前期準備后，先鋪一層碎石或礫石砂，整平形成碎石封底墊層或礫石砂封底墊層后，再沿井壁四周向中央一次澆筑素混凝土封底墊層并養(yǎng)護，當(dāng)其強度達到設(shè)計強度的25％時，在其上綁扎沉井封底鋼筋，然后澆筑沉井鋼筋混凝土封底并養(yǎng)護，達到設(shè)計強度時，停止井點降水，完成沉井封底的施作；對于水下封底，進行水下清基，搭設(shè)施工平臺，布置倉面，做好前期準備工作后，采用水下澆筑混凝土，養(yǎng)護至設(shè)計強度的75％時，抽除井內(nèi)積水，封堵滲漏點，鑿除水下混凝土的松軟部分并找平，在其上綁扎沉井封底鋼筋，然后澆筑沉井鋼筋混凝土封底并養(yǎng)護，完成沉井封底的施作。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的沉井頂板采用現(xiàn)澆沉井頂板或預(yù)制沉井頂板，對于現(xiàn)澆沉井頂板，步驟(5)中所述的沉井頂板施作包括以下步驟：根據(jù)設(shè)計要求架立沉井頂板混凝土模板，同時拌制與之相應(yīng)的混凝土，根據(jù)設(shè)計要求綁扎鋼筋籠，布置相應(yīng)構(gòu)造措施，并與位于沉井頂部節(jié)段的預(yù)留鋼筋連接，澆筑沉井頂板并養(yǎng)護至設(shè)計強度，完成沉井頂板的施作；對于預(yù)制沉井頂板，步驟(5)中所述的沉井頂板施作包括以下步驟：將預(yù)制沉井頂板運至設(shè)計位置，平穩(wěn)壓在沉井頂部，通過預(yù)埋件將沉井頂板與沉井井壁連接，完成沉井頂板的施作。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，原位確定施作位置后，各施工步驟均配置施工監(jiān)測，若監(jiān)測值超出規(guī)范要求，采取相應(yīng)的控制措施，所述的施工監(jiān)測包括采用測量儀器對既有建筑物上部結(jié)構(gòu)中重要的柱、梁和板進行的實時變形監(jiān)測以及沉井結(jié)構(gòu)內(nèi)力的監(jiān)測、地下水位的監(jiān)測、沉井底部及周邊土體變形的監(jiān)測、周邊建筑變形的監(jiān)測、周邊管線及設(shè)施變形的監(jiān)測和周邊重要道路變形的監(jiān)測。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，沉井下沉的過程中通過采用包括觸變泥漿套、空氣幕或高壓射水方式的助沉措施及采用包括井外射水、井外充氣或偏心壓重方式的糾偏措施進行沉井的助沉和糾偏。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，沉井下沉的過程中，通過采用對沉井外壁地層注漿的方法加固周圍地層，降低對既有建筑物基礎(chǔ)的擾動。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，該施工方法還包括在井壁上設(shè)置預(yù)留孔洞的步驟，所述的預(yù)留孔洞作為增建地下空間與外界的出入口。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的既有建筑物的資料包括既有建筑物的基礎(chǔ)形式、基礎(chǔ)埋深、基礎(chǔ)平面尺寸及上部結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，所述的原位地質(zhì)勘測資料包括土層參數(shù)及地下水位。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

(1)本發(fā)明采用沉井的形式直接在既有建筑物內(nèi)建造地下空間，借助井壁對周圍地層形成支撐，降低了施工過程對原有基礎(chǔ)的擾動。

(2)本發(fā)明利用沉井結(jié)構(gòu)自身的整體性和穩(wěn)定性，沉井結(jié)構(gòu)既充當(dāng)?shù)叵率一A(chǔ)，又充當(dāng)?shù)叵率覈o結(jié)構(gòu)，能夠有效阻擋外側(cè)水土壓力，出土量小，對周圍土體產(chǎn)生擾動可忽略不計，可以避免對原有建筑物的條形基礎(chǔ)或獨立樁基進行托換，加快了施工進度。

(3)可以根據(jù)現(xiàn)場條件選擇構(gòu)件預(yù)制拼裝而成的沉井結(jié)構(gòu)，有望進一步加快施工速度。

附圖說明

圖1為既有建筑物初始狀態(tài)剖面圖；

圖2為既有建筑物監(jiān)測布置示意圖；

圖3為破除既有建筑物室內(nèi)地面示意圖；

圖4為開挖沉井基坑示意圖；

圖5為布置砂墊層、承墊木等輔助措施示意圖；

圖6為首節(jié)沉井結(jié)構(gòu)主體施工示意圖；

圖7為沉井下沉準備工作示意圖；

圖8為沉井挖土下沉施工示意圖；

圖9為沉井接高準備工作示意圖；

圖10為沉井接高示意圖；

圖11為沉井封底施工示意圖；

圖12為沉井頂板施工示意圖。

圖中，1為既有建筑物，2為既有建筑物基礎(chǔ)，3為既有建筑物室內(nèi)地面，4為擬建地下空間區(qū)域，5為測量儀器，6為砂墊層，7為承墊木，8為沉井井壁，9為模板，10為鋼筋籠，11為碎石封底墊層，12為素混凝土封底墊層，13為沉井鋼筋混凝土封底，14為沉井頂板。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

實施例1

一種利用沉井在既有建筑物下增建地下空間的施工方法，如圖1～12所示，包括以下步驟：

(1)收集既有建筑物1的資料和原位地質(zhì)勘測資料，確定增建地下空間的位置、范圍和幾何形狀，完成擬建沉井的設(shè)計方案；

(2)測量放線，在原位確定沉井施作位置；

(3)將沉井施作位置外邊緣外移設(shè)計距離，以滿足沉井基坑放坡要求、支模板要求及抽承墊木要求，破除該區(qū)域內(nèi)既有建筑物室內(nèi)地面3；

(4)依次施作各節(jié)沉井，直至沉井下沉至設(shè)計深度；

(5)順次進行沉井封底施作和沉井頂板14施作，沉井內(nèi)部作為增建地下空間，沉井頂板14作為既有建筑物1新的室內(nèi)地面，從而完成既有建筑物下增建地下空間的施作。

具體地講，包括以下步驟：

步驟一，收集既有建筑物的資料(包括基礎(chǔ)形式、基礎(chǔ)埋深、基礎(chǔ)平面尺寸、上部結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀等)以及原位地質(zhì)勘測資料(包括土層參數(shù)、地下水位等)；

步驟二，根據(jù)使用需求確定需增建地下空間的位置、范圍和幾何形狀，擬建地下空間區(qū)域4見圖1；

步驟三，根據(jù)步驟一、步驟二收集到的資料，完成擬建沉井的結(jié)構(gòu)設(shè)計；

步驟四，根據(jù)設(shè)計方案，利用全站儀等測量儀器5測量放線，在原位確定沉井施作位置；

步驟五，如圖2所示，利用全站儀等測量儀器5開始對既有建筑物上部結(jié)構(gòu)中重要的柱、梁和板進行實時變形監(jiān)測，做好對沉井結(jié)構(gòu)內(nèi)力的監(jiān)測、地下水位的監(jiān)測、沉井底部及周邊土體變形的監(jiān)測、周邊建筑變形的監(jiān)測、周邊管線及設(shè)施變形的監(jiān)測、周邊重要道路變形的監(jiān)測等監(jiān)測工作，此后所有步驟中，施工監(jiān)測均需配置，若監(jiān)測值超出規(guī)范要求，則應(yīng)采取相應(yīng)控制措施；

步驟六，如圖3所示，將確定好的沉井施作位置外邊緣外移設(shè)計距離，以滿足沉井基坑放坡要求、支模板要求及抽承墊木要求，利用沖擊鉆、切割機等工具破除該區(qū)域內(nèi)既有建筑物室內(nèi)地面3；

步驟七，如圖4所示，開挖沉井基坑至沉井基坑設(shè)計深度，要求基坑底面平面至少比沉井外周加寬一根承墊木長度以上；

步驟八，做好沉井基坑降排水工作，保證坑底高出施工期間可能出現(xiàn)的最高水位0.5m以上以及沉井基坑內(nèi)無積水；

步驟九，如圖5所示，向沉井基坑中分層回填設(shè)計厚度的砂土，將其依層震實，形成砂墊層6；

步驟十，在刃腳、隔墻及底梁下設(shè)計位置鋪設(shè)承墊木7，或按設(shè)計在刃腳下鋪設(shè)承墊木7，隔墻及底梁下筑砂堤或布置磚基礎(chǔ)；

步驟十一，如圖6所示，沉井采用現(xiàn)澆沉井或預(yù)制沉井，對于現(xiàn)澆沉井，在承墊木7上根據(jù)首節(jié)沉井設(shè)計尺寸架立模板9，同時拌制與之相應(yīng)的混凝土，根據(jù)設(shè)計綁扎鋼筋籠10，布置相應(yīng)構(gòu)造措施(如射水管及排漿孔等)；對于預(yù)制沉井，將預(yù)制好的沉井節(jié)段運至設(shè)計位置，平穩(wěn)壓在承墊木7上；

步驟十二，如圖7所示，對于現(xiàn)澆沉井，澆筑首節(jié)沉井并養(yǎng)護，待混凝土達到設(shè)計強度的至少70％后拆除模板9；對于預(yù)制沉井，直接進行步驟十三；

步驟十三，按設(shè)計要求，先抽除或掏空隔墻、底梁下的承墊木7、砂堤或磚基礎(chǔ)，然后抽除刃腳下的承墊木7，如遇特殊情況應(yīng)于設(shè)計單位協(xié)商，抽除承墊木7時應(yīng)對沉井刃腳的標高進行監(jiān)測，若超出設(shè)計要求，則應(yīng)采取相應(yīng)控制措施；

步驟十四，如圖8所示，按設(shè)計要求，采用井點降水等措施進行人工降水，通過人工、小型機械或小型水力機械等方式，按照設(shè)計步驟及相應(yīng)注意事項，首節(jié)沉井排水挖土下沉；亦或根據(jù)設(shè)計要求，采用不排水挖土下沉或中心島式下沉；必要時可采用觸變泥漿套、空氣幕、高壓射水及其他輔助措施助沉；

步驟十五，如在步驟十四中出現(xiàn)流砂、沉井突沉、沉井結(jié)構(gòu)傾斜或位移過大，則應(yīng)及時對其進行處理，例如可通過井外射水或充氣的方法進行沉井糾偏等，若未出現(xiàn)本步驟出現(xiàn)的情況，直接進行步驟十六；

步驟十六，首節(jié)沉井下沉至設(shè)計深度后，對于現(xiàn)澆沉井，在首節(jié)沉井的基礎(chǔ)上搭設(shè)第二節(jié)沉井的模板9，同時拌制與之相應(yīng)的混凝土，根據(jù)設(shè)計綁扎鋼筋籠10，使其與首節(jié)沉井接頭處的鋼筋可靠連接，布置相應(yīng)構(gòu)造措施(如射水管及排漿孔等)；對于預(yù)制沉井，將預(yù)制好的第二節(jié)沉井節(jié)段運至設(shè)計位置，平穩(wěn)壓在首節(jié)沉井上；

步驟十七，對于現(xiàn)澆沉井，澆筑第二節(jié)沉井并養(yǎng)護，待混凝土達到設(shè)計強度的至少70％后拆除模板9；對于預(yù)制沉井，將上下兩節(jié)沉井通過預(yù)埋件可靠連接；

步驟十八，按設(shè)計要求，采用井點降水等措施進行人工降水，通過人工、小型機械或小型水力機械等方式，按照設(shè)計步驟及相應(yīng)注意事項，沉井排水挖土下沉；亦或根據(jù)設(shè)計要求，采用不排水挖土下沉或中心島式下沉；必要時可采用觸變泥漿套、空氣幕、高壓射水及其他輔助措施助沉；

步驟十九，如在步驟十八中出現(xiàn)流砂、沉井突沉、沉井結(jié)構(gòu)傾斜或位移過大，則應(yīng)及時對其進行處理，例如可通過井外射水或偏心壓重的方法進行沉井糾偏，若未出現(xiàn)本步驟出現(xiàn)的情況，直接進行步驟二十；

步驟二十，如圖9所示，上一節(jié)沉井下沉至設(shè)計深度后，對于現(xiàn)澆沉井，在上一節(jié)沉井的基礎(chǔ)上搭設(shè)下一節(jié)沉井的模板9，同時拌制與之相應(yīng)的混凝土，根據(jù)設(shè)計綁扎鋼筋籠10，使其與上一節(jié)沉井接頭處的鋼筋可靠連接，布置相應(yīng)構(gòu)造措施(如射水管及排漿孔等)；對于預(yù)制沉井，將預(yù)制好的下一節(jié)沉井節(jié)段運至設(shè)計位置，平穩(wěn)壓在上一節(jié)沉井上；

步驟二十一，如圖10所示，對于現(xiàn)澆沉井，澆筑下一節(jié)沉井并養(yǎng)護，待混凝土達到設(shè)計強度的至少70％后拆除模板9；對于預(yù)制沉井，將上下兩節(jié)沉井通過預(yù)埋件可靠連接；

步驟二十二，重復(fù)步驟十八到步驟二十一，直至沉井下沉到設(shè)計深度，以上步驟均需做好沉井下沉的監(jiān)測工作；

步驟二十三，如圖11，進行沉井封底施作，沉井封底可分為干封底和水下封底兩種，對于干封底，鑿毛井壁底部凹槽內(nèi)和隔墻預(yù)留鋼筋附近的混凝土，清理污泥，用砌塊等墊實刃腳斜面，置換觸變泥漿，進行必要降排水工作，做好前期準備后，先鋪一層碎石或礫石砂，整平形成碎石封底墊層11或礫石砂封底墊層后(本實施例為碎石封底墊層11)，再沿井壁四周向中央一次澆筑素混凝土封底墊層12并養(yǎng)護，當(dāng)其強度達到設(shè)計強度的25％時，在其上綁扎沉井封底鋼筋，然后澆筑沉井鋼筋混凝土封底13并養(yǎng)護，達到設(shè)計強度時，方可停止井點降水；對于水下封底，進行水下清基，搭設(shè)施工平臺，布置倉面，做好前期準備工作后，采用水下澆筑混凝土，養(yǎng)護至設(shè)計強度的75％時，抽除井內(nèi)積水，封堵滲漏點，鑿除水下混凝土的松軟部分并找平，在其上綁扎底板鋼筋，然后澆筑沉井鋼筋混凝土封底13并養(yǎng)護；

步驟二十四，如圖12，沉井頂板14采用現(xiàn)澆沉井頂板或預(yù)制沉井頂板，對于現(xiàn)澆沉井頂板，根據(jù)設(shè)計架立沉井頂板混凝土模板，同時拌制與之相應(yīng)的混凝土，根據(jù)設(shè)計綁扎鋼筋籠10，布置相應(yīng)構(gòu)造措施，并與沉井頂部節(jié)段的預(yù)留鋼筋可靠連接，澆筑沉井頂板并養(yǎng)護至設(shè)計強度；對于預(yù)制沉井頂板，將預(yù)制好的沉井頂板14運至設(shè)計位置，平穩(wěn)壓在沉井頂部，將沉井頂板14與沉井井壁8通過預(yù)埋件可靠連接，結(jié)構(gòu)主體施工完成。

后期根據(jù)需要可進一步在沉井內(nèi)部施作樓梯等連通設(shè)施；也可根據(jù)需要增建沉井內(nèi)部與建筑物外部的出入口通道。

本發(fā)明采用沉井的形式直接在既有建筑物1內(nèi)建造地下空間，借助井壁對周圍地層形成支撐，降低了施工過程對既有建筑物基礎(chǔ)2的擾動。

以上詳細描述了本發(fā)明的具體實施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析，推理或者有限的試驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在有權(quán)利要求書所確定的保護范圍內(nèi)。