[发明专利]钢结构地下车库快速构建及抗浮方法

说明书

本发明提供钢结构地下车库快速构建及抗浮方法，将钢角柱和连续排列的钢制沉箱构件下沉组成地下车库外墙，用带水作业方式挖掘外墙围合范围内土方，水下浇筑混凝土封底，再施工钢筋混凝土底板，构建钢结构车库，封底混凝土内竖向埋设有排水钢管，排水钢管上端封有法兰，在沉箱构件内预埋钢套管，利用钢套管打设水平向带麻花孔钢管，通过钢管注浆，在钢外壳外形成钢管混凝土环带，以此满足地下车库抗浮要求。采用小尺寸的沉箱构件施工影响小，直接形成地下车库的外墙；带水作业方式挖掘土方、水下混凝土封底，保证了挖方过程对周围环境影响最小，确保了井体结构安全，也使地下车库的构建更安全、高效、经济。

技术领域

本发明涉及地下工程和钢结构立体车库，具体涉及钢结构地下车库快速构建及抗浮方法。

背景技术

城市地下停车库可有效缓解停车难问题。而建设地下工程可采用的方式仅有两种：一是进行深基坑支护、开挖，然后在深基坑内修建所需结构体；二是沉井形式，即将地下结构体外壳先行修建、下沉，再在外壳内修建地下结构其余部分。

基于岩土工程理论，为开挖基坑而打设的支护结构必须有足够的强度、刚度、长度，常用的方法是钢筋混凝土灌注桩、地下连续墙与多支撑组合，这些支护方法缺点明显：施工时间长、养护慢、费用高，打桩遇地下障碍物时难以处理，随基坑深度增加费用呈几何级数增加，等等。

沉井是修筑深基坑和地下构筑物的一种施工工艺。施工时先在地面或基槽内制作开口的地下构筑物外结构，待其达到规定强度后，在井体内分层挖土，井体在自重或者其他措施辅助下克服与土壁间的摩阻力和刃脚反力，不断下沉，至设计标高后封底。

沉井可在场地狭窄情况下施工较深（可达50余米）的地下工程，可在地质、水文条件复杂地区施工。其存在的缺点是施工工序较多，技术要求高、质量控制难，特别是在深厚软土地基条件下沉井，由于地基承载力差、摩擦系数小等特点，沉井下沉过程中容易突沉，下沉速度、方向和下沉设计标高非常难于控制，长时间施工容易对周边环境造成破坏，这些缺点均是现有技术较难解决的。此外，沉井主要依靠自身较大的刚度而保证其施工过程的整体性，必然的，其较大的重量更造成了施工的难度和材料的浪费。

实际工程中绝大多数沉井采用钢筋混凝土结构，还存在以下不足：1、下沉过程中无法改变沉井自重。钢筋混凝土沉井一经浇筑，重量基本稳定，而其下沉过程阻力是变化的，故而难以控制下沉稳定性； 2、施工工期较长。钢筋混凝土沉井一般分层施工，分次下沉，在混凝土浇筑后需要等待该节沉井达到设计强度，导致钢筋混凝土沉井施工周期长，影响道路或周边环境时间久。

对于周边环境复杂，存在较多危险源的市区，采用平面尺寸达十几米的沉井方式，尤其是钢筋混凝土沉井方式，修建地下车库的风险远大于一根一根施工的截面尺寸不足一米的支护桩。利用深基坑支护的优点—支护桩小尺度、风险小，回避深基坑支护的缺点—支护桩质量差必须二次修建永久结构边墙且支护桩超长浪费；利用沉井工艺的优点—可以水下挖掘、水下混凝土封底（无地下水困扰时可以不考虑水下作业），确保挖土对周边环境不利影响最小，回避沉井工艺的缺点--沉井自身的精准控制难和控制不好对周边环境的不利影响，是本发明的出发点。

具体思路是：用连续的钢沉箱组合形成地下结构的外墙，用带水作业方式挖掘钢沉箱围合所成井体范围土方、浇筑水下混凝土封底，再施工钢筋混凝土底板、构建钢结构车库。

显然，类似于钢筋混凝土支护桩（圆形）的钢沉箱（矩形），一方面作为小尺寸构件施工影响小，另一方面可直接作为地下结构的外墙；带水作业方式挖掘围合所成井室范围土方，保持了井室内外压力平衡，保证了挖方过程对周围环境影响最小、风险最小；水下混凝土封底，既提供了井室内干作业的条件，也确保井底土体稳定、井体结构安全；浇筑钢筋混凝土底板，然后在地板上构建钢结构车库，使车库的构建更快捷、安全、经济。