CN102410031A - 桩墙法建造地下空间结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种桩墙法建造地下空间结构，施工步骤为：步骤一，外侧支护结构的施工；步骤二，中间支撑构件施工；步骤三，采用浅埋暗挖法开挖上部土体，并施作顶部初次衬砌；步骤四，在顶部初次衬砌、外侧支护结构和中间支撑构件形成整体结构支护结构后，采用浅埋暗挖法分层开挖下部土体直至拟建造地下空间结构的底部、然后在相邻两外侧支护结构之间施作侧面初次衬砌，及施作垂直地下工程走向的临时横支撑；步骤五，施作底部初次衬砌；步骤六，分段拆除临时横支撑，进行二次衬砌结构施工。具有受力明确，施工对周边环境影响小，适应性强等优点，可广泛应用于地下空间的修建。

Description

桩墙法建造地下空间结构
技术领域
 本发明涉及一种地下空间的施工方法。
背景技术
明挖法是修建地下空间常用的施工方法，在城市地面交通繁忙、周边建筑物众多及地下管线繁多的情况下修建地下空间结构，必须进行交通疏导甚至中断交通，必要的时候还需要进行管线的改移。这样由于明挖法在前期的交通改道、管线改移、拆迁工作时间不可控，大大延长了工期，大幅增加了工程造价。此外，明挖法施工过程中地面建构筑物的拆迁工作量大，产生的噪音、震动等也会对邻近的居民的生活和工作造成严重的干扰。
在路面交通不能长期中断的情况下，也常常采用盖挖法施工。盖挖法施工又分为盖挖顺作法和盖挖逆作法，在城市道路下修建地下工程时以盖挖逆作法居多。盖挖逆作法是先在地表面向下施作基坑的围护结构和中间桩柱，从地面开向下开挖表层土体至主体结构顶板底面标高浇筑顶板，在顶板的保护下，自上而下开挖、支撑和浇筑结构内衬。与明挖法相比，盖挖逆作法施工基坑暴露时间有了一定的缩短。但是盖挖逆作法施工时，混凝土结构的水平施工缝的处理较困难；为了出土方便，需要在顶板多处设置临时孔，而临时孔的设置对顶板的整体强度有一定影响，因此顶板上也不可能留下过多的临时孔，其导致了盖挖法出土往往成为决定工程进度的关键工序。此外盖挖逆作法的混凝土浇筑，在施工的各个阶段都存在现浇和后浇，产生先后交接处，这不仅给施工带来了不便，而且为避免出现结构、防水等问题，对施工组织及质量管理提出了很高的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种桩墙法建造地下空间结构，要解决现有的地下空间施工方法存在传力途径复杂，施工进度慢，结构整体性差，对周边环境影响大的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种桩墙法建造地下空间结构，步骤如下：
步骤一，在地下工程的走向上进行两排外侧支护结构的施工；
步骤二，在外侧支护结构之间间隔施工成排的中间支撑构件，所述外侧支护结构和中间支撑构件上有预留的节点；
步骤三，在计划开始端开挖施工竖井，采用浅埋暗挖法开挖外侧支护结构与中间支撑构件之间以及中间支撑构件之间上部土体，并在挖空空间的顶部施作顶部初次衬砌，并将顶部初次衬砌中钢格栅与外侧支护结构和中间支撑构件上的预留的节点固定连接；
步骤四，在顶部初次衬砌、外侧支护结构和中间支撑构件形成整体结构支护结构后，采用浅埋暗挖法分层开挖下部土体直至拟建造地下空间结构的底部，并随挖随在相邻两外侧支护结构之间施作侧面初次衬砌，然后施作垂直地下工程走向的临时横支撑；
步骤五，施作底部初次衬砌；
步骤六，分段拆除临时横支撑，进行二次衬砌结构施工。
所述步骤五施工完毕底部初次衬砌后，在隧道空间内施工附加支撑构件和架设临时竖支撑。
所述步骤六在进行二次衬砌结构施工前，切除部分中间支撑构件，并在剩余的中间支撑构件之间施作纵梁，然后补充进行剩余部分二次衬砌结构，分段拆除临时竖支撑，形成大跨度地下空间结构。
所述步骤一中，外侧支护结构为灌注桩或地下连续墙。  
所述步骤二中，中间支撑构件为钢管柱、型钢柱或钢筋混凝土柱。
所述步骤三中，浅埋暗挖法的开挖方式为全断面法、台阶法或以上两者组合。
所述步骤三中，顶部初次衬砌内的钢格栅与外侧支护结构或和中间支撑构件上的预留的节点之间连接方式为焊接或螺栓连接。
所述步骤三中，施工竖井至少为一个，分别设置在拟建造地下空间的一端、两端或两端及中间。
所述步骤四和步骤五中，临时横支撑和临时竖支撑为型钢支撑。
所述步骤六中二次衬砌结构的施工顺序依次为底面、侧面和顶面。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：
（1）本发明所述地下空间施工方法为以预先设置的外侧支护结构与中间支撑构件形成受力体系，在其保护下，采用浅埋暗挖法的施工方法进行土体开挖，与现有的明挖法和盖挖法施工相比，极大地减小了占道面积和时间，降低了施工对交通的影响，大大缩短了工程施工工期，工程造价有效降低。
（2）本发明所述施工方法，先形成土体支护体系，然后才挖除土体，大大降低了地下空间建设的风险，另外，其支护体系将地上结构受力体系的概念应用到地下空间的施工中，支护体系受力明确，简单明了，可通过模拟和计算在施工之前对施工风险的控制。
（3）本方法灵活多变，不受地质条件限制，适应性强，可根据工程功能需求，修建多种结构形式，如单层单跨、单层多跨、多层多跨等，为今后地下空间的建设提供了一种广泛适用新方法。
本发明可广泛应用于地下空间的施工。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
 图１是本发明实施例一的步骤一示意图。
图2是本发明实施例一的步骤二和步骤三示意图。
图3是本发明实施例一的步骤四施工侧面初次衬砌示意图。
图4是本发明实施例一的步骤四施工临时横支撑示意图。
图5是本发明实施例一的步骤五示意图。
图6是本发明实施例一的步骤六示意图。
图7是本发明实施例二建成后的结构示意图。
图8是本发明实施例三建成后的结构示意图。
图9是本发明实施例四在隧道空间内施工附加支撑构件和架设临时竖支撑示意图。
图10是本发明实施例四形成的大跨度空间结构示意图。
图11是本发明实施例四切除部分中间支撑构件结构示意图。
图12是本发明实施例五步骤一示意图。
图13是本发明实施例五的步骤二和步骤三示意图。
图14是本发明实施例五的步骤四施工侧面初次衬砌示意图。
图15是本发明实施例五的步骤四施工临时横支撑示意图。
图16是本发明实施例五的步骤五示意图。
图17是本发明实施例五的步骤六示意图。
图18是本发明实施例六建成后的结构示意图。
附图标记：1－外侧支护结构、2－中间支撑构件、3－顶部初次衬砌、4－临时横支撑、5－底部初次衬砌、6－临时竖支撑、7－二次衬砌结构、8－侧面初次衬砌、9－附加支撑构件、10－施工竖井、11－纵梁、12－预留的节点、13－上部土体、14－下部土体。
具体实施方式
实施例一参见图1～图6所示，为建造单层多跨地下空间。步骤如下：
步骤一，在地下工程的走向上进行两排外侧支护结构1的施工；所述步骤一中，外侧支护结构1为灌注桩或地下连续墙。  
步骤二，在外侧支护结构1之间间隔施工成排的中间支撑构件2，所述外侧支护结构1和中间支撑构件2在有预留的节点12；所述步骤二中，中间支撑构件2为钢管柱、型钢柱或钢筋混凝土柱。
步骤三，在计划开始端开挖施工竖井10，采用浅埋暗挖法开挖外侧支护结构1与中间支撑构件2之间以及中间支撑构件2之间上部土体13，并在挖空空间的顶部施作顶部初次衬砌3，并将顶部初次衬砌3中钢格栅与外侧支护结构1和中间支撑构件2上的预留的节点12固定连接；所述步骤三中，浅埋暗挖法的开挖方式为全断面法、台阶法或以上两者组合。所述步骤三中，顶部初次衬砌3内的钢格栅与外侧支护结构1或和中间支撑构件2上的预留的节点12之间连接方式为焊接或螺栓连接。所述步骤三中，施工竖井10至少为一个，分别设置在拟建造地下空间的一端、两端或两端及中间。
步骤四，在顶部初次衬砌3、外侧支护结构1和中间支撑构件2形成整体结构支护结构后，采用浅埋暗挖法分层开挖下部土体14直至拟建造地下空间结构的底部，并随挖随在相邻两外侧支护结构1之间施作侧面初次衬砌8，然后施作垂直地下工程走向的临时横支撑4；所述步骤四中，临时横支撑4和临时竖支撑6为型钢支撑。
步骤五，施作底部初次衬砌5；
步骤六，分段拆除临时横支撑4，进行二次衬砌结构7施工，形成单层多跨的地下空间结构。所述二次衬砌结构7设置在两外侧支护结构1、顶部初次衬砌3和底部初次衬砌5内侧，并在接头处通过防水处理封闭。所述二次衬砌结构7的施工顺序依次为底面、侧面和顶面。
实施例二为建造单层多洞地下空间，参见图7，与实施例一不同的是，所述二次衬砌结构7设置在两外侧支护结构1、顶部初次衬砌3和底部初次衬砌5内侧以及中间支撑构件2两侧实施例二为建造单层多洞地下空间，并在接头处通过防水处理封闭。
实施例三为建造多层多洞地下空间，建成后的结构参见图8，与实施例二不同的是，在每层分隔处，设置了横向的二次衬砌结构7充当楼板。
实施例四，为建造大跨度地下空间结构，参见图9～图11，与实施例一不同的是，所述步骤五施工完毕底部初次衬砌5后，在隧道空间内施工附加支撑构件9和架设临时竖支撑6所述步骤六在进行二次衬砌结构7施工前，切除部分中间支撑构件2，并在剩余的中间支撑构件2之间施作纵梁11，然后补充进行剩余部分二次衬砌结构，分段拆除临时竖支撑6，形成大跨度地下空间结构。
实施例五，为建造单层单跨地下空间结构，参见图12～图17，与实施例一不同的是，在步骤一中，仅设置两排外侧支护结构1，取消步骤二中的中间支撑构件2，其余各步均做相应调整，二次衬砌结构7设置在外侧支护结构1之间初次衬砌内侧、顶部初次衬砌3和底部初次衬砌5内侧并在接头处通过防水处理封闭。
实施例六，为建造双层单跨地下空间结构，参见图18，与实施例五不同的是，沿两外侧支护结构1的内侧全长进行二次衬砌结构7的设置，在每层分隔处，设置了横向的二次衬砌结构7充当楼板。

Claims (10)

1.一种桩墙法建造地下空间结构，其特征在于：步骤如下：
步骤一，在地下工程的走向上进行两排外侧支护结构（1）的施工；
步骤二，在外侧支护结构（1）之间间隔施工成排的中间支撑构件（2），所述外侧支护结构（1）和中间支撑构件（2）上有预留的节点（12）；
步骤三，在计划开始端开挖施工竖井（10），采用浅埋暗挖法开挖外侧支护结构（1）与中间支撑构件（2）之间以及中间支撑构件（2）之间上部土体（13），并在挖空空间的顶部施作顶部初次衬砌（3），并将顶部初次衬砌（3）中钢格栅与外侧支护结构（1）和中间支撑构件（2）上的预留的节点（12）固定连接；
步骤四，在顶部初次衬砌（3）、外侧支护结构（1）和中间支撑构件（2）形成整体结构支护结构后，采用浅埋暗挖法分层开挖下部土体（14）直至拟建造地下空间结构的底部，并随挖随在相邻两外侧支护结构（1）之间施作侧面初次衬砌（8），然后施作垂直地下工程走向的临时横支撑（4）；
步骤五，施作底部初次衬砌（5）；
步骤六，分段拆除临时横支撑（4），进行二次衬砌结构（7）施工。
2.根据权利要求1所述的桩墙法建造地下空间结构，其特征在于：所述步骤五施工完毕底部初次衬砌（5）后，在隧道空间内施工附加支撑构件（9）和架设临时竖支撑（6）。
3.根据权利要求2所述的桩墙法建造地下空间结构，其特征在于：所述步骤六在进行二次衬砌结构（7）施工前，切除部分中间支撑构件（2），并在剩余的中间支撑构件（2）之间施作纵梁（11），然后补充进行剩余部分二次衬砌结构施工，分段拆除临时竖支撑（6），形成大跨度地下空间结构。
4.根据权利要求1～ 3任意一项所述的桩墙法建造地下空间结构，其特征在于：所述步骤一中，外侧支护结构（1）为灌注桩或地下连续墙。
5.根据权利要求1～ 3任意一项所述的桩墙法建造地下空间结构，其特征在于：所述步骤二中，中间支撑构件（2）为钢管柱、型钢柱或钢筋混凝土柱。
6.根据权利要求1～ 3任意一项所述的桩墙法建造地下空间结构，其特征在于：所述步骤三中，浅埋暗挖法的开挖方式为全断面法、台阶法或以上两者组合。
7.根据权利要求1～ 3任意一项所述的桩墙法建造地下空间结构，其特征在于：所述步骤三中，顶部初次衬砌（3）内的钢格栅与外侧支护结构（1）或和中间支撑构件（2）上的预留的节点（12）之间连接方式为焊接或螺栓连接。
8.根据权利要求1～ 3任意一项所述的桩墙法建造地下空间结构，其特征在于：所述步骤三中，施工竖井（10）至少为一个，分别设置在拟建造地下空间的一端、两端或两端及中间。
9.根据权利要求1～ 3任意一项所述的桩墙法建造地下空间结构，其特征在于：所述步骤四和步骤五中，临时横支撑（4）和临时竖支撑（6）为型钢支撑。
10.根据权利要求1～ 3任意一项所述的桩墙法建造地下空间结构，其特征在于：所述步骤六中二次衬砌结构（7）的施工顺序依次为底面、侧面和顶面。
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