CN104879144B - 软土地区以阵列顶管建设地下空间的暗挖施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软土地区以阵列顶管建设地下空间的暗挖施工方法，包括以下步骤：S1、先用并列的顶管完成软土地的首层土方的开挖；S2、在所述并列的顶管内设置：框架柱、托换桩基、托换承台、框架纵梁及叠合顶板；S3、凿除所述顶管的局部顶板结构后，现浇钢筋砼，以将各所述顶管的剩余顶板整体连接；S4、当所述剩余顶板连成整体后，再采用盖挖加层方法继续向所述软土地的地下开挖，得到所需的地下多层结构。本发明的暗挖施工方法，不仅地下空间断面形式不受限制，而且地下空间开挖规模不受限制，因此施工应用范围很广。

Description

软土地区以阵列顶管建设地下空间的暗挖施工方法

技术领域

本发明涉及一种地下空间的施工方法，特别涉及一种软土地区以阵列顶管建设地下空间的暗挖施工方法。

背景技术

地下空间的合理开发是科学利用城市地下空间资源、适应城市现代化与可持续发展建设的重要体现。由于规划滞后和施工手段的限制，造成诸如城市道路、景观绿地等区域下的地下资源不能充分利用，客观上造成公共资源的浪费。

现有技术中，受地质条件和施工工艺的限制，目前，国内外软土地区城市中心区域大多采用明挖法施工进行地下空间的开发，但常规明挖法实施地下空间势必对交通、管线、商业形成影响，甚至造成不可复原的破坏。因此，非开挖技术已成为地下空间施工方法的一种重要思路。

然而，软土地区典型的非开挖技术，如顶管、盾构等由于断面尺寸限制多用于地下通道或越江隧道等工程，不能满足城市地下空间大断面开挖的要求。

现有技术中也有采用管幕结合暗挖技术施工，即：在管幕的保护下采用暗挖技术实施地下空间。然而，该方法由于侧向管幕水平钢管以及钢管间连接构件承载能力的限制，一般仅适用于埋深较浅的地下空间工程，多为地下一层。

因此，本领域技术人员致力研发一种具较强承载能力且不占用地面施工场地的地下空间暗挖施工方案。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供一种不仅地下空间断面形式不受限制，而且地下空间开挖规模也不受限制的软土地区以阵列顶管建设地下空间的暗挖施工方法，其特点在于，包括以下步骤：

S1、先用并列的顶管完成软土地的首层土方的开挖；

S2、在所述并列的顶管内设置用于形成地下空间结构的框架柱、托换桩基、托换承台、框架纵梁，以及设置用于增强开挖强度的叠合顶板；

S3、凿除所述顶管的局部顶板结构后，现浇钢筋砼，以将各所述顶管的剩余顶板整体连接；

S4、当所述剩余顶板连成整体后，再采用盖挖加层方法继续向所述软土地的地下开挖，得到所需的地下多层结构。

本方案步骤S4中的盖挖加层方法，是在传统盖挖法基础上发展起来的一种开挖施工方法，它主要是利用既有地下结构的顶板作为盖板，结合低净空复合围护工艺，将地下结构整体托换后，再向下暗挖加层的方法。本方法避免了大面积敞开式开挖，施工期间不影响地面交通，也无需搬迁地下管线，为解决既有建筑物地下室改造和中心城区地下空间加层等问题开辟了一条新的开挖施工方法。

在一些实施例中，所述步骤S1还包括:

S11：实施顶管出发井与接收井；(为实现所述顶管管节的顶入与接收，需设置顶管始发井与接收井，可采用传统明挖顺筑法进行施工。)

S12：将并列的各所述顶管分节顶入所述软土地的土层中，并通过所述顶管的顶管顶板上预留的导向槽，在凿除顶管的局部顶板后，在相邻的所述顶管顶板间安装用于承载覆土荷载的高强度连接钢板。

在一些实施例中，所述步骤S2还包括以下步骤：

S21：在每一所述顶管内设置框架纵梁、框架柱、托换承台及托换桩基(本步骤中框架纵梁、框架柱、托换承台及托换桩基的设置位置可采用现有技术中已知的施工位置来布置)；

S22：在各所述顶管的边跨设置边跨斜支撑，并在各所述顶管的边跨与所述托换承台之间、相邻的两所述托换承台之间分别设置用于加强结构受力的钢筋砼连系梁；

S23：设置用于加层的地下多层基坑围护结构。

在一些实施例中，所述步骤S3还包括以下步骤：

S31：凿除所述顶管的局部顶板；

S32：在相邻所述顶管间现浇钢筋砼楼板，步骤S32还包括：在原有的所述顶管顶板下浇筑一层钢筋砼板，用于与所述顶管顶板形成叠合顶板；

S33：凿除所述顶管的顶管侧墙，通过同时兼作支撑体系的所述钢筋砼连系梁，将各所述托换承台连成一整体。

在一些实施例中，所述步骤S4中的盖挖加层方法包括以下步骤：

S41：凿除所述顶管底板并继续向下进行土方开挖，根据开挖深度不同设置若干道支撑(例如在开挖地下二层结构中的第二道支撑)，并挖至坑底；

S42：再在已暗挖出的地下多层结构(例如地下二层结构)内，回筑地下多层结构的底板、侧墙和中板；所述底板、侧墙、中板分别与所述框架柱相连接；同时还应确保所述框架柱与托换承台的连接；

S43：凿除地下多层结构内的所述托换承台与钢筋砼连系梁，并完成加层侧墙与所述顶管的顶管边跨侧墙的连接。

在一些实施例中，所述地下多层结构为地下二层结构。同理，重复以上步骤S41～S43，还可实现更多层数的地下空间暗挖施工。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选实施例，可任意组合，即得本发明各较佳实施例。

本发明的有益效果：

1、本发明尤其适用于软土地区多层地下空间的暗挖施工。其施工时，除顶管工作井外，完全不占用地面施工场地，避免了对城市交通、管线等微影响；而且，尤其适合在限制开挖条件下软土地区多层地下空间的实施开发。

2、此外，本发明所采用的顶板结构作为叠合顶板的重要组成部分，能参与永久受力，而且较之现有技术中通常采用的完全作为临时结构的钢管管幕更低碳环保。

3、更进一步地，本发明采用刚度较大的顶管结构实现地下一层土方的开挖较传统管幕法在控制变形方面具有明显的优势；另外，不仅地下空间断面形式不受限制，而且地下空间开挖规模不受限制，因此施工应用范围很广。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1为本发明的阵列顶管的布设结构图。

图2为本发明顶管间预留间隙及连接状态放大结构图。

图3为本发明顶管顶板连接钢板放大结构图。

图4为本发明的顶管内顶板托换结构的施工图。

图5为本发明的顶管顶板结构的凿除状态图。

图6为本发明的地下空间顶板完成时的状态图。

图7为本发明的凿除顶管侧墙、连接托换承台时的状态图。

图8为本发明的凿除顶管底板、向下开挖至坑底时的状态图。

图9为本发明的下二层结构的回筑结构图。

图10为本发明的凿除托换结构后完成侧墙的连接状态图。

附图标记说明：顶管1、顶管顶板11、导向槽12、高强度钢板13、顶管侧墙凿除线14、后浇区域15、框架柱2、框架纵梁3、托换桩基4、边跨斜支撑5、钢筋砼连系梁6、地下二层的基坑围护结构7、托换承台8、地下空间顶板9、钢筋砼连系梁16、地下二层10、结构底板101、地下二层侧墙102、中板103、第二道支撑104、地面200

具体实施方式

下面举出较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。

实施例

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：本发明采用若干并列顶管完成地下一层的土方的开挖后，先是在每个顶管结构内进行地下室永久顶板结构、框架柱、托换承台及托换桩基的施工；然后充分利用顶管1间高强度连接钢板13的“保护”作用，并在凿除相邻顶管间局部顶板结构后，立即现浇钢筋砼楼板，以实现相邻顶管顶板的有效连接；最后，在实现顶板结构的贯通连接后，再采用盖挖加层技术，进而继续向地面200的下方实施多层地下空间。

下面以暗挖至地下二层为例，来详细说明本发明的软土地区以阵列顶管建设地下空间的暗挖施工方法。

如图1～图10所示，本实施例提供的暗挖施工方法主要包括以下施工步骤：

S1、先用并列的顶管1完成首层土方的开挖。本步骤的具体施工过程为：

S11：实施顶管出发井与接收井；

S12：将并列的顶管1按一定顺序分节顶入地面200下的土层中(参见图1)，并采用牵引设备通过顶管顶板11上预留的导向槽，完成相邻顶管顶板11间高强度钢板13的施工(如图2、图3所示)。

其中，顶管宽度一般为地下空间标准柱跨，顶管高度应满足盖挖加层施工设备的需要。

另外，顶管1布设时，还应充分考虑后期施工条件的预留，顶管间预留一定的空隙12以满足顶管顶进过程中的纵向可能偏差。

S2、在并列顶管内施工立柱桩和纵向梁及叠合顶板。该步骤又具体包括以下过程：

S21：如图4，在每一个顶管1内完成框架纵梁3、框架柱2、托换承台8、及托换桩基4的施工；

S22：可采用设置边跨斜支撑5及钢筋砼连系梁6等加固措施，以满足边跨顶管后期结构凿除后所需的结构稳定性要求。

S23：如图4所示，本步骤中，地下二层的基坑围护结构7也可施工完成；

S3、凿除每一顶管的位于高强度钢板下方的局部顶板结构后，在顶管侧墙凿除线14处现浇钢筋砼(即钢筋混凝土)，完成剩余顶管1的顶板的连接。

本步骤的具体施工过程为：

S31：如图5所示，凿除顶管的局部顶板，位于凿除顶板的范围上方的覆土荷载，则可通过高强度钢板13传递至框架纵梁3、框架柱2及托换桩基4；

S32：如图6所示，在高强度钢板13的“保护”下，完成相邻顶管间钢筋砼现浇楼板的施工。

此施工时，可综合考虑结构受力需要、防水、砼浇捣质量等因素，在原有顶管顶板下的后浇区域15浇筑一层板厚较薄的钢筋砼板(又称地下空间顶板9)与顶管顶板形成叠合顶板。

S33：如图7所示，在凿除顶管侧墙后，可采用钢筋砼连系梁将各托换承台连成整体，以提高其稳定性；同时，钢筋砼连系梁16同时兼作向下加层基坑的水平支撑体系，又称第一道支撑(如图7所示)；

S4、顶板连成整体后，采用盖挖加层技术继续向下开挖，以得到地下二层10结构。本步骤具体还包括以下步骤：

S41：如图8所示，凿除顶管底板并继续向下进行土方开挖，可根据开挖深度不同按需设置若干道支撑，例如本实施例中的第二道支撑104，最终挖至坑底；

S42：如图9所示，再在已暗挖出的地下二层内，回筑结构底板101、地下二层侧墙102、中板103。其中结构底板101、地下二层侧墙102、中板103分别与框架柱2相连接；另外，实施过程中，还应确保框架柱2与托换承台8的有效连接；

S43：如图10所示，凿除托换承台与钢筋砼连系梁，最后完成加层侧墙与顶管边跨侧墙的连接。

至此，采用以阵列顶管建设地下二层空间的暗挖施工步骤已全部完成。

对于更多层数的地下空间的施工方案，同理，可重复以上施工过程，具体步骤在此不再赘述。

因此，本发明成功实现了软土地区在限制开挖条件下多层地下空间的暗挖施工。

而且，本发明尤其适合在限制开挖条件下软土地区多层地下空间的实施开发。

更进一步地，本发明不仅地下空间断面形式不受限制，而且地下空间开挖规模不受限制，因此施工应用范围很广。

以上详细描述了本发明的各较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (2)

1.一种软土地区以阵列顶管建设地下空间的暗挖施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、先用并列的顶管完成软土地的首层土方的开挖，具体为；

S11：实施顶管出发井与接收井；

S12：将并列的各所述顶管分节顶入所述软土地的土层中，并通过所述顶管的顶管顶板上预留的导向槽，在凿除顶管的局部顶板后，在相邻的所述顶管顶板间安装用于承载覆土荷载的高强度连接钢板；

S2、在所述并列的顶管内设置用于形成地下空间结构的框架柱、托换桩基、托换承台、框架纵梁，以及设置用于增强开挖强度的叠合顶板，具体为：

S21：在每一所述顶管内设置框架纵梁、框架柱、托换承台及托换桩基；

S22：在各所述顶管的边跨设置边跨斜支撑，并在各所述顶管的边跨与所述托换承台之间、相邻的两所述托换承台之间分别设置用于加强结构受力的钢筋砼连系梁；

S23：设置用于加层的地下多层基坑围护结构；

S3、凿除所述顶管的局部顶板结构后，现浇钢筋砼，以将各所述顶管的剩余顶板整体连接，具体为：

S31：凿除所述顶管的局部顶板；

S32：在相邻所述顶管间现浇钢筋砼楼板，步骤S32还包括：

在原有的所述顶管顶板下浇筑一层钢筋砼板，用于与所述顶管顶板形成叠合顶板；

S33：凿除所述顶管的顶管侧墙，通过同时兼作支撑体系的所述钢筋砼连系梁，将各所述托换承台连成一整体；

S4、当所述剩余顶板连成整体后，再采用盖挖加层方法继续向所述软土地的地下开挖，得到所需的地下多层结构，具体为：

S41：凿除所述顶管底板并继续向下进行土方开挖，根据开挖深度不同设置若干道支撑，并挖至坑底；

S42：再在已暗挖出的地下多层结构内，回筑地下多层结构的底板、侧墙和中板；所述底板、侧墙、中板分别与所述框架柱相连接；同时还应确保所述框架柱与托换承台的连接；

S43：凿除地下多层结构内的所述托换承台与钢筋砼连系梁，并完成加层侧墙与所述顶管的顶管边跨侧墙的连接。

2.如权利要求1所述的暗挖施工方法，其特征在于，所述地下多层结构为地下二层结构。